浸渗铜、铝对碳/碳复合材料弯曲性能的影响

采用三点弯曲法研究浸渗铜和铝对碳/碳复合材料弯曲性能的影响,分析了复合材料弯曲断裂前后的组织形态,并对弯曲性能进行了比较和探讨。结果表明:碳/碳 渗铜和碳/碳 渗铝材料的抗弯强度分别达到88,196 MPa,大于碳/碳复合材料的77 MPa;金属铜、铝对碳润湿性的差异使碳/碳 渗铜界面结合强度弱于碳/碳 渗铝界面结合强度,这导致碳/碳 渗铝抗弯强度远大于碳/碳 渗铜的抗弯强度。碳/碳 渗铜和碳/碳 渗铝抗弯强度都达到TB/T 1842.1-2002铁道部行业标准电力机车粉末冶金滑板性能要求。     

基于序列图像重构的Al_2O_3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料抗弯强度预测

针对考虑细观构造特性的纳米复合陶瓷材料宏观强度预测问题,开发基于序列图像的多相材料细观构造有限元重构方法,建立可以准确反映Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料细观构造的三维有限元模型,并且利用统一强度理论建立可考虑线性硬化的弹塑性本构模型,编写用于强度预测的有限元程序。假设各组分相均为刚塑性材料,考虑统一强度理论各种退化模型(b=0,b=0.5,b=1.0)数值预测材料宏观抗弯强度的上下限,并且发现计算模型参数b=0.5时所得结果与试验结果吻合很好。假设材料增强相具有硬化效应,研究它对材料宏观抗弯强度的影响。研究材料组分相体积分数比与Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料宏观抗弯强度之间的关系,为今后材料设计、优化提供参考。     

钴包覆纳米Al2O3/TiCp复相陶瓷的力学性能及其增韧机制

利用钴包覆的纳米Al2O3和TiC粉料采用热压烧结法制备了抗弯强度为782MPa、断裂韧度为7.81MPa·m 1/2的复相陶瓷材料,并建立了该种材料的显微结构示意图,从界面的角度分析了力学性能提高的原因.观察材料的断口形貌发现形成了晶内型结构,并观察到了裂纹的扩展路径以及裂纹的分叉、偏转、桥联等现象.     

钴包覆纳米Al2O3/TiCp复相陶瓷的力学性能及其增韧机制

利用钴包覆的纳米Al2O3和TiC粉料采用热压烧结法制备了抗弯强度为782MPa、断裂韧度为7.81MPa·m 1/2的复相陶瓷材料,并建立了该种材料的显微结构示意图,从界面的角度分析了力学性能提高的原因.观察材料的断口形貌发现形成了晶内型结构,并观察到了裂纹的扩展路径以及裂纹的分叉、偏转、桥联等现象.     

碳纳米管表面镀覆对碳纳米管-银复合材料性能的影响

研究了碳纳米管的表面镀覆处理对复合材料性能的影响，结果表明，碳纳米管经过化学镀银处理后用于制造复合材料，可以改善碳纳米管在金属基体中的分散性，提高复合材料的界面结合力，提高复合材料的硬度、导电性、抗弯强度。断口分析表明，碳纳米管未进行化学镀时，由于碳纳米管-银的弱界面结合，使碳纳米管拔出长度较长，在碳纳米管经化学镀后，由于改善了碳纳米管-银的界面结合状态，使碳纳米管拔出长度较短。     

影响纳米陶瓷刀具材料力学性能的主要因素

纳米复相陶瓷材料具有较高的抗弯强度和断裂韧性，可以作为高性能的刀具材料，其增韧补强机制主要源于基体晶粒的细化及由沿晶断裂向穿晶断裂模式的转变，同时热处理对微裂纹的愈合作用也不可忽视。文中根据其强韧化机理并结合实验研究，对研制高性能纳米陶瓷刀具材料需考虑的主要因素进行了探讨。     

Al2 O3/Cr3C2/(W,Ti)C陶瓷抗弯强度的研究

热压烧结制备了Al2O3／Cr3C2／（W,Ti）C复合陶瓷材料,对其抗弯强度及组织形貌进行了研究,分析了Cr3C2与（W,Ti）C对抗弯强度的影响。结果表明：添加（W,Ti）C与Cr3C2有利于阻止晶界迁移,延缓晶粒长大,提高材料强度,但每一相的添加量以10％内为宜,两者添加总量在20％左右时Al2O3／Cr3C2／（W,Ti）C复合材料抗弯强度较佳。铬、钨、钛离子在Al2O3基体晶粒中的固溶起强化作用,网状结构是降低材料抗弯强度的重要原因。     

工程陶瓷材料放电加工表面微观塑性变形强化

工程陶瓷材料对微裂纹和残余拉应力等加工表面缺陷十分敏感,其抗弯强度与加工表面缺陷之间的对应关系紧密.采用抗弯强度来综合评估工程陶瓷材料的加工表面完整性,并通过威布尔统计方法进一步分析抗弯强度值的分布情况.试验结果表明,Syalon501陶瓷的放电加工表面质量和表面完整性较差,需要进行表面改性或强化处理.微观塑性变形是工程陶瓷材料加工表面改性和强化的关键.     

纳米复相陶瓷刀具材料的研究现状

纳米复相陶瓷刀具材料的研究成功有望从根本上解决陶瓷材料的脆性问题，比起传统刀具陶瓷刀具材料，它具有更高的抗弯强度、断裂韧度等力学性能。本文介绍纳米复相陶瓷的增韧补强机理；总结了现阶段以Al2O3、Si3N4、ZrO2和Ti（C、N）四种陶瓷为基体的纳米复相陶瓷刀具材料的显微结构和力学性能之间的关系，并且指出了纳米复相陶瓷刀具材料今后的研究方向。     

保温时间对ATN陶瓷刀具材料力学性能及显微结构的影响

为了开发一种陶瓷刀具材料,以Al2O3/TiN为主要成分,利用热压烧结工艺,在烧结温度1700℃,烧结压力32MPa条件下制备了复合陶瓷材料.FiN含量取30%、40%、50%、60%,保温时间取5min、10min、15min.研究了四种配比的材料在不同保温时间下抗弯强度、硬度、断裂韧性等力学性能与材料显微结构的关系...     

高精度大口径光栅拼接装置的控制算法

采用宏/微结合双驱动的少自由度并联进给结构,给出了一种光栅拼接装置设计算法.宏动部分是5PTS-1PPS型并联机构,采用步进电机驱动滚珠丝杠形式的进给机构;微动部分是5TSP-1PPS型并联机构,采用压电陶瓷驱动柔性铰链形式的进给机构;二者串联构成光栅拼接机构.计算了宏动部分和微动部分的并联机构自由度,利用并联机构运动学的逆解推导出该装置的控制算法,并根据控制算法进行了宏动、微动机构点位控制的运动学仿真.为了提高机构的定位精度,分析了机构的系统误差并提出了误差修正方法.最后,将以上算法应用到光栅拼接装置中.实验结果表明:宏动部分最大移动定位误差为3.6 μm,最大转动定位误差为4.4 μrad;微动部分最大移动定位误差为0.06 μm,最大转动定位误差为1.2 μrad;基本满足光栅拼接系统的精度要求.     

三维编织复合材料拉伸性能试验研究

通过单向拉伸试验 ,从宏观角度研究了三维编织复合材料的力学行为。研究选用了两种增强纤维、两种编织角、两种纤维体积含量等不同工艺参数所组成的 16组试样 ,进行力学性能试验 ,探寻三维编织工艺参数与力学性能之间的关系 ,确定适合于编织复合材料的力学性能试验方法     

Development of composite porous scaffolds based on poly(lactide-co-glycolide)/nano-hydroxyapatite via selective laser sintering

Poly(lactide-co-glycolide) (PLGA)/nano-hydroxyapatite (nano-HAP) composite porous scaffolds with well-controlled pore architectures as well as high exposure of the bioactive ceramics to the scaffold surface were fabricated via selective laser sintering. Neat PLGA and the composite of PLGA/nano-HAP were used to obtain suitable process parameters. The effects of nano-HAP content on the microstructure and mechanical properties were investigated. The testing results showed that the compressive strength and modulus of the scaffolds were highly enhanced when the nano-HAP content reached from 0 to 20 wt%, while the mechanical properties experienced a sharp dropped with the nano-HAP content further increased. This might be due to the large reduction in polymer which decreased the interface bond strength between particles. It suggests that the introduction of nano-HAP as a reinforcing phase can improve the mechanical properties of the polymer porous scaffolds. The novel developed scaffolds may serve as a three-dimensional bone substrate in tissue engineering.     

Simulation of friction welding of alumina and steel with aluminum interlayer

Friction welding is a complicated metallurgical process that is accompanied by frictional heat generation and plastic deformation. Since the thermal cycle of friction welding is very short, simulation becomes very significant. In the present work, a finite element-based numerical model has been developed to understand the thermo-mechanical phenomenon involved in the process of friction welding. The developed model is capable of predicting thermal distribution during friction welding of ceramics with metal using an aluminum interlayer for various time increments. Frictional heating at the interfacial region consumes the aluminum interlayer and establishes a bond between alumina and mild steel. Though there is mechanical mixing, the bond is incomplete in the aluminum-alumina interface. Due to the variation of thermal properties between alumina and mild steel, more amount of thermal stress is induced at the joint interface. Numerical simulation predicts the formation of residual stress in the alumina-mild steel side of the interface. This leads to incomplete interlocking that results in poor joint strength.     

压电梁弯曲振动振幅分布特性的实验研究

对压电梁进行了弯曲振动模态有限元分析,讨论了压电陶瓷片与梁的组合方式对压电梁弯曲模态的影响,在此基础上,对压电梁B1和B3阶弯曲模态、振幅分布进行了实验研究。结果表明,当压电梁振动阶数较高时,陶瓷片的横向布置对梁的振动特性影响很小。研究结果对压电驱动技术具有指导意义。     

溶胶—凝胶工艺制备Al2O3-ZrO2涂层对工程陶瓷表面改性的研究

采用溶胶－凝胶工艺在SG4氧化铝基工程陶瓷上成功制备了Al2O3-ZrO2 涂层。利用差热分析（DTA）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等分析手段对Al2O3-ZrO2涂层的物相组成、表面和断面形貌进行了表征。分别对精磨、热处理、Al2O3-ZrO2涂层试样的抗弯强度和Weibull模数进行了比较。结果表明：Al2O3-ZrO2涂层可明显改善工程陶瓷的表面质量;涂层与基体结合紧密,无明显界面层;涂层试样的抗弯强度和Weibull模数均比未涂层试样显著提高。     

含棒状共晶团复合陶瓷细观强度模型研究

以剪滞法为基础推导了棒状共晶团外加远场拉伸应力与共晶团界面极限剪应力、共晶团体积含量、共晶团长径比之间关系的解析表达式,进而得到含棒状共晶团复合材料的拉伸强度与基体极限剪应力之间的理论表达式。计算过程中将共晶团长径比的概率统计分布规律引入到计算模型中,并考虑了棒状共晶团方位的随机分布。定义了共晶团达到最大剪应力的共晶团长度占共晶团整个长度的比值β,当加权平均的β值超过材料的许用值[β]时,材料发生剪切破坏。[β]的取值由材料自身的性质决定,可以通过试验确定。分析了复合材料的[β]的取值与其强度的关系,并在MATLAB中实现了编程计算。     

钛-钢爆炸复合板的微观组织结构及力学性能

采用合适的工艺参数将TA2和Q345进行爆炸复合,并对获得的爆炸复合板进行微观组织结构分析和抗拉强度、剪切强度、显微硬度等力学性能测试。结果表明,复合板的力学性能良好,能够满足实际工程需要;复合板金相组织分析显示,结合界面呈波状结合,爆炸焊接时,在结合界面处发生强烈塑性变形,距界面处越远塑性变形越小,显微硬度越低;对复合板靠近钛侧界面进行X射线衍射(XRD)分析,未发现有脆硬的金属间化合物相生成,保证了复合板界面具有较高的结合强度。     

基于Ashby图的挠性加速度计材料选择

柔性铰链是挠性加速度计的关键部件,其性能和结构参数直接影响到加速度计的性能。给出柔性铰链的最大应力、转角及沿敏感轴转动刚度的计算公式,结合失效条件给出柔性铰链失效前最大转角的计算公式。当几何参数不变时,柔性铰链在失效前的最大转角与材料的强度和弹性模量之比有关。以构件失效抗力指标为材料选择原则,分析正常工作载荷和过载载荷下柔性铰链的失效,基于Ashby图方法绘制常用工程材料的强度-弹性模量图。结合设计实例,根据柔性铰链的应力、刚度条件及设计目标得到满足设计要求的材料特征,在Ashby图中绘制材料特征对应的曲线,根据曲线的位置选择合适材料加工柔性铰链。