多元多尺度增强钛基复合材料复合设计与先进加工技术研究进展

多元多尺度钛基复合材料以其轻质、高强、耐热等优异的性能在航空航天等高新技术领域具有广阔的应用前景。从多元多尺度强化设计思路、先进加工技术、工程应用等方面综述了原位自生钛基复合材料的研究现状。指出了研究中的关键突破点与存在的问题，并提出了新的研究方向，进一步优化复合材料多元多尺度设计体系，挖掘材料内部结构设计，提高材料的综合性能；另一方面完善先进热加工技术与理论，改善钛基复合材料的加工性，推动轻质高强钛基复合材料在重大装备等领域的应用。     

聚甲基硅倍半氧烷气凝胶的制备及相分离控制研究

以甲基三甲氧基硅烷(methyltrimethoxysilane, MTMS)为先驱体、二甲基亚砜(dimethylsulfoxide, DMSO)为溶剂,采用溶胶—凝胶法和超临界干燥技术制备了聚甲基硅倍半氧烷(polymethylsilsesquioxane, PMSQ)气凝胶。通过改变碱性催化剂氨水和DMSO的相对含量用量,获得了PMSQ凝胶时间的变化规律。PMSQ气凝胶具有典型的纳米多孔结构。凝胶时间随氨水用量的增加而缩短,随DMSO用量的增加而延长。DMSO含量越多,溶胶粘度变化越缓慢;氨水含量越多,粘度变化越快。不可水解基团–CH₃的存在将引起短链或环状Si–O–Si结构,造成颗粒团聚,产生沉淀,引起相分离。控制凝胶时间与相分离时间的关系,可获得均匀凝胶。     

多元多尺度增强钛基复合材料复合设计与先进加工技术研究进展

多元多尺度钛基复合材料以其轻质、高强、耐热等优异的性能在航空航天等高新技术领域具有广阔的应用前景。从多元多尺度强化设计思路、先进加工技术、工程应用等方面综述了原位自生钛基复合材料的研究现状。指出了研究中的关键突破点与存在的问题,并提出了新的研究方向,进一步优化复合材料多元多尺度设计体系,挖掘材料内部结构设计,提高材料的综合性能;另一方面完善先进热加工技术与理论,改善钛基复合材料的加工性,推动轻质高强钛基复合材料在重大装备等领域的应用。     

基于双硅氧烷先驱体制备的氧化硅基气凝胶研究进展

气凝胶材料具有高比表面积、高孔隙率、低密度、低热导率和高透过率等特性, 在隔热、隔声和光学等领域具有广泛的应用前景。但该类材料纤细骨架构成的多孔结构所呈现的高脆性是限制其应用的主要因素。本文依据硅氧烷先驱体含有不可水解基团数量的特征, 综述了采用全水解双先驱体、全/部分水解双先驱体和部分水解双先驱体等三类采用双硅氧烷先驱体制备气凝胶材料的研究现状, 分析了这三类气凝胶所呈现出的组织结构特征及其在力学、热学、光学和疏水性等方面的性能特点。通过对硅氧烷先驱体类型的选择和组合, 可以设计气凝胶材料的组织结构与性能, 为改善气凝胶材料的力学行为提出了新思路。     

具有气凝胶结构特征的C/SiO2和C/SiC复合材料研究进展

具有气凝胶结构特征的C/SiO₂和C/SiC复合材料因其多样的结构存在形式和多孔、轻质、耐高温等特性, 在高温隔热、吸附、催化、储氢、光电等多种领域具有广泛的应用前景和研究价值。依据硅源与碳源的不同引入方式, 本文综述了采用共聚法、浸入法和聚合物先驱体热解法制备的具有气凝胶结构特征的C/SiO₂和C/SiC复合材料的研究现状。借助碳材料与SiO₂两者间的相对存在形式, 探讨了这三种工艺方法制备C/SiO₂和C/SiC复合材料的工艺特点, 分析了材料所呈现的组织结构特征、合成机理和性能特点, 并对其潜在的应用前景进行了展望。硅与碳之间多样的复合方式使C/SiO₂和C/SiC复合材料呈现出多样的材料特征和特性, 为相关研究开辟了新的方向。     

增材制造TiB/Ti复合材料网状组织形成与力学性能EICSCD

采用快速凝固技术将TiB直接植入基体钛合金,形成一种新型超细网状结构钛基复合材料(titanium matrix composites,TMCs)粉体,并采用激光增材制造技术,制备出一种等轴网状和柱状网状组织交替分布的新型钛基复合材料,系统分析和讨论增材制造TMCs超常凝固网状组织形成机制与力学特性。研究发现:增材制造TiB/Ti复合材料网状组织(约9μm)主要由原位自生纳米TiB晶须组成,呈现B27和Bf两种晶体结构;B元素的直接引入,易于在凝固界面形成成分过冷,不仅促使交替形成等轴网状组织和柱状网状结构,也同步细化基体晶粒尺寸,实现基体合金片层α相的等轴化。经原位力学观察分析发现,增材制造形成的原位自生纳米TiB网状组织结构,不仅能够抑制裂纹偏转并钝化裂纹,还将大量滑移迹线聚集于网络结构内部,并在晶界诱发高密度位错,限制材料的塑性变形,大幅度提高了复合材料的强度,增材制造TiB/Ti复合材料抗拉强度提高42%,伸长率保持在约10%。     

纤维素/氧化硅有机-无机杂化复合气凝胶的研究进展

依据纤维素与SiO_2的复合工艺特点,综述了采用溶液浸渍法、直接混合法和逐层沉积法制备纤维素/SiO_2有机—无机杂化复合气凝胶材料的研究现状.探讨了纤维素的不同溶解或分散状态和SiO_2引入方式对形成纤维素/SiO_2复合气凝胶的影响,分析了纤维素与SiO_2之间具有的组织结构特征和结合机理,并对比了不同工艺方法获得的纤维素/SiO_2复合气凝胶材料在力学、隔热、光学、疏水性、生物等方面所呈现的性能特点.基于有机纤维素与无机SiO_2的物理化学特性,指出了两者复合时面临的问题,并对潜在的应用前景进行了展望.