镀镍石墨烯/钛复合材料界面力学行为的分子动力学研究

目的 研究拉伸载荷下镀镍石墨烯/钛复合材料界面的应力-应变行为。方法 采用分子动力学模拟方法,建立了镀镍石墨烯/钛复合材料界面的单晶模型,研究了不同方向拉伸载荷下材料的力学行为。结果 镀镍石墨烯复合材料的力学性能随着镀层厚度的增大而提高,镀层镍可以作为位错源使复合材料的位错密度提高,镀层镍塑性变形的滞后使镀镍石墨烯/钛复合材料具有更高的塑性变形能力。结论 材料的力学性能更多依赖于镀镍层数,随着镀层厚度的增大,镀镍石墨烯/钛复合材料表现出了更高的抗拉强度,但界面处的裂纹和空洞数量也有所增加,材料的延伸率有所下降。     

混粉电火花加工SiCp／Al复合材料的工艺研究

为解决常规机械方法难以高精度加工SiCp／Al复合材料的问题,采用混粉电火花加工方法,成功加工出平均表面粗糙度值为Ra0．682μm的φ50mm圆平面,并总结出混粉电火花加工SiCp／Al复合材料的工艺规律,形成了一套较完整的加工工艺电参数,证明了混粉电火花加工SiCp／Al复合材料是完全可行的,在传统切削加工SiCp／Al复合材料方法之外开辟了一条新的加工途径,并为SiCp／Al复合材料的应用开辟了更广阔的应用领域。     

基于新型防热机理的防热材料的设计与试验验证

传统的防热材料大多是依靠材料自身的高熔点“忍受”热流或依靠缓慢烧蚀来被动地延长寿命的,这些材料因其密度大或耐氧化不足等问题已经不能满足飞行器设计者的期望,突破传统的被动式防热的思路从防热机理的源头上探索新的思路或许可以找到可行的技术途径。作者设计了一个新的材料体系——耗散防热材料,即在石墨中加入还原性金属,在烧蚀过程中还原性金属耗散热量,同时耗散外界的氧,自发生成氧化物陶瓷膜。新的材料设汁的思想是“利用”热流而不是单纯“忍受”热流,初步试验验证表明,在廉价的石墨渗入耗散剂——铝制备的耗散防热材料,在2900℃,4MW／m^2热焓值烧蚀下,线烧蚀率仅为传统C／C的1／10。其耗散防热原理包含了以往的汇热防热、辐射防热、烧蚀防热、发汗防热等防热形式,增加了相变反应防热,是一种新的防热原理,这种高效能、低成本的材料预计具有很好的应用前景,也将推动非平衡条件下的金属化学基础理论突破。本材料研究的科学问题,涉及高温、高压、高速气流冲刷等非平衡状态的化学反应问题、金属流动问题等,这些问题的研究必将推动材料科学与传热学、流体力学、燃烧化学、气动力学等学科的交叉互动和新的发展。     

基于新型防热机理的防热材料的设计与试验验证

传统的防热材料大多是依靠材料自身的高熔点"忍受"热流或依靠缓慢烧蚀来被动地延长寿命的,这些材料因其密度大或耐氧化不足等问题已经不能满足飞行器设计者的期望,突破传统的被动式防热的思路从防热机理的源头上探索新的思路或许可以找到可行的技术途径。作者设计了一个新的材料体系——耗散防热材料,即在石墨中加入还原性金属,在烧蚀过程中还原性金属耗散热量,同时耗散外界的氧,自发生成氧化物陶瓷膜。新的材料设计的思想是"利用"热流而不是单纯"忍受"热流,初步试验验证表明,在廉价的石墨渗入耗散剂——铝制备的耗散防热材料,在2 900℃,4 MW/m2热焓值烧蚀下,线烧蚀率仅为传统C/C的1/10。其耗散防热原理包含了以往的汇热防热、辐射防热、烧蚀防热、发汗防热等防热形式,增加了相变反应防热,是一种新的防热原理,这种高效能、低成本的材料预计具有很好的应用前景,也将推动非平衡条件下的金属化学基础理论突破。本材料研究的科学问题,涉及高温、高压、高速气流冲刷等非平衡状态的化学反应问题、金属流动问题等,这些问题的研究必将推动材料科学与传热学、流体力学、燃烧化学、气动力学等学科的交叉互动和新的发展。     

Gr/6061Al复合材料表面镀覆金属黑变膜的研究

Gr/6061Al复合材料表面镀覆双层金属,再进行黑色钝化处理,可以获得耐蚀性能及光学性质良好的膜层.成膜工艺包括:前处理→化学镀Ni-P合金→电镀Zn→黑色钝化处理→封孔→吹干.对各步工艺影响因素进行考察,得出理想的黑色处理膜工艺.SEM测试及表面形貌观察确定此工艺获得的黑色钝化膜具有很好的光学性能,膜层总厚度约30μm左右,XRD测试认为Gr/6061Al复合材料表面镀覆黑变膜层成分主要含有Ag-Zn、CrO3、Ag3N等物质,钝化过程使镀锌层与钝化液中的Ag 化合成合金,黑变膜表面存在少量CrO3.耐蚀性测试结果认定Gr/Al复合材料表面镀覆双层黑色钝化耐蚀膜腐蚀速率减小到裸试样的1/8.     

冷热循环工艺对冷热转移速率对LY12铝合金尺寸稳定性的影响

研究了冷热转移速率对LY12铝合金微屈服强度和残余应力的影响。结果表明，提高冷热转移速率易使材料中形成稳定的位错组态，从而有利于提高微屈服强度，对于圆柱和圆环试样，提高冷热转移速率不利于降低残余应力。分析认为，冷热转移速率应根据工件几何形状和尺寸进行相应调整。     

电场时效对LY12铝合金微变形行为的影响

研究了电场时效处理中电场强度对LY12铝合金的微屈服强度和微变形行为的影响，也研究了直流电场时效和脉冲电场时效对合金微变形行为的影响。结果表明，适当的电场时效可以使合金的微屈服强度明显提高，优选出最佳的电场时效工艺参数是：E=2kV／cm，190C／10h。     

新型阻尼材料的研究进展

阐述了阻尼材料在实际使用中的地位和意义,简单介绍了阻尼材料的阻尼原理、分类和测试方法、阻尼机理等内容.回顾了阻尼材料的发展历史,并详细评述和分析了近年来国内外有关阻尼材料的研究进展,包括高分子阻尼材料、复合阻尼材料和结构阻尼等.笔者认为,综合分析以上几种阻尼材料,考虑实际工程的应用,对复合阻尼材料和结构阻尼的设计和研究十分必要.最后简要展望了阻尼材料的研究前景.     

RGO/Al复合材料界面性质第一性原理研究

本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 在广义梯度近似下, 分别建立了具有不同碳氧比的“铝/氧化石墨烯/铝(Al/GO/Al)”界面模型以及含缺陷“Al/GO/Al”三层界面模型。探讨了含氧官能团和单空位缺陷、双空位缺陷以及拓扑缺陷对还原氧化石墨烯增强铝基复合材料界面性质的影响。研究结果表明: 在“Al/GO/Al”界面模型中, 环氧基优于碳原子而与铝原子产生明显的电荷交互作用, 氧原子净电荷为-0.98 e, 铝原子净电荷为0.46 e, 环氧基有利于复合材料中还原氧化石墨烯与铝基体之间的界面结合。当缺陷存在时, 含缺陷的“Al/GO/Al”界面模型中缺陷处碳原子净电荷在-0.05 e至-0.38 e区间, 环氧基与碳原子之间存在较弱的相互作用, 与铝原子间相互作用明显较强。环氧基抑制了空位缺陷处碳原子与铝原子之间的反应, 可保护含空位还原氧化石墨烯中碳原子结构的完整性。本研究可为开发高性能Al/GO/Al基复合材料提供理论指导。