Ti/Al3Ti叠层复合材料冲击损伤建模及失效分析

针对Ti/Al_3Ti叠层复合材料的冲击损伤问题,建立具有界面层的Ti/Al_3Ti叠层复合材料有限元模型。基于仿真技术模拟Ti/Al_3Ti叠层复合材料受子弹冲击时的界面损伤过程,分析冲击载荷作用下Ti/Al_3Ti两相间界面损伤对材料失效形式的影响。结果表明:在Ti/Al_3Ti叠层复合材料被子弹冲击后,表面Ti层剥离较严重,产生径向裂纹及花瓣形开裂等失效形式;在拉伸波作用下,脆性相Al_3Ti产生放射性损伤,同时界面层遭到破坏,导致Ti层和Al_3Ti层发生脱层;随着子弹速度的降低,位于靶板底端的材料塑性变形增加,子弹击穿靶板后,靶板背面材料发生显著的花瓣形变形。     

复合材料细观损伤研究

复合材料细观损伤研究方法可以在细观的尺度上对复合材料的力学性能和损伤失效进行研究。通过细观尺度上的胞元建立损伤萌生与演化模型,根据细观损伤演化模型确定细观损伤变量,当细观损伤变量达到阀值时可预报复合材料的强度和疲劳寿命等宏观性能。细观损伤有限元分析已成为对理论模型进行修正的重要手段,可以用理论分析与有限元模拟相结合的方法研究复合材料的力学行为。为了更好的为相关研究工作提供参考,对复合材料细观损伤研究进展情况从理论研究和有限元研究两方面做了一个回顾和梳理。     

(B/Ti)_n/TaN薄膜点火桥的制备及点火性能

利用磁控溅射与微细加工技术,将B/Ti多层膜沉积在TaN模桥制备了(B/Ti)n/TaN薄膜点火桥(膜桥),其中TaN膜桥的尺寸为80m×40m×2m,B/Ti多层膜尺寸为4mm×4mm,层数为40层,第一层B厚度400nm,其后每层B或Ti厚度为200nm,总μμμ厚度约8m。用电压40V、电容47F的钽电容对样品进行发火性能测试。结果表明:TaN膜桥的点火延迟时间为85s、点火输μμμ入能量15mJ、爆炸温度2500~3500K、火焰持续时间0.15ms左右、炸药持续高度5mm左右,而(B/Ti)n/TaN膜桥的点火延迟时间为37s、点火输入能量6mJ、爆炸温度4000~8500K、火焰持续时间大于0.25ms、火焰持续高度10mm以上。在点火桥上沉积B/Tiμ多层膜可降低点火延迟时间和点火输入能量,有效提升火工品的点火性能。     

TiC/Ti3SiC2复合材料的制备及其性能研究

以粉末Ti,Si,TiC和炭黑为原料,采用反应热压烧结法制备TiC/Ti3SiC2复合材料。借助XRD和SEM研究TiC含量对TiC/Ti3SiC2复合材料相组成、显微结构及力学特性的影响。结果表明:通过热压烧结可以得到致密度较高的TiC/Ti3SiC2复合材料;引入TiC可以促进Ti3SiC2的生成,当引入TiC的质量分数达30%,TiC/Ti3SiC2复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别为406.9 MPa,3.7 MPa.m1/2;复合材料中Ti3SiC2相以穿晶断裂为主,TiC晶粒易产生拔出。     

随机分布颗粒增强复合材料损伤萌生数值分析

针对随机分布颗粒增强金属基复合材料数值模拟问题进行研究,假设颗粒为椭球形,编制模拟多颗粒随机分布复合材料的程序,可模拟出颗粒大小、形状、方位随机的多颗粒增强复合材料,并对拉伸应力场、损伤萌生情况进行分析。     

(W,Ti)C/石墨/镍基合金复合涂层摩擦磨损性能研究

为了获得既具有自润滑减摩特性又有高耐磨性能的金属摩擦构件表面,提高高接触应力下金属摩擦副的使用寿命和可靠性,运用等离子喷涂技术在45#钢表面制备了(W,Ti)C/石墨/镍基合金复合涂层.研究了室温干摩擦条件下复合涂层的摩擦磨损性能,并用SEM和EDX对磨损表面进行了测试分析.结果表明:复合涂层与Si3N4和GCr15对...     

基于声发射技术的碳/环氧复合材料拉伸损伤模型

为了建立一种更适合复合材料的损伤模型,本文基于声发射技术对复合材料的损伤模型进行了探讨。结果表明：利用声发射事件累计数拟合出的数学模型效果非常好,与实验数据比较吻合,可以用于复合材料的损伤过程分析,对复合材料的损伤规律研究具有一定的参考作用。     

热压制备Ti3SiC2/MgAl2O4复合材料及其性能研究

采用反应热压烧结法制备Ti3SiC2/MgAl2O4复合材料,研究MgAl2O4含量对该复合材料致密化程度、显微结构以及力学性能的影响。结果表明:MgAl2O4和Ti3SiC2两相之间具有很好的化学相容性;MgAl2O4的引入对该复合材料的烧结致密度影响不明显;MgAl2O4晶粒镶嵌在Ti3SiC2晶粒的层片之间,相互穿错搭接,可以有效地阻止裂纹的扩展;适当的MgAl2O4可以改善复合材料的力学性能,当MgAl2O4的质量分数为20%时,其抗弯强度达到421.4 MPa,当MgAl2O4的质量分数为10%时,其断裂韧性达到4.27 MPa.m1/2。     

(W+CeO_2)_p/2024Al复合材料锻造性能研究

采用粉末热压工艺制成的(W+CeO2)p/2024Al复合材料作为坯料,对这种复合材料进行锻造性能研究。详细描述55%和78%锻造变形量的复合材料的显微组织形貌,研究不同锻造变形量时复合材料的力学性能和断裂机制。研究分析表明,经过锻造复合材料内部组织致密、颗粒分布比较均匀,具有较高的力学性能。锻造变形量不同,复合材料内部的组织结构不同,导致材料的力学性能相差很大,材料的断裂方式也不同。变形量55%的复合材料显示出明显的韧性断裂,当变形量达到78%时呈脆性断裂。     

钨丝增强锆基非晶合金复合材料动态变形特征研究

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对体积分数为60%和80%的钨丝增强锆基非晶合金复合材料进行了动态压缩实验,采用 X 射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了复合材料的原始组织以及动态变形特征和断口形貌。结果表明:在动态压缩载荷作用下,W 丝/Zr 基非晶复合材料没有明显的屈服现象即发生断裂;试样的动态压缩强度随着钨丝体积分数的增加而增加,体现了钨丝增强体对复合材料显著的强化作用;试样发生剪切断裂和纵向劈裂,在变形过程中钨丝发生劈裂并有屈曲失稳和翘起,非晶基体表现为软化后的脉状花样和脊状形貌,钨丝体积分数的不同,复合材料呈现出不同的断口特征。     

Ti3AlC2/Al复合材料的制备及性能

采用Ti、Al和C元素粉末为反应原料,通过机械合金化(MA)和热处理法制备出高纯度三元碳化物Ti3Al C2陶瓷粉体。将Ti3Al C2作为增强相添加到金属Al中,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备出Ti3Al C2/Al复合材料,研究烧结温度对复合材料的相对密度、硬度和摩擦因数的影响。结果表明:随烧结温度的增加,复合材料的相对密度和硬度也随之增加,当烧结温度为550℃,复合材料的相对密度和硬度分别为97%和180HV;复合材料的摩擦因数随烧结温度升高而逐渐变小,当烧结温度为500℃,摩擦因数达到最低值,约为0.186 9,烧结温度继续升高,摩擦因数反而变大。     

热压烧结C_p/SiC复合材料的低温氧化行为研究

采用热压烧结技术成功制备Cp/SiC基复合材料,并对其进行短时间低温氧化行为研究。针对不同碳粉含量的Cp/SiC复合材料,分析氧化处理过程对其相组成、氧化层结构以及质量损失行为的影响。研究结果表明,随着碳粉含量增加,氧化层表面的孔洞尺寸和深度均呈现出增加的趋势。氧化层与碳化硅基体的分界清晰,无过渡区,不能形成致密氧化层,反应氧化层厚度也逐渐增加。添加碳粉不利于SiC基复合材料的抗氧化性的改善。     

等离子熔铸法制备原位TiCp/Ti复合材料的金相组织

在等离子熔铸装置上,采用熔炼过程中添加 C 粉的方法原位反应生成 TiC 增强相,制备 TiCp/Ti 复合材料。利用金相显微镜对复合材料的基体组织和增强相进行观察,测量基体晶粒和增强相的尺寸,分析增强体形状和分布规律。结果表明,等离子熔铸技术制备的 TiCp/Ti 复合材料中增强相颗粒尺寸小、分布均匀。复合材料的基体在大晶粒内部形成了针状仅的显微结构,组织细化。C 粉在加入过程中被等离子弧破碎细化。     

反应生成Al2O3p/Al复合材料的动力学研究

采用熔体反应法,通过铝液与SiO2粉末之间的化学反应制备了Al2O3颗粒增强Al基复合材料。研究表明,生成的颗粒尺寸为0.2￣0.5μm,在Al-Si基体上分布比较均匀。利用微粒反应模型,对Al与SiO2颗粒之间的化学反应进行了动力学分析。