碳纳米管聚合物复合材料弹性模量预测模型研究进展

碳纳米管具有优异的力学、电学、光学和磁学等性能,是聚合物复合材料理想的增强体。弹性模量是材料重要的力学性能参数之一,本文介绍了近年来碳纳米管聚合物复合材料弹性模量的研究状况,综述了混合法则、Hashin-Shtrikman模型、Cox模型、Halpin-Tsai模型和数值模拟法预测碳纳米管聚合物复合材料弹性模量的方法,并提出了研究中面临的一些问题以及发展方向。     

塑性变形对2219铝合金扩散连接的影响

采用扩散连接的方法研究保温时施加塑性变形对2219铝合金界面愈合的影响机理。在扩散温度545℃,保温时间4 h,压力10 MPa,选取塑性变形量为0%、10%、30%、50%进行扩散连接试验。结果表明,随着塑性变形量增大,界面处于高能量状态,溶质原子在界面处通过扩散析出Al₂Cu相,包裹原始的界面氧化物并在保温与变形过程中发生冶金反应,氧化物分解并向基体扩散直至消失,实现界面愈合;结合强度在塑性变形量为50%时最高,达到116 MPa,为基体材料的90.6%。     

组元层厚对TC4/Al3Ti微叠层复合材料性能影响

以TC4箔材和纯Al箔材为原材料,用高真空热压法制备了TC4/Al₃Ti微叠层复合材料,研究了组元层厚对复合材料组织与性能的影响。使用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和场发射电子探针对复合材料的显微组织、裂纹断口进行分析。结果表明,当试样厚度及试样内Al₃Ti体积分数一定时,组元层厚越小,复合材料力学性能越优异。当堆叠层数为55层时,组元层厚最小,材料性能最佳,其抗弯强度为970 MPa,垂直于层的抗压强度为1 307 MPa,平行于层的抗压强度为1 206 MPa。     

非晶合金板材水平连铸的数值模拟与参数优化

采用ProCAST软件对非晶合金Zr_(48)Cu_(36)Al_8Ag_8板材的水平连铸过程进行温度场模拟,基于自主研发的水平连铸设备,并采用正交试验法分析了不同工艺参数对凝固过程各因素的影响。结果表明,影响凝固前沿形状的因素顺序为:拉坯速度浇注温度拉坯起始位置;影响凝固前沿平衡状态及板坯中非晶合金含量的因素顺序为:拉坯速度拉坯起始位置浇注温度。最优工艺参数组合是拉坯速度为4mm/s,浇注温度为1 080℃,拉坯起始位置为结晶器入口14mm处。     

Cu-Zr-Al-Y块体非晶合金复相材料的力学性能

利用铜模喷铸法和等温退火热处理,制备具有不同晶化程度的(Cu_(47)Zr_(45)Al)8)_(98.5)Y_(1.5)块体非晶基复相材料(BMGCs),研究了其显微组织与力学性能的关系。结果表明,随着退火温度增加,(Cu_(47)Zr_(45)Al)8)_(98.5)Y_(1.5)非晶基复相材料的晶化分数(V_f)上升,相转变进程为:非晶→非晶+Cu_(10)Zr_7→非晶+Cu_(10)Zr_7+AlCu_2Zr+Al_2Zr。晶化过程中结晶相的析出强化作用能明显提高合金的显微硬度,760K退火20min后合金最大硬度(HV)可达691。合金断裂强度随退火温度升高先增加后减小。680K等温退火后合金断裂强度达到最高,为1 950MPa。断口SEM显示随着热处理温度提高,非晶基复相材料断裂模式由韧-脆混合断裂模式向解理脆性断裂模式转变。试验结果表明,可以通过控制退火温度、退火时间等参数对Cu基块体非晶基复相材料的力学性能进行调控。     

合金化和形变处理对Cu-Mg-Te-Y合金组织性能的影响

制备具有高强高导性能的铜合金,研究添加Mg和微量的Y对合金的组织和性能的影响。通过变形和退火等工艺处理后,Cu-0.47Mg-0.2Te-0.04Y合金的性能指标可达到：抗拉强度510 MPa,伸长率11%,导电率大于63% IACS。稀土元素Y的熔体净化作用、细晶强化作用和添加适量Mg产生的固溶强化作用能够提高合金的力学性能和导电率。     

Ti/TiAl3叠层复合材料TIG焊接头组织与性能研究

本文采用钨极氩弧焊(TIG)对Ti-6Al-4V/TiAl3叠层复合材料进行平板对接焊,研究了不同焊接参数对接头组织和力学性能的影响。经热轧处理的Ti-6Al-4V /TiAl3叠层复合材料,可通过TIG焊实现可靠连接,避免接头脆化现象发生。板材底部的金属间化合物在焊接过程中受热辐射影响发生熔化,液态TiAl3和Ti反应生成Ti3Al、TiAl等,使金属间化合物周围产生Ti原子贫化区,加速了Ti原子的扩散迁移,导致接头侧面形貌分为两部分：上部为熔化再凝固的焊缝区,底部为由热辐射引起扩散连接。整体接头无明显缺陷,焊缝区为α相和针状马氏体组成的网状组织,焊接接头抗拉强度为343MPa,约为母材的90％,断口呈韧脆混合型断裂。     

大板坯铝合金连铸的PIV模拟

采用粒子图像测速技术(PIV)对1650mm*220mm铝合金大板坯连铸过程中结晶器内熔体流场进行物理模拟,并对结晶器内流体基本特征进行了分析.用密度小于水的雪佛板制作5种不同结构的浮漂漏斗,以模拟实际生产中自由漂浮的状态.试验结果表明,随着拉坯速度的增加,液面趋于不稳定;适当地增加浮漂漏斗出水口向下倾角可以稳定液面;底部开口可以削弱流场内的波动,有效稳定液面,减少氧化夹杂的产生.     

Fe73.2Si16.2B6.6Nb3Cu1非晶合金粉体电磁屏蔽性能研究

为防控电磁污染问题,亟待开发更好的电磁屏蔽材料。本文设计了成分为Fe_73.2Si_16.2B_6.6Nb₃Cu₁的合金并制备了非晶合金条带,经过高能球磨处理得到非晶合金粉体。研究了球磨处理时间对合金粉体软磁性能、微观结构、形貌和电磁波吸收性能的影响。结果表明,非晶合金粉体球磨后产生了α-(Fe,Si)相,提高了软磁性能,饱和磁化强度最高可达137.94emu/g。非晶粉体形貌为椭球状,随球磨时间增加,合金粉体粒径减小,提高了电磁波吸收性能,最小平均粒径为8.42μm。合金具有优异的电磁波吸收性能,电磁波损耗机制主要为磁损耗。球磨50h后的非晶合金粉体具有最佳的电磁波吸收性能,在频率为4.57GHz处取得的最小反射损耗达到-42.26dB,吸波剂厚度为2.5mm时的最大有效吸收(<-10dB)带宽高达5.78GHz。     

Cu元素对Al-Zn-Mg-Er-Sc-Zr合金组织演变和腐蚀性能的影响

利用Cu元素的含量变化研究了Al₈Cu₄Er相的形成与演变规律及其对Al-Zn-Mg-Er-Sc-Zr合金腐蚀性能的影响。结果表明：随着Cu含量的增加,合金晶粒得到显著细化,但同时固溶态合金不同类型的残余相增多;Al₈Cu₄Er相与Al-Fe相存在伴生关系,二者通过Cu与Fe交互作用实现相的转化,且可表述为如下关系式：;不同成分合金的晶间腐蚀均表现出与残余相密切相关的点蚀特征,含Cu、Er的Al-Fe相虽然具有更小的腐蚀坑尺寸,但网状分布特征使腐蚀深度有所增加;而具有更好耐蚀性能的Al₈Cu₄Er则因相的粗化和它与Al-Fe相的伴生关系导致合金耐蚀性能严重下降。