Al-TiO2-B2O3-C系XD合成铝基复合材料的反应机理及力学性能

研究了Al-TiO2-B2O3-C反应系XD合成铝基复合材料的反应机理.结果表明在Al-TiO2-B2O3-C系中,当B2O3/TiO2摩尔比=0.5,C/TiO2摩尔比=0时,TiO2和B2O3分别与Al结合生成热力学稳定的Al2O3和活性Ti原子、B原子,B原子和Ti原子分别穿过各自反应层结合生成热力学稳定的TiB2,过剩的Ti原子则与Al结合生成棒状物Al3Ti;加入碳粉后,Ti原子将优先与C和C与Al的化合物Al4C3反应生成TiC,Al3Ti逐渐减少,在C/TiO2摩尔比为0.5时,Al3Ti相基本消失,力学性能得到改善,其拉伸强度和延伸率分别从266MPa和3%增加到315MPa和7%.     

Al-TiO2-C系XD合成铝基复合材料的反应机理及拉伸性能

本文讨论了热扩散反应法制备Al-TiO2-C系铝基复合材料的反应机理及拉伸性能.热力学分析表明Al-TiO2-C系的合成反应是放热并可自发进行,反应产物中α-Al2O3生成自由能最低,热力学最稳定,当温度高于500K时,TiC优先于Al4C3生成.实验结果表明,当C/TiO2摩尔比为零时,增强体由α-Al2O3和Al3Ti组成,α-Al2O3为细小颗粒,呈偏聚状态,Al3Ti呈棒状,分布相对均匀.随着C/TiO2摩尔比的增加,Al3Ti逐渐减少,在C/TiO2摩尔比等于1时,Al3Ti基本消失,反应产物中未见Al4C3相,其拉伸性能也随之得到改善,拉伸强度和延伸率分别从273.4MPa和3%上升到350.7MPa和6%.     

B/TiO2摩尔比对Al-TiO2-B系XD合成过程及其力学性能的影响

主要讨论了B/TiO₂摩尔比对Al-TiO₂-B系XD(热扩散反应)合成过程及其力学性能的影响。随着B/TiO₂摩尔比从0增加到2,Al基体的晶粒细化,反应产物 Al₂O₃分布的均匀性提高;棒状物Al₃Ti的量逐渐减少直至消失;同时,该反应系的实际燃烧温度下降,反应速度减小,反应产物的致密度提高,力学性能明显改善,其抗拉强度由224.5MPa上升到354.5MPa,延伸率由3.2 %升高到5.6 %,断口中棒状物Al₃Ti逐渐消失,形成的韧窝细小而密集。     

金刚石颗粒增强铝基复合材料的力学性能

采用压力熔渗法制备Al/金刚石复合材料,探讨金刚石粒度对复合材料微观形貌、力学性能和断口形貌的影响。结果表明复合材料的力学性能随金刚石粒径的减小逐渐升高,金刚石粒度为400/500目时,Al/金刚石复合材料的抗拉强度为145MPa,抗压强度为1020MPa,抗弯强度达到310MPa。     

原位TiB2/7055铝基复合材料的力学性能与阻尼性能

采用混合盐法制备了原位TiB2颗粒增强7055铝基复合材料,研究了该复合材料的力学性能和阻尼性能.结果表明:随着TiB2颗粒质量分数的增加,复合材料的屈服强度和抗拉强度提高;在阻尼测试的温度、频率范围内,复合材料的阻尼性能随着温度的提高和TiB2颗粒含量的增加而提高.复合材料的强化机制主要是位错强化和弥散强化;复合材料阻尼性能提高的主要机制是位错阻尼和界面阻尼.     

碳纳米管增强铝基复合材料的制备及其力学性能表征

利用高速剪切和球磨相结合的工艺,用石蜡辅助分散,制备得到碳纳米管(CNT)/铝复合粉体,随后采用常压烧结与大气热压相结合的工艺成型,最后经过热挤二次加工制备得到CNT增强铝基复合材料。结果表明,采用石蜡辅助的球磨混合分散工艺能显著改善CNT在基体中分布的均匀性,常压烧结后大气热压能显著提高材料致密度,达到类似热压烧结的效果,使材料力学性能显著提高;随着CNT含量的增加,复合材料的拉伸强度和布氏硬度逐渐升高,当CNT质量分数增加到2.0%时达到最大值,分别为245MPa和106.66N/mm2。     

数值模拟碳纳米管增强铝基复合材料的力学性能

本文根据连续介质理论,采用代表性体积元的方法计算了碳纳米管增强铝基复合材料的力学性能。使用有限元软件ABAQUS对代表性体积元模型进行分析,研究了不同碳纳米管体积分数对复合材料弹性模量、屈服强度、泊松比及剪切模量的影响。结果表明碳纳米管体积分数对复合材料力学性能有显著影响,随着碳纳米管体积分数的增加,复合材料的弹性模量、屈服强度及剪切强度都明显提高,泊松比略有下降。     

B_4C增强铝基复合材料力学性能有限元模拟

建立了颗粒增强铝基复合材料的轴对称单胞模型,并通过有限元方法模拟了B_4C颗粒增强5083铝基复合材料的力学性能和微观应力分布。结果表明,模拟结果与实验结果吻合较好,模拟椭球体颗粒增强复合材料的抗拉强度为485 MPa,而实验值为477 MPa,相对误差仅为1.7%。颗粒形状对复合材料微观应力场有很大影响:圆柱体颗粒的尖角处容易造成应力集中,而球体颗粒界面处应力分布较为均匀。在一定范围内,复合材料的弹性模量和抗拉强度随着B_4C颗粒体积分数的增加而增加。在颗粒体积分数不变的情况下,不同长径比的颗粒沿复合材料受力方向定向排列时,颗粒的长径比越大,复合材料的弹性模量、强度等力学性能也越高。     

碳化硅增强铝基复合材料的力学性能和断裂机制

研究了碳化硅颗粒(SiCp)尺寸对用粉末冶金法制备体积分数为15%的SiCp/2009铝基复合材料力学性能和断裂机制的影响.结果表明,复合材料的强度随着SiCp尺寸的增大而减小,塑性则随着颗粒的增大而增大.当SiCp尺寸为1.5μm时,SiCp/2009A1复合材料的断裂主要以界面处撕裂和基体材料的开裂为主;当SiCp尺寸为20 μm时,复合材料的断裂主要以SiCp断裂为主;当SiCp尺寸处于两者之间时,SiCp/2009A1复合材料界面处撕裂和SiCp断裂的共同作用决定复合材料的断裂.     

球磨工艺对原位合成碳纳米管增强铝基复合材料微观组织和力学性能的影响

将原位化学气相沉积法合成的碳纳米管(CNTs)与铝的复合粉末进行球磨混合,进而粉末冶金制备CNTs/Al复合材料,研究球磨工艺对复合材料的微观组织和力学性能的影响。结果表明:球磨过程中不添加过程控制剂所得到的复合材料力学性能优异;随着球磨时间的增加,CNTs逐步分散嵌入铝基体内部,复合材料的组织也变得更加致密均匀。CNTs/Al复合材料的硬度和抗拉强度均随球磨时间的延长持续增加,但是伸长率先增后减。经90min球磨的CNTs/Al复合材料展现了强韧兼备的特点,其硬度和抗拉强度较原始纯铝提高了1.4倍和1.7倍,并且具有17.9%的高伸长率。     

XD法原位自生ZL201/TiB2P复合材料显微组织及力学性能

采用ＸＤ工艺在Ｔｉ－Ａｌ－Ｂ体系中原位自生制备了亚微米级ＴｉＢ２颗粒增强铝基复合材料。并借助ＴＥＭ,ＳＥＭ等分析测试手段研究了该材料的显微组织和常温力学性能,结果表明,ＴｉＢ２颗粒尺寸在０．１￣０．４μｍ,力学性能大幅度提高。     

XD法原位自生ZL201/TiB2p复合材料的热强特征研究

采用ＸＤ工艺在Ｔｉ－Ａｌ－Ｂ体系中可原位自生出亚微米级ＴｉＢ２颗粒增强相,借助高分辨扫描电镜分析了原子尺度上的ＴｉＢ２ｐ／铝基体界面结构,并测量了复合材料的高温力学性能。结果表明,其界面清洁,匹配理想,在２５０℃的抗拉强度,屈服强度,延伸率分别达３００ＭＰａ,２３０ＭＰａ,１３％。     

TiC颗粒增韧MoSi2基复合材料的力学性能

通过湿法混合和热压法制备了不同体积百分比的TiCp-MoSi2复合材料,研究了TiC颗粒对MoSi2基体材料显微结构和力学性能的影响。实验结果表明,在MoSi2基体中加入TiC颗粒,细化了基体的晶粒,改善了其力学性能。与纯MoSi2相比,含40vol% TiC颗粒的复合材料的室温抗弯强度提高了65％,含20vol%TiCp的复合材料的室温断裂韧性提高了53％,而且TiC颗粒的加入大大提高了MoSi2的高温承载能力,随TiC颗粒含量的增加,复合材料的高温抗弯强度大为增加。     

陶瓷基层状复合材料力学性能发展现状

综述了近年来陶瓷基层状复合材料力学性能的发展情况,并针对目前存在的问题和应用前景进行了论述。     

短纤维增强注塑制品的力学性能分析

将短纤维增强注塑制品看作多层板并分析了注塑制品的有效弹性性能.采用Tandon-Weng模型计算了单取向短纤维增强复合材料的弹性性能,采用取向平均法计算了具有任意平面取向的单层板材料弹性常数,运用层合板理论建立了短纤维增强注塑材料的有效弹性模量计算模型.测定了特制试样中的纤维取向分布,计算了有效弹性模量,并与实验结果对比证明这种方法是有效的.     

环氧树脂复合材料的制备及力学性能

通过配方设计,以硅烷偶联剂改性的空心玻璃微珠(HGB)为填料,端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)为增稠剂和增韧剂,环氧树脂(EP)为基体,经变温分段固化技术制备环氧树脂/端羧基丁腈橡胶/空心玻璃微珠(EP/CTBN/HGB)三元泡沫复合材料并研究其力学和流变性能。结果表明,CTBN使得复合材料由脆性断裂变为韧性断裂;CTBN劣化了复合材料模量而HGB弥补了复合材料模量;当CTBN、HGB含量分别为12%(质量分数)和30%(体积分数)时,三元复合材料的冲击、弯曲、拉伸强度及弯曲模量均优于纯EP。另外,纯环氧树脂和EP/CTBN共混物的黏度呈现出牛顿流体的流变行为,而三元共混物的黏度表现出明显的剪切变稀现象。