TC4纤维增强铝复合材料的高速撞击损伤行为

针对航天器空间碎片防护材料需求,采用二维编织的TC4纤维作为增强体制备了(2D-Tif)/Al复合材料,并采用二级轻气炮研究了复合材料在高速粒子撞击下的损伤行为及其组织演变规律。结果表明,(2D-Tif)/Al复合材料靶板的破坏以侵彻穿深为主,背面产生了带裂纹的鼓包或发生略微崩落;其抗高速撞击能力优于等厚的LF6基体合金,平均吸能能力比基体合金提高了8.4J。复合材料内部的基体合金在高速粒子撞击下被严重挤压变形,在远离弹坑部位,基体合金变形减轻,缺陷以微裂纹和微孔洞为主。高强韧Ti纤维的加入起到了承载和吸能作用,有效减缓了基体合金的变形,并抑制了基体合金中绝热剪切带的形成。     

TiB2/Al复合材料制备工艺的研究进展

TiB2/Al复合材料是一种很有潜力的复合材料,在耐磨、航天航空等领域有着广阔的应用前景.目前TiB2/Al复合材料的制备工艺方法主要为原位自生法,如自蔓延高温合成、原位反应生成法、接触反应法和机械合金化法等,而粉末冶金法、喷射沉积法以及挤压铸造法等也逐渐被用于制备TiB2/Al复合材料.主要综述了目前国内外TiB2/Al复合材料制备工艺的研究进展,并对不同工艺的制备过程及利用该工艺所制备的TiB2/Al复合材料的情况进行了详细论述,指出了各种制备工艺的优缺点,展望了其研究趋势.     

金属基复合材料发展的挑战与机遇

装备技术的升级换代和转型为材料研发带来了前所未有的挑战,金属基复合材料(MMCs)具有极好的可设计性,可迎接这种挑战。有效地利用不同性质、形态、尺度的无机非金属及碳等材料作为MMCS增强体,可为其获得丰富的性能与功能,这是MMCs的未来发展趋势和机遇。简要介绍了笔者在MMCs设计研究中的几项尝试经验和实例,包括自润滑功能性界面设计、非烧蚀功能性设计、材料高温恒刚度性能设计、地磁屏蔽结构-功能一体化设计和高强韧固溶体界面设计,证明了MMCs性能与功能设计的有效性。     

一种环保型电子封装用复合材料

以平均粒径10 μm高纯Si颗粒为增强体,以A1-Si20为基体,采用挤压铸造专利技术制备体积分数为65%的高体积分数环保型Sip/A1-Si20复合材料.试验结果表明:复合材料的铸态组织均匀、致密,没有明显的颗粒团聚和偏聚,也不存在微小的孔洞和明显的缺陷;Sip/A1-Si20是轻质(密度为2.4 g/cm3)、低膨胀(7.77×10-6/℃)、高导热(156.34W/m.℃)复合材料,电导率为4.08 MS/m,具有较高的比模量和比强度,可以对其进行镀Ni和封装焊接,能较好的满足电子封装和热控器件的使用要求.     

Aging behavior of A1Np/2024A1 composites fabricated by squeeze casting

2024 aluminum matrix composites reinforced with different size AIN particles （0.5, 4 and 10 μm） were fabricated by the squeeze-casting technology. The aging behavior and microstructure of AINp/2024AI composites were investigated by Brinell hardness measurement and transmission electron microscopy （TEM）. The results show that the precipitation sequence of AINJ2024AI composites is similar to that of the matrix alloy aged at 160 and 190 ℃, but the age hardening rate of composites is improved, and the AIN particles with large size promote the precipitation process more obviously, in comparison with smaller AIN particles. With increasing temperature, the precipitation processes are accelerated, and the time to reach the peak hardness is shortened. The acceleration of the formation of GP region and phase S＇ in the composites is attributed to the interfaces （between particles and the matrix） and the high density of dislocations introduced by addition of AIN particles.     

石墨纤维增强铝基复合材料在空间遥感器结构中的应用

为了设计和制造出性能更加优越的空间遥感器,对一种新型航天材料—石墨纤维增强铝基复合材料(Gr/Al)进行了研究。首先,突破了石墨纤维与铝合金的界面反应控制、纤维铺层和缠绕设计等关键技术,成功制备了石墨纤维增强铝基复合材料,材料的密度为2.12×10^3 Kg/m^3,弹性模量为129GPa,线膨胀系数为5.0×10^-6/K。接着,针对这种复合材料,摸索出一套完整的加工和后处理工艺。首次把这种复合材料应用在空间红外遥感器镜筒结构设计中,设计的镜筒较之钛合金镜筒减重31.8%。最后,完成了镜筒组件的加工和装配,透镜的装校,随机振动试验。试验结果表明,镜筒组件的一阶谐振频率为284Hz,大于100Hz的设计要求,振动试验后光学系统没有发生变化。上述工作表明石墨纤维增强铝基复合材料在航天遥感领域具有较高的应用价值。     

单向纤维增强复合材料微观断裂机理的研究

本文用扫描电镜断口分析技术研究了碳/环氧、尼龙/环氧,碳·玻璃/环氧,W/420/Cu 等不同复合材料的微观断裂机理。断裂试验包括常温拉伸,常温冲击,高温拉伸。文中对复合材料断口特有的抽丝现象进行了较详细的论述以及对界面剥离和界面破坏的产生条件做了分析。对冲击试验中的载荷一挠度曲线给出了理论解释。     

磨擦表层组织及其形成机制的研究

本文研究了 18CrNiW A 钢渗碳后因粘着磨损而产生的“白层”,组织的精纲结构及形成机制。结果表明,在粘着磨损过程中始终伴随有马氏体向奥氏体的转变,同时还有摩擦付表面金属局部熔化和合金元素扩散现象;以往人们发现的“灰层”和“白层”在本试验中,前者是附着于“白层”表面的液态金属急冷产物,后者可分为两类:单相γ的“均匀白层”其内部富集 Ni、C 元素,位错密度很高,“流线状白层”——为α’→γ相变和碳化物溶解的过渡区;本文还特别建立了摩擦付表面温度场分布模型,并以此解释了上述形态的产生视制。     

Cf+SiCp/Al复合材料的微观组织与力学性能

采用挤压铸造法制备了SiC颗粒混杂增强T700/Al和M40/Al复合材料,研究了材料的微观组织与力学性能.结果表明,复合材料组织致密,纤维分布均匀.铸造态复合材料存在界面反应,透射电镜和XRD分析表明M40/Al的界面反应物尺寸和数量均小于T700/Al,M40Cf与铝具有较好的化学相容性.拉伸试验表明,M40/Al的抗拉强度高于T700/Al,这是由于界面反应物的数量改变了复合材料的断裂机制.     

Al及其复合材料尺寸稳定性原理与稳定化设计研究进展

尺寸稳定性是指材料在长期贮存或者服役环境下保持原始尺寸不变的能力。陀螺仪、星敏感器、光学观瞄设备等角度、速度、位置传感器的关键零部件对材料的微变形十分敏感,材料的尺寸不稳定性问题已经成为制约装备精度的"卡脖子"问题。国外自20世纪70年代从金属的热处理、预拉伸变形等组织调控方法入手做了较深入的研究,我国关于材料尺寸稳定性的研究十分薄弱,主要集中于残余应力的影响上,工程效果不明显。本文介绍作者及其团队长期从事材料尺寸稳定性研究的体会与成果,包括长期贮存(无应力)条件下尺寸稳定性的表征新方法,基于该方法发现了铝合金相稳定、组织稳定及其各向异性的基本规律;总结了铝基复合材料尺寸稳定性设计的基本原理和基于增强体弥散度的设计思路;高尺寸稳定性的光学级、仪表级SiC/2024Al复合材料的微观构型特征及其在实际工程中应用的效果。理论和实践表明,仪表精度及其精度稳定性取决于材料的尺寸稳定性,而材料的稳定性首要因素是其内禀变形特性,而残余应力是次要的。本工作也表明,尺寸稳定性原理的应用对于精密轴承一类高精度零件的技术提升也将有启发性。