构型化金属基复合材料有限元建模技术

越来越多的研究发现增强体空间构型分布有望成为金属基复合材料强韧性倒置问题的有效解决办法.然而,构型设计要素种类繁多,除传统结构设计要素外,还包括增强体分布特征等结构参数.因此,仅靠传统的实验手段已无法满足复合材料构型设计的研究需求,借助有限元模拟探索各构型要素对复合材料性能的影响规律可作为试验研究的前提和有效补充.基于...     

多相多尺度铝基复合材料构型强韧化研究进展

总结了铝基复合材料制备方法及构型复合化设计思路,列举了近年来铝基复合材料通过构型复合化改进材料的强度与韧性匹配关系的最新研究成果,展望了具有先进构型的铝基复合材料走向工业化应用的途径。     

陶瓷强韧化新纪元——仿生结构设计

综合介绍了仿生结构设计的基本原理、仿生结构设计与制备高性能陶瓷材料的强韧化机制及研究进展,详细评述了仿木、竹、骨及贝壳珍珠层结构特征来设计与制备高性能民材料的研究现状和发展。     

构型参数及方式对Al2O3p/高锰钢球形网络复合材料压缩性能的影响

传统的耐磨金属基复合材料普遍存在塑韧性低的问题。对氧化铝颗粒(Al₂O₃p)增强高锰钢复合材料进行球形网络构型设计,研究了构型方式、参数及热处理对复合材料压缩性能的影响。制备了3种构型参数(球径ϕ分别为6 mm、7 mm、8 mm)结合两种构型方式(平行、错落)的Al₂O₃p/高锰钢球形网络复合材料、均匀复合材料和基体材料。结果表明：同构型方式下,随着构型参数(复合区体积分数)的增加,材料的压缩性能降低,其中ϕ6材料的屈服强度、抗压强度和(抗压强度下)应变最佳,相比于均匀复合材料分别提升203.8%、236.1%和134.8%,屈服强度相比于基体材料提升107.5%;同构型参数下,错落排布比平行排布的屈服强度、抗压强度和应变分别提升10.9%、28.5%和16.3%;水韧处理后,错落排布材料的屈服强度降低35.2%,抗压强度提升11.0%,应变提升163.1%。裂纹易在基体区与复合区界面处萌生并进行扩展,基体能够阻碍裂纹的扩展;错落排布增大了复合区的最小间距,提升了塑性。     

纳米碳/铝复合材料强韧化研究现状及展望

以碳纳米管、石墨烯为代表的超高性能纳米碳,具有优越的力、热、电等综合性能,是复合材料的理想增强体,以纳米碳为强化相少量加入到铝中,有望开发出高强、高模、低热膨胀的复合材料,并使复合材料保持轻质、易加工等特性,在航空、航天、国防等领域具有重大的应用前景,因而以纳米碳/铝为代表的新一代铝基复合材料备受关注。然而,碳纳米管等纳米碳易团聚,与铝等大多数金属并不浸润,且容易分布在晶界上诱导显著的晶粒细化,使得复合材料的强韧性等关键性能指标提升困难,或者使强度提高的同时使塑韧性下降显著,限制了其工程应用潜力。综述近年来国内外研究者在纳米碳/铝复合材料强韧化方面的策略和方法,包括纳米碳分散、界面和构型调控等,以期推动新一代轻质高强纳米碳/铝复合材料的发展,支撑国家未来重大工程应用。     

高效热管理用金属基复合材料研究进展

从高导热复合构型、高导热复合界面及新型高导热纳米碳增强体3个方面,综述了热管理用铜基和铝基功能复合材料的研究进展,并对高导热金属基复合材料的未来发展方向进行了预测与展望.在材料组分相同的情况下,基于金属基体与导热增强体之间复合构型和复合界面的差异,制备的金属基复合材料的导热与热膨胀性能会发生显著变化.此外,由于纳米增强体与基体在形貌、尺寸及表面化学性质等方面的不相容性,在新型高导热金属基纳米复合材料的研发过程中,更需要兼顾高导热复合构型与复合界面的优化设计.可以预言,采用碳纳米管、石墨烯纳米片等新型纳米碳增强体,设计与制备具有微/纳米跨尺度分级复合构型的金属基复合材料将成为未来的研究热点.     

石墨烯增强铜基复合材料的研究进展

综述了石墨烯/铜复合材料的球磨、液相混合和分子水平混合等制备方法及其力学、导电和导热等性能,总结了存在的主要问题;概述了层状仿生石墨烯/铜基复合材料的制备方法及性能,并展望了石墨烯/铜复合材料的研究方向及应用前景.     

NiAl基复合材料的强韧化方法及机理

综合评述了NiAl基复合材料强韧化的研究进展,着重介绍了提高NiAl基复合材料强韧化的几种方法及机理,包括合金化、细化微观组织或复相强化、采用先进工艺技术等.每一种方法都只能在一定的范围内达到改善性能的目的.并就目前研究进展中存在的不足以及该领域的发展方向提出一些看法.如果深化原子尺度精细结构研究,结合新的工艺及设备开发有望从根本上解决NiAl合金的性能障碍.     

先进复合材料的宏微观力学与强韧化设计:挑战与发展

介绍了在先进复合材料的宏微观力学与强韧化设计领域内的国际发展趋势和国内发展状况、研究的科学意义、主要研究内容和面临的挑战、先进复合材料强韧化机制和原理、复合材料的宏微观力学理论与强韧化设计基本方法、存在的难点问题和发展方向。      

金属硅化物及其复合材料的研究进展

从金属硅化物的物理及力学性能出发指出了影响其应用的最大障碍是室温脆性,分析了金属硅化物的强韧化手段和机理,认为复合化是目前有效的强韧化方法,最后列举了金属硅化物常用的几种制备技术及其各自的优势和缺点,并且以MoSi_2为例综述了金属硅化物的应用现状.     

先进复合材料:过去、现在和将来

本文简要回顾了先进复合材料的发展历史。重点评述了聚合物基、金属基、陶瓷基和碳/碳复合材料的最新进展和现状。并对各类先进复合材料的未来进行了展望。     

复合电铸制备Ni-石墨复合材料工艺及其沉积机理

采用复合电铸技术制备了Ni-石墨自润滑复合材料, 重点研究了工艺参数(微粒浓度、电流密度、电铸液流动速度及温度和p H 值) 对复合材料中石墨微粒含量的影响。结果表明, 提高镀液中微粒浓度使复合材料中石墨含量增大, 最后趋于稳定值。电流密度和镀液流动速度使石墨含量存在最大值, 但是温度和p H 值的增加却使之降低。复合电铸沉积机理Guglielmi 模型只在低电流密度条件下适用, 但不适用于高电流密度的条件。镀液中石墨微粒含量增大, 复合材料的硬度和摩擦系数降低, 磨损失重减小, 但是石墨微粒30 g/ L 时的磨损量增加。      

金属基复合材料微区力学性能的不均匀现象

利用超显微硬度仪测量纤维,颗粒增强铝基复合材料内不同微区的超显微硬度,发现界面区附近超显微硬度值明显增高,显微硬度值与基体,增强体的性质,界面性能,增强体的尺寸,形状,分布有密切关系。微区力学性能的不均匀性将影响复合材料的宏观性能和尺寸稳定性。     

Recent research and development,future problems and trends in advanced composite materials in Japan

The progress and contributions of the national research and development project on advanced composites so far are described, some structural applications of composites in Japan are outlined to examine the structural utility. Future problems and trends are also considered.     

High-strain-rate superplasticity of SiC p /8090 aluminum composite

Superplastic tensile tests of a 17 vol.% SiC _p /8090 Al-Li composite were carried out at strain rates ranging from 7.25 × 10^-4 s^-1 to 3.46 × 10^-1 s^-1 and at temperatures from 773 K to 873 K. A maximum elongation of 300% was obtained at a strain rate of 1.83 × 10^-1 s^-1 when tested at a temperature of 848 K which was slightly above the solidus temperature of the composite. The effect of a small fraction of liquid phase on high-strain-rate superplasticity was discussed. Finally, the activation energy of high-strain-rate superplastic deformation was calculated and high-strain-rate superplastic mechanism was discussed.     

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.     

钛基复合材料及其制备技术研究进展

综述了钛基复合材料及其制备技术,重点介绍了纤维增强钛基复合材料(FTMCs)和颗粒增强钛基复合材料(PTMCs)的制备技术,分析了各种制备技术的优缺点.研究表明:纤维涂层法具有纤维分布均匀,纤维与界面反应小,复合材料性能优异等优点,是一种很有前景的FTMCs的制备技术.原位合成工艺制备的PTMCs避免了界面反应,界面清洁、结合强度高,可以明显提高PTMCs的力学性能.     

自生TiC增强钛基复合材料的微观组织

采用反应自生法制备了ＴｉＣ颗粒增强钛合金基复合材料,研究了复合材料的相组成和微观组织。在Ｔｉ－６Ａｌ－２Ｃ合金中存在Ｔｉ和ＴｉＣ两种相。ＴｉＣ权树枝状初生Ｔｉｃ和短棒状共晶ＴｉＣ两种开头存在,其中共晶ＴｉＣ主要存在于晶界,特别是三角晶界处。ＴｉＣ晶格常数的计算结果表明ＴｉＣ的衍射峰存在一定的偏移,主要是由于存在于ＴｉＣ中的Ｃ空位引起晶格畸变。随着Ａｌ含量的增加,初生ＴｉＣ由发达粗大的树枝晶变为不发达的树枝晶,当Ａｌ含量为３５％时变为短棒状和薄片状的ＴｉＣ。基体组织也相应地由单一的Ｔｉ基体变为Ｔｉ和Ｔｉ３Ａｌ的两相基体以及Ｔｉ３Ａｌ和ＴｉＡｌ两相基体。根据相图分析了组织变化的主要原因。