基于电场驱动熔融喷射聚合物基复合材料高分辨率3D打印

针对当前聚合物基复合材料(Polymer matrix composites,PMC)成型存在打印分辨率低、打印材料受限、成型结构较为简单、工序复杂等方面的不足和局限性,尤其是还面临难以实现宏/微结构跨尺度高效制造的挑战性难题,提出一种基于电场驱动熔融喷射PMC高分辨率3D打印新工艺。阐述了基于电场驱动熔融喷射PMC高分辨率3D打印的基本原理和工艺流程。通过试验,揭示了主要工艺参数(碳填料含量、施加电压、螺杆转速、打印速度、加热温度等)对于打印件分辨率(精度)和质量的影响及其规律。利用自主搭建的试验平台,并结合试验优化的工艺参数和提出的两种打印模式,实现了多层石墨烯/聚乳酸(Polylactic acid,PLA)和多壁碳纳米管/PLA复合材料微尺度三维网格、多层石墨烯/PLA大高宽比薄壁圆环、多壁碳纳米管/PLA复合材料柔性导电网格以及其他聚合物复合材料3D结构典型工程案例的制造。研究结果表明,提出的电场驱动熔融喷射3D打印能实现高分辨聚合物基复合材料成型(使用内径300μm喷嘴,实现了分辨率为40μm的PMC特征结构制造),而且还具有大面积宏/微结构跨尺度集成制造的优势。     

不同基体合金钛基复合材料的高温氧化性能

针对钛基复合材料高温应用中的关键问题—高温氧化性能,本文通过高温氧化实验得到增重数据,整理绘制成氧化增重动力学曲线,并通过热力学计算出了实验材料的氧化抛物线指数n以及氧化激活能。结果表明:钛基复合材料的氧化规律为抛物线规律,以高温合金Ti6242为基体的钛基复合材料比纯钛为基的钛基复合材料高温抗氧化性好。     

金属基复合材料在微波封装领域的研究进展

电子信息技术的发展对封装材料的性能提出了苛刻的要求。金属基复合材料具有轻质、高导热、低膨胀等优异的热物性能,是一种理想的电子封装材料。电子封装用金属基复合材料增强体含量高,因而研制困难,工程应用的技术难度大。文中综述了国内外电子封装用金属基复合材料的性能及研究现状,指出了当前复合材料在应用中的主要问题,并针对这些问题给出了建议。     

颗粒增强金属基复合材料加工表面质量的研究

颗粒增强金属基复合材料拥有比强度高、比模量高、膨胀系数低、耐磨性良好等良好的物理性能,但是由于其特殊的组织结构,导致其加工性能较差。本文从其加工表面质量方面综述了国内外颗粒增强金属基复合材料加工技术的进展情况,从传统加工和特种加工两个方面分析了几种加工颗粒增强金属基复合材料常用的加工方法,并指出当前存在的问题和不足。     

颗粒增强金属基复合材料加工技术进展

颗粒增强金属基复合材料具有优良的物理力学性能,但材料的难加工特性限制了其应用。因此,对颗粒增强金属基复合材料加工技术的研究与发展是促进其进一步应用的关键之一。本文从加工方法、加工质量等方面综述了国内外颗粒增强金属基复合材料加工技术的进展情况,并指出了当前存在的问题及解决对策。     

Some Views on the Mapping of Erosion of Coated Composites In Tidal Turbine Simulated Conditions

This article presents a study of the erosion resistance of coated and uncoated polymer matrix composites for tidal turbine conditions. It focuses on the development of comparative erosive wear mode and mechanism maps for such materials. In our earlier work, testing of glass-fiber-reinforced polymer composites for tribological applications in marine simulated conditions, several erosion-related issues were highlighted. The combined effects of the NaCl solution and sand dramatically enhanced the erosive wear of the uncoated specimens. In order to address those issues, an erosion-resistant polymeric coating was applied to the composite and tested in marine simulated conditions with an extended range of sand particle size. The test results of the uncoated and coated composite have been compared in this research by erosive wear mode and mechanism maps techniques. These maps reveal that the coating has enhanced the erosion resistance. These findings provide significant progress toward materials selection approaches to manufacture of tidal turbine blades.     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备及应用的研究

综述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料（SiCp/Al基复合材料）的研究进展,重点阐述了国内外现阶段碳化硅颗粒增强铝基复合材料的常用制备方法,并结合其应用现状进一步分析了各种常用制备方法的优缺点和未来的研究方向,在此基础上展望了其未来的发展和应用前景。     

金属基复合材料的二次成型加工工艺研究进展

金属基复合材料的发展非常迅速,应用越来越广泛,是一类重要的材料。为了制造实用的零组件,需要对金属基复合材料进行二次成型加工。介绍了目前金属基复合材料二次成型加工方法选择的原则,重点综述了二次成型加工的方法,包括铸造成型法、挤压模锻塑性成型法、粉末冶金法、机械加工法、电切割法、高能光束及液流切割法、焊接法等方法,概述了每种方法的加工过程、在加工中存在的问题及解决措施,列举了典型加工工艺的优点及应用状况。最后对金属基复合材料的二次成型加工工艺的发展作了展望。     

Fabrication of a Cam Using Metal Matrix Composites

This work reports on studies on Al-SiC as a possible alternative material for a cam. Powder metal composite cams when mounted on hollow shafts provide a high strength to weight ratio. The coefficient of thermal expansion is also low. A mixture of four different compositions (10, 20, 25, 30 wt %) of SiC powder were prepared and mixed with A1 powders. Cams were fabricated using cold isostatic compaction and subsequent sintering. A die was also fabricated to cast the cams. The various properties of fabricated composite cams, namely, compressive strength, hardness, density, and surface roughness were measured, and their variation with reinforcement content was studied.     

芯片用金刚石增强金属基复合材料研究进展

随着电子设备集成化程度越来越高,对高导热封装材料的需求也越来越大,金刚石增强金属基复合材料凭借其高导热性能成为研究焦点。然而,由于金刚石颗粒与金属基体之间的不润湿特性,具有高导热性的金刚石增强金属基复合材料难以制备。文中综述了金刚石增强金属基复合材料的研究进展,包括界面改性、工艺参数优化和复合材料制备方法,并指出了金刚石增强金属基复合材料目前存在的问题和今后的研究方向。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的制备及性能

利用粉末冶金法制备出了SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al),研究了SiC颗粒添加量对复合材料布氏硬度、抗拉强度及显微结构的影响。结果表明:SiC颗粒在基体材料中分布均匀,界面清晰;SiCp/Al复合材料的硬度与抗拉强度随SiC颗粒含量的增加先升高后降低,在SiC颗粒添加量为7 Wt%时,硬度与抗拉强度达到最大值,分别为89.4HBS与311MPa。     

蜂窝构型ZTAp增强铁基复合材料磨损性能研究*

作为煤矿开采中主要运煤装备，刮板输送机中板长期受到煤和矸石的磨损，造成装备损坏，降低设备使用寿命，影响煤矿开采效率。以ZTA颗粒(氧化锆增韧氧化铝颗粒，ZTAp)、铁基自熔合金粉末、高铬铸铁(HCCI)为原材料通过蜂窝预制体制备及浇铸工艺制备出蜂窝构型ZTAp增强铁基复合材料（ZTAp-HCCI复合材料）。采用扫描电子显微镜、X射线衍生仪、差热分析以及有限元理论模拟计算方法对ZTAp-HCCI复合材料组织形成过程进行研究，通过硬度实验、划伤实验及滑动磨损实验对材料耐磨性能进行表征。结果表明：ZTAp-HCCI复合材料中HCCI与ZTAp间未发生元素扩散，二者为机械结合；基体增强相为(Fe,Cr)7C3，在613 ℃时由Fe基体中固溶的C、Cr元素在晶界处形核析出。通过模拟计算表明，预制体在浇铸时为液相烧结，与HCCI形成冶金结合；通过划伤试验验证了ZTAp对于划痕的阻碍作用，同时证明HCCI对于ZTAp有良好的固定与承载作用。实验结果证明蜂窝构型ZTAp-HCCI复合材料耐磨性要远高于常用耐磨钢，其耐磨性能是铁基自熔合金的7倍。     

搅拌摩擦加工制备金属基复合材料的研究现状

搅拌摩擦加工技术是源于搅拌摩擦焊接技术的一种加工技术,目前已经被用于各种复合材料制备的研究中.本文主要介绍了搅拌摩擦加工技术制备复合材料的原理,概述了目前采用搅拌摩擦加工技术制备复合材料的研究进展,简要分析了搅拌摩擦加工制备复合材料的应用前景.     

碳纤维复合材料钻削加工分层缺陷研究进展

碳纤维复合材料(CFRP)因良好的性能被广泛应用于诸多领域,但它本身所特有的层间结构易导致在钻削加工过程中产生缺陷。分层缺陷是钻削加工过程中产生的主要缺陷之一,对复合材料结构件的承载能力和疲劳强度有很大影响。本文主要从分层缺陷的产生机理、影响因素和检测等方面对国内外目前的研究现状进行综述,并分析了未来的研究发展趋势。     

热爆反应制备原位颗粒增强镁基复合材料

采用Mg-TiO2-B2O3体系热爆方法制备了原位颗粒增强镁基复合材料，并对材料进行了热力学、DTA、XRD和SEM分析。结果表明：在Mg-TiO2-B2O3体系中镁的加入量小于70％（质量分数）的情况下，体系的热爆反应可以在镁液的冶炼温度自发进行，同时可原位合成MgO和TiB2颗粒。5％Mg-TiO2-B2O3体系制备的镁基复合材料的抗拉强度和布氏硬度分别比基体提高了约26％和32％。     

合金诱发反应脉冲TIG焊接铝基复合材料

探讨了SiCp/Al复合材料脉冲氩弧焊过程中合金元素Ti发生诱发反应的可行性。结果表明,焊接时,Ti的加入有利于避免SiC/Al之间发生界面反应;接头拉伸实验、显微硬度测试和金相组织观察表明,接头性能良好;X射线衍射相结构分析显示,接头焊缝金属中大致含有Al, TiC, Si, Ti, SiC等组成相。文中对Ti元素发生诱发反应的机理,以及对提高接头性能的作用进行了讨论。     

碳织物增强聚合物基自润滑材料摩擦学性能研究进展

从聚合物基体、组分改性、碳织物增强工艺、材料摩擦磨损机制等方面综述碳织物增强树脂基自润滑复合材料摩擦学研究现状。比较热塑性与热固性树脂基体在该类材料中的应用特点,介绍聚合物本体改性和减摩增强填料改性提高摩擦学性能的各种方法,总结当前摩擦学研究中碳织物增强制备工艺及典型材料的摩擦学性能,指出减摩机制、磨损形式、摩擦温升为该类材料摩擦学性能研究中关注的焦点。温度范围广、力学性能优良、易加工成型、无污染的新型材料与成型工艺为今后碳织物增强聚合物基自润滑复合材料摩擦学研究中的首选。     

TiC、TiB增强钛基复合材料的高温氧化性能及微观结构

针对钛基复合材料高温应用中的关键问题——高温氧化性能，从理论和实验上研究了不同增强体(TiC、TiB)对钛基复合材料氧化性能和微观结构的影响。结果表明：钛基复合材料的氧化规律为抛物线规律，TiB增强体比TiC增强体更能提高复合材料的高温抗氧化性能，TiB／Ti基复合材料表面氧化膜的状态较TiC／Ti基的致密、均匀，高温氧化后，基体元素Ti和Al会与氧发生反应生成TiO2、Al2O3。     

SiCp／AI复合材料超精密车削表面质量的影响因素

选择天然单晶金刚石和聚晶金刚石刀具，研究了增强颗粒质量分数（0-20％）、进给量（1～10μm／r）、刀尖圆弧半径（0．4～1．6mm）和刀具材料等因素对SiCp／A1复合材料超精密车削表面质量的影响。结果表明：在试验条件下，加工表面粗糙度R。随SiC含量的增加而显著增大，且加工表面的微坑洞、微裂纹和划痕等缺陷也显著增多；增大进给量，刀具一工件相对振动幅度增大，且加工表面的增强颗粒拔出、破碎现象增多；刀尖圆弧半径减小，表面粗糙度轮廓波动幅值增大，频谱图中进给分量对应的峰值更为显著；虽然单晶金刚石和聚晶金刚石刀具可获得相同或相近的Ra，但后者获得的表面含有更多的加工缺陷。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料主要制备技术

随着严酷工程环境要求的不断提高,单一材料已无法满足现代工程应用的需求,具有高性能和新功能的先进复合材料尤其是金属基复合材料的需求日益增长。本文总结了近年关于碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法和性能特点,以便了解碳化硅颗粒增强铝基复合材料的主要制备技术及发展状况。