WC颗粒增强铁基表面复合材料的三体磨料磨损性能研究

设计、制备了一台三体磨料磨损实验机，对该实验机进行了重现性实验。以高铬铸铁为标样，利用该磨损实验机分别考察了WC颗粒体积分数、载荷与表面复合材料相对耐磨性能之间的关系。实验结果表明：本实验机的测试性能是可靠的；复合材料的三体磨料磨损性能与高铬铸铁标样相比有较明显的提高，在同一载荷下．复合材料的相对耐磨性能随着WC颗粒体积分数的增大呈先升高后降低的变化规律，WC颗粒体积分数为27％的复合材料相对耐磨性最高，达到高铬铸铁的5．12倍；而对于同一种复合材料，随着载荷的增大，其相对耐磨性呈增加趋势，其中WC颗粒体积分数为27％的复合材料增加最为明显；复合材料的三体磨料磨损机理为WC对周围组织的屏蔽作用，失效方式为WC颗粒因疲劳而片状剥落。     

纤维增强聚合物基复合材料的切割研究

针对纤维增强聚合特基复合材料的性能特点 ,提出了基于预应力条件下的机械切割方法。通过合理确定工艺参数和采取工艺措施 ,进行了试验研究 ,获得了满意的加工效果。     

WC颗粒增强铁基耐磨复合材料的研究现状

WC颗粒增强铁基耐磨复合材料可显著提高耐磨件的使用寿命,在工业生产中有广泛的应用。文中总结了WC颗粒种类、WC颗粒度、铁基体等对WC颗粒增强铁基复合材料耐磨性能的影响,并探讨了WC颗粒增强铁基复合材料的制备工艺。分析表明,控制WC颗粒在铁基体的溶解和扩散,使WC颗粒分布均匀并与基体牢固结合,可有效提高耐磨性能;针对不同服役条件需选择合适的复合材料体系和制备方法。     

WC颗粒增强钢基复合材料的制备及耐磨性研究

以0.076～0.1mmWC颗粒为增强相,45钢为基体,采用粉末冶金真空烧结法制备颗粒增强钢基表面复合材料,考察了常温压制烧结和温压烧结2种工艺条件下的摩擦磨损性能。结果表明,对于质量配比1∶1的WC和45钢粉末,采用硬脂酸锌作润滑剂,压制温度140℃,压制压力320kN,得到较为理想的复合材料,其耐磨性是Cr15的2.8倍,是同样工艺条件下常温压制试样的2.9倍。     

SiCp－A356铝基复合材料薄带的双辊铸造

采用双辊铸造设备，生产了厚为２～５０ｍｍ的ＳｉＣｐ－Ａ３５６铝基复合材料簿带，研究了搅拌工艺、薄带厚度等因素对ＳｉＣ颗粒分布、铸造缺陷和薄带力学性能的影响。结果表明，当浇注前进行搅拌，并保证一定的铸造速度时，可获得ＳｉＣ颗粒均匀分布、表面质量好的复合材料薄带。比较了双辊铸造和金属型铸造两种条件下的组织和性能。     

粉煤灰增强树脂基复合材料力学性能和摩擦学性能的研究

采用热压成型的方法制备了掺粉煤灰的树脂基复合材料,并对该复合材料的力学性能、断面显微结构及摩擦学性能进行研究.结果表明:掺入粉煤灰后,树脂基复合材料的各项力学性能均变好,其摩擦学性能符合GB5764-98的要求,并随粉煤灰掺量的增加,摩擦因数稳定性增加,磨损率减小,热稳定性增加.扫描电镜分析表明:掺粉煤灰改性后的树脂基复合材料内部孔隙率减少,密实度增加;粉煤灰能促进摩擦表面摩擦膜的产生,从而有效地改善了复合材料的摩擦学性能.     

颗粒增强镁基复合材料的研究进展

镁基复合材料具有很高的比强度、比刚度以及优良的阻尼减震性能,是汽车制造、航空航天等领域的理想材料之一。综述了颗粒增强镁基复合材料的研究概况,着重介绍了其制备方法、力学以及阻尼性能,并展望了它的发展趋势。     

原位合成TiC颗粒增强铁基复合材料的组织和性能

以钛粉、铁粉和炭黑为原料,原位反应合成了TiC/铁基复合材料;用扫描电镜、X射线衍射仪对其进行了组织分析,用热分析法对铁-钛-碳体系原位合成的反应机理进行研究,用MM-200型磨损试验机研究了该复合材料的耐磨性能.结果表明:复合材料相组成为TiC和α-Fe,生成的硬质相TiC颗粒细小,在铁基体中均匀分布;铁-钛-碳的反应机理为,首先在765.6℃发生铁的同素异构转变,即α→Fe→γ-Fe,其次在1078.4℃钛与铁共熔而形成低共熔体Fe2Ti,最后碳与Fe2Ti在1138.2℃反应生成TiC;在重载干滑动条件下,该复合材料显示了良好的耐磨性能.     

SiC颗粒增强ZA27基复合材料的摩擦磨损性能

用环－块式磨损试验机研究了同一体积分数（１０ｖｏｌ％）、５￣８０μｍ粒径ＳｉＣ颗粒增强ＺＡ２７基复合材料的摩擦磨损特性。发现复合材料的耐磨性为未增强基体的１５倍以上;中等尺寸（１０,２０μｍ）的颗粒对耐磨性具有最佳增强效果。     

热爆反应制备原位颗粒增强镁基复合材料

采用Mg-TiO2-B2O3体系热爆方法制备了原位颗粒增强镁基复合材料，并对材料进行了热力学、DTA、XRD和SEM分析。结果表明：在Mg-TiO2-B2O3体系中镁的加入量小于70％（质量分数）的情况下，体系的热爆反应可以在镁液的冶炼温度自发进行，同时可原位合成MgO和TiB2颗粒。5％Mg-TiO2-B2O3体系制备的镁基复合材料的抗拉强度和布氏硬度分别比基体提高了约26％和32％。     

平纹编织C/SiC复合材料拉—拉疲劳特性的试验研究

为研究2D平纹编织C/SiC复合材料的疲劳性能,采用Instron8801液压伺服疲劳试验机对2D平纹编织C/SiC复合材料试样进行等幅单向拉—拉疲劳试验。实验中,采用声发射设备和红外热象仪来动态监测损伤的演化过程;实验结束后,采用扫描电子显微镜对拉伸试验和疲劳试验的试样断口的微观形貌进行对比分析。试验发现,在前100次循环中,试件的模量快速下降,声发射累积能量迅速增大,温度明显上升。100个循环后,试件的模量、声发射累积能量和试件的温度变化趋势变缓。疲劳和拉伸试样的损伤均以纤维束的断裂、拔出和分层损伤为主;失效的拉伸试样断口处的纤维被完整的基体外壳包裹着,而失效的疲劳试样断口处的纤维基本无完整的基体外壳,表面只有少量的磨损后的基体碎屑。     

压缩载荷作用下复合材料层合板结构开口翻边补强试验及数值模拟

对复合材料开口补强层合板进行压缩试验研究,分析损伤和破坏部位,然后建立补强后层合板有限元模型,分别利用非线性分析和线性分析两种方法对应力应变响应、失效强度、损伤扩展进行模拟,通过试验数据对数值结果进行考核,结果发现非线性分析较线性分析方法能更好地符合试验结果.     

平纹编织C/SiC复合材料层合板面内力学性能的可设计性研究

通过试验和理论分析,研究平纹编织C/SiC复合材料层合板的面内承载特性.制备(0°/90°)主方向和(±45°)偏轴向试件,并分别进行室温下面内单向拉伸和剪切试验.试验结果显示平纹编织C/SiC复合材料层合板的力学性能与纤维方向角相关,(±45°)偏轴向试件的抗剪切破坏性能明显较高.基于微观结构的解析模型分析表明,孔洞和微裂纹的存在大幅度降低了SiC基体的有效弹性模量.经典层合板理论仍然适用于该材料类型层合板的刚度分析,从而证实碳纤维对层合板力学性能的控制作用.平纹编织C/SiC复合材料层合板的面内力学性能具备良好的可设计性.     

平纹编织C/SiC材料复杂应力状态的力学行为试验研究

利用Arcan夹具,实现对2D平纹编织C/SiC复合材料拉剪、压剪加载试验,研究材料在复杂应力状态下的力学行为,分析材料的损伤演化和失效模式。试验结果表明,材料在拉剪复杂应力状态下不同角度的应力—应变曲线呈现非线性关系;在压剪复杂应力下,随着加载角度增大,应力—应变曲线非线性程度增大。断口分析表明纯剪切形成平齐断口,受拉应力影响材料在拉剪复杂应力状态下形成斜断口。试验分析表明,适当的压应力能提高抗剪切破坏能力。偏移型椭圆失效判据与试验值吻合较好,该失效判据能较好地描述材料在复杂应力状态下的破坏行为,能较好反映材料的强度特征。     

三维编织C/SiC复合材料剪切和弯曲性能的实验研究

对三维编织C/SiC复合材料进行剪切试验和两种弯曲试验,得到材料的剪切性能和弯曲性能以及相应的失效规律.在剪切试验中发现两种剪切试验的剪切模量相差较大,但由于两种剪切的破坏面相同,所以剪切强度相差不大.通过分析得到由两种弯曲试验获得的弯曲模量不同的原因.通过分析还得到拉压模量不同的材料的四点弯曲模量计算公式,发现计算值在试件上下表面应变相差不大时与均质材料的计算结果相差不大.     

金属材料疲劳损伤与力学性能退化机制研究

研究了中碳钢光滑试样在经历了不同程度的疲劳损伤以后,其力学性能退化机制与试样表面短裂纹之间的关系。结果表明,疲劳损伤会引起材料力学性能产生一定程度的退化,这一退化现象与试样表面短裂纹的演化过程密切相关,同时也对力学性能退化机制进行了讨论。     

基于弹性模量变化的3D-C/SiC复合材料疲劳损伤演化

三维碳纤维编织体增强碳化硅陶瓷基复合材料(简称3D-C/SiC)是一种新型的超高温结构材料,但对其疲劳损伤演化规律尚不清楚。采用应力比为0.1、频率为60 Hz的正弦波,在室温下对3D-C/SiC复合材料进行拉—拉疲劳试验,用共振法测试试样在疲劳过程中的弹性模量,并以En/E0为损伤参量,对3D-C/SiC复合材料的疲劳损伤进行表征。结果表明,En/E0随循环周次的变化可分为迅速降低、缓慢降低和陡然下降三个阶段,弹性模量的大部分衰减发生在第一阶段。不同疲劳应力下,以En/E0表征的损伤临界值约为0.72。提出以En/E0表征的疲劳损伤演化模型及疲劳寿命表达式,同时得到实验验证。     

MEMS材料力学性能的测试方法

介绍国内外MEMS(micro-electro-mechanical system)材料力学性能的测试方法,包括纳米压痕法、薄膜打压法、梁弯曲试验、微拉曼光谱法、单轴拉伸法等.分析各种测试方法的优缺点、基本原理和最新进展.详细介绍单轴拉伸试验方法的试验原理、特点及发展现状, 在此基础上介绍作者们在MEMS材料单轴拉伸试验方面的阶段性研究成果,包括单轴拉伸试样设计、夹具设计、加载方法及应变测量技术等.试样和夹具的设计采用有限元方法模拟不同形状参数试样的拉伸试验过程,确定试样的外形和尺寸.应变测量采用的是激光干涉应变计法(interference strain /displacement gauge, ISDG),并用所研制的微小试样拉伸试验机,成功测得多晶铜薄膜材料的应力-应变曲线.     

平纹编织C/SiC复合材料层间断裂行为试验研究

通过双悬臂梁和端部切口弯曲试验分别对平纹编织C/SiC复合材料的Ⅰ型(张开型)和Ⅱ型(滑开型)层间断裂行为进行试验研究,得到该材料以临界能量释放率GⅠC和GⅡC表征的层间断裂韧度值.试验后利用光学显微镜对两组试验的试样断口进行显微观察,以分析其破坏机理.结果表明:Ⅰ型层间断裂韧度值GⅠC和Ⅱ型层间断裂韧度值GⅡC分别为(737.2±57) J/m2和(1082.7±90) J/m2;Ⅰ型开裂为层间SiC基体沿初始裂纹方向的断裂破坏;Ⅱ型开裂与Ⅰ型开裂相似,但裂纹上下表面包裹碳纤维束的SiC基体发生脱落,并且出现碳纤维束中部分碳纤维剪切破坏.