舞蹈器械用碳纤维复合材料的制法和力学性能研究

碳纤维材料通过科学的设计与加工，可以制备各种类型的舞蹈用器械。对当前舞蹈器械加工领域常用的碳纤维替代品进行了分类总结，对舞蹈器械用碳纤维复合材料的常见加工方法，如缠绕成型技术、模压成型技术、RTM成型技术等的优劣势进行分析，重点探讨了舞蹈器械用碳纤维复合材料的力学性能，如拉伸模量、拉伸强度、弯曲强度等，认为碳纤维复合材料的力学性能优于传统材料的，碳纤维复合材料在舞蹈器械领域应用前景广阔。     

等温退火对8030铝合金导线组织性能的影响

研究了不同等温退火工艺对8030铝合金导线组织及性能的影响。结果表明:等温退火前后合金均由α-Al基体和Al₆Fe相组成。在同一等温温度下,随着等温时间的延长组织逐渐趋于均匀化;同一等温时间下,随着等温温度的升高,组织趋于均匀化的时间缩短。经过等温退火处理后铝合金导线的导电率均有所提高,在470 ℃均匀化退火24 h后再经240 ℃等温4 h,合金导电率达到最高值57.21%IACS,比未经热处理试样的导电率提高了2.4%IACS。经过等温退火处理后铝合金导线的硬度及抗拉强度均有所降低,塑性大幅度提高。在470 ℃均匀化退火24 h后再经260 ℃等温8 h,合金的伸长率最高可达23.64%。热处理前后合金均为塑性断裂。     

强变形工艺对2519A铝合金组织与性能的影响

通过硬度测试、拉伸性能测试、透射电镜观察等分析手段研究了不同强变形工艺下2519A铝合金的力学性能与微观组织。结果表明,经50%的冷轧变形和165 ℃人工时效后,2519A合金的力学性能明显提高,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为522 MPa、468 MPa和8.5%。而在冷变形前添加165 ℃×2 h预时效处理,合金的力学性能进一步提高,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到535 MPa、497 MPa和8%。预时效处理可以提高合金中θ′相的密度,使析出相分布更加均匀,有助于提高合金的力学性能。     

退火工艺对激光选区熔化成形Ti6Al4V合金组织及室温力学性能的影响

以Ti6Al4V球形粉末为原料,利用激光选区熔化成形方法制备了Ti6Al4V合金试样,采用光学显微镜、扫描电镜及力学性能测试等手段,研究了退火工艺对Ti6Al4V合金室温力学性能及组织的影响规律。结果表明: SLM成形沉积态Ti6Al4V合金室温抗拉强度超过1200 MPa,而平均断后伸长率仅为4.0%;在650 ℃下进行真空退火处理,合金的抗拉强度仍保持在1200 MPa左右,规定塑性延伸强度R_p0.2高于1150 MPa,但试样的断后伸长率<10%;而在750及800 ℃下进行真空退火处理,合金试样的抗拉强度降至1100 MPa左右,规定塑性延伸强度高于1050 MPa,伸长率达到甚至超过10%,材料的综合强韧性得到明显提升。随着真空退火加热温度和保温时间的增加,SLM成形Ti6Al4V合金原始β晶界逐渐变模糊,晶粒趋向于等轴化。与此同时,快速冷却转变的α′针状马氏体未出现明显地粗化。     

退火温度对HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料组织与性能的影响

利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料,研究了不同退火温度对复合材料显微组织和力学性能(抗压强度、屈服强度、屈强比、压缩弹性模量)的影响。结果表明,烧结态复合材料主要由β-Ti相、少量初生α-Ti相及HA相组成;随着退火温度的升高,复合材料基体中β-Ti相含量增多且晶粒逐渐长大,针状次生α-Ti相在晶界处和晶内不断析出,HA相结构和含量变化不大;与烧结态相比,不同退火温度处理后的复合材料强度和弹性模量先略微上升后下降,而塑韧性呈不断提高趋势;复合材料在850 ℃退火处理后,抗压强度、屈服强度、屈强比和压缩弹性模量值分别为1507 MPa、1270 MPa、0.84和42 GPa,塑韧性得到明显改善,作为生物医用植入材料具有潜在的应用前景。     

颗粒弥散和核-壳共存的TiCN基金属陶瓷的制备

为了制备具有良好综合力学性能的TiCN基金属陶瓷，研究了烧结温度对TiCN-HfN陶瓷微观结构和力学性能的影响，构建了颗粒弥散和核-壳共存的微观结构模型，揭示了材料的致密化机制、增硬机制、增韧补强机制。结果表明:在1 500℃下所制备的TiCN-HfN材料具有颗粒弥散与核-壳共存的微观结构，其中弥散的颗粒为HfN，核为TiCN，壳主要为(Ti, Hf, Mo)CN固溶体；材料具有较好的性能，其相对密度为99.7%、硬度为20.6 GPa、抗弯强度为1 682.5 MPa、断裂韧度为8.5 MPa·m1/2；其致密化机制主要为颗粒和金属液相填充到烧结颈实现致密化，增硬机制主要为致密化和颗粒钉扎强化增硬，增韧补强机制主要为颗粒弥散和颗粒钉扎增韧、骨架结构和颗粒钉扎增强。      

往复挤压道次对车用LC9合金表面组织和性能的影响

采用光学显微镜、维氏硬度、极限拉伸强度和压缩屈服强度等试验手段,评价了不同往复挤压道次对LC9铝合金表面微观形貌和力学性能的影响。结果表明,往复挤压道次能显著影响LC9铝合金的组织和力学性能。合金的力学性能随着往复挤压道次的增加呈现出先增加后降低的趋势,500℃条件下当往复变形道次为4次时合金的力学性能最佳。     

混炼方式对螺旋纳米碳纤维增强天然橡胶复合材料力学性能的影响

采用干法和湿法两种混炼工艺制备了螺旋纳米碳纤维(HCNFs)/炭黑(CB)/天然橡胶(NR)复合材料,通过扫描电镜、拉伸试验机和应变扫描仪分别对所制备复合材料的界面形貌、力学性能和Payne效应进行了测试分析,考察了混炼方式对复合材料宏观力学性能及Payne效应的影响。结果表明,与纯CB填料相比,在干湿两种混炼方式下,添加适量的HCNFs(1～6份)能提高HCNFs/CB/NR复合材料的300%定伸应力、扯断伸长率、拉伸强度和硬度。与干法混炼相比,湿法混炼能明显增强HCNFs/CB/NR复合材料的Payne效应,并提升在HCNFs高添加量(2～6份)条件下的拉伸强度和扯断伸长率,这主要源于湿法混炼能够有效改善HCNFs在橡胶基质中的分散性。     

深海环境下浮力材料的力学性能研究

浮力材料凭借其优异的机械性能和低密度,在深海装备、航空航天及生活用品中的应用越来越广泛。将空心玻璃微珠填充环氧树脂基体中采用模压的方法制备了三种密度浮力材料,对产品全方位静水压(12.5MPa)作用后的力学性能、尺寸稳定性、吸水率等进行了测试。结果表明,浮力材料经过全方位静水压作用后,压缩性能基本没有变化,剪切强度保留率在95%以上,拉伸强度和冲击强度都有所提高,尺寸稳定性好,吸水率随着静水压作用时间的延长先快速升高后趋于稳定。     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金挤压态的组织和力学性能

研究了利用喷射成形辅以挤压制备Al-5.72Zn-2.36Mg-1.66Cu合金后优化的组织结构特征和力学性能。结果表明,合金基体组织均匀细化,晶粒形貌趋于圆整,平均晶粒大小达到10 μm左右。当合金的冷却条件通过快速凝固技术改变时,会产生不同程度的固溶强化效果和第二相弥散强化效果,从而改善了合金的整体性能。合金的屈服强度和抗拉强度分别平均提高了20%左右,且伸长率也略有提高。