Ti基复合材料界面反应扩散的微观分析

通过SiC连续纤维增强Ti基复合材料的制备及在不同条件下的热处理试验,利用TEM,SEM,EDS及XRD分析技术研究复合材料的界面反应以及产物相的形成.研究结果表明:SiC /Ti复合材料界面发生了反应扩散,反应元素C,Ti,Si在界面反应层中出现浓度波动;界面反应产物被确认为是Ti3SiC2 ,TiC和 Ti5Si3,在靠近SiC侧出现Ti3SiC2和Ti5Si3单相区,靠近Ti基体侧为Ti5Si3单相区,中间为TiC Ti5Si3双相区;SiC/Ti复合材料界面相序列为SiC┃Ti3SiC2┃Ti5Si3┃TiC Ti5Si3┃Ti5Si3┃Ti.     

Effect of fiber fracture and matrix yielding on the distribution of stress in titanium matrix composites

使用三纤维/基体有限元模型研究了纤维失效和基体屈服后钛基复合材料内微区应力分布, 结果表明: 钛基复合材料内纤维失效端面的轴向应力降为0, 承载能力降低, 相邻基体和未失效纤维的承载能力升高;随着纤维体积分数的增大, 失效后应力和失效前应力的比值增大; 当中心纤维断裂时, 纤维体积分数高的复合材料立即失效, 且失效形式为共面失效; 对于纤维体积分数低的复合材料, 基体屈服对纤维与基体之间的载荷传递有重要的影响.     

2024铝合金限制膨胀变形热处理产生高压的有限元分析(英文)

采用限制热膨胀变形的热处理方法在2024铝合金上产生热致压力,利用ABAQUS有限元软件模拟计算其热致压力,考察模具材料的热膨胀系数、弹性模量和屈服强度等材料性能对热致压力的影响规律。结果表明:该装置在500 ℃时能够产生比较均匀的热致压力,当模具材料采用42CrMo时,热致压力最大可达503MPa;热致压力随着模具材料热膨胀系数的减小、弹性模量以及屈服强度的增加而增大,模具材料的热膨胀系数和弹性模量对热致压力的影响更明显。     

Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金A-D变体对的纳米孪晶间的取向关系北大核心CSCD

通过透射电镜观察了Ni_(54)Mn_(25)Ga_(21)磁性形状记忆合金中A-D马氏体变体对的晶体学特征。结果表明:微米级的单个马氏体变体由纳米级的粗、细两种片层组成,这两种片层呈(1 1 2)复合型孪晶关系。变体对之间任意两片层的取向关系随着细片层所占变体的体积分数变化而改变,粗-粗(或细-细)片层对的取向关系接近于相同,粗-细片层对的取向关系接近于(1 1 2)孪晶关系。此外,沿着片层的<11 0>方向观察,变体间界面位于竖立位置,界面弯曲。界面处片层之间存在一定交叉,交叉的区域在10 nm以内。     

SiC_f/Ti-43Al-9V复合材料的基体微观组织

采用箔-纤维-箔法和1150℃/150 MPa/30 min的真空热压工艺成功制备了SiCf/Ti-43Al-9V复合材料,并使用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪对该复合材料微观组织的形成进行了研究。结果表明,制备过程中SiC纤维与TiAl基体合金发生反应,并形成一定厚度的反应层;基体组织为等轴晶,粒径约为8μm,与原始合金组织相比明显细化;从反应层到远处的TiAl基体合金,基体合金的组织由全γ相转变为α2/γ片层组织、γ晶粒和晶间B2相的混合组织。其中全γ相区域的厚度为2～4μm,并围绕纤维分布。根据Ti-Al-V相图、C原子和V原子的扩散,分析了这两个基体区域的形成机理,并结合热压成形过程中的塑性变形和变形储存能,解释了基体合金晶粒大小的变化。     

SiC纤维增强Ti基复合材料界面反应化学动力学研究

通过建立SiC纤维增强Ti基复合材料界面反应化学动力学模型,运用量子化学理论计算速率常数和活化能,揭示SiC纤维增强Ti基复合材料界面反应机理．研究显示,原子Ti,C,Si分别从Ti基体和SiC纤维分解反应的第一步骤为动力学控制步骤,其活化能远远大于界面反应产物生成的第二步骤的活化能,理论预测与实验结果吻合很好．     

评定钛基复合材料界面强度的新方法

从微区角度建立了评定界面剪切强度的理论公式,用有限元方法验证该公式的准确性.此外,分析了钛基复合材料底部脱粘现象的原因以及热残余应力对纤维顶出最大载荷的影响.     

SiC纤维增强Ti600复合材料界面研究

通过纤维涂层法(MCF)、结合热等静压(HIP)工艺制备了SiCf/Ti600复合材料,经不同条件真空热暴露试验后,结合SEM、EDS、XRD等分析技术对界面反应动力学和反应产物相形成的反应序列进行初步研究.结果表明,反应元素C、Si、Ti等出现浓度起伏,合金元素Al并没有显著扩散进入界面反应产物层,而是在界面反应前沿堆积,其界面反应产物被确认为:TiC、Ti5Si3和Ti3SiC2,界面反应产物的生长受扩散控制且遵循抛物线生长规律,其生长激活能Qk及指数系数Ko分别为266.46 kJ·mol-1.37x10-3m·s-1/3.     

Effect of properties of SiC fibers on longitudinal tensile behavior of SiCf/Ti-6Al-4V composites

Three types of SiC fibers with different tensile strength were employed to prepare unidirectional titanium matrix composites. The strengths of the original SiC fibers and extracted fibers from the composites were measured. The results show that the mechanical properties of fibers are greatly damaged by the consolidation processing of the composite. The strength data of the extracted fibers are used to predict the strength of the composites according to two theoretic models. The Globe Load-Sharing（GLS） model overestimates the strength of the composites. If the Local Load-Sharing（LLS） model assumes that failure occurs after the formation of a cluster with three broken fibers, the model can predict the strength of the composites exactly.     

SiC纤维增强钛基复合材料的横向力学性能

采用十字形试样测试分析有C涂层和无C涂层两种SiC纤维增强钛基复合材料的横向力学性能,以横向载荷作用下应力-应变曲线上的非线性拐点计算界面的强度.结果表明,有C涂层的界面横向开裂强度为53 MPa,低于无C涂层的界面开裂强度196 MPa,并且前者在横向载荷作用下沿C涂层与纤维之间开裂,而后者沿反应生成物与基体间开裂;体积分数为30%的多根纤维钛基复合材料的非线性拐点应力低于单根纤维复合材料,这主要是由于残余应力的减少引起,界面强度并没有明显变化.