颗粒增强金属基复合材料参数化建模研究

颗粒增强金属基复合材料具有复杂的细观结构,几何模型的构建一直是研究其力学性能 的一个难点。 通过ABAQUS软件的Python语言接口,完成颗粒增强金属基复合材料复杂细观模 型的参数化建模,并封装为插件,可实现轴对称单胞、三维周期性单胞和颗粒随机分布代表性体 积单元模型的参数化建模。 分析了氧化锆增韧氧化铝颗粒(ZTA)的形貌、体积分数、界面结合性 能等因素对氧化锆增韧氧化铝颗粒增强铁基复合材料(ZTAp/Fe45)力学性能的影响。 结果表 明,不规则多面体颗粒对复合材料弹性模量的增强作用大于球状颗粒,其不规则的形貌特点造成 了复合材料内部更易出现应力集中现象。 ZTA颗粒体积分数的增加,使得ZTAp/Fe45 复合材料 弹性模量呈现上升的趋势,说明增强颗粒的加入可有效地提升复合材料的弹性模量。 在低界面 模量的情况下,界面结合性能的改善可显著地提升复合材料的弹性模量,当界面模量达到基体模 量后,继续提高界面弹性模量对复合材料弹性模量的提升作用逐渐趋缓。     

二氧化硅纳米粒子/聚丙烯复合材料界面相互作用研究

通过动态流变学、动态力学和热行为方法,研究了纳米粒子/聚合物复合材料的界面相互作用.对纳米二氧化硅(nano-silica)进行接枝改性,制备了纳米粒子/聚丙烯(PP)复合材料.采用动态流变仪和动态力学分析仪(DMA)表征纳米复合材料的流变和粘弹特性,在2℃/h加热速率下采用示差扫描量热仪(DSC)研究复合材料的慢速熔化行为,结合复合材料力学性能测试对聚合物纳米复合材料中的界面相互作用进行分析.结果表明,聚合物纳米复合材料中的界面相互作用包括粒子-粒子间的相互作用和纳米粒子-基体间的双界面相互作用.降低复合材料中纳米粒子间的吸引力,同时增大纳米粒子与高分子基体间的相互作用,可以赋予纳米粒子流动性,在复合材料中引入新的能量散耗机制,从而对复合材料起到增韧作用.由此建立双界面调控增韧纳米复合材料的技术.     

SiC_p/Al复合材料力学性能的研究进展

从SiCp/Al复合材料的颗粒性质、界面性质及基体性质等方面分析了SiCp/Al复合材料的力学性能,综述了国内外对SiCp/Al复合材料力学性能的研究进展,指出了今后研究的重点与难点,并对其未来的研究方向提出了一些建议.     

SiCp/Al复合材料力学性能的研究进展

从SiCp/Al复合材料的颗粒性质、界面性质及基体性质等方面分析了SiCp/Al复合材料的力学性能,综述了国内外对SiCp/Al复合材料力学性能的研究进展,指出了今后研究的重点与难点,并对其未来的研究方向提出了一些建议.     

分子级混合法制备金属基复合材料研究进展

分子级混合法制备金属基复合材料可实现第二相粒子在金属基体中的均匀、弥散分布及改善第二相粒子与金属基体之间界面结合状态,因此极大提高了制备复合材料的力学性能,近些年来得到了越来越多的研究。综述了分子级混合法制备金属基复合材料的国内外研究进展,梳理了利用该方法制备的多种金属基复合材料的技术及材料性能特点,并对金属基复合材料制备研究的发展趋势进行了展望。     

镁铝合金层状复合材料研究现状与制备技术

阐述了镁铝合金层状复合材料的优缺点和研究现状,介绍了轧制复合、挤压复合和爆炸复合3种常用的层状复合材料的制备方法。列举了几种具体的镁铝金属层状复合板的组成成分,分析了界面特征及界面温度对镁铝复合板的微观结构的影响机制和性能变化规律,为镁铝合金层状复合材料的应用与发展指明了方向。     

高岭土剥片改性研究及其在丁苯橡胶中的应用

以高岭土为原料，选取水合肼为插层剂，成功制备出片层厚度〈20nm的高岭土。采用硬脂酸对高岭土进行表面改性，增强了高岭土与聚合物基体的相容性、界面结合力，并制备了高岭土／丁苯橡胶纳米复合材料。研究了高岭土不同片层厚度、不同填充量对高岭土／丁苯橡胶复合材料力学性能的影响．确定了高岭土的最佳填充量为40％。     

爆炸复合材料中金属的硬化

以钛－钢爆炸复合板结合区波形内塑性变形规律的研究为例,讨论了爆炸复合材料结合区和断面上金属的爆炸硬化问题．这种硬化程度和硬化规律的探讨,对于指导爆炸焊接的理论研究和爆炸复合材料的使用都有重要的意义．     

界面对纤维增强铝硅合金复合材料耐磨性的影响

利用挤压铸造制备了氧化铝纤维增强铝硅合金复合材料，研究了这种材料的界面对其耐磨性的影响。结果表明，在复合材料中，纤维与基体结合良好，并对铝硅合金具有增强作用；复合材料的界面可阻滞裂纹扩展，基体中的合金元素有利于形成良好的界面，改善复合材料的耐磨性。     

P_yC/SiC/TaC界面对三维细编C_f/C复合材料力学性能的影响

采用等温气相沉积方法制备了一种含PyC/SiC/TaC界面的炭/炭复合材料,采用偏光显微镜、X射线衍射和扫描电镜分析了材料的结构和断裂特点,采用单轴拉伸和三点弯曲方法研究了PyC/SiC/TaC界面对炭/炭复合材料力学性能的影响。金相和XRD表明热解炭界面是各向同性炭,TaC界面是NaCl型立方结构,SiC的结构以立方β-SiC为主,有少量的10H-SiC结构。TaC/SiC纤维界面能显著提高复合材料的拉伸、弯曲性能以及Z向压缩性能。整体密度为1.89 g/cm3时,含界面炭/炭材料的抗弯强度达375 MPa,约为无界面材料的4倍,同时材料整体密度的增加也能显著改善其力学性能。分析表明材料总体呈非线性脆断,有一定的假塑性行为。压缩载荷作用下Z向和XY向都为与受力方向成45°的剪切型破坏。     

铜基复合材料中增强相结构设计与性能研究进展

铜基复合材料以其优异的电学、耐磨和力学等性能受到了许多学者的重视。近年来,陶瓷颗粒、碳纳米相等因其结构特性和物理性能、力学性能的优异性,已成为铜基复合材料常用的增强相之一。概述了不同增强相(Al₂O₃、CNTs、MAX)增强铜基复合材料的制备方法和综合性能方面的研究进展;阐述了增强相在铜基体中的分散性以及增强相与基体之间的界面结合对铜基复合材料综合性能的影响及强化机制,旨在阐明通过增强相的结构设计实现综合性能良好的铜基复合材料的设计思路。     

插层剥片改性高岭土填充丁苯橡胶复合材料的力学性能

本文将插层剥片的高岭土填充丁苯橡胶复合材料,研究插层剥片工艺对复合材料力学性能的影响,并借助扫描电镜分析了增强机理。试验表明,对高岭石的醋酸钾插层、剥片、改性处理,有助于提高高岭土在橡胶基体中的分散性,增强无机—有机界面结合力,进而提高复合材料的力学性能。当醋酸钾溶液的质量百分比浓度为15%,并使用硅烷改性时,复合材料的拉伸强度和撕裂强度均达到最大值11.1MPa、32k N/m。     

7050Al/Gr复合材料时效强化行为及内耗研究

采用力学性能和阻尼性能测试及透射电镜组织观察的方法, 研究了添加4%(体积分数)石墨(Gr)颗粒对7050铝合金组织、力学性能和阻尼性能的影响, 以及热处理对7050Al/4%Gr复合材料的组织、力学性能和阻尼性能的影响, 并对7050Al/4%Gr复合材料的内耗机理进行了初步探讨。结果表明: 在7050铝合金中加入4%Gr颗粒, 使其强度降低了约16%, 延伸率降低了37.5%; 热处理强化7050Al/4%Gr复合材料的力学性能变化趋势与7050铝合金的基本相同, 7050Al/4%Gr复合材料在120 ℃单级时效20 h后抗拉强度达到峰值521 MPa, 比7050铝合金有所降低, 但达到峰时效时间提前4 h; 7050Al/4%Gr复合材料的内耗值随着温度的升高而增加, 其除了材料本征阻尼以外, 在中、低温时的内耗主要是位错与第二相颗粒交互作用引起的位错内耗, 在高温下内耗主要由相界面、晶界、Gr与基体的界面微滑移引起。     

硅灰石复合颗粒填充聚丙烯性能研究

以硅灰石和水玻璃为主要原料 ,制备出了二氧化硅 /硅灰石复合颗粒。研究发现 ,复合颗粒的表面得到钝化 ,改善了其和聚丙烯 (PP)的结合界面 ;对复合颗粒填充PP的力学性能的研究表明 ,复合颗粒显著提高了复合材料的屈服强度和弯曲强度 ,断裂强度没有明显改善 ,而冲击性能有所下降。     

Al2O3短纤维增强铝基复合材料的耐磨性能及机理分析

利用挤压铸造制备了Ａｌ２Ｏ３短纤维增强铝合金复合材料,研究了磨损时这种材料对剥层破坏的抗力。结果表明,在复合材料中,纤维与基体结合良好,并对铝合金具有增强作用;复合材料的界面可阻滞裂纹扩展,复合材料具有优异的耐磨性;基体中的合金元素有利于形成良好界面,改善复合材料的耐磨性。     

增强体表面镀钛对SiC_P/Al2014复合材料组织和性能的影响

为了提高SiC_P/Al2014复合材料的界面结合强度,分别采用盐浴法和真空微蒸发法对SiC_P进行表面镀钛处理,并通过热压烧结+热挤压工艺制备了SiC_P增强Al2014复合材料(10%SiC_P/Al2014),研究了SiC_P表面镀钛对SiC_P/Al2014复合材料微观组织、抗拉强度和耐磨性能的影响。结果表明:经过表面镀钛处理后,SiC_P表面均形成了TiC+Ti_5Si_3的化合物层,使复合材料中SiC_P与铝基体的界面结合由物理缩合转化为化学结合,故改善了SiC_P与铝基体的润湿性,减少了界面缺陷,从而提高了界面结合强度。盐浴镀钛和微蒸发镀钛10%SiC_P/Al2014复合材料的拉伸强度(407 MPa和394 MPa)相比未镀钛10%SiC_P/Al2014复合材料分别提升了12.1%和8.0%,磨损量分别降低了58.3%和50.0%。     

增强体表面镀钛对SiCP/Al2014复合材料组织和性能的影响

为了提高SiC_P/Al2014复合材料的界面结合强度,分别采用盐浴法和真空微蒸发法对SiC_P进行表面镀钛处理,并通过热压烧结+热挤压工艺制备了SiC_P增强Al2014复合材料(10%SiC_P/Al2014),研究了SiC_P表面镀钛对SiC_P/Al2014复合材料微观组织、抗拉强度和耐磨性能的影响。结果表明:经过表面镀钛处理后,SiC_P表面均形成了TiC+Ti₅Si₃的化合物层,使复合材料中SiC_P与铝基体的界面结合由物理缩合转化为化学结合,故改善了SiC_P与铝基体的润湿性,减少了界面缺陷,从而提高了界面结合强度。盐浴镀钛和微蒸发镀钛10%SiC_P/Al2014复合材料的拉伸强度(407 MPa和394 MPa)相比未镀钛10%SiC_P/Al2014复合材料分别提升了12.1%和8.0%,磨损量分别降低了5...     

加Ni 的FeAl/TiC 复合材料的制备与性能研究

采用元素粉反应热压工艺制备了FeAl/ TiC 复合材料。研究了Ni 合金化对材料致密化和力学性能的影响。结果表明, 复合材料的密度随TiC 体积分数的增加而减小, Ni 的加入促进了FeAl 相中的物质迁移, 从而显著改善了致密化过程。材料的力学性能随Ni 的加入而大幅改善, 这一方面是因为Ni 的加入提高了材料的致密度, 此外Ni 的加入还通过固溶强化粘结相、增强FeAl-TiC 界面强度、增加FeAl 相的延性断裂、减小FeAl 相的烧结膨胀等作用改善了材料的力学性能。     

镍夹层添加对激光熔丝增材制造钛/钢金属复合材料界面组织与性能影响研究

针对钛/钢复合材料增材制造过程中易形成脆性Ti-Fe金属间化合物,恶化界面性能的问题。本文选择镍(ERNi-1)作为夹层,采用激光熔丝增材制造技术实现了TC4/309L复合材料的一体化制备。重点分析了Ni夹层添加对于界面组织与性能的影响,结果表明：添加Ni夹层的钛/钢复合材料的界面主要由Fe/Ni界面和Ti/Ni界面组成。其中,对于Fe/Ni界面Fe和Ni形成了无限固溶体,且未发现明显的裂纹和气孔等缺陷,实现了良好的冶金结合;在Ti/Ni界面中含有TiFe、TiNi₃、TiNi、Ti₂Ni等多种脆性金属间化合物,界面最大硬度达到670.1 Hv。界面结合强度的微区拉伸试验显示,其结合强度为30.5 MPa,断裂于Ti/Ni界面位置,呈脆性断裂特征。     

聚乳酸/纳米羟基磷灰石/改性硅灰石复合材料的制备、表征及性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,采用纳米羟基磷灰石(n-HA)和改性硅灰石为增强材料制备了PLA/n-HA/改性硅灰石复合材料。通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察分析,表明复合材料具有较好的界面相容性。热重(TG)分析表明,PLA/n-HA/改性硅灰石复合材料的热失重曲线向高温方向偏移,材料的热分解温度得以提高,表现出较好的热稳定性。力学性能测试表明,复合材料具有良好的机械力学性能。人体模拟体液(SBF)中降解性研究表明,n-HA和改性硅灰石粒子对于PLA的降解有一定抑制作用。初步的热降解研究表明改性硅灰石的加入有利于提高复合材料的热稳定性。