La_2O_3-TiC/W复合材料的制备与力学性能研究

采用粉末冶金法制备La2O3和TiC协同增强钨基复合材料,研究La2O3-TiC/W复合材料的室温力学性能。结果表明:与纯钨相比,La2O3和TiC显著提高材料的硬度、弹性模量、抗弯强度和断裂韧性;La2O3-TiC/W复合材料抗弯强度在TiC的质量分数为5%时出现最大值898MPa,断裂韧性在TiC的质量分数为10%时出现最大值10.07MPa.m1/2。质量分数为1%的La2O3与质量分数为5%的TiC协同作用时,La2O3-TiC/W复合材料具有较好的综合力学性能。     

添加Cu和T6下Mg2Si/Al复合材料的组织与性能

采用铸造法制备原位自生亚共晶Al-10Mg₂Si复合材料,研究Cu和T6热处理对该复合材料组织与力学性能的影响。结果表明:适量Cu的添加能显著减小共晶Mg₂Si相晶粒尺寸,使其晶体结构由粗大的长条状和汉字状转变为细小的条状和纤维状;同时使针状的β-Al₅Fe Si相转变为细小的不规则富Cu颗粒。经T6热处理后,质量分数为1.5%的Cu复合材料中的共晶Mg₂Si相完全球化。质量分数为1.5%的Cu添加同时提高了材料铸态下的抗拉强度(R_m)、屈服强度(R_p0.2)和伸长率(A),达317、169 MPa和2.3%,比未添加Cu提高了42.2%、24.3%和53.3%;经T6热处理的R_m和R_p0.2值分别增至332、181 MPa,而A值保持不变。同时,材料由脆性断裂完全转变为韧性断裂。     

添加TiB2对石墨烯改性B4C陶瓷基复合材料抗弹性能的影响

为支撑新型轻质防弹装甲材料的研发和优化,以添加和未添加增韧相TiB₂的两种石墨烯改性碳化硼（B₄C）陶瓷复合材料为研究对象,研究其在12.7 mm口径穿甲弹侵彻下的失效机理。利用维氏硬度计、三点弯曲法和单边切口梁法获得两种陶瓷基复合材料的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性3个准静态力学性能参数,通过残余穿深试验研究两种复合材料在12.7 mm口径穿甲弹正侵彻下的抗侵彻能力,并采用防护系数进行定量表征。结合铝合金背板和陶瓷碎块的宏观损伤形貌,利用扫描电镜进行微观断口分析,研究陶瓷在弹头侵彻下的失效机理、增韧相TiB₂以及石墨烯的强化机制。结果表明：TiB₂的加入可以提高石墨烯改性B₄C陶瓷的各项性能,相较不含TiB₂的石墨烯改性B₄C陶瓷,含质量分数14%TiB₂改性B₄C陶瓷的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性分别提高了19.66%、24.06%和19.70%,在12.7 mm口径穿甲弹弹头750 m/s速度侵彻下的防护性能提高15.11%;对于石墨烯改性B₄C陶瓷,TiB₂的加入与石墨烯的促进作用使B₄C陶瓷变为多种破坏吸能模式,表现出更优异的抗破碎性,是其抗侵彻性能等提高的主要原因。     

SiC陶瓷无压烧结工艺探讨

系统研究了不同温度无压烧结条件下,添加质量分数为2％C及不同B元素量对SiC的致密机制、微观结构 及力学性能的影响。结果表明,添加质量分数为2.0％C+1.0％B的SiC经2 150℃×2h无压烧结后的力学性能为最 优,其抗弯强度达470MPa,断裂韧性达5.12MPa·m1/2。     

7050/Gr复合材料的制备及性能研究

采用热压和粉末包套挤压方法制备7050和7050/Gr材料,测试力学性能和内耗性能,利用金相显微镜和透射电镜观察材料组织。结果表明:通过热压制备的7050/Gr复合材料力学性能很低;粉末包套挤压制备的7050/Gr复合材料随Gr含量提高,7050/Gr的强度、弹性模量下降,伸长率也降低;热处理后复合材料的强度大幅度提高,T6态时强度最高,7050/4Gr、7050/5Gr的抗拉强度和伸长率分别为535 MPa、9.5%和526 MPa、3.5%;内耗测试结果表明,7050/5Gr复合材料的内耗比7050合金的内耗高,它们的内耗值均随测试频率降低和测试温度升高而增加,7050/5Gr复合材料的内耗属动滞后型的复相型阻尼合金的内耗机制。     

引入Al组元对Ti3SiC2材料结构和性能的影响

向Ti3Si C2材料中引入Al、Al-Si合金粉,研究Al组元对Ti_3Si C_2材料致密度、力学性能、相组成及显微结构的影响。结果表明:引入适量的Al、Al-Si合金粉,能够促进Ti3Si C2材料的生成,可以得到纯度更高的Ti3Si C2材料,且引入Al-Si的效果较为明显;会生成Ti_3Si(1-x)AlxC_2,随着Al、Al-Si合金粉含量的增加,生成较多的Ti_3Si(1-x)AlxC_2,从而降低Ti3Si(Al)C_2材料的体积密度能生成固溶相,起到固溶强化的作用,可得到性能良好Ti3Si C材料,有助于提高Ti_3Si C材料的力学性能,当引入量为0.3Al-Si合金粉时,抗弯强度为352 MPa,断裂韧性为5.68 MPa·m1/2。     

SiC_W/Al_2O_3陶瓷复合材料的力学性能与增韧机理

研究了热压烧结SiC晶须(SiC_W)增韧Al_2O_3~-陶瓷复合材料的力学性能及增韧机理。结果表明:复合材料的维氏硬度,抗弯强度,断裂韧性及弹性模量均比纯Al_2O_3~-陶瓷有明显的提高,而且随着SiC_W含量的增加均连续提高。当SiC_W加入量达30vol％时,维氏硬度,抗弯强度,断裂韧性及弹性模量分别由基体的14.6GPa,235MPa,4.7MPam~(1/2)和401GPa提高到18.7GPa,634MPa,8.0MPa·m(?)和454GPa。弯曲断口形貌及裂纹扩展途径观察结果表明:晶须拔出桥接与裂纹偏转是主要的补强增韧机制。     

1460合金的搅拌摩擦焊及焊后热处理工艺研究

采用搅拌摩擦焊对1460铝锂合金进行焊接,研究合金的焊接性能和焊后热处理工艺。运用显微硬度测试和拉伸力学性能测试表征焊缝力学性能;用扫描电镜、透射电镜对焊缝组织进行观察。结果表明:焊前对合金进行固溶和时效处理导致焊缝的抗拉强度降低;焊前未进行热处理的焊缝样品抗拉强度为320 MPa,与母材相当;焊后的固溶+160℃/40h时效处理使焊核区重新析出θ′(Al2Cu)和T1(Al2CuLi)相,焊缝的抗拉强度提高了75 MPa;焊缝拉伸断裂发生在热机械影响区,断裂方式由韧性断裂转变为解理断裂。     

PETN基挠性炸药的力学性能

设计了以PETN为基的挠性炸药NI-1,测定了它的力学性能,其断裂拉伸强度为1.64MPa,扯断伸长率和扯断永久变形分别为101%和31%。此外,进行了环境试验和贮存试验,试验后的力学性能测试结果表明:在高低温冲击、加速贮存和自然贮存试验中,NI-1炸药的断裂拉伸强度先增大再降低,而扯断伸长率和扯断永久变形则始终在降低;在盐雾试验、霉菌试验和辐照试验中,NI-1炸药的断裂拉伸强度、扯断伸长率和扯断永久变形均降低。     

氧化铝涂层对Al2O3f/SiO2复合材料弯曲性能的影响

以氧化铝纤维为增强体,采用缠绕成型工艺制备氧化铝纤维/石英基体(Al₂O_3f/SiO₂)和氧化铝纤维/氧化铝涂层/石英基体(Al₂O_3f/Al₂O₃/SiO₂)氧化物纤维增强陶瓷基复合材料。测试1200℃下的弯曲强度,用电子显微镜(SEM)观察断口微观形貌。结果表明:氧化铝涂层可有效抑制石英基体与氧化铝纤维间的强结合,在1200℃下弯曲强度为143 MPa,远高于无氧化铝涂层的Al₂O_3f/SiO₂复合材料的弯曲强度(75 MPa)。     

气凝胶改性石英纤维增强有机硅透波复合材料性能

以SiO2气凝胶、Al2 O3气凝胶、ZrO2气凝胶为改性剂、甲基苯基有机硅树脂为基体,石英纤维布为增强材料,制备了气凝胶改性石英/有机硅复合材料.开展热重分析、动态热机械分析、力学性能测试、介电性能、扫描电子显微镜等测试实验,研究不同气凝胶改性对石英/有机硅复合材料的热性能、力学性能和介电性能的影响.结果表明:气凝胶...     

冲击加载下Al2O3/SiC复合陶瓷的动态力学行为

陶瓷材料动态力学性能与微观断裂机制研究,对冲击加载下材料的损伤机理认识至关重要.针对Al2 O3/SiC复合陶瓷,采用分离式霍普金森压杆装置完成对试样的一维应力波加载,回收破碎试样颗粒并进行扫描电子显微镜分析.结果表明:一维应力波加载试验实现了对试样的均匀加载,且随着应变率的增加,Al2 O3/SiC复合陶瓷的强度逐渐...     

30CrMnSi钢激光焊接工艺研究

为减小薄板30CrMnSi钢的焊接变形,提高焊接效率,采用CO2激光对其进行了激光焊接工艺研究。采用激光显微镜、扫描电镜仪对微观组织进行了表征,采用显微硬度计、材料试验机等仪器对性能进行了测试。研究发现,激光焊接后的焊接接头分为焊缝区、热影响区、母材以及焊缝与热影响交界区和热影响与母材交界区5个部分。焊缝与热影响交界区显微硬度最高,母材显微硬度最低。焊接速度越快,焊缝的显微硬度越高,焊缝越窄。焊接速度越快焊接变形越小,激光功率4 kW、焊接速度8 m/min条件下,100 mm长度范围内的变形0.1 mm.激光焊接接头的抗拉强度高于母材110~170 MPa,母材为韧性断裂,断口呈典型的韧窝形态,热影响区发生脆性断裂,断口呈准解理断裂,随着焊接功率和速度的提高,热影响区的拉伸强度有降低的趋势。     

激光修复PCrNi3MoVE钢组织与力学性能研究

针对PCrNi3MoVE钢制炮用受损零部件的高性能修复需求,研究用30CrNi2MoVA钢粉末激光修复PCrNi3MoVE钢的组织演化与力学性能。结果表明:激光修复PCrNi3MoVE钢沉积态的显微组织从基材区到修复区,顶部存在显著变化,组织明显不均匀。修复试样的抗拉强度达(1 085±9)MPa,冲击韧性为(56±10)J/cm³,均高于PCrNi3MoVE钢基材锻件标准,伸长率为7.5%±1.5%,略低于锻件。修复试样的断裂方式为韧性断裂,冲击断裂方式为准解理断裂。     

TiC/Ti3SiC2复合材料的制备及其性能研究

以粉末Ti,Si,TiC和炭黑为原料,采用反应热压烧结法制备TiC/Ti3SiC2复合材料。借助XRD和SEM研究TiC含量对TiC/Ti3SiC2复合材料相组成、显微结构及力学特性的影响。结果表明:通过热压烧结可以得到致密度较高的TiC/Ti3SiC2复合材料;引入TiC可以促进Ti3SiC2的生成,当引入TiC的质量分数达30%,TiC/Ti3SiC2复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别为406.9 MPa,3.7 MPa.m1/2;复合材料中Ti3SiC2相以穿晶断裂为主,TiC晶粒易产生拔出。     

手枪弹撞击戴防弹头盔人体头颈部靶标的钝击效应

防弹头盔虽然能有效防御手枪弹的贯穿性杀伤,但是头盔的瞬态变形仍有可能对人体头部造成严重损伤。为研究头盔致头部钝击伤,采用仿真软件Abaqus用户材料子程序 VUMAT编 写适用于模拟复合材料防弹头盔力学性能的渐进损伤本构模型,基于防弹头盔三维数字图像相关法试验结果验证了仿真模型的准确性;开展9 mm铅芯手枪弹以343 m/s的速度撞击佩戴防弹头盔人体头颈部靶标的数值模拟,获得头盔鼓包高度、颅骨应力、颅内压力和颈椎应力等钝击效应特征量。研究结果表明：头盔未佩戴在人体头部时,顶部弹着点处的瞬态最大鼓包高度可以达到 27.7 mm; 头盔佩戴在人体头部后,由于头部的支撑作用,弹着点处的头盔壳瞬态最大变形量减小为10.73 mm;钝击过程中颅骨上的最大应力达到46.97 MPa,并有单元失效,表明颅骨发生了凹陷性骨折;颅内压力最大值达到208.7 kPa,能够造成大脑等重要器官的中度损伤;各颈椎骨上均有较大应力;各椎间盘中心髓核处应力较大,C₂~C₃椎间盘上的应力最大,达到2.65 MPa。     

铝合金腐蚀疲劳行为研究

用轴向力加载疲劳测试法,研究35℃、质量分数为3.5%的NaCl溶液环境对6082-T6铝合金型材疲劳性能的影响。结果表明:与室温大气环境相比,合金疲劳强度降低34.9%,室温疲劳强度比为σ_0.1/Rm=54.1%,腐蚀环境下σ_0.1/Rm=35.2%。两种环境下裂纹均起于试样表面,腐蚀条件下裂纹起裂区呈沿晶断裂;Mg₂Si析出相沿晶界分布,Mg₂Si、α(Al)基体和单质Si粒子间电位差不同,将在局部形成微电池效应,晶界优先腐蚀,这是造成合金疲劳性能降低,产生沿晶疲劳断裂的主要原因。