MSP试验法评价Mo/PSZ系复合材料的强度特性(Ⅱ)

首先利用图像处理系统对Mo/PSZ系两相复合材料的微观组织进行了定量分析,然后在不同的实验温度下利用MSP试验法对该系复合材料的高温力学性能进行了测试,详细讨论了该系复合材料不同温度下的MSP强度与其组成,特别是与其对应的微观组织结构特征的关系.实验结果表明,不同温度下复合材料的MSP强度显示出不同的组织依存性,室温时呈W形状变化,在873K、1273K时分别在Mo分散组成和两相连续组成范围呈极大值,这种变化趋势依赖于复合材料所具有的微观组织结构.     

粉末冶金法制备PSZ／Mo复合材料的研究

本文采用粉末冶金法制备了不同成分的PSZ/Mo复合材料。并对其密度、弹性模量和热膨胀系数进行了测量和分析，用XRD进行了物相分析。实验结果表明：纳米氧化锆的烧结性能比金属钼好；弹性模量估算选用简单混合法则进行计算时应进行修正；钼和氧化锆在烧结时不发生化学反应。通过热压PSZ/Mo功能梯度材料的断口扫描分析发现：虽然金属钼和纳米氧化锆具有一定增韧作用，但材料断裂方式仍以脆性断裂为主。     

PSZ/Mo功能梯度材料

利用有限元分析方法,对PSZ/Mo功能梯度材料进行了优化设计,确定了最佳形状因子、层数和每一层的厚度。在此基础上,用热压烧结方法制备了六层结构的PSZ/Mo功能梯度材料。利用自制的FGM热性能测试仪,对制备的试样进行了热震性能实验,通过该实验条件下应力场和温度场的有限元计算,阐述了PSZ/Mo功能梯度材料优良抗热震性的原因。     

粉末冶金法制备PSZ/Mo复合材料的研究

本文采用粉末冶金法制备了不同成分的PSZ/Mo复合材料。并对其密度、弹性模量和热膨胀系数进行了测量和分析 ,用XRD进行了物相分析。实验结果表明 :纳米氧化锆的烧结性能比金属钼好 ;弹性模量估算选用简单混合法则进行计算时应进行修正 ;钼和氧化锆在烧结时不发生化学反应。通过热压PSZ/Mo功能梯度材料的断口扫描分析发现 :虽然金属钼和纳米氧化锆具有一定增韧作用 ,但材料断裂方式仍以脆性断裂为主     

Mo/Ni3Al复合材料的抗氧化性能的研究

本文研究了Mo/Ni₃Al复合材料的抗氧化性能.结果指出,Mo/Ni₃Al复合材料在不同温度下的氧化动力学特征服从抛物线规律.随氧化试验温度升高,氧化增重明显增加.MoO₂在高温下被氧化成MoO₃,对Mo/Ni₃Al复合材料的抗氧化性能具有不利的影响.     

电子封装用Cu/Mo/Cu复合材料的工艺研究

研究了浸涂助复剂(铝基合金)和室温轧制工艺对Cu/Mo/Cu复合界面结合强度的影响,简述了Cu/Mo/Cu复合板室温轧制成形工艺过程,详细分析了表面和界面清理、初道次轧制临界变形率及热处理工艺等因素对复合板结合强度的影响.实验结果得出,钼板浸涂Al-Mn-Zn-Sn合金助复剂后的热处理温度为800～850℃;初道次轧制变形率为45%最佳;复合轧制后合适的退火工艺为450℃,保温60 min.     

预测复合材料缺口强度的场强法

本文以复合材料缺口附近的应力应变场为参量,提出了预测复合材料缺口强度的场强法,给出了一个估计复合材料缺口强度的普遍表达式,并由此导出了一个易于使用的工程估算方法。通过对两种材料四组实验结果的分析表明:场强法的预测结果是比较满意的。     

MSP方法评价PLZT压电陶瓷的强度

采用MSP方法简便有效地评价了氧化物混合法和机械合金化法制备的PLZT压电陶瓷的破坏强度. MA法制备PLZT陶瓷在较低温度下就能烧结致密,具有较好的化学和结构均匀性.相同温度烧结的PLZT陶瓷不仅比MO方法制备的PLZT陶瓷电学性能好,而且破坏强度也更高.PLZT陶瓷经极化后,破坏强度会下降.     

炭/炭复合材料SiC/Mo(Si_x、Al_(1-x))_2抗氧化涂层(英文)

为了提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能,应用多相反应技术在C/C复合材料表面制备SiC/Mo(Six、Al1-x)2复合涂层。利用扫描电镜、电子能谱、X射线衍射仪等测试手段对涂层材料的微观结构和物相组成进行分析,同时研究涂层C/C复合材料在超音速气流中的抗氧化性能。结果表明,C/C复合材料表面形成的抗氧化涂层显示出明显的双层结构,从外向内分别为Mo(Six、Al1-x)2与SiC的复合层和纯SiC层,同时有少量的Mo4.8Si3C0.6存在于涂层中。在温度为1800K、气体速率1500m/s的超音速气流中氧化冲刷96 s,以及在2550 K和室温下热循环24次的测试条件下,制备的SiC/Mo(Six、Al1-x)2涂层材料均未发生破坏现象。涂层材料优良的抗氧化性能和抗热震性能主要归因于基体C/C复合材料的高强度以及在氧化过程中材料表面形成的连续稳定的SiO2和Al2O3玻璃相。     

SPS烧结制备TiB2/TiC复合材料

采用金属钛粉和碳化硼为初始粉料,利用SPS放电等离子烧结技术制备了致密的纳米结构TiB2/TiC复合材料.并借助XRD、SEM考察了复合材料的相组成和显微结构,利用压痕法和小样品力学性能测试方法(MSP)测定了室温显微硬度、断裂韧性和MSP强度.研究结果表明:利用一步法直接升温至1550℃并保温6 min制备的复合材料,其晶粒尺寸大于1μm,MSP强度为833 MPa.而采用两步法升温至1550℃,然后迅速降低保温温度至1450℃,并保温6 min条件下使金属钛粉和碳化硼同步完成反应、烧结、致密化,生成晶粒细小的TiB2/TiC复合材料,晶粒尺寸大约为200 nm,并且所制备的复合材料力学性能更好,MSP强度达到1095 MPa.     

针刺C/C复合材料高温剪切强度研究

利用快速通电加热技术,模拟针刺C/C复合材料的高温工作环境;运用双槽口剪切试验方法对材料在不同温度下的剪切强度进行研究;通过扫描电子显微镜观察试样断口形貌;采用红外测温技术测定了试样槽口及剪切截面温度。结果表明:材料剪切强度在一定范围内随温度升高而增加,1 800 ℃时剪切强度达到最大(35.6 MPa);针刺C/C复合材料室温下的主要破坏形式为纤维拔出及断裂,而高温下纤维与基体界面结合强度高,纤维拔出少,发生脆性断裂;随着温度升高,电流增大,槽口与剪切截面温差增大,较大的热应力及电流烧损使得材料在2 300 ℃时的剪切强度显著降低。     

Al2O3f+Cf/ZL109混杂复合材料高温拉伸强度的理论分析

利用挤压铸造法制备了Al₂O_3f+C_f/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,对该混杂复合材料的高温(300℃)强度性能进行了实验和理论分析。在综合考虑纤维长度变化规律、热应力诱发位错强化和纤维弥散硬化等因素对复合材料强度影响的基础上,对复合材料强度预测的混合律模型加以发展和修正,建立了Al₂O_3f+C_f/ZL109短纤维混杂复合材料的高温(300℃)强度预测模型。利用该模型得到的高温强度理论值所反映的规律与实验值所反映的规律吻合良好,该模型具有一定的正确性和实用性。      

氧化铝短纤维增强铝合金复合材料的高温拉伸强度

本文在国产氧化铝短纤维的基础上,研究了 Al_2O_3/ZL109合金复合材料的高温拉伸强度。研究结果表明,与基体合金相比,Al_2O_3/ZL109合金复合材料具有较好的高温拉伸强度,工作温度可提高100℃以上。另外,分析了 Al_2O_3/ZL109合金复合材料高温拉伸的失效形式。     

碳/铝复合材料界面结合强度对拉伸性能的影响

本文主要研究C/Al复合材料先驱丝的界面结合强度的表征方法以及界面结合状态对复合材料拉伸性能的影响.用自行研制的小型剪切试验机测定复合材料先驱丝的纵向剪切强度,通过计算得到复合材料界面处的剪切强度以此作为界面结合强度的定量表征方法.实验证明,不同界面结合强度的复合丝在宏观上表现出有不同纵向剪切强度值,复合材料的界面结合强度可以用界面剪切强度值定量描述.复合材料拉伸强度随界面强度提高而减少,在满足复合材料横向强度要求前提下,降低复合材料界面结合有利于提高拉伸强度.     

Al2O3填料对SiCf/BN/SiC复合材料弯曲强度和高温吸波性能的影响

用有机先驱体浸渍裂解(PIP)法制备SiC_f/BN/SiC复合材料,研究了微米Al₂O₃粉体对其弯曲强度、高温介电和高温吸波性能的影响。结果表明,随着Al₂O₃的含量从5%提高到20%,SiC_f/BN/SiC的弯曲强度呈现出先升高后降低的趋势,最大值达到295 MPa;随着温度的升高复合材料复介电常数的实部和虚部均逐渐增大,加入Al₂O₃填料能降低高温复介电常数及其随温度增大的幅度。无填料复合材料的室温和高温吸波性能均较差,而添加20% Al₂O₃的复合材料在8.2~12.4 GHz频段的室温反射损耗均低于-8 dB,且适用厚度为3.0~3.5 mm,700℃时厚度为3.0 mm的反射损耗为-5~-8 dB,在实际工程应用中具有较强的可设计性。     

Z向增强平纹编织C/SiC复合材料层间剪切强度(英文)

碳纤维平纹编织物和穿透厚度的碳纤维Z-pins制作的预成型体,通过化学气相渗透工艺制备了Z-pins增强平纹编织C/SiC复合材料。采用双缺口剪切压缩试验测定了Z-pins增强平纹编织C/SiC复合材料的层间剪切强度,通过断口的电镜照片分析了层间剪切的破坏机理。研究了Z-pins个数对层间剪切强度的影响。结果表明:与未增强陶瓷基复合材料相比较,当Z-pins个数达到一定数量时,Z-pins插入能够提高层间剪切强度,层间剪切强度随Z-pins个数的增多而增加。Z-pins插入改变了陶瓷基复合材料的层间破坏机理,使层间织物与基体的脱离变为Z-pins的剪切破坏和层间织物与基体脱离的双重破坏机制。     

SiC/SiC复合材料层板低速冲击及其剩余强度试验研究

高速飞行器中的陶瓷基复合材料结构在服役过程中不可避免地会遇到低速冲击问题,低速冲击后的损伤形式以及剩余承载能力是影响飞行器结构安全的关键问题。本研究以二维编织SiC/SiC复合材料板件为研究对象,在不同能量下开展了低速冲击试验,分析了低速冲击载荷下试验件的表面损伤状态,通过计算机断层扫描技术观察了试验件内部的损伤形貌,结合冲击过程中的冲击响应曲线以及应变历史曲线,分析了SiC/SiC复合材料低速冲击过程的损伤机理。针对含勉强目视可见损伤的试验件开展了冲击后剩余强度试验,研究了勉强目视可见损伤对SiC/SiC复合材料剩余承载性能的影响。结果表明,在低速冲击载荷的作用下,试验件的表面损伤主要包括无表面损伤、勉强目视可见损伤、半穿透损伤以及穿透损伤,试验件的内部损伤主要有锥形体裂纹、纱线断裂以及分层损伤。低速冲击损伤会严重影响SiC/SiC复合材料的剩余性能,虽然试验件损伤勉强目视可见,但其剩余压缩强度为无损件81%,剩余拉伸强度仅为无损件的68%。     

C/C复合材料Mo - Si-N系抗氧化涂层成分优化

以Mo粉和Si粉为原始粉末,采用熔浆法在C/C复合材料表面原位合成了Si3N4-MoSi2/Si-SiC(MSN)系多层抗氧化涂层,借助扫描电镜和X射线衍射仪等分析手段对涂层的相组成和微观组织进行表征,并对涂层的抗氧化性能进行了初步研究.结果表明:Si浆料中添加适量Al可有效地阻止液态Si渗入C/C基材内部,3%Al-Si涂层具有最好的阻止Si渗入作用;Al含量超过3%时,Si的渗入程度随Al含量的增加而加剧;涂层中MoSi2的理论含量超过50%时,MSN-C/C复合材料1 400℃的抗氧化性能随MoSi2含量的增加而显著下降;MSN30-C/C和MSN40-C/C复合材料均在1 200～1 400℃表现出相近的抗氧化能力,但只有MSN30-C/C复合材料表现出抗1 450℃氧化的能力.     

两种不同界面结合强度碳/铝复合材料的内耗特性

本文研究了两种不同界面结合强度的碳/铝复合材料经不同次数加载热循环处理后的内耗值及内耗机制。弱界面结合的C/L2复合材料的内耗值变化主要由界面脱粘引起,而强界面结合的C/LD2复合材料的内耗值变化主要由位错运动所致。