Ti6Al4V／TiC＋TiB双相增强复合材料的力学性能研究

在地壳中的金属元素中,钛元素含量仅次于镁（Mg）、铁（Fe）、铝（Al）,排在第四位。钛合金材料以其轻质、比强度高、中低温性能好、耐腐蚀等优良的性能而成为倍受人们关注的材料,现已被广泛应用于航空、航天领域和其他民用领域,如汽车、体育器材等。Ti6Al4V以其优异的机械性能成为众多钛合金牌号中应用最广泛的一种钛合金材料,而基于TiAl4V的复合材料也成为倍受人们关注的焦点。     

Ti6Al4V钛合金表面蓝色微弧氧化膜的制备及性能

利用微弧氧化技术在Ti6Al4V钛合金表面制备出蓝色微弧氧化膜。对微弧氧化膜的微观形貌和元素组成进行了分析,并对微弧氧化膜的显微硬度进行了测试。结果表明:微弧氧化膜表面光整,呈均匀深蓝色,其主要由Ti、Mn、O和C四种元素组成,还含有少量的V、Al和Si元素;微弧氧化膜的表面粗糙度约为0.159μm,与钛合金的表面粗糙度相近;微弧氧化膜的显微硬度为5 437.4 MPa,显著高于钛合金的显微硬度。     

SiCp/Al基复合材料制备工艺的优化

本文利用热压烧结技术制备了性能优良的SiCp5vol%Al基复合材料,利用正交实验对参数进行了优化。结果表明,SiCp5vol%Al基复合材料的最佳工艺参数为烧结温度600℃、高温压力70MPa、保压时间7min。     

尼龙6/纳米钛合金复合材料的制备及结构

将经过有机化处理的纳米钛合金粉体与尼龙6通过熔融共混制备成了尼龙6/纳米钛合金复合材料。X-射线衍射和透射电镜显示,在钛合金粉体含量低时,钛合金粉体在尼龙6基体中实现了纳米尺度的分散,但随钛合金粉体含量增加,团聚现象明显增加;红外光谱(IR)分析和Molau试验表明,复合材料中钛合金粉体与周围尼龙6分子间存在某种键合;实验结果还表明,钛合金粉体对尼龙6基体的化学结构和结晶形态没有产生明显的影响。     

Ti3SiC2/Al2O3复合材料的制备与性能研究

以TiC／TiO2/Si／Al／Ti等为主要原料，采用热压法原位合成Ti2SiC2／Al2O3复合材料，分别探讨了Al掺入量和工艺制度对Ti3SiC2/Al2O3复合材料物相、显微结构以及性能的影响。结果表明：原位合成制备的Ti3SiC2/Al2O3复合材料与传统方法合成制备的纯Ti3SiC2材料相比，材料的硬度和致密度均有很大的提高。     

裂解碳包覆对SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基复合材料性能的影响

以SiC纳米纤维(SiC_nf)为增强体,通过化学气相沉积在SiC纳米纤维表面沉积裂解碳(PyC)包覆层,并与SiC粉体、Al₂O₃-Y₂O₃烧结助剂共混制备陶瓷素坯,采用热压烧结工艺制备质量分数为10%的SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基(SiC_nf/SiC)复合材料。研究了PyC包覆层沉积时间对SiC_nf/SiC陶瓷基复合材料的致密度、断裂面微观形貌和力学性能的影响。结果表明:在1 100 ℃下沉积60 min制备的PyC包覆层厚度为10 nm,且为结晶度较好的层状石墨结构;相比于纤维表面无包覆层的复合材料,复合材料的断裂韧性提高了35%,达到最大值(19.35±1.17) MPa·m^1/2,抗弯强度为(375.5±8.5) MPa,致密度为96.68%。复合材料的断裂截面可见部分纳米纤维拔出现象,但SiC_nf/SiC陶瓷基复合材料界面结合仍较强,纳米纤维拔出短,表现为脆性断裂。     

连续与短切CF增强PA6复合材料双喷头3D打印工艺参数优化

为提升连续碳纤维(CF)和短切CF增强尼龙6复合材料3D打印制件的力学性能、优化3D打印基础工艺参数，基于熔融沉积型3D打印工艺，通过自主搭建的双喷头3D打印实验平台制备打印制件，并以此为研究对象，设计4因素3水平正交试验，研究连续CF隔层数、连续CF打印间距、打印温度、打印速度四种工艺参数对打印制件拉伸强度和弯曲强度的影响。采用极差分析法得到最佳工艺参数组合，验证正交试验结果。使用扫描电子显微镜观察拉伸制件和弯曲制件的断裂面微观形貌，进一步探究了打印制件的层间断裂形貌特性和层内丝材分布规律。结果表明，当连续CF隔层数为1、连续CF打印间距为0.5 mm、打印温度为250℃、打印速度为900 mm/s时，打印制件的层内沉积线之间孔隙较少，层间结合效果较好，其拉伸强度和弯曲强度达到最高，分别为109.73 MPa和119.14 MPa，与短切CF增强尼龙6复合材料相比，拉伸强度提升了249%，弯曲强度提升了286%。     

纳米Al2O3／PTFE复合材料制备工艺参数的确定

对氧化铝填充聚四氟乙烯材料进行了压制试验,讨论了成型压力与试件的致密度、压缩强度的关系,得出了较合适的成型压力.     

建筑用碳纤维增强铝基复合材料的工艺优化与性能研究

采用真空热压法制备了建筑用碳纤维增强铝基复合材料,以抗拉强度和致密度为考核指标,通过三因素三水平正交试验法优化了复合材料的热压工艺参数,并对断口形貌进行了观察。结果表明,以抗拉强度为考核指标时,对抗拉强度影响最大的是因素B（热压时间）,其次是因素A（热压温度）,而影响最小的是因素C（热压压力）;以致密度为考核指标时,对致密度影响最大的是因素A（热压温度）,其次是因素C（热压压力）,而影响最小的是因素B（热压时间）。采用综合平衡法优化建筑用碳纤维增强复合材料的热压工艺参数组合为A1B3C3,即热压温度为510℃、热压时间为180min、热压压力为15MPa时,碳纤维增强复合材料可以取得最大的致密度和抗拉强度,此时复合材料的抗拉强度为286.98MPa、致密度为99.92%。     

炭黑/多壁碳纳米管/天然橡胶复合材料密炼工艺参数的优化

采用正交试验方法对炭黑/多壁碳纳米管(MWCNTs)/天然橡胶(NR)复合材料的密炼工艺参数进行优化。结果表明:密炼起始温度、转子转速和密炼时间对复合材料的性能影响较大;综合考虑复合材料的硫化特性、导热性能和物理性能,其优化密炼工艺参数为密炼起始温度70℃,转子转速60 r·min~(-1),密炼时间10 min。     

Na2SiO3电解液体系中CaCl2/MgCl2加入量对Ti6Al4V合金微弧氧化膜层特性的影响

本文以Na2SiO3为基础电解液体系,加入一定量的CaCl2及MgCl2,对Ti6Al4V合金表面进行微弧氧化,研究CaCl2及MgCl2的加入对Ti6Al4V合金表面微弧氧化膜形成过程及其特性的影响规律。试验结果表明:CaCl2及MgCl2加入量从0.05g/L增加到0.35 g/L的过程中,正向起弧电压分别从350V增加至358V、330V增加至369V。SEM形貌分析显示,随着电解液中CaCl2的加入量增加,氧化膜层表面的孔洞减少,膜层表面出现直径约为5μm的颗粒状陶瓷,膜层变得疏松;MgCl2的加入量增加,氧化膜表面孔洞减少。EDS分析结果显示加入CaCl2、MgCl2的电解液中获得的膜层组成元素分别是Ti、Na、Al、Si、P、O,与基础电解液体系相比较,Ca元素有所增加,Mg元素变化不明显。XRD分析结果表明,CaCl2加入到电解液中出现了更多的金红石相TiO2的衍射峰;MgCl2加入电解液中之后,锐钛矿相TiO2有所增加。     

C/Mo双涂层改性SiCf/Ti-6Al-4V界面性能的研究

采用真空热压工艺制备C/Mo双涂层改性SiC_f/Ti-6Al-4V复合材料,并对部分热压材料进行真空热暴露处理。随后对两种材料分别进行纤维顶出试验,由顶出后的纤维表面的能谱点分析结果可知,在顶出过程中,制备态试样界面脱粘发生在C/Mo涂层之间;热处理试样界面脱粘发生在纤维与反应层TiC之间。最后,采用已有理论模型估计了两种材料的界面剪切强度与界面断裂韧性,结果表明热处理后的复合材料的界面结合更强。