WCp/2024Al复合材料的热变形行为

WCp/2024Al复合材料是一种具有良好力学性能和辐射屏蔽性能的新型铝基复合材料。目前缺乏对其进行塑性加工的研究,因此采用热模拟实验机研究了WCp/2024Al复合材料在623K~773K,应变速率为0.01、0.1和1s-1下的热变形行为。结果显示,复合材料的流变应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低。在较高的应变速率下复合材料的变形机制为动态回复,而在较低的应变速率下为动态再结晶和动态回复。采用Power-Arrhenius型速率方程计算了复合材料的应变速率敏感系数m和热变形激活能Q。结果显示随着温度的升高,复合材料的m值升高而Q值降低,说明升高温度有利于复合材料的高温塑性变形。     

2024Al和SiCp／2024Al基复合材料阳极氧化膜的耐蚀性

用动电位阳极极化和电化学阻抗技术研究了SiCp／2024Al复合材料硫酸阳极氧化膜在3．5％NaCl水溶液中的耐蚀性；作为比较，对2024Al的阳极氧化膜耐蚀性也进行了研究。结果表明，经阳极氧化处理的SiCp／2024Al复合材料具有良好的耐NaCl溶液腐蚀的能力，其腐蚀速度较未处理的样品降低了2个数量级以上。但其耐蚀性不如2024Al合金的阳极氧化膜。这是由于氧化膜中SiC颗粒的存在破坏了氧化膜的完整性和均匀性所致。对SiCp／2024Al MMC，采用小电流密度来进行阳极氧化处理，可获得较好的防护效果。此外，阳极氧化膜层的抗蚀性随浸泡时问的增加有降低的趋势。     

12 vol%SiCP/2024Al基复合材料热挤压过程有限元模拟与分析

基于MSC.Marc软件平台,建立了含SiC_P体积分数为12%的SiC_P/2024Al复合材料热挤压轴对称刚-塑性热力耦合有限元分析模型。利用该模型对复合材料的热挤压过程进行模拟,分析了热挤压过程中的载荷-行程曲线和材料流动状态,讨论了模具温度及挤压速度对挤压载荷的影响。模拟结果表明,该坯料在挤压比为30∶1、挤压温度为400～450℃、挤压速度为0.1～1.0 mm/s、挤压载荷为4.0 ×106～5.0 ×106N之间能够顺利挤出表面无缺陷的复合材料棒材。最后通过在 700 t水压机上采用相同工艺挤出高质量的复合材料棒材验证该工艺的可行性。     

2D-C/SiC复合材料低温动态Z向压缩性能

采用Hopkinson压杆试验装置,对2D-C/SiC复合材料进行了低温条件下的Z向动态压缩性能试验研究,低温条件通过控制酒精和液氮的配比系数得到,通过改变波形整形器几何尺寸的方法来实现恒应变率加载,以得到准确、可信的试验结果。试验结果表明: 由于复合材料内部含有大量初始微缺陷,2D-C/SiC复合材料在低温动态加载条件下呈现伪塑性行为,其破坏时并未表现出典型的脆性破坏,而是在应力达到压缩强度时出现了显著的应变软化现象,在经历了较大的变形后才最终破坏。随着温度的降低,复合材料的动态Z向压缩强度增加,但失效应变减小。2D-C/SiC复合材料在低温环境下,其内部纤维和基体之间界面结合力增强,同时强的界面结合力可以导致高的压缩强度。     

多重结构Ti-B4C/Al2024复合材料的组织和力学性能

为了研究多重结构对铝基复合材料力学性能的影响,将气雾化态Al2024合金粉末与球磨不同时间的Ti-10%(质量分数,下同)B_4C复合粉末混合,采用热压烧结和热挤压的方法制备多重结构Ti-B_4C/Al2024复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验机对不同材料的显微组织与力学性能进行观察和测试,并对多重结构复合材料的强韧化行为进行讨论。结果表明:Ti-B_4C/Al2024复合材料多重结构包括基体Al2024、核壳结构Ti/Al₁₈Ti_2Mg_3组织和B_4C颗粒。向Al2024中加入5%预先球磨6h后的Ti-B_4C粉末时,其屈服强度从107MPa提高到122MPa,并且表现出与热挤压Al2024合金几乎相同的伸长率。当球磨时间延长至12h时,试样5TB-12h的伸长率可达到16.4%。然而,复合材料的伸长率随着Ti-B_4C添加量的增加而降低。     

SiCp/2024复合材料的氢脆敏感性研究

在浸泡、阴极极化、阴极极化同时迭加拉伸变形、添加As₂O₃毒化剂等常见致氢条件下,通过慢应变速率拉伸试验研究了SiC_p/2024复合材料的力学性能,考察了断口形貌.测定了该材料在按几种常用充氢条件充氢后的氢含量.发现虽然强烈阴极极化使材料力学性能下降,但其原因在于阴极极化引起的碱性腐蚀,与氢脆无关.获得了不同于前人研究的新结论:在本文试验条件下SiC_p/2024材料不发生氢脆,也不发生不可逆氢损伤,其原因与该材料难以充入氢有关.     

三维正交机织复合材料的动态压缩性能

本文作者利用分离式Hopkinson压杆装置对玻璃纤维三维正交机织复合材料进行了高应变率下面外、面内方向的压缩试验,并在万能试验机下进行了相应的准静态压缩。获得3 个高应变率及准静态下的应力-应变曲线,观察了试样的破坏形貌。结果表明：玻纤三维正交机织复合材料是应变率敏感材料,最大应力、压缩模量随着应变率的增大而增大。三维正交结构使复合材料体现出各向异性：面外的最大应力、失效应变比面内大;面内的压缩模量大于面外,且压缩模量对于应变率的变化比面外方向敏感;经纬向相比,纬向的最大应力大于经向。     

湿热环境下Carbon/Epoxy复合材料层合板动态压缩性能

随着纤维增强复合材料的广泛应用, 研究其在湿热环境下的动态力学性能具有重要的理论研究意义与工程应用价值。首先对碳纤维增强环氧树脂基(Carbon/Epoxy)复合材料层合板试件进行了湿热处理, 其后采用分离式霍普金森压杆(SHPB)技术开展了干/湿态试件高应变率压缩实验并对实验结果进行分析。结果表明: 材料脱(吸)湿过程呈现出两段式特点, 存在二次脱(吸)水现象; Carbon/Epoxy复合材料层合板的强度在垂直铺层方向具有显著的应变率敏感性, 随着应变率从1 500 s-1增加至6 000 s-1, 其强度增加近3倍, 与此同时应变率对其弹性模量的影响却非常微弱; 此外, 湿热处理有助于提升该材料的动态力学性能, 经20 d吸湿后材料动态强度有最大12.45%的增幅, 吸湿使得材料动态强度的上升在应变率较低时比较明显。      

两种不同微结构的高硅氧/酚醛树脂基复合材料动态压缩性能研究

为获得高硅氧/酚醛树脂基复合材料动态压缩力学性能以及研究微结构对该种材料力学性能影响,利用分离式霍普金森压杆分别对两种不同微结构的高硅氧/酚醛树脂基复合材料进行动态压缩实验。实验结果发现,在相同应变率下,高硅氧丝/酚醛树脂基复合材料强度高于高硅氧布/酚醛树脂基复合材料。此外,实验结果还显示微结构对材料的失效模式有显著影响,高硅氧丝/酚醛树脂基复合材料显现出一种劈裂的失效模式,而高硅氧布/酚醛树脂基复合材料却发生剪切断裂。进一步通过对其断裂形貌分析指出,高硅氧玻璃纤维的排列方式决定复合材料的断裂模式。     

挤压铸造制备高体积含量SiCp/2024Al复合材料

采用干压成形将200μm与10μm的SiC颗粒按不同配比混合制得多孔陶瓷预制体,当粗、细颗粒质量比为8∶2时,预制体相对密度达到最大值75%。采用挤压铸造工艺制得陶瓷含量为75%的SiC/2024Al复合材料,研究了预制体氧化处理对复合材料力学性能的影响。未氧化处理的预制体经挤压铸造所得的复合材料抗弯强度达到288MPa,断裂韧性达到8.7MPa.m1/2;预制体经氧化处理后所得的复合材料的相对密度、抗弯强度和断裂韧性较未氧化处理的有所降低,但硬度变化不大,HRA约为70。复合材料失效破坏的主要机制是SiC大颗粒解理断裂和小颗粒与金属基体界面解离。     

热处理过程中SiCP/2024Al复合材料的热应力分析

为研究热处理过程中SiCP/2024Al复合材料的热应力的变化规律,及热处理工艺对SiCP/2024Al复合材料热残余应力的影响,利用Marc有限元软件对淬火和冷热循环热处理过程中的SiCP/2024Al复合材料的热应力进行了数值模拟.研究结果表明:热处理过程中,颗粒和基体的界面附近会产生很大的热应力场,并且在SiC颗粒的尖角处产生热应力集中;经淬火处理后的SiCP/2024Al复合材料的热残余应力与基体的屈服强度接近,但经过冷热循环处理后的SiCP/2024Al复合材料中的热残余应力明显降低.     

喷射共沉积2024Al/SiCP 的显微组织及阻尼性能

本文报道了喷射共沉积2024Al/SiC_P 复合材料的阻尼性能并对显微组织对其影响进行了分析。它比喷射沉积2024合金的阻尼性能提高约142% , 比常规铸造2024合金的阻尼性能提高约184%。      

喷丸处理对TiB_2/Al复合材料表面基体力学性能的影响

通过X射线衍射线形分析表征了喷丸表面的组织结构,利用原位拉伸X射线衍射应力分析研究了TiB2/6351Al复合材料喷丸表面基体的力学行为.结果表明,喷丸后复合材料表面基体的屈服强度提高了26%,整体强度提高约28%,显微硬度提高50%以上.喷丸前、后复合材料基体承载系数分别为81%和83%,喷丸后的基体承载系数略有提高.喷丸表面基体的晶块尺寸及位错密度分别约51 nm和3.05×1014 m-2,晶块细化及位错密度增高是导致表面基体力学性能提高的主要原因.     

正挤压对SiCw/6061Al晶须形貌的影响

为了研究正挤压加工对SiCw/6061Al复合材料晶须形貌的影响规律,通过改变挤压温度、挤压比等工艺条件正挤压成形了挤压铸造法制备的15vol.%SiCw/6061Al复合材料,利用SEM技术观察和分析了正挤压加工前后复合材料的微观组织形貌.研究表明:正挤压加工导致SiC晶须沿着复合材料的塑性流动方向呈现出一定程度的定向排列趋势,并伴随有比较明显的折断现象;挤压温度、挤压比等工艺参数都是影响SiC晶须形貌的主要因素.     

颗粒增强2024Al复合材料的微屈服性能研究

为了明确亚微米颗粒增强铝基复合材料微塑性变形行为的规律和机制，利用微屈服强度测试和透射电镜分析，研究了亚微米级Al2O3颗粒增强2024Al复合材料的微屈服性能及尺寸稳定化热处理工艺对微屈服性能的影响。研究结果表明：复合材料的显微组织在稳定化热处理前后均呈现位错稀少的特点，有助于材料微屈服强度的提高；复合材料中尺寸细小，密集分布的S′相和亚微米颗粒本身对位错运动的有效阻碍也能改善材料的微屈服强度；时效后采用不同的冷热循环处理工艺，使得复合材料基体中S′相的尺寸和分布都发生一定的改变，进而呈现出不同的微屈服性能。     

Al/Al2O3复合材料的伪半固态压缩变形力学行为

对37%Al/Al2O3复合材料坯料进行高温压缩,研究其伪半固态压缩变形力学行为.结果表明,该材料在伪半固态温度下的高温压缩过程中,真实应力-真实应变曲线存在四个变化阶段:急剧上升-下降-平稳-缓慢上升,且稳态流动应力及峰值应力随着温度的提高和应变速率的降低显著下降,说明该材料具有应变速率和变形温度敏感性.随着变形量的增加,微观组织中的孔洞逐渐增多.