短碳纤维增强铝基复合材料拉伸性能数值模拟分析

为了探究碳纤维对复合材料拉伸性能的影响,使用真空吸铸法制备了碳纤维增强铝基复合材料铸件并测试其拉伸性能,将实验所得数据结合Geodict软件分析了碳纤维含量和碳纤维长度对碳纤维增强铝基复合材料的应力、应变分布的影响规律,得到的模拟结果与实验数据吻合良好,为使用真空吸铸法制备碳纤维增强铝基复合材料的后续工作展开和性能提升提供了理论基础。结果表明,随着碳纤维含量的增加,纤维对材料拉伸性能的增强效果越好;随着碳纤维长度的增加,纤维对材料拉伸性能的增强效果逐渐减小,并在5 mm后达到平稳的趋势,当纤维长度为1 mm时,复合材料的拉伸性能较优。     

横向压缩载荷下CF/Al复合材料微观损伤演化与断裂力学行为

针对真空压力浸渗制备的单向碳纤维增强铝基复合材料(CF/Al复合材料),采用细观力学数值模拟和实验相结合的手段研究了其在横向压缩载荷下的损伤演化与断裂力学行为,并分析了界面结合性能和纤维体积分数对复合材料横向压缩力学性能的影响。结果表明:基于纤维对角正方形分布RVE建立的细观力学有限元模型,可以较好地计算预测复合材料横向压缩变形力学行为。压缩变形初期界面首先发生损伤和失效现象,进而诱发界面附近基体合金的局部损伤;随压缩应变增加,界面和基体损伤逐渐发展并导致纤维的失效,复合材料横向压缩断口呈现出界面脱粘和纤维断裂共存的微观形貌。复合材料横向压缩弹性模量和极限强度随着界面强度增大而增大,而受界面刚度的影响较小;在相同界面性能条件下,复合材料横向压缩极限强度和弹性模量均随纤维体积分数的增大而减小。     

AlNp/LY12铝基复合材料热压缩变形行为研究

利用Gleeb-1500热模拟力学试验机对40％AlNp/LY12铝基复合材料进行高温压缩试验.研究表明,AlNp/LY12复合材料的高温压缩行为主要受变形温度、应变速率等的影响,其中以变形温度的影响最为显著;随变形温度的升高,变形抗力逐渐下降;随变形速率的增加,变形抗力呈上升趋势.在试验范围内,该复合材料高温压缩变形的最佳温度为500℃,且在应变速率为0.014 s-1时临界应变量最大.     

TiC颗粒增强钛基复合材料的高温变形行为

在Gleeble-1500热模拟实验机上对原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料进行热压缩实验,研究变形温度为700～950 ℃、温度间隔为50 ℃,应变速率为10-3～1 s-1条件下的热变形行为,采用XRD、DSC、SEM、OM等实验手段对复合材料的相变点及变形后的显微组织等进行分析和测定.结果表明:流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;在高应变速率条件下,绝热温升对流变应力的影响较为明显;动态再结晶是TiC钛基复合材料热变形的重要机制,变形温度越高,再结晶越易进行,变形速率越高,应变量越大,再结晶晶粒越细小.     

循环变形提高SiC纤维增强铝基复合材料强度及塑性Ⅰ.实验现象

对SiC纤维增强铝基复 不同周次循环变形载荷后强度与塑性的测试表明，循环变形可使其强度、塑性均有所提高。经循环变形载荷作用10周次，抗拉强度提高20％；作用100周次，强度提高30％，塑性也有类似的变化。这一现象与传统疲劳损伤理论不一致，通过对基体材料、SiC纤维体以及复合材料板的各自独立循环变形实验可知。这一现象同循环变形过程中纤维与基体的界面结合强度适度降低有关，这种降低有助于复合材料的强度与塑性的配合。     

真空浸渗C_(sf)/AZ91D复合材料的高温变形行为与机理

采用真空辅助压力浸渗法短切碳纤维增强镁基复合材料(Csf/AZ91D),在变形温度为400~490℃、应变速率为0.001~0.1s-1、最大变形量为50%的条件下,研究了Csf/AZ91D复合材料的高温压缩塑性变形行为,观察了复合材料变形前后的微观组织,通过与基体镁合金对比探讨了镁基复合材料高温塑性变形机理。结果表明,复合材料在高温压缩过程中碳纤维发生了显著的偏转和折断,致使复合材料的应变软化现象较镁合金更为明显;短碳纤维细化了基体组织并增加了界面数量,使得复合材料表现出较高的应变速率敏感性;短碳纤维和晶界对基体强化作用随变形温度升高而减弱,而复合材料应力水平随变形温度增加而显著降低,表现出比镁合金更高的表观变形激活能。     

循环变形提高SiC纤维增强铝基复合材料强度及塑性 I.实验现象

对ＳｉＣ纤维增强铝基复合材料经不同周次循环变形载荷后强度与塑性的测试表明．循环变形可使其强度、塑性均有所提高．经循环变形载荷作用１０周次、抗拉强度提高２０％；作用１００周次．强度提高３０％．塑性也有类似的变化．这一现象与传统疲劳损伤理论不一致．通过对基体材料、ＳｉＣ纤维体以及复合材料板的各自独立循环变形实验可知、这一现象同循环变形过程中纤维与基体的界面结合强度适度降低有关，这种降低有助于复合材料的强度与塑性的配合．     

变形温度对碳化硅颗粒增强铝基复合材料超塑变形的影响

本文总结了变形温度对碳化硅增强铝基复合材料超塑性的影响规律。探讨了碳化硅颗粒对超塑变形的影响。讨论了碳化硅与铝基体之间的界面液相对超塑变形的影响。     

SiC颗粒增强铝合金基梯度复合材料锻造性能及其塑性图

对 Si C颗粒增强铝合金基梯度复合材料的锻造性能进行了实验研究 ,绘制了该材料的塑性图。结果表明 :Si C颗粒增强铝合金基梯度复合材料能进行热塑性变形 ,在变形时 ,材料梯度层间界面无相对滑动 ,变形后基体仍保持连续 ,致密度有所提高 ;轴向梯度复合材料的变形符合最小层材料沿高度方向的变形差异较大 ,故这类材料的塑性图应采用径向应变来表示     

浇注温度对SiC泡沫/SiCp/Al混合复合材料力学性能的影响

采用挤压铸造法制备出SiC泡沫／SiCP混合增强铝基复合材料，研究了不同浇注温度对复合材料力学性能的影响及影响机制,结果表明，随着浇注温度的升高，材料的压缩强度降低，弯曲强度先升高后降低，弯曲强度在770℃达到最大值．浇注温度的升高对弹性模量没有影响，但增加了材料压缩时的塑性应变．浇注温度的升高增强了复合材料的界面结合，增加了材料中的气孔，而材料的界面和气孔综合作用决定了复合材料的断裂机制．     

用原子显微镜纳米压痕法研究Gr／Al复合材料热循环后的微观力学性能

采用原子力显微镜纳米压痕法测量了Gr/Al复合材料热循环后界面附近的纳米硬度和塑性变形能力的分布。随热循环次数的增加,纤维和基体中的纳米硬度小,而基体的塑性变形能力增加。纳米硬度和塑性变形能力的大小是随距纤维／基体界面的距离的变化而变化的。纳米硬度的变化可提供有关残余应变方面的信息,这是因为材料内部局部区域的弹性或塑性残余应变会影响此处的硬度大小。     

SiC纤维增强高温合金复合材料可行性分析

SiC纤维增强金属基复合材料因耐高温、低密度等特点,在航空航天领域逐渐推广。为进一步提高SiC纤维增强金属基复合材料的使用温度,国内外开始尝试将SiC纤维与高温合金进行复合,以期发挥两者的优点,获得性能更加优良的高温结构材料。但SiC纤维增强高温合金复合材料发展缓慢,诸多尝试均未取得突破性的成功,界面问题是制约该类材料发展的"瓶颈"。虽然在克服界面反应方面也采取了诸多尝试,但该问题并未获得实质性的解决,因此有必要从根源入手对SiC纤维增强高温合金复合材料这一研究方向的可行性进行探讨。本文采用资料研究和实验研究相结合的方式,从SiC纤维增强高温合金复合材料的发展历史、界面反应问题的解决方案、SiC与高温合金界面反应的本质等几个方面逐层展开、一一论述,对SiC纤维增强高温合金复合材料的可行性进行阐述和分析。     

非连续TiB+TiC颗粒增强钛基复合材料的剧烈塑性变形行为

针对TiB+TiC陶瓷颗粒增强钛合金提出一种新的强塑性变形方法,即将等径弯曲通道变形应用到非连续增强钛基复合材料中。本文采用通道夹角Φ=120°成功地实现了(TiB+TiC)/Ti6Al4V钛基复合材料1~4道次B_c路径的ECAP变形,研究了剧烈塑性变形对微观组织演化和力学性能的影响。结果表明,剧烈塑性变形可以实现TiB纤维和TiC颗粒的细化,以及基体晶粒的细化;随着挤压次数的增加,基体中偏聚的TiB细长纤维和TiC大颗粒也随着挤压道次的增加也逐渐趋于均匀化,力学性能也得到了提高,抗拉强度能够提高至1205MPa,延伸率与挤压1道次相比也得到了明显提高。     

Recent advances of electromagnetic interference shielding Mg matrix materials and their processings: A review

In terms of lightweight electromagnetic interference (EMI) shielding structural materials, Mg matrix materials have proven to be the best, due to their exciting properties (e.g. low density, high specific strength, good electrical conductivity and excellent EMI shielding properties) and their wide range of applications in lightweighting in electronics, automotive and aerospace industries. Through processing, such as alloying, heat treatment, plastic deformation and composite processing, Mg matrix materials can be obtained with tailorable properties which can play a key role in designing materials for EMI shielding. This work introduces an overview of the research on the EMI shielding properties of Mg matrix materials as well as their EMI shielding mechanisms over the past few decades, focused on the influence of alloying, heat treatment, plastic deformation and composite processing for the EMI shielding properties of Mg matrix materials. At the end, conclusions and future perspectives are provided.     

Application of ceramic short fiber reinforced Al alloy matrix composite on piston for internal combustion engines

The preparation and properties of ceramic short fiber reinforced Al-Si alloy matrix composite and it's application on the piston for internal combustion engines are presented.Alumina or aluminosilicate fibers reinforced Al-Si alloy matrix composite has more excellent synthetical properties at elevated temperature than the matrix alloys.A partially reinforced Al-Si alloy matrix composite piston produced by squeeze casting technique has a firm interface between reinforced and unreinforced areas,low reject rate and good technical tolerance.As a new kind of piston material,it has been used for mass production of about 400,000 pieces of automobile engines piston.China has become one of a few countries in which aluminum alloy matrix composite materials have been used in automobile industry and attained industrialization.     

基于纤维增强复合材料的超声振动辅助加工技术综述

纤维增强复合材料是一类使用范围不断扩大的具有优良机械性能的工程复合材料,但由于其具有各向异性及增强体纤维稳定的理化性能,使得传统金属加工方法很难对纤维增强复合材料进行高质量的加工,特别是对于以芳纶纤维等断裂伸长率较高的纤维为增强体的复合材料,存在较为严重的撕裂、毛刺和分层等加工缺陷。超声振动辅助加工是一种将超声振动附加在机械加工过程中的加工方式。超声振动的加入可使刀具与工件周期性接触,减小切削阻力,降低切削温度,可在一定程度上提高纤维增强复合材料加工的表面质量,减少加工缺陷。在介绍超声振动辅助技术的分类、系统组成和加工机理,及纤维复合材料表面质量、材料去除、加工机理和加工缺陷的基础上,从套料制孔、螺旋铣孔和轮廓铣削三类常见加工工艺方面,论述了针对纤维复合材料的超声振动辅助切削技术的国内外研究进展。基于纤维复合材料超声振动辅助切削技术的发展状况,从基础理论研究、材料表面改性和新加工工艺探索、超声振动加工系统的开发完善等方面,总结了现有研究和应用中的成果及普遍存在的问题,同时对未来研究的发展趋势做出了展望。     

浸渗-反应合成Cf/Ti-Al复合材料的反应机理

以Ti粉、纯Al和碳纤维为原料,采用浸渗-反应合成法研制了Cf/Ti-Al复合材料,根据DSC测试结果确定反应合成温度.结果表明:在后期加热过程中,随着反应温度的升高,TiAl3的含量先增多后减少,碳纤维与Al的界面反应逐渐增强,Al4C3和TiC逐渐增多,在高温阶段,氧参与反应,复合材料中有Al2O3生成.通过SEM和XRD测试分析了复合材料内部的显微组织及相组成,同时探讨了Cf/Ti-Al复合材料中各物相形成过程的反应机理.     

Technology for obtaining samples of layered composite materials with metallic matrix

Layered composite materials significantly improved the mechanical process of fracturing, which means better fracture strength, while preserving surface properties such as hardness, resistance to wear and resistance to high temperatures. The properties are significantly influenced by the interphase mass transfer at the surface matrix-fiber reinforcement. We developed a mathematical model to determine the molar flux at the interface in stationary and in a nonstationary regime. The technological parameters are: hydraulic pressure, reinforced material, alloy type, fiber diameter, mass ratio between the reinforcement and the composite masses and mould preheating temperature. A mould patented in Romania was mounted on a hydraulic press to obtain the samples. We studied the material structure, matrix and fiber element distribution, metallic matrix element distribution and matrix and fiber element content variation. The results recorded revealed a 75% to 120% increase of the fracture strength, which means an improvement of the mechanical process of fracturing. We concluded that the reinforcement material, mass ratio and fiber diameter have a significant influences on the fracture strength.     

电子封装用Sip/Al复合材料的微观组织

用气压浸渗法制备了Sip/Al复合材料,并对所制备的复合材料的微观组织进行了研究.光学显微镜观察显示,复合材料中硅颗粒分布组织均匀、致密,有少量的孔隙存在.SEM EDS分析发现,Si颗粒有少量的溶解,并且在溶解的Si颗粒表面有氧化物界面层生成.XRD分析结果表明,在复合材料界面中没有金属间化合物的生成.     

Ag/Ni20纤维复合材料触点制备过程中的塑性变形

以大变形Ag/Ni20纤维复合材料触点为实验样品,以扫描电镜等为分析手段,根据触点内部纤维组织的变形和分布情况,通过建立5区域应力应变模型,研究大变形金属纤维复合材料触点制备中的塑性问题。结果表明,触点在制备过程中存在压缩和拉伸两种变形,位于钉头与钉角处的第3区和钉头表面的第1区应力应变最集中,为拉伸变形,平均变形量在80%,是裂纹容易产生的地方。材料塑性应满足这两个区域的塑性拉伸变形要求,才能制备出高质量的触点