初始缺陷对平纹编织C/SiC复合材料热膨胀系数的影响

基于有限元细观计算力学(FECM)提出了一种获得平纹编织C/Si C复合材料的初始缺陷对其热膨胀系数影响关系的方法。首先通过扫描电镜(SEM)观察将初始缺陷进行分类并利用SEM图对各类初始缺陷的分布特征进行测量和统计,然后依据测量和统计结果建立含初始缺陷的宏观材料代表体积单元(RVE)和纤维束RVE有限元模型,最后采用FECM方法预测含各类初始缺陷宏观材料RVE的热膨胀系数。基于以上方法得到了各类初始缺陷与宏观材料热膨胀系数之间的定量映射关系。     

材料热膨胀系数影响因素概述

简述了材料热物性研究的发展历程和材料热膨胀系数对现代工业生产实践的意义。对材料热膨胀系数的定义进行了详细论述,并重点分析了材料热膨胀系数的各种影响因素和国内外热变形计算的差别和原因,对生产实践具有较好的指导作用。     

多重基体开裂对平纹编织C/SiC复合材料断裂强度的影响

平纹编织C/SiC复合材料含裂纹试件受拉伸载荷时,裂纹尖端出现垂直于载荷方向的基体开裂损伤带。对试件断口观察,发现拉伸带宽度约等于纤维束宽度;裂纹扩展时,拉伸带内垂直于裂纹面的纤维束形成对裂纹面的桥联。试验结果显示,桥联纤维束出现多重基体开裂的材料断裂强度较高;而纤维束断面平整,未出现多重基体开裂的材料断裂强度相对较低。基于D-B(Dugdale-Barrenblett)模型,研究纤维束多重基体开裂损伤对C/SiC复合材料断裂强度的影响。发现多重基体开裂损伤引起纤维束非线性应力应变关系,能显著提高平纹编织C/SiC复合材料含裂纹件的断裂强度。对于平纹编织C/SiC复合材料,长度参数L0=G/(Fσ20)可以表征材料内桥联机制作用的范围。当裂纹裂纹长度a≥6 mm时,线弹性断裂力学对于平纹编织C/SiC复合材料是适用的。     

基体成分对Fe_3Al基复合材料摩擦学性能的影响

采用热压烧结法制备一种新型Fe3A l基复合材料,讨论基体成分对其摩擦学性能的影响。研究结果表明:本实验中,Fe3A l粉体的最佳球磨时间为60 h;随着A l含量提高,Fe3A l基复合材料的摩擦因数略有降低但耐磨性明显提高,合金元素Cr的加入有效地改善了材料的摩擦学性能,以Fe-28A l作为摩擦材料的基体即可很好地满足性能要求;Cu作为基体中的软相,摩擦因数随游离Cu含量的增加呈上升趋势但摩擦稳定性变差,且耐磨性降低,Cu含量的最佳范围为12%~18%(质量分数),随着石墨含量的增加,材料的摩擦因数和磨损率都下降,但石墨含量过高会导致材料性能恶化,石墨的最佳含量为8%~12%(质量分数)。     

金属基复合材料的摩擦学研究现状

金属基复合材料(MMC)的研究开始于本世纪60年代初期。70年代末期,开发了用廉价稻壳为原料制造β-SiC晶须的新技术,促进了SiC晶须增强铝基复合材料(SiC_w/Al)以及SiC颗粒增强铝基复合材料(SiC_p/Al)的研究。80年代初期,日本首次将纤维增强铝基复合材料试用于制造柴油发动机活塞,这使得金属基复合材料的开发应用开始了一个新阶段。航空、航天工业对新材料的要求,又进一步推动了MMC的发展。现在已开始应用于汽车工业、仪表工业及其它一些民用工业之中。但是,许多MMC仍处于研制开发阶段。 金属基复合材料是以金属为基体,添加颗粒、晶须或纤维作为增强相,通过特定方法复合而成。目前使用的金属基体有铝、钛、镁、铜、锰以及一些金属间化合物等,其中铝基复合材料研究最多,应用范围最广。所用增强相物质有碳化硅、碳化硼、碳化钛和氧化铝的颗粒;碳化硅、氮化硅、氧化铝和钛酸钾晶须;硼、石墨、碳化硅、氧化硅、氧化铝和氧化硼纤维;钛、钼、钨、不锈钢和铍金属丝以及金属条带如铍条带等。表1列出了MMC增强剂     

陶瓷粉末种类对聚氨酯复合材料冲蚀磨损性能的影响

用聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、甲苯二异氰酸酯(TD I)反应,与不同种类的陶瓷粉末进行共混,制得耐磨蚀聚氨酯复合材料。评价了聚氨酯陶瓷复合材料的耐磨性,通过扫描电镜观察了聚氨酯陶瓷复合材料的磨损形貌,探讨了陶瓷粉末增强聚氨酯弹性体的磨损机制。结果表明:当—NCO含量为6.35%,Si3N4粉末、TiN粉末质量分数为10%时,耐磨性能最好,分别提高纯聚氨酯弹性体抗冲蚀磨损性能1.88倍和2.81倍。     

温度和形变对Mullite/Al-4.5Cu复合材料及其基体合金时效行为的影响

用挤压铸造方法制备Mullite/Al-4.5Cu复合材料及其基体合金。用硬度测试（HB）、差示扫描量热仪（DSC）和透射电镜（TEM）等手段，研究了温度和形变对复合材料及其基体合金时效行为的影响。结果表明：无论是复合材料还是基体合金，随时效温度的升高，峰值硬度降低，时效析出过程加快；莫来石纤维除了能明显提高Al-4.5Cu合金的时效硬度外，还能加速其时效析出过程；固溶淬火后立即形变，能十分明显地加速复合材料及其基体合金的时效析出过程；纤维和形变都能明显抑制GP区的形成，但二者对θ相析出反应的影响存在差异。     

铸造金属基颗粒复合材料

综述了金属基颗粒复合材料的发展概况，着重阐述了采用铸造方法生产金属基颗粒复合材料的优点、需解决的关键性问题以及各种具体工艺方法，提出了仍需解决的几方面问题。     

纤维角度和切削深度对碳纤维复合材料切削性能的影响仿真

利用ABAQUS有限元分析软件,基于Hashin材料失效准则构建了碳纤维复合材料的二维正交切削模型。对不同纤维角度以及不同切削深度条件下材料所受的最大应力进行仿真分析,得出了纤维角度和切削深度与加工表面质量之间的关系,为实际加工提供了理论依据。     

室温碱处理对苎麻纤维及其复合材料性能的影响

以蒙麻纤维为增强相,酚醛为基体,研制短纤维增强复合材料,对苎麻在碱处理下的复合材料力学性能进行了测试和分析,并对断口进行扫描电镜观察,结果发现：室温碱处理使苎麻纤维溶胀提高纤维的拉伸强度,拉伸模量和韧性,改善与酚醛树脂的界面结合,提高复合材料的力学性能,碱处理可溶胀纤维增大纤维孔腔,有利于填入其他材料使纤维成为复合纤维。     

纤维增强复合材料的加工

一、引言复合材料按其制成方式大致可分为:(1)层压板型;(2)粒子分散型;(3)纤维增强型。其中纤维增强型的复合材料由于其力学性能比基体材料有显著改善,因而被广泛地应用于各产业领域。根据基体材料种类,纤维增强型复合材料可分为FRP(纤维增强塑料)、FRM(纤维增强金属)、FRC(纤维增强陶瓷)等几类。     

填料种类对聚苯酯基复合材料摩擦学性能的影响

在聚苯酯(Ekonol)中分别添加不同种类的填料,制备出一系列性能不同的Ekonol基复合材料,研究了填料的形态、性质对Ekonol复合材料摩擦磨损性能的影响,分析了磨损面、对磨面转移膜形貌,并探讨了摩擦磨损机制。结果表明,在填料的填充量相同时,层状固体润滑剂聚四氟乙烯(PTFE),由于从本质上改善了非熔融Ekonol的内部粘结,且协助形成较为连续、平滑的转移膜,对Ekonol摩擦学性能的改善最为明显;其次为纤维状填料。相比于尺寸细微的六钛酸钾晶须,粗大的玻璃纤维(GF)或碳纤维(CF)之间相互交错,对Ekonol起到了较好的承载骨架作用,更为有效提高Ekonol的摩擦学性能。GF比CF与Ekonol之间的亲和性较好,对应于GF/Ekonol复合材料的摩擦学性能优于CF/Ekonol复合材料;纳米颗粒填料对Ekonol有着弥散增强作用,但对Ekonol摩擦学性能的改善效果最差。     

纤维分布不均匀对单向纤维增强复合材料横向拉伸强度的影响

以三个参量（纤维密集区域表征尺寸α,纤维密集区域的体积分数Ｖｃ以及该区域内纤维体积分数的偏差）表示纤维分布的不均匀性,在假设任何一个纤维密集区域内包含了足够多数量的纤维以及密集区域在宏观上呈均匀分布的基础上,利用等效夹杂法分别讨论了ΔＶｆ对细观裂纹产生的影响以及纤维密集区域的表征尺寸和体积分数对细观裂纹扩展的影响。这些结果有益于加深了解纤维分布不均匀性对复合材料性能的影响。     

基体炭对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响

采用液相浸渍-炭化法制备了沥青基炭/炭复合材料(P-C/C)和沥青-酚醛树脂双基体炭/炭复合材料(D-C/C),研究了它们的增密效率、抗弯强度和摩擦磨损性能的差别。结果表明:P-C/C的增密效率高于D-C/C的;在体积密度基本相同的情况下,两种复合材料的抗弯强度相近;D-C/C的摩擦因数较大,磨损较严重;基体炭结构和性能的差别是造成两种复合材料摩擦磨损性能不同的主要原因。     

晶化温度对Li_2O-ZnO-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃物相组成和热膨胀系数的影响

采用DTA、XRD、SEM、热膨胀仪等仪器研究了晶化温度对Li2O-ZnO-Al2O3-SiO2微晶玻璃的物相组成以及热膨胀系数的影响.结果表明:在晶化温度为625℃时,微晶玻璃中析出βⅡ-Li2ZnSiO4晶相,650℃时又析出少量方石英晶相;随着晶化温度上升,方石英相逐渐转化为β-石英固溶体,至750℃时βⅡ-Li2ZnSiO4晶相开始转化为γ0-Li2ZnSiO4晶相;当温度高于800℃后,微晶玻璃中主要含有β-石英固溶体和?0-Li2ZnSiO4两种晶相,并且晶粒尺寸变大;不同晶化温度下制得微晶玻璃的热膨胀系数在(72～119)×10-7℃-1(20～500℃)之间,随着晶化温度的升高,试样的热膨胀系数先升高而后下降,然后趋于平稳,在650℃达到最大.