Ti-6Al-4V/Al3Ti金属间化合物基层状复合材料残余应力分析

利用ANSYS有限元软件数值模拟不同微观结构的Ti6Al4V/Al_3Ti金属间化合物基层状复合材料的残余应力,分析复合材料层内残余应力分布特征及微观结构参数对层内残余应力的影响。结果表明:Ti6Al4V/Al_3Ti层状复合材料中各层的残余应力在对称中心点处最大,在接近材料边缘处迅速降到最低,各层内残余应力沿界面法线方向无应力梯度变化;在总厚度不变的情况下,通过增加层厚比和层数可改善Ti6Al4V/Al_3Ti金属间化合物基层状复合材料中的残余应力分布,但层厚比对复合材料层内的残余应力影响更为明显。     

铝基陶瓷颗粒复合材料的抗弹性能研究

用铝和陶瓷颗粒制成复合材料 ,在 7.6 2mm穿甲弹的侵彻下 ,复合材料的抗弹性能表现为 :当复合材料中的陶瓷颗粒尺寸小于 8mm时 ,防护系数随陶瓷尺寸的增加而缓慢增加 ;当陶瓷尺寸大于 8mm时 ,防护系数随陶瓷尺寸的增加快速增加。在抗弹过程中 ,由于铝对陶瓷的约束作用 ,和铝与陶瓷界面的波阻特性 ,用铝复合陶瓷块制备陶瓷复合材料可以提高复合材料的抗弹性能     

铝-镁-铝轻质金属层状复合靶抗弹性能

为了对比铝-镁-铝三明治结构复合靶与等厚度铝合金靶的抗弹性能,研究铝-镁层状复合靶用于装甲防护的可行性,提出使用镁合金替代部分铝来降低铝合金装甲质量的方法。采用爆炸焊接法制备铝-镁-铝层状复合板,并通过实验测试和数值模拟分析其抗弹性能及机理。基于残余穿深法,对铝-镁-铝层状复合靶与AZ31镁合金靶、2024铝合金靶和铝-镁-铝层叠接触靶进行对比实验,并对枪弹侵彻不同类型靶板的过程进行数值模拟以验证实验结果,进一步研究了界面结合强度对层状复合靶板抗弹性能的影响。结果表明：在等厚度条件下,铝-镁-铝层状复合靶具有与2024铝合金靶相当的防护效果,但比2024铝合金靶减轻23%以上;界面结合强度可以提高层状复合靶的抗弹性能,具体表现为随着界面结合强度的增加,靶板通过整体变形来使抵抗弹头侵彻能力增强。     

加热温度对铝-钢复合材料组织和性能的影响

研究了铝-钢复合材料经不同温度加热后组织和性能的变化。结果表明,在350℃以下温度加热复合界面基本上无变化,而在400℃以上温度加热复合界面上有FeAl金属间化合物生成,且化合物层的厚度逐渐增大;界面结合强度随加热温度升高呈下降趋势;350℃以上温度加热后,侧弯曲角度均达不到90°即发生界面开裂;高温拉脱强度在350℃时已降至爆炸态的10％以下。因此铝-钢复合材料的加热温度不要超过350℃,以防止界面化合物的生成,保证铝-钢复合材料的良好性能。     

铝基钎料在碳化硅颗粒增强铝基复合材料上的润湿性研究

采用多种铝基钎料进行了在SiC陶瓷、6 0 6 1铝合金及SiCp/6 0 6 1复合材料上的润湿性试验。研究了润湿性的影响因素 ,并分析了润湿机理和界面微观特征。试验结果为实现SiC颗粒增强铝基复合材料的钎焊连接提供了理论基础。     

硬质陶瓷粒子增强铝基复合材料——Ⅰ—制备工艺与组织特征

改进铸造铝基合金液体对陶瓷粒子的浸润能力及采用可靠的熔铸工艺可获得均匀弥散陶瓷粒子的铝合金-硬质陶瓮粒子复合材料,硬质陶瓷粒子与铝合金发生界面相互作用产生变质效应和生成界面产物。本文介绍了这类复合材料的制备工艺,着重说明改进基体铝合金与陶瓷粒子浸润性的方法和原理以及这类材料的组织特征。     

烧结工艺对原位反应莫来石/碳化硅多孔陶瓷性能的影响

以SiC微粉、α-Al2O3和广西白泥为原料,采用原位反应烧结工艺制备莫来石/碳化硅多孔陶瓷,研究烧结温度与保温时间对莫来石/碳化硅多孔陶瓷性能的影响,利用SEM和XRD对多孔陶瓷的相组成和断口形貌进行表征。结果表明:随着烧结温度的升高,莫来石/碳化硅多孔陶瓷的气孔率降低而弯曲强度增加,烧结温度为1 350℃时,气孔率为30.5%,弯曲强度为26.8 MPa;随保温时间的增加,液相量增加;莫来石的形成有助于改善莫来石/碳化硅多孔陶瓷的力学性能。     

硬质陶瓷粒子增强铝基复合材料——Ⅱ—机械性能与磨损特性

铸造铝合金中均匀弥散适当含量和尺寸的硬质陶瓷粒子能够提高强度或与基体合金保持相近的强度水平,硬质陶瓷粒子加入使复合材料的硬度和耐磨料磨损性能明显提高。本文对硬质陶瓷粒子增强铝基复合材料的机械性能和磨损特性作了综合介绍。     

铝的新生命

近20年来非金属复合材料被称为未来的航空航天材料。如今,复合材料的广泛应用并非在民用飞机的表面控制和承载结构方面、军用飞机原有结构的强度、刚度、隐身超越控制方面取得明显进展,而是在金属与非金属技术结合形成一种新材料方面有所突破。许多种非金属材料都能强化铝和其它金属,提高它们的强度和刚度。铝的增强剂可以是弥散分布的微观粒子,也可以是贯穿整个基体结构长度的连续纤维。这种纤维能存在于基体金属中,或作为铝层之间的叠层。圣地亚哥公司的硬质铝(或称杜拉铝)基复合材料是由工业级铝和陶瓷粒子——氧化铝(Al_2O_3)或是碳化硅制成的低成本复合材料。一种特有的加工过程允许具有化学活性的熔     

莫来石氧化锆－钛酸铝复相陶瓷的抗热震性

莫来石具有低的热膨胀系数，氧化锆增韧的ＺＴＭ复相陶瓷材料，因其高的力学性能和低的热膨胀系数而在高温条件下显示出较低的热应力，因而得到广泛的应用。文中通过在该复相陶瓷中引入热膨胀系数更低的钛酸铝（Ａｌ２ＴｉＯ５）组分，探讨其热学行为，以改善其抗热震性的目的。     

铜包覆多壁碳纳米管增强铝基复合材料的制备及力学性能

采用化学镀的方法在碳纳米管表面镀覆一层铜纳米颗粒,旨在改善其与铝基体之间界面结合性能,从而提高复合材料最终的力学特性,用常压烧结与高温模压、热挤加工相结合的工艺制备碳纳米管增强铝基复合材料,通过X线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等对经过表面化学镀的碳纳米管粉末和复合材料的结构与性能进行表征测试。结果表明:随着碳纳米管质量分数的增加(0~4.0%),复合材料的硬度逐渐上升,抗拉强度先升高后下降;当质量分数为3.5%,分别可达到207.74HB和453.84 MPa,比纯铝提高了230.6%和326.9%,相比不经任何处理直接添加碳纳米管制备的复合材料提高了47.5%和23.55%。     

SiC/Zr基非晶复合材料的动态断裂特性研究

利用Hopkinson压杆冲击加载装置和扫描电子显微镜(SEM),对SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料圆柱形试样进行了相关的应力-应变响应和动态断裂特征及断口形貌的研究。结果表明:SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料的动态压缩强度随冲击压力的增大而递增,当冲击压力为0.6 MPa时,复合材料的动态压缩强度为855 MPa;断裂表面呈现典型的结晶状断口,断裂模式为脆性断裂和劈裂混合破坏模式;非晶基体在动态压缩条件下出现了显著的热软化和熔化特征。     

镀铜碳纤维-镀铜石墨-铜基复合材料的制备与性能研究

用粉末冶金法成功地制备了短碳纤维-镀铜石墨-铜基复合材料,对其体积密度、电阻率、硬度、抗弯强度和摩擦磨损性能进行了测试,观察了它们的显微组织、断口和磨面形貌,并与石墨-铜、镀铜石墨-铜基复合材料进行了对比。结果表明,镀铜碳纤维-镀铜石墨-铜基复合材料的各项性能,明显优于石墨-铜、镀铜石墨-铜基复合材料。     

添加TiB2对石墨烯改性B4C陶瓷基复合材料抗弹性能的影响

为支撑新型轻质防弹装甲材料的研发和优化,以添加和未添加增韧相TiB₂的两种石墨烯改性碳化硼（B₄C）陶瓷复合材料为研究对象,研究其在12.7 mm口径穿甲弹侵彻下的失效机理。利用维氏硬度计、三点弯曲法和单边切口梁法获得两种陶瓷基复合材料的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性3个准静态力学性能参数,通过残余穿深试验研究两种复合材料在12.7 mm口径穿甲弹正侵彻下的抗侵彻能力,并采用防护系数进行定量表征。结合铝合金背板和陶瓷碎块的宏观损伤形貌,利用扫描电镜进行微观断口分析,研究陶瓷在弹头侵彻下的失效机理、增韧相TiB₂以及石墨烯的强化机制。结果表明：TiB₂的加入可以提高石墨烯改性B₄C陶瓷的各项性能,相较不含TiB₂的石墨烯改性B₄C陶瓷,含质量分数14%TiB₂改性B₄C陶瓷的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性分别提高了19.66%、24.06%和19.70%,在12.7 mm口径穿甲弹弹头750 m/s速度侵彻下的防护性能提高15.11%;对于石墨烯改性B₄C陶瓷,TiB₂的加入与石墨烯的促进作用使B₄C陶瓷变为多种破坏吸能模式,表现出更优异的抗破碎性,是其抗侵彻性能等提高的主要原因。     

工艺条件对莫来石陶瓷相组成和显微结构的影响

以α-Al2O3微粉、高纯石英粉、煤矸石、碳酸钡为原料,采用常压烧结法制备莫来石陶瓷材料。对试样进行XRD和SEM分析,研究烧成温度和保温时间对材料的相组成和显微结构的影响。结果表明:由α-Al2O3微粉、高纯石英粉、BaCO3和煤矸石粉料通过常压烧结可以合成由主晶相莫来石、次晶相单斜钡长石、六方钡长石、少量刚玉和石英5种物相组成的莫来石陶瓷材料;随烧成温度的升高,莫来石的生成量相对较高,刚玉相较少。通过烧成制度的控制可以实现对一次莫来石、二次莫来石生成量和晶体发育情况的控制,达到对莫来石陶瓷显微结构控制。     

复合材料损伤分析及其本构关系

通过迭层复合材料板的基体横向裂纹和界面开裂两个常见损伤问题，论述了用微观力学方法，即把含不连续缺陷的弹性体处理为边值问题求解，以及用断裂力学的应变能释放率准则确定损伤萌生和扩的临界条件，最终都可以得到损伤本构关系。     

镀铜石墨-银基复合材料的制备与性能研究

用化学镀方法对粒度<30μm的石墨粉进行表面镀铜处理。将镀铜石墨粉与银粉用粉末冶金法制备成镀铜石墨一银基复合材料,对其密度、电阻率、硬度、抗弯强度和摩擦磨损性能进行测试,并与相同石墨含量的银-石墨复合材料进行对比。结果表明,镀铜石墨-银基复合材料具有低的电阻率和摩擦因数,以及高的硬度、抗弯强度和耐磨性。     

短纤维增强铝硅合金复合材料的组织与断口形貌分析

研究了挤压铸造氧化铝短纤维增强铝硅合金复合材料的凝固组织和断口形貌.结果表明,在复合材料中纤维分布均匀,氧化铝纤维可作为硅相非自发形核的衬底;氧化铝纤维与铝合金基体之间的界面对材料性能影响很大.改善制备工艺应从控制界面反应和细化组织入手.     

ZrO_2-MoSi_2复合材料及性能研究

采用热压法制备ＺｒＯ２－ＭｏＳｉ２复合材料。结果表明：复合材料的密度、抗弯强度、断裂韧性受第二相粒子ＺｒＯ２含量的影响；在合理的工艺条件下，复合材料的抗弯强度和断裂韧性较基体ＭｏＳｉ２约可提高１～２倍，分别达到５５０ＭＰａ，９．１ＭＰａ·ｍ１／２。研究认为，材料性能提高的主要原因在于ＺｒＯ２相变增韧及复合材料中存在的残余应力。     

浸渗法制备SiCf/SiO2复合材料的力学性能研究

使用硅溶胶浸渍沉积和未沉积碳界面层的碳化硅纤维2.5D编织体,制备了SiCf/SiO2复合材料。抗弯测试结果显示,随着处理温度的升高,基体缓慢释放出的结合水对纤维造成氧化损伤,使试样的抗弯强度均下降,但始终表现出非脆性断裂行为,这主要是由于基体与纤维的热膨胀系数差别较大,使得基体与纤维之间未形成强结合。另外,由于碳界面层对纤维的保护使得纤维免遭氧化损伤,沉积过碳界面层的试样在各温度处理后的抗弯强度均高于未沉积过碳界面层的试样。