初始裂纹对碳纤维层合板断裂韧性影响的研究

采用碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料层合板材料,制取了不同初始裂纹长度的试样,采用三点弯曲试验得到其弯曲断裂载荷-位移曲线,并采用柔度变化率的方法确定起裂点,用J积分的远场公式来计算JIC值。结果表明:碳纤维复合材料层合板具有"假塑性"的力学行为;随切口深度a/W增加,起裂点载荷值减小,并且当切口深度比较浅时,JIC值不稳定。     

冲头形状对层合板低能量冲击损伤尺寸及剩余压缩强度的影响

为探索冲头形状对层合板低能量冲击损伤尺寸及剩余压缩强度的影响,采用不同形状的冲头对T700/DS1202层合板进行了低能量冲击试验,测量损伤尺寸及其冲击后的剩余压缩强度。结果表明:随着冲击能量等级的增加,锥形冲头造成的损伤更易向深度方向发展,当损伤深度≥0.315 mm时,层合板背部出现裂纹,造成层合板剩余压缩强度退化到90%以下;同时,冲头形状会影响冲击能量门槛值,锥形冲头与圆形冲头的冲击能量门槛值分别为5 J·mm-1、6.67 J·mm-1。     

不同基体对连续Al2O3f/Al复合材料纤维损伤的影响

采用真空气压浸渗法制备了增强体为Al₂O₃纤维,基体合金分别为1A99、ZL210A、ZL301及7075铝合金的连续Al₂O_3f/Al复合材料,并用NaOH溶液提取出Al₂O₃纤维,研究了不同基体对Al₂O_3f/Al复合材料纤维损伤的影响。结果表明,在同样的制备工艺下,不同的基体对Al₂O₃纤维的损伤程度不同。Al₂O₃纤维与纯铝及ZL210A基体界面反应程度微弱,纤维表面光滑,未发现界面反应产物,纤维剩余强度分别为1 746 MPa和1 658 MPa; Al₂O₃纤维与ZL301发生界面反应生成了MgAl₂O₄(镁铝尖晶石),纤维表面较为粗糙,剩余强度为1 584 MPa; Al₂O₃纤维与...     

C/C-SiC-Cu3Si复合材料的氧化行为

以全网胎炭毡为预制体,采用化学气相渗透法(CVI)制备C/C坯体,然后采用反应熔体浸渗法(RMI)将Cu和Si同时渗入坯体制得C/C-SiC-Cu3Si摩擦材料,研究复合材料的组织结构和氧化行为。结果表明:C/C-SiC-Cu3Si复合材料的物相组成为C、Si、β-SiC和Cu3Si。在不同温度相同时间氧化过程中,在700~1 000℃范围内,Cu3Si、Si和SiC氧化生成微量的SiO2;在1 000~1 300℃范围内,Cu3Si、Si和SiC同时氧化生成SiO2。但在不同时间相同温度氧化过程中,Cu3Si氧化生成SiO2和CuO,部分Si和SiC氧化生成SiO2。这些SiO2和CuO覆在基体表面对内部纤维和基体起到一定的保护作用。     

SiC含量对C/C-SiC摩擦材料摩擦磨损性能的影响

以整体碳毡为预制体,经化学气相渗透法制得C/C多孔坯体,然后采用反应熔融浸渗法制得C/C-SiC摩擦材料,探究SiC含量对C/C-SiC摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:C/C-SiC试样的摩擦因数随着SiC含量的增加呈现先上升后下降的趋势,当SiC含量为29.88%时摩擦因数达到最大值0.62。当SiC含量低于33.56%时磨损率的变化规律与摩擦因数比较一致,当SiC含量高于33.56%时磨损率的变化规律与摩擦因数则呈相反的变化趋势。因此,SiC含量为33.56%时是该摩擦材料摩擦磨损性能的拐点。     

Ce与Cr协同作用B2-NiAl合金力学性能的理论研究

本文采用第一性原理赝势平面波方法,基于虚拟晶体势函数近似(VCA),研究了不同浓度x (x=0~2.2%,原子百分比)的Ce和Cr 单独及协同合金化对B2-NiAl晶体弹性模量E、剪切模量G、 Cauchy压力参数及G/B0比值的影响。结果表明：Cr占据Ni原子位能显著提高B2-NiAl合金的剪切模量G和弹性模量E, 而Ce占据Al原子位则能降低其合金的G和E;随着合金化浓度提高到2.1%,Cr占据Al原子位能改善B2-NiAl合金的延性,而当Ce取代Al原子位协同Cr取代Al原子位时,对其延性的改善效果比各自单独合金化的效果更显著,且以合金化浓度为2.0%时为最佳效果。这一理论计算很好的重现了实验中Ce与Cr协同合金化明显提升B2-NiAl合金室温延性的现象。电子态密度分析显示,Cr原子或者Cr协同Ce原子能够削弱B2-NiAl晶体当中的Ni(d)-Ni(d)主要成键峰的杂化效应,降低主要成键峰的方向性。     

基于拉伸载荷的碳纤维/环氧树脂层合板疲劳断裂机理

为研究拉伸载荷下碳纤维/环氧树脂层合板的疲劳性能，开展了4种应力水平下的T300/6511碳纤维平纹织物层合板的拉-拉疲劳实验，得到了不同应力水平下层合板的疲劳寿命。采用超声波C扫和扫描电子显微镜（SEM）观察断口形貌及内部损伤，讨论复合材料疲劳损伤发展积累过程和断裂机理。通过复合材料疲劳有限元分析模型，模拟了复合材料织物层合板疲劳损伤积累和失效过程，绘制了S-lg N曲线，分析发现模型预测的疲劳寿命及失效模式与实验结果吻合良好。疲劳加载时，层合板两侧自由边的表面首先出现基体开裂和分层损伤，随后诱发基体与纤维间界面破坏，损伤加剧，并迅速向内侧扩展；最后大量纤维和基体断裂，损伤贯穿整个截面，导致疲劳断裂。