基于内聚力模型的纳米纤维和纳米颗粒双相增强陶瓷基复合材料的损伤分析

通过在纳米纤维和基体之间应用无厚度指数型内聚力单元,建立纳米增强陶瓷基复合材料的界面损伤本构关系。利用MARC有限元分析纳米纤维与基体之间含界面损伤时,单一纳米纤维及纳米纤维和纳米颗粒双相增强陶瓷基复合材料受位移荷载作用时的应力-应变响应。结果表明:纳米纤维与基体之间的界面损伤演化主要由内聚力单元的最大裂纹张开位移控制,与单一增强情况相比,纳米纤维与纳米颗粒的双相作用更有利于提高陶瓷基复合材料的强度,内聚力模型能准确模拟纳米纤维与陶瓷基体之间的界面裂纹扩展,是研究纳米复合材料损伤的有效方法。     

颗粒增强ZA27基复合材料的高温蠕变特性

采用高温持久硬度试验及压入蠕变特性分析进行了颗粒增强ＺＡ２７基复合材料抵抗高温蠕变能力的研究。研究发现ＳｉＣ,Ａｌ２Ｏ３颗粒的加入大大提高了ＺＡ２７合金的抗高温蠕变的能力。其强化机理主要是由于材料承受的载荷有效地转移到增强相颗粒上;复合材料基体中有高的位密度;复合材料中的内应力提高了位错滑移的门榄应力。     

SiCp颗粒增强耐热铝基复合材料孔隙率与力学性能

通过真空热压，热挤压工艺制备的SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料，在室温和高温时的强度均高于基体材料在室温和高温时的强度；SiCp体积分数分别为5％，10％和15％时，复合材料Al-Fe-V-Si在室温时的断裂强度分别比基体材料的断裂温度增加了48.2%,63.3%,24.4%;在400℃时其断裂强度分别比基体的断裂强度增加了49．6％，53．3％，19．0％，复合材料随着SiCp含量的增加而使孔隙率增加，导致材料力学性能的增加幅度降低。此外，通过分析材料力学怀材料孔隙率的关系，研究了SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料的颗粒强化机制与材料孔隙率交互作用机理，得出了复合材料孔隙率θ，ψ（SiCp)与材料断裂强度σb^1的关系，对颗粒增强耐热铝基复合材料的生产具有理论意义。     

颗粒增强铝基复合材料的探讨与应用发展

随着科学技术的不断发展,对于航空领域的发展而言,一系列新型材料的诞生为进一步提升飞行器的性能与质量奠定了基础。其中,颗粒增强铝基复合材料作为当前最为先进材料之一,与树脂基复合材料相比,性能更加优越且价格较低,同时具有着良好的可加工性,对于环境有着良好的适应力,被广泛应用于多行业领域中。本文针对颗粒增强铝基复合材料进行了分析,并针对该材料的应用发展进行了探讨,以供参考。     

颗粒增强铝基复合材料的研究与发展

金属基复合材料（MMCs）是新材料的重点研究领域,尤其是颗粒增强铝基复合材料（PRA）在金属基复合材料中占有重要地位。介绍了颗粒增强铝基复合材料的组分、性能、界面、制备新技术和应用,并提出了当前颗粒增强铝基复合材料研发过程中所面临的问题,展望了其发展趋势。     

自生颗粒增强铝基复合材料的组织与性能

本文采用原位反应工艺，通过在AI熔体中加入TiO2，在一定温度下产生化学反应生成AI3Ti颗粒，用铸造法制备AI/AI3Ti复合材料。自生的AI3Ti颗粒尺寸细小，分布均匀。当TiO2/AI质量比为20％－30％、反应温度为920℃时，所制备的复合材料的抗拉强度比纯AI基体提高77．5％，硬度提高132％，而延伸率较纯铝略有下降。     

球形颗粒增强铝基复合材料的细观失效分析

针对ZrO2球形颗粒增强2124铝基复合材料完成了静拉伸断裂实验及细观失效分析,主要研究了颗粒夹杂物对铝基复合材料的细观结构演化及失效的影响。结果表明：颗粒与基体材料的脱粘以及颗粒的开裂是材料的主要细观损伤形式,开裂颗粒之间的基体材料中容易形成连接颗粒理解缝的微裂纹,并对材料的失效有重要的影响,球体形颗粒是最为合理的增强体形状。     

单相或混杂颗粒增强铝基复合材料的原位制备技术

以TiB₂/Al及TiB₂+Mg₂Si/Al铝基复合材料为例,探讨单相或混杂颗粒增强铝基复合材料的原位制备技术及混杂增强的优势。结合混合盐反应法与熔铸法成功地制备出体积分数5% TiB₂+10% Mg₂Si/Al混杂颗粒增强复合材料,并对其进行组织分析和性能检测。结果表明:TiB₂颗粒能够作为Mg₂Si相的优质异质形核基底从而有效地细化并均匀化Mg₂Si相,Mg₂Si共晶胞尺寸从50 μm细化至10 μm以下;在晶界区域团聚的TiB₂颗粒被Mg₂Si相打散而较均匀地分布,二者形成相互优化趋势;TiB₂+Mg₂Si/Al的屈服强度和抗拉强度较TiB₂/Al分别提升了88%和45%。     

颗粒增强铝基复合材料的制备和组织分析

应用流体力学和拉普拉斯方程的基本原理建立压力熔渗法制备颗粒增强金属基复合材料的熔渗模型;讨论在制备复合材料过程中颗粒与金属基体之间的润湿性、温度控制以及压力等因素对制备工艺的影响.结合A l/S i复合材料压力熔渗法制备工艺,通过理论计算与实际实验相结合,确定了制备工艺的参数,制备的复合材料内的自由孔隙和硅颗粒的分布均匀,基体中的共晶组织可依附在颗粒表面形核生长.同时研究了A l/S i复合材料的特性和断裂行为,通过金相组织分析和断口观察表明,复合材料的断裂行为主要是由于硅颗粒的脆裂性引起的,并且由此向材料内部延伸,最后导致复合材料断裂失效.     

Microstructures and Mechanical Properties of TiC Particle Reinforced TiAl Composites by Spark Plasma Sintering

Using spark plasma sintering(SPS)technique,TiC particle reinforcedγ-TiAl composites were prepared with varying weight fraction of TiC powders.The effects of the TiC fractions and distributions on the properties of the composites were investigated.The composite containing 7wt%TiC had the optimum three-point bending strength of 842 MPa,which was 200 MPa greater than that of the unreinforcedγ-TiAl intermetallic.The degradation of the bending strength occurred in the composites containing more than 7wt% TiC and this was believed to be attributed to agglomerated particles of TiC,which acted as crack initiation and propagation sites.The increase of strength in TiC reinforced IMCs came from the grain refinement and the interaction of dislocations with the reinforcing particles.The bending strength of the IMC containing 7wt% TiC was theoretically estimated to increase by 85 MPa and 200 MPa,respectively,by the grain refinement and dislocation strengthening,the total of which was almost in accordance with the improvement in that of the unreinforcedγ-TiAl intermetallic when considering normal estimation errors.     

Microstruetures and Mechanical Properties of TiC Particle Reinforced TiAl Composites by Spark Plasma Sintering

Using spark plasma sintering（SPS） technique, TiC particle reinforced γ-TiAl composites were prepared with varying weight fraction of TiC powders. The effects of the TiC fractions and distributions on the properties of the composites were investigated. The composite containing 7wt% TiC had the optimum three-point bending strength of 842 MPa,which was 200 MPa greater than that of the unreinforced γ-TiAl intermetallic. The degradation of the bending strength occurred in the composites containing more than 7wt% TiC and this was believed to be attributed to agglomerated particles of TiC, which acted as crack initiation and propagation sites. The increase of strength in TiC reinforced IMCs came from the grain refinement and the interaction of dislocations with the reinforcing particles. The bending strength of the IMC containing 7wt% TiC was theoretically estimated to increase by 85 MPa and 200 MPa, respectively, by the grain refinement and dislocation strengthening, the total of which was ahnost in accordance with the improvement in that of the unreinforced γ-TiAl intermetallic when considering normal estimation errors.     

合金元素对钢基复合材料组织和性能的影响

研究了Si,Mn合金元素加入量对自生TiC颗粒增强的钢基复合材料的组织和性能的影响．结果表明,在自生TiC颗粒增强钢基复合材料中,随着Si,Mn合金化元素的升高,复合材料基体组织将经历从单相珠光体到珠光体马氏体,再到单相马氏体的变化过程．相应地,复合材料铸态硬度从单相珠光体的HRC43．1变化到单相马氏体的HRC55．Si,Mn合金化元素的含量对热处理态复合材料的硬度也有明显影响,但对冲击韧性影响不大。     

玄武岩料床导热系数的计算方法和实验研究

分别通过计算和实验测量的方法给出了不同颗粒粒径玄武岩料床的导热系数,实验和计算结果显示,玄武岩颗料料床的导热系数随温度线性的增加,在温度较低时,颗粒粒径较小的玄武岩料床的导热系数大于粒径较大的料床的导热系数,随着温度的升高,小粒径料床的导热系数开始小于大粒径的料床的导热系数,根据实验结果,给出经玄武岩料床导热系数的线性回归公式,计算结果与实验结果的变化规律一致,二者数值上的差异不显著,计算方法也是可行的。     

空间任意运动曲梁的一种近似分析方法

空间任意运动曲梁的问题目前已有文献研究,所用方法可分为两类:1.经典的方法,适于简单梁如旋转直梁等;2.有限元等数值计算方法,适于空间任意曲梁,但需要较为复杂的单元分析.本文试图采用兼有二者特点的方法,即根据经典力学的简单公式,得到了由于大位移运动作用于系统的惯性力,再利用静止曲梁的刚度与质量矩阵等,得到了系统的运动方程.文中以旋转直梁的固有频率计算为例,得到了与有关文献十分接近的结果,证明了方法的正确性.     

金属薄膜力学性能的有限元分析

目的获得较为精确的金属薄膜弹性模量E的计算公式.方法用有限元方法对修正后的Sneddon方程进行验证.结果修正后的Sneddon方程求出的弹性模量与真实的弹性模量基本吻合.结论经验证,笔者提出的Sneddon方程的修正方程计算精度更为精确.     

碳纤维增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

实验选用螺旋碳纤维(CMCs)和直碳纤维(SCF)填充改善聚四氟乙烯(PTFE)的综合性能。测试了纯PTFE及其复合材料的摩擦磨损、硬度、抗压强度等性能,并利用扫描电镜对磨损表面及残留在表面的磨屑和转移膜进行形貌观察。结果表明:添加其中任何一种碳纤维都会不同程度地提高PTFE复合材料的摩擦因数,高载下的摩擦因数稍低于低载下的摩擦因数,另外,随着碳纤维含量的增加,其耐磨性能逐步提高,磨损率下降;直纤维增强复合材料的硬度呈先增大后减小的趋势,螺旋碳纤维增强复合材料的硬度则缓慢提高,两种纤维均可使抗压强度提高,且螺旋碳纤维的效果更为明显,从断裂位移可以看出,碳纤维的添加大大改善了纯PTFE的塑性性能。     

设计洪水峰量最可能组合法的计算通式

针对传统的多变量分析方法在联合重现期水平下选取设计值存在较大的任意性和不确定性,本文利用Copula函数建立洪峰与不同时段洪量的多变量联合分布,采用联合概率密度函数值作为洪水发生相对可能性的度量指标;以满足防洪标准为约束条件,构建了峰量最可能组合的通用模型,并提出采用拉格朗日乘数法进行求解。采用该方法计算汉江流域丹江口水库的最可能设计洪水,并与单变量同频率、多变量同频率估计值对比,结果表明：单变量同频率估计值达不到防洪标准;最可能组合法与多变量同频率法相比,洪峰偏小、长历时洪量偏大,其估计值更符合丹江口水库的应用要求,说明所提方法具有较强的统计基础,更加符合水文现象的内在规律,可用于水库设计洪水计算。     

平面低副及高副机构运动分析的一种新方法

在运动学点的复合运动研究中，平面机构运动动点与动系的选择是一难点。思路清楚，选择得当，就会获得正确的求解。探讨了正确选择动点、动系的新方法，按此方法可获得正确求解。