环氧树脂基纳米复合材料研究进展

介绍了环氧树脂基纳米复合材料的性能、制备方法、作用机理及研究进展。     

X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢表面电弧离子镀TiAlN涂层及其热震性能

运用电弧离子镀技术,采用独立的纯Ti和纯Al靶材在超超临界汽轮机叶片用X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢表面沉积TiAlN涂层。利用扫描电子显微镜和能谱仪等对涂层微观组织结构和成分等进行分析,并在室温到650℃温度区间测试涂层的抗热震性能。结果表明:TiAlN涂层表面光滑平整、均匀致密且无明显的空洞,涂层表面的Ti/Al原子比约为0.94;涂层的表面硬度值为1802HV0.1。经X射线衍射法分析,涂层表面的相为TiAlN相,具有(200)晶面择优取向;涂层在室温到650℃之间经受100次热震循环实验后,没有发生明显开裂,说明涂层与基体结合良好,但涂层表面出现一定程度的氧化现象。     

PVD TiN涂层力学性能的测试方法

至今一种试样只能测试一到两个涂层性能参数,尚未得到一种切实可行、简单有效、物理意义明确的涂层力学性能的评价方法.文中通过对传统的复合板模型进行改进,提出一种能同时测试涂层多个力学性能参数的方法.利用应变仪、光学显微镜及拉伸机的有效组合,对W6Mo5Ca4V2钢PVD(pbysical vapor deposition,离子镀)涂覆TiN涂层的板状拉伸试样进行试验,得到TiN涂层的弹性模量、泊松比、剪切模量和断裂强度.弹性常数与文献报道基本吻合,而断裂强度差别较大,并分析差别的可能原因.     

电瓷瓷套经三种方法机加工后的残余应力变化

通过X射线衍射仪分析了一种高强度电瓷瓷套分别经金刚石锯片切割、金刚石砂轮磨削和油石抛光三种不同方法机加工后的残余应力。结果表明:机加工后电瓷瓷套表面残余应力相对较小,且均为拉应力;磨削过程产生的残余应力最大,而抛光可以有效降低电瓷瓷套表面残余应力;由于电瓷瓷套表面因为机加工产生的残余应力值往往达到其断裂强度的30%～50%,所以常会导致电瓷瓷套表面出现裂纹、崩边或豁口。     

直流电脉冲修复LY12CZ铝合金疲劳损伤的研究

利用铝合金的导电性可对其损伤进行电修复,由于损伤可导致电阻变化,试样修复前后电阻值的变化可以作为判断修复程度的参考依据。将厚度为2mm的LY12CZ铝合金板材在225MPa不同循环周次下造成疲劳损伤,采用直流电脉冲修复损伤试样,并用电桥测量原始、疲劳后和修复后试样的电阻。用光学显微镜和透射电镜观察组织变化。结果表明,LY12CZ铝合金试样疲劳后,电阻值增加,经过电脉冲处理后,电阻减小,但并未恢复到原始试样的电阻值。用电阻变化可大致判断疲劳损伤的修复程度。在最大电流密度为175A/mm2下的直流电脉冲最佳的修复时间为0.8s。LY12CZ铝合金疲劳后位错密度增加,电脉冲处理后位错密度减少,并可以改变强化相与基体的界面结合程度。     

3D-C/SiC复合材料的损伤机理

陶瓷基复合材料在热结构中潜在着许多用途 ,但对 3D C/SiC材料高温损伤尚不完全清楚。本工作用T3 0 0碳纤维编织为三维四向编织体 ,编织角 2 2° ,用CVI化学气相渗法在 95 0℃～ 10 0 0℃沉积热解碳界面层、SiC基体。最终得到纤维体积分数约为 40 %、热解碳界面层厚度约 0 .2微米和空隙率为 17%的复合材料 ,表面SiC涂层厚度为 5 0 μm。基体由于热应力和外力会产生许多微裂纹 ,用单向陶瓷基复合材料裂纹计算公式可大致估算出 3D C/SiC的基体开裂应力和裂纹间距。纤维束间的孔隙在蠕变中变形 ,孔隙表面基体易产生微裂纹 ,而且纤维束间的夹角不断改变。蠕变是损伤引起的 ,属于损伤蠕变机理。弯曲、断裂韧度、蠕变及疲劳等试验中 ,纤维束力图沿拉应力方向伸直 ,纤维束间相对滑动并产生损伤是细观主要的损伤机理。室温及疲劳循环应力低、循环周次多的断口粗糙度大 ,纤维拔出较长 ;高温及高应力、循环周次少的断口相对齐平 ,纤维拔出较短。纤维束与基体界面和纤维与基体界面的脱粘和滑动产生损伤中 ,以纤维束与基体之间的磨损产生的损伤为主要的 ,因此纤维束编织交叉处的损伤更大     

单向碳—碳复合材料的早期蠕变行为

用化学气相沉积（ＣＶＤ）热解碳制备了Ｔ３００（ＰＡＮ）碳纤维增强热解碳的单向Ｃ／Ｃ复合材料。在氩气保护下测定了这种材料在同一应力不同温度和同一温度不同应力下的早期蠕变行为。通过数学处理，早期蠕变数据满足ε－ε０＝Ａｔ＾ｍ．ｍ可表示为：ｍ＝０．０００３Ｔ（Ｋ）－０．００１６σ（ＭＰａ）＋０．２０３２。     

3D-C/SiC复合材料断裂韧性的研究

针对 C/ Si C复合材料的结构特征和断裂行为与单一陶瓷材料线弹性断裂不同的特点 ,采用三点弯曲加载试验对 3 D- C/ Si C复合材料室温的加载—卸载行为进行了实验研究。通过对滞回曲线的分析 ,运用能量表征方法定量研究了裂纹扩展过程中弹性变形能、塑性变形能及裂纹扩展形成新表面所需的能量 ,获得了裂纹扩展阻力曲线。结果表明 :3 D- C/ Si C复合材料在加载卸载过程中载荷—加载点位移呈现典型的滞回曲线 ,能量法分析表明 ,裂纹扩展阻力曲线呈现先增加后减小的变化规律     

3D-C/SiC的高温弯曲性能和后处理对弯曲性能的影响

3D C SiC用T3 0 0碳纤维编织为三维四向编织体 ,编织角 2 2°。CVI(chemicalvaporinfiltration)法致密 ,纤维体积分数 40 %～ 45 % ,热解碳界面层厚度约 0 .2微米、密度为 2 .0 1g cm3和空隙率为 17% ,最终在试样表面形成 5 0 μm的SiC涂层。在YKM 2 2 0 0超高温试验机上进行三点弯曲试验 ,真空度为 10 - 3Pa ,夹头位移速率为 0 .5mm min。结果表明 ,随试验温度升高 ,弯曲强度在 90 0℃和 170 0℃出现了两个峰值 ;弯曲模量在 110 0℃出现了最大值 ;而弯曲应变在低于 15 0 0℃基本保持不变 ,高于 15 0 0℃不断升高 ,出现了明显的不可逆变性。试样 180 0℃真空保温 1小时后处理 ,弯曲模量明显降低和强度降低 ,而变形能力明显升高。激光拉曼分析得出 :制备的 3D C SiC碳纤维存在残余压应力 ,13 0 0℃处理后碳纤维存在残余拉应力 ,而 2 0 5 0℃处理后碳纤维没有残余应力。高温下因基体和纤维膨胀系数不同 ,易产生界面脱粘和分离 ,使得基体中的裂纹不易扩展到纤维中 ,保持了纤维强度 ,同时纤维易于滑动。这是很高温度下弯曲模量降低、变形能力增加和弯曲强度略增加的原因。     

两种钢铁材料电火花表面强化层组织结构研究

采用硬质合金YG-8和堆焊焊条FW-1101作电极,在电火花表面强化器上分别处理了U70MnSi钢和40Cr钢的表面。用X射线衍射分析了强化层的组织,用光镜和扫描电镜(SEM)观察了显微组织。结果表明,强化层是由细晶组织和非晶组织组成的合金层。细晶组织是由强化过程中的瞬时力、撞击应变、快速加热等效应变及位错和空位增加联合作用引起的。强化层中的非晶组织、组织细化和残余应力使其衍射峰宽化。