轻微界面反应对SiCP/6061Al复合材料弹性模量的影响

本文首次提出控制压铸SiC_P/6061Al 复合材料中轻微界面反应的方法, 并就反应的机理及其对材料弹性模量的影响规律和机制进行了研究。结果表明: 界面反应物为离散分布的小颗粒状MgAl₂O₄, 反应中氧的主要来源为原始态SiC 颗粒表面残留的SiO₂薄层; 该种反应物的存在有利于材料弹性模量的提高。      

SiCP/ZA22 复合材料界面反应层形成机制

通过电镜观察和扫描能谱分析, 发现在SiC_P/ ZA 22复合材料中,SiC 颗粒和ZA 22合金富铝相α-A l 两相界面上存在着层状反应物MgAl₂O₄, 并对其产生条件进行了分析。结果表明: 在该复合材料制备温度范围内满足产生MgAl₂O₄的热力学条件, 反应层厚度符合S = A t 规律, 最终反应物量主要与合金中的M g 含量以及SiC 颗粒表面的SiO₂层厚度有关。     

SiCP/AZ80镁基复合材料的界面与断口特征

本文用SEM,TEM研究了SiC颗粒增强AZ80镁合金复合材料的界面结构和断口形貌。结果表明,SiC颗粒与镁合金界面结合紧密,没有发生界面化学反应,但在界面处可以观察到Mg₁₇Al₁₂共晶相在SiC表面形核生长。对复合材料断口观察表明,SiC颗粒与镁合金界面之间的粘结强度大于基体的撕裂强度,SiC颗粒的聚集、团聚是导致复合材料断裂的主要原因,且复合材料的断裂形式趋向脆性断裂。     

Al／SiC复合材料界面反应的DTA研究

本文以多层膜模拟复合材料界面反应，用ＤＴＡ及ＸＲＤ研究了ＴｉＣ，Ａｌ２Ｏ３和ＳｉＯ２作为Ａｌ／ＳｉＣ体系的反应阻挡层的作用．发现经７００℃，１ｈ处理后，Ａｌ２Ｏ３不与Ａｌ或ＳｉＣ反应，有很好的阻挡作用；ＴｉＣ与Ａｌ反应生成ＴｉＡｌ３后也能阻止Ａｌ与ＳｉＣ的反应；ＳｉＯ２与Ａｌ反应，导致一定数量的Ｓｉ溶入Ａｌ中，是否起阻挡作用有待进一步分析．     

Al／SiC复合材料制备工艺中界面润湿性的研究

本文分析了用熔融铸造法制备Ａｌ／ＳｉＣ复合材料的工艺过程，研究了ＳｉＣ颗粒在铝合金熔液中的润湿和分散性能。指出在熔炼过程中铝液中的初生相的生成不仅可以改变残余铝液中合金元素Ｍｇ、Ｓｉ的含量，增加ＳｉＣ－Ａｌ界面的相容性，还可以通过机械搅拌，破碎ＳｉＣ颗粒的团聚，降低夹杂气，使ＳｉＣ直接和铝液接触，增加了界面的结合性能。金相结果直接给出了ＳｉＣ颗粒进入铝液的过程。     

SiC颗粒增强Al基复合材料中有害界面反应的控制

对有害界面化学反应的控制 ,是当前SiC颗粒增强Al基复合材料研究中的主要问题之一。本文对近年来国内外研究工作者 ,通过添加Si元素及对SiC颗粒进行表面处理来控制SiC Al之间有害界面反应的研究进展进行了评述     

SiCP/Al复合材料的拉伸性能

对高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiC_P/Al)复合材料的拉伸强度进行了试验研究。发现在较高应力水平下经过2次卸载的试件与未做卸载的试件相比,拉伸强度变化很小,说明加载-卸载过程对材料的拉伸强度影响不大。在试验研究的基础上,使用ANSYS软件建立了有限元模型,对SiC_P/Al复合材料的拉伸特性进行了仿真模拟。研究结果表明,低体积分数SiC_P/Al复合材料的力学性能更接近塑性材料;而高体积分数SiC_P/Al复合材料的力学性能则接近于脆性材料。拉伸强度模拟计算误差非常小,基体破坏是导致高体积分数SiC_P/Al复合材料破坏的主要因素。     

SiC／Al复合材料界面反应程度的测定

分析了ＳｉＣ颗粒增强铝基复合材料中界面反应及其机制，并对其界面反应程度的测试方法进行了分析比较，提出建立合理界面反应程度测定模型的重要性。     

SiCw/6061Al复合材料的界面研究

本研究用CM12型透射电镜配备的PV9100X射线能谱,对SiCw/6061Al复合材料中碳化硅晶须和相邻铝基体之间界而区域的铝、硅二元素的相对含量进行了测试;并利用JCXA733电子探针设备,测试了由复合材料溶下的碳化硅晶须中铝、硅二元素的相对含量。测试结果表明:铝元素没有向碳化硅晶须中扩散。虽然在碳化硅晶须表层大约50nm范围内存在铝元素的浓度梯度变化,但是否由扩散所致,尚需进一步探讨。     

SiC颗粒增强Al基复合材料中有害界面反应的控制

对有害界面化学反应的控制，是当前SiC颗粒增强Al基复合材料研究中的主要问题之一，本文对近年来国内外研究工作者，通过添加Si元素及对SiC颗粒进行表面处理来控制SiC/Al之间有害界面反应的研究进展进行了评述。     

SiCP和短碳纤维混杂增强ZA27复合材料界面微结构研究

通过TEM对SiC_P和短碳纤维混杂增强ZA27复合材料界面特性和微观结构观察,发现SiC_P与基体之间的界面部分区域有不连续的界面析出产物.碳纤维与基体之间的界面结合较好,同样部分区域有不连续的界面析出产物.这些析出相均为铜锌铝相.此外,碳纤维与基体界面之间部分区域存在一层碳黑,这是因为碳纤维脱胶不完全引起的.此外,增强体微区分布不均匀,主要偏聚在ZA27合金最后凝固部位.     

高密度聚乙烯纤维表面活化及其与环氧复合材料的界面

采用铬酸氧化法处理聚乙烯纤维（ＨＤＰＥ）表面，并用ＳＥＭ和ＸＰＳ观察．结果表明，纤维表面活性提高，ＨＤＰＥ纤维／环氧树脂基复合材料界面粘接状况得以改善．界面粘接性能改善的主要原因可能是表面处理引入的多种含氧基团与环氧树脂分子中的环氧基团形成化学键力．     

SiC颗粒增强铝基复合材料制动盘的研究

采用半固态搅拌熔炼-液态模锻工艺制备了与Santana轿车前制动器相匹配的SiC颗粒增强铝基复合材料制动盘,对该制动盘进行了材料拉伸性能和微观结构分析,并在SCHENCK制动试验台上进行了制动性能和制动磨损试验。结果表明,复合材料的拉伸性能优于传统制动盘材料HT250铸铁;在各种制动工况条件下,复合材料制动盘对制动衬片的摩擦系数均在大众公司企业标准规定的范围之内,且较稳定;此外,复合材料制动盘质轻、耐磨,制动噪音小、温升低,运转平稳;因此,可望以其替代传统的铸铁制动盘,提高制动器的安全可靠性和服役寿命,减轻轿车悬挂系统的重量,降低油耗。      

GFRP-混凝土组合板界面抗剪连接性能的试验研究

FRP-混凝土组合板界面的可靠连接是保证其正常工作的基础。为考察组合板中的界面粘结性能,该文对采取4种连接方式的27个玻璃FRP（GFRP）-混凝土组合构件进行双剪推出试验,根据试验结果分析构件的破坏模式、承载力变化及界面滑移情况。研究结果表明：4种连接方式均获得了较高的粘结强度,可考虑作为GFRP-混凝土组合板的界面抗剪构造措施;GFRP-混凝土界面粘结强度与混凝土强度等级、界面粗糙程度、胶结剂的粘结能力、剪力键布置方式有关,且随混凝土强度等级的提高而有所增大。基于该文的试验设计和试验结果,对试验中的3个试件进行了三维非线性有限元分析。     

复合材料界面的应力传递及界面物质的作用

以光导纤维为模型纤维,利用激光干涉法测定了载荷作用下的玻璃纤维增强聚合物复合材料的纤维应力、材料成型时纤维预应力的产生过程及纤维应力随环境温度的变化。实验表明,纤维的应力随界面物质分子特征及界面层结构的不同而不同。其原因是在应力传递过程中,不同界面层具有不同的应力梯度及变形能力。在两相模型中,引入了应力传递系数 k。能形成韧性界面层的ESPCEG 及γ-UPMS 是较好的处理剂。     

高温下短纤维增强金属基复合材料界面的微观结构和热残余应力状态研究

利用透射电镜观察了δ-Al₂O₃短纤维增强Al-5.5Mg合金复合材料界面在不同环境温度下的微观结构特征。 同时, 基于该类复合材料的单纤维模型, 利用弹塑性有限元分析方法, 研究了在不同温度下界面热残余应力的大小和分布情况, 并讨论了热残余应力对界面行为的影响。 最后, 讨论了界面的微观结构和热残余应力特征对复合材料整体性能的影响。 研究表明, 不同环境温度下, 界面具有不同的微观结构和热残余应力特征, 这些特征的变化将引起复合材料整体性能的明显变化。     

SiCf／Al复合材料界面的TEM观察

运用Ｈ－８００透射电镜对ＳｉＣｆ／Ａｌ预制丝及其热压板材薄膜样品的界面进行了观察和分析;参照扫描电镜及拉伸试验结果,对不同工艺条件下界面反应程度及其对复合材料力学性能的影响进行了探讨。结果表明,碳化硅纤维与铝之间存在界面反应,反应程度与制造工艺探讨切相关。合理地选择工艺规范,对提高复合材料力学性能至关重要。     

SiCP/ZL 109 复合材料中SiC 的界面行为

以常规TEM 为工具, 研究了SiCP/ ZL 109 复合材料中数十个SiC 颗粒及其界面,Si 优先在SiC 表面上形核、长大, 形成界面Si, 并形成大量SiC/S i 界面。靠近SiC 界面的Al 基体中, 普遍存在一层厚度小于1Lm 的“亚晶铝带”, 其内有大量位错。SiC 与Al、SiC 与Si 之间虽然没有固定的晶体学位向关系, 但是存在下列优先关系: (1103) _SiC//(111)_Al, [1120]_SiC//[110]_Al; (1101) _SiC//(111) _Si; [1120]_SiC//[112]_Si。      

钢-竹组合工字形梁界面滑移及变形分析

基于初等梁变形理论和界面滑移与应变差关系,建立了钢-竹组合工字形梁界面相对滑移微分方程,推导出3种常见荷载作用下的组合梁钢-竹界面滑移和应变差解析解,在此基础上依据虚功原理提出了界面滑移引起的跨中附加挠度理论计算公式,从而形成了钢-竹组合工字形梁考虑滑移效应的跨中挠度计算方法,进一步通过6根梁的模型试验,探讨了界面应变差、界面滑移分布以及组合梁变形,并与试验结果进行了比较。理论分析和试验研究结果表明：钢-竹界面应变差的理论计算值与试验结果吻合较好,受压区和受拉区应变差分布基本相同;组合梁的纯弯区段,界面滑移曲线斜率增大,而弯剪区段则逐渐减小,界面滑移在梁端达到最大值,且在整个弯剪区段保持较大水平,因此在该区域布置连接件,可有效提高组合梁的整体工作性能;考虑界面滑移效应后的理论分析结果与未考虑滑移效应的换算截面法相比,更接近组合梁真实的变形,平均误差由11.5%减小为1.64%,随着变形的增大,基于界面滑移效应的钢-竹组合梁变形分析方法的优越性将更为突出。