2003年 第20卷 第1期
2003, 20(1): 1-6.
摘要:
用压痕法测定了具有不同粒度硬质相的Ti(C,N)基和WC基金属陶瓷的断裂韧性,结果发现,Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性随硬质相粒度的增大而减小,而WC基金属陶瓷的断裂韧性随硬质相粒度的增大而增大。产生上述现象的主要原因与硬质相的晶体结构有关:在室温条件下,面心立方结构的Ti(C,N)晶体中可能存在｛110｝<11 0>和｛111｝<11 0>两个滑移族(含18个独立滑移系);裂纹从一个Ti(C,N)颗粒扩展至另一个Ti(C,N)颗粒时很容易形成取向有利。当Ti(C,N)颗粒较粗时,极易发生穿晶断裂,并且裂纹连续穿晶扩展时亦不会发生显著的偏转或分叉,Ti(C,N)呈现较强的脆性断裂特征。而密排六方结构的WC晶体只有｛101 0｝<112 3>一个滑移族(含4个独立的滑移系);由于取向不利,裂纹难以连续穿晶扩展,且随WC粒度的增大,其对裂纹的偏转和分叉作用增强,从而导致断裂面表面积增大而增韧。
用压痕法测定了具有不同粒度硬质相的Ti(C,N)基和WC基金属陶瓷的断裂韧性,结果发现,Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性随硬质相粒度的增大而减小,而WC基金属陶瓷的断裂韧性随硬质相粒度的增大而增大。产生上述现象的主要原因与硬质相的晶体结构有关:在室温条件下,面心立方结构的Ti(C,N)晶体中可能存在｛110｝<11 0>和｛111｝<11 0>两个滑移族(含18个独立滑移系);裂纹从一个Ti(C,N)颗粒扩展至另一个Ti(C,N)颗粒时很容易形成取向有利。当Ti(C,N)颗粒较粗时,极易发生穿晶断裂,并且裂纹连续穿晶扩展时亦不会发生显著的偏转或分叉,Ti(C,N)呈现较强的脆性断裂特征。而密排六方结构的WC晶体只有｛101 0｝<112 3>一个滑移族(含4个独立的滑移系);由于取向不利,裂纹难以连续穿晶扩展,且随WC粒度的增大,其对裂纹的偏转和分叉作用增强,从而导致断裂面表面积增大而增韧。
2003, 20(1): 7-11.
摘要:
由于高阻尼材料在防震减噪结构中有广泛的应用,为了获得阻尼性能和力学性能俱佳的材料,以木质陶瓷为浸渍载体用高温浸渍设备制备了木质陶瓷/MB15(以下简写为WCMs/MB15)复合材料,并对其微观结构、力学性能以及阻尼行为进行了研究。结果表明,WCMs/MB15复合材料浸渍效果良好,组织均匀且三维网络互穿结构明显,各项力学性能指标均明显提高。断口分析表明断裂机制为混合断裂。同时,复合材料的阻尼性能在木质陶瓷的基础上进一步改善并且随温度的升高而增加,随频率的增加而降低。组成相的阻尼以及位错阻尼可能是复合材料的室温阻尼机制,而高温阻尼机制以界面阻尼为主。
由于高阻尼材料在防震减噪结构中有广泛的应用,为了获得阻尼性能和力学性能俱佳的材料,以木质陶瓷为浸渍载体用高温浸渍设备制备了木质陶瓷/MB15(以下简写为WCMs/MB15)复合材料,并对其微观结构、力学性能以及阻尼行为进行了研究。结果表明,WCMs/MB15复合材料浸渍效果良好,组织均匀且三维网络互穿结构明显,各项力学性能指标均明显提高。断口分析表明断裂机制为混合断裂。同时,复合材料的阻尼性能在木质陶瓷的基础上进一步改善并且随温度的升高而增加,随频率的增加而降低。组成相的阻尼以及位错阻尼可能是复合材料的室温阻尼机制,而高温阻尼机制以界面阻尼为主。
2003, 20(1): 12-15.
摘要:
以Ti,Al,Al2O3为初始粉料,通过750~800℃氮气保护下的中温焙烧,然后在1420~1550℃在氮气氛下反应烧结,制备了不同配比的(AlN,TiN)-Al2O3复合材料。研究了组成及烧结工艺对复合材料力学性能、显微结构等的影响。用XRD,SEM等方法分析粉体及烧结体的相组成及微观结构。分析结果表明:AlN,TiN的形成,有助于材料的致密化并使其力学性能提高。组成为20wt%(Al,Ti)-Al2O3的粉体在1520℃、30MPa、保温、保压30min热压烧结条件下,与N2气反应可得到硬度(HRA)为 94.1的高硬度的(AlN,TiN)-Al2O3复合材料,该材料的抗弯强度为687 MPa,断裂韧性(KIC)为6.5MPa·m1/2。
以Ti,Al,Al2O3为初始粉料,通过750~800℃氮气保护下的中温焙烧,然后在1420~1550℃在氮气氛下反应烧结,制备了不同配比的(AlN,TiN)-Al2O3复合材料。研究了组成及烧结工艺对复合材料力学性能、显微结构等的影响。用XRD,SEM等方法分析粉体及烧结体的相组成及微观结构。分析结果表明:AlN,TiN的形成,有助于材料的致密化并使其力学性能提高。组成为20wt%(Al,Ti)-Al2O3的粉体在1520℃、30MPa、保温、保压30min热压烧结条件下,与N2气反应可得到硬度(HRA)为 94.1的高硬度的(AlN,TiN)-Al2O3复合材料,该材料的抗弯强度为687 MPa,断裂韧性(KIC)为6.5MPa·m1/2。
2003, 20(1): 16-21.
摘要:
热分析结果表明,对于B2O3-TiO2-Mg-C体系,可利用SHS还原技术合成出TiB2-TiC陶瓷复合粉。其化学反应机理为:Mg先还原B2O3和TiO2,新生的Ti与B和C反应生成TiB2和TiC; TiO2的还原经历了TiO2→TiO→Ti的逐步过程。采用一定的酸洗工艺得到了纯净的TiB2-TiC陶瓷复合粉。复合粉中包含六方片状TiB2和圆球状TiC;复合粉中1μm以下颗粒质量百分数超过45%,87%以上的颗粒大小在3μm以下。在TiB2-TiC中,TiC<em>y以一种贫碳结构存在,物料中Ti被B或C结合形成TiB2和TiC<em>y,y的值为0.7483。
热分析结果表明,对于B2O3-TiO2-Mg-C体系,可利用SHS还原技术合成出TiB2-TiC陶瓷复合粉。其化学反应机理为:Mg先还原B2O3和TiO2,新生的Ti与B和C反应生成TiB2和TiC; TiO2的还原经历了TiO2→TiO→Ti的逐步过程。采用一定的酸洗工艺得到了纯净的TiB2-TiC陶瓷复合粉。复合粉中包含六方片状TiB2和圆球状TiC;复合粉中1μm以下颗粒质量百分数超过45%,87%以上的颗粒大小在3μm以下。在TiB2-TiC中,TiC<em>y以一种贫碳结构存在,物料中Ti被B或C结合形成TiB2和TiC<em>y,y的值为0.7483。
2003, 20(1): 22-26.
摘要:
TiB2-TiC复合粉制备的TiB2-TiC复相陶瓷的相对密度达99.8%,硬度为 93.2HRA,断裂韧性为5.53MPa·m1/2。显微结构研究表明:TiB2-TiC烧结体体内的位错和残余气孔影响材料性能。复合粉烧结体晶粒尺寸细小,大小分布均匀,晶粒之间界面干净,无杂质沉积,烧结体中TiB2和TiC两相界面接合处元素B,C,Ti的含量存在梯度变化,都有利于烧结体性能提高。TiB2晶粒生长存在取向性。
TiB2-TiC复合粉制备的TiB2-TiC复相陶瓷的相对密度达99.8%,硬度为 93.2HRA,断裂韧性为5.53MPa·m1/2。显微结构研究表明:TiB2-TiC烧结体体内的位错和残余气孔影响材料性能。复合粉烧结体晶粒尺寸细小,大小分布均匀,晶粒之间界面干净,无杂质沉积,烧结体中TiB2和TiC两相界面接合处元素B,C,Ti的含量存在梯度变化,都有利于烧结体性能提高。TiB2晶粒生长存在取向性。
2003, 20(1): 27-32.
摘要:
将活性填料Al应用到吉林碳纤维(JC)和M40JB纤维增强先驱体转化SiC陶瓷基复合材料的制备中。研究表明,经过7个周期的致密化处理,当复合材料素坯中不含活性填料时,JC增强复合材料比M40JB增强复合材料有更高的弯曲强度,因此,JC纤维更适合用作先驱体转化陶瓷基复合材料的增强纤维;当复合材料素坯中含有活性填料Al时,由于Al与碳纤维发生碳化反应,使纤维受损,在纤维与基体之间形成不良的界面结合,导致复合材料的强度发生退化。图象分析表明,M40JB与Al的反应层厚度约为0.94 μm。为了防止碳纤维与Al发生反应,应对碳纤维进行适当的表面处理。
将活性填料Al应用到吉林碳纤维(JC)和M40JB纤维增强先驱体转化SiC陶瓷基复合材料的制备中。研究表明,经过7个周期的致密化处理,当复合材料素坯中不含活性填料时,JC增强复合材料比M40JB增强复合材料有更高的弯曲强度,因此,JC纤维更适合用作先驱体转化陶瓷基复合材料的增强纤维;当复合材料素坯中含有活性填料Al时,由于Al与碳纤维发生碳化反应,使纤维受损,在纤维与基体之间形成不良的界面结合,导致复合材料的强度发生退化。图象分析表明,M40JB与Al的反应层厚度约为0.94 μm。为了防止碳纤维与Al发生反应,应对碳纤维进行适当的表面处理。
2003, 20(1): 33-37.
摘要:
讨论了纳米TiN改性TiC基金属陶瓷(纳米改性金属陶瓷)的组织与力学性能。结果表明,金属陶瓷组织仍为两相结构(陶瓷相+金属相),其中粗大的陶瓷相为芯/壳结构,即Ti(C,N)芯外包覆有一层硬质相(Ti,Mo,W)(C,N)(即"SS"相)。TEM观察显示,纳米TiN主要在两相或三相晶界上分布。随纳米TiN的增加,纳米改性金属陶瓷的组织明显细化;组织的细化与纳米TiN在TiC/TiC晶界的分布阻止了TiC晶粒的长大有关。抗弯测试表明,抗弯强度在添加8 wt%纳米TiN时达到最大值;抗弯断口显示沿晶断裂为主要的断裂模式。
讨论了纳米TiN改性TiC基金属陶瓷(纳米改性金属陶瓷)的组织与力学性能。结果表明,金属陶瓷组织仍为两相结构(陶瓷相+金属相),其中粗大的陶瓷相为芯/壳结构,即Ti(C,N)芯外包覆有一层硬质相(Ti,Mo,W)(C,N)(即"SS"相)。TEM观察显示,纳米TiN主要在两相或三相晶界上分布。随纳米TiN的增加,纳米改性金属陶瓷的组织明显细化;组织的细化与纳米TiN在TiC/TiC晶界的分布阻止了TiC晶粒的长大有关。抗弯测试表明,抗弯强度在添加8 wt%纳米TiN时达到最大值;抗弯断口显示沿晶断裂为主要的断裂模式。
2003, 20(1): 38-44.
摘要:
研究了含脱层损伤的复合材料层板在低速冲击下的瞬态响应问题。首先,用基于Mindlin板理论的有限元法来描述层板的运动和变形,并同时考虑了层板大变形的影响。另外,用一种修正的Hertzian压痕法则来计算层板和刚球间的冲击力。同时为了有效地处理脱层间的动态接触问题,采用了由笔者以前提出的一种修正的Lagrange multiplier乘子法来提高计算精度和效率;为了研究脱层的扩展机理,提出了一种基于Mindlin板模型的应变能释放率的计算方法,用于计算脱层前沿的应变能释放率的分布。最后,算例研究了刚球的初始冲击速度、脱层面积和脱层位置对计算结果的影响,算例中提供的信息为人们更好地理解脱层损伤的扩展机理和它对复合材料层板的低速冲击响应的影响提供了依据。
研究了含脱层损伤的复合材料层板在低速冲击下的瞬态响应问题。首先,用基于Mindlin板理论的有限元法来描述层板的运动和变形,并同时考虑了层板大变形的影响。另外,用一种修正的Hertzian压痕法则来计算层板和刚球间的冲击力。同时为了有效地处理脱层间的动态接触问题,采用了由笔者以前提出的一种修正的Lagrange multiplier乘子法来提高计算精度和效率;为了研究脱层的扩展机理,提出了一种基于Mindlin板模型的应变能释放率的计算方法,用于计算脱层前沿的应变能释放率的分布。最后,算例研究了刚球的初始冲击速度、脱层面积和脱层位置对计算结果的影响,算例中提供的信息为人们更好地理解脱层损伤的扩展机理和它对复合材料层板的低速冲击响应的影响提供了依据。
2003, 20(1): 45-50.
摘要:
为了对层合壳体结构进行准确和有效的分析,给出了适用于层合壳体结构分析的分片方法并采用Ritz法进行问题的求解。该方法首先将壳体结构进行分片处理,利用参数曲面来描述分片的壳体结构并将分片进行拚接。在此基础上,构造分片上的具有参数曲面特征的Ritz法的试解函数,并写出相应的泛函和控制方程。最后给出了数值算例,算例表明该方法准确可靠。
为了对层合壳体结构进行准确和有效的分析,给出了适用于层合壳体结构分析的分片方法并采用Ritz法进行问题的求解。该方法首先将壳体结构进行分片处理,利用参数曲面来描述分片的壳体结构并将分片进行拚接。在此基础上,构造分片上的具有参数曲面特征的Ritz法的试解函数,并写出相应的泛函和控制方程。最后给出了数值算例,算例表明该方法准确可靠。
2003, 20(1): 51-54.
摘要:
建立了梯度功能材料板的热弹性分析模型。考虑到梯度功能材料的材料性能沿板厚变化,参照复合料层合板将其沿板厚分为若干层,当层数足够多时,各层材料性能可视为常值。通过引入温度沿板厚折线假设和在位移场中考虑截面翘曲,显著改善了这类问题解的精度。算例显示了文中模型的精度和已有分析方法的不足,讨论了分层数的选取。
建立了梯度功能材料板的热弹性分析模型。考虑到梯度功能材料的材料性能沿板厚变化,参照复合料层合板将其沿板厚分为若干层,当层数足够多时,各层材料性能可视为常值。通过引入温度沿板厚折线假设和在位移场中考虑截面翘曲,显著改善了这类问题解的精度。算例显示了文中模型的精度和已有分析方法的不足,讨论了分层数的选取。
2003, 20(1): 55-59.
摘要:
研究了扩散控制的界面滑动对纤维复合材料的横向剪切变形行为的影响。基体和纤维为弹性的,而界面滑动速率正比于界面剪应力。作为辅助问题,首先考虑了单根纤维嵌在无限大基体的特殊情形,导出了纤维和基体中随时间变化的应力场。其次,应用平均场方法给出了任意时刻复合材料的总体响应。数值结果表明复合材料的横向剪切模量随着界面滑动的发生将显著减小。
研究了扩散控制的界面滑动对纤维复合材料的横向剪切变形行为的影响。基体和纤维为弹性的,而界面滑动速率正比于界面剪应力。作为辅助问题,首先考虑了单根纤维嵌在无限大基体的特殊情形,导出了纤维和基体中随时间变化的应力场。其次,应用平均场方法给出了任意时刻复合材料的总体响应。数值结果表明复合材料的横向剪切模量随着界面滑动的发生将显著减小。
2003, 20(1): 60-66.
摘要:
对材料非线性多级分析的计算模型与算法进行研究,重点是单胞分析算法构造问题。采用近似技术建立非线性分析的本征应变矩阵,使方法具有简单与实现方便的特点,在此基础上构造了针对弹塑性材料均匀化分析的一致性算法,以两种材料组成的复合材料为例进行了例题计算,验证了文中方法的有效性。并讨论了进一步值得研究的问题。
对材料非线性多级分析的计算模型与算法进行研究,重点是单胞分析算法构造问题。采用近似技术建立非线性分析的本征应变矩阵,使方法具有简单与实现方便的特点,在此基础上构造了针对弹塑性材料均匀化分析的一致性算法,以两种材料组成的复合材料为例进行了例题计算,验证了文中方法的有效性。并讨论了进一步值得研究的问题。
2003, 20(1): 67-73.
摘要:
把轮胎硫化热传导作为轴对称问题处理,从用热流密度表示的轴对称问题的有热源的非稳态热传导方程出发,建立了复合材料轴对称结构热传导分析有限元列式,进而结合轮胎硫化生热机理及变化的轮胎硫化加温历程研制了一个较全面地考虑胎硫化过程复杂性的有限元分析软件。用该软件对某轮胎的硫化过程进行了仿真计算,得到了一系列的数值计算结果。可以看出这些数值计算结果是符合实际的。
把轮胎硫化热传导作为轴对称问题处理,从用热流密度表示的轴对称问题的有热源的非稳态热传导方程出发,建立了复合材料轴对称结构热传导分析有限元列式,进而结合轮胎硫化生热机理及变化的轮胎硫化加温历程研制了一个较全面地考虑胎硫化过程复杂性的有限元分析软件。用该软件对某轮胎的硫化过程进行了仿真计算,得到了一系列的数值计算结果。可以看出这些数值计算结果是符合实际的。
2003, 20(1): 74-78.
摘要:
利用浊点绘制了聚苯醚与溴化环氧树脂体系的相图,通过对相图的分析研究了体系的相容性;讨论了胶液的均一性、借助凝胶时间的测定研究了固化剂双氰胺以及促进剂2-乙基-4-甲基咪唑对体系反应性的影响;分析讨论了含胶量对体系电性能、机械性能以及耐水性的影响,确定了合理的制作半固化片的工艺。通过研究认为,聚苯醚/溴化环氧树脂体系表现最高临界相容温度行为,同时当聚苯醚含量为60%~70%时体系的浊点曲线与玻璃化转变温度曲线相交;聚苯醚/溴化环氧树脂体系在甲苯-二氯甲烷的混合溶剂中的均一性良好,得到的层压板的性能较优,比传统的FR-4型覆铜板的性能尤其是电性能、耐热性、弯曲强度以及耐水性提高幅度较大。
利用浊点绘制了聚苯醚与溴化环氧树脂体系的相图,通过对相图的分析研究了体系的相容性;讨论了胶液的均一性、借助凝胶时间的测定研究了固化剂双氰胺以及促进剂2-乙基-4-甲基咪唑对体系反应性的影响;分析讨论了含胶量对体系电性能、机械性能以及耐水性的影响,确定了合理的制作半固化片的工艺。通过研究认为,聚苯醚/溴化环氧树脂体系表现最高临界相容温度行为,同时当聚苯醚含量为60%~70%时体系的浊点曲线与玻璃化转变温度曲线相交;聚苯醚/溴化环氧树脂体系在甲苯-二氯甲烷的混合溶剂中的均一性良好,得到的层压板的性能较优,比传统的FR-4型覆铜板的性能尤其是电性能、耐热性、弯曲强度以及耐水性提高幅度较大。
2003, 20(1): 79-84.
摘要:
用TEM,FTIR分析研究了烷基化纳米SiO2 /MMA乳液聚合产物的结构。结果表明,乳液聚合产物的粒子基本呈球形,由核壳组成,中心为SiO2核,外围为PMMA壳,核壳之间存在化学键。并在适量第三组分配合下能大幅度提高PC的韧性、加工流动性及耐热性,还研究了其增韧机理。
用TEM,FTIR分析研究了烷基化纳米SiO2 /MMA乳液聚合产物的结构。结果表明,乳液聚合产物的粒子基本呈球形,由核壳组成,中心为SiO2核,外围为PMMA壳,核壳之间存在化学键。并在适量第三组分配合下能大幅度提高PC的韧性、加工流动性及耐热性,还研究了其增韧机理。
2003, 20(1): 85-90.
摘要:
提出具有复合介质夹层屏蔽结构模型的设想,利用铜箔-聚四氟乙烯为原材料,设计了单层屏蔽结构与复合夹层屏蔽结构的对比实验,测试了复合夹层屏蔽结构的电磁屏蔽效能增量,并用Ватолцн多层电磁屏蔽理论公式进行了验证。具有复合夹层屏蔽结构材料的电磁屏蔽效能明显优于单层屏蔽结构材料的电磁屏蔽效能。继而以涤纶无纺布、锦纶合成纤维为研究对象,采用电化学改性的方法,制备了具有复合夹层屏蔽结构的柔性电磁屏蔽材料。结果表明,通过对研究对象的选择和优化电化学改性的工艺,可以制备出1 MHz~1000 MHz入射电磁波频段范围内,满足不同要求的合成纤维复合夹层屏蔽结构改性材料,其SE值最高可达98 dB。
提出具有复合介质夹层屏蔽结构模型的设想,利用铜箔-聚四氟乙烯为原材料,设计了单层屏蔽结构与复合夹层屏蔽结构的对比实验,测试了复合夹层屏蔽结构的电磁屏蔽效能增量,并用Ватолцн多层电磁屏蔽理论公式进行了验证。具有复合夹层屏蔽结构材料的电磁屏蔽效能明显优于单层屏蔽结构材料的电磁屏蔽效能。继而以涤纶无纺布、锦纶合成纤维为研究对象,采用电化学改性的方法,制备了具有复合夹层屏蔽结构的柔性电磁屏蔽材料。结果表明,通过对研究对象的选择和优化电化学改性的工艺,可以制备出1 MHz~1000 MHz入射电磁波频段范围内,满足不同要求的合成纤维复合夹层屏蔽结构改性材料,其SE值最高可达98 dB。
2003, 20(1): 91-95.
摘要:
对外加直流电场作用下电流变液的拉伸、压缩和剪切特性进行了实验研究。实验结果表明,在外电场作用下,电流变液的压缩强度比剪切强度约高一个数量级,压缩强度是拉伸强度的2~3倍。压缩弹性模量约与压缩过程中电场强度的三次方成正比。压缩应力与电流变液本身性能、外加电压大小和压缩应变都有密切关系。拉伸屈服应力为剪切屈服应力的拉伸屈服应力和剪切屈服应力的3~4倍,据此计算得到剪切屈服应变角度在15°~18.5°之间。
对外加直流电场作用下电流变液的拉伸、压缩和剪切特性进行了实验研究。实验结果表明,在外电场作用下,电流变液的压缩强度比剪切强度约高一个数量级,压缩强度是拉伸强度的2~3倍。压缩弹性模量约与压缩过程中电场强度的三次方成正比。压缩应力与电流变液本身性能、外加电压大小和压缩应变都有密切关系。拉伸屈服应力为剪切屈服应力的拉伸屈服应力和剪切屈服应力的3~4倍,据此计算得到剪切屈服应变角度在15°~18.5°之间。
2003, 20(1): 96-99.
摘要:
为了控制DIMOX工艺中复合材料的生长速度和体积,采用压差法补加合金,使剩余铝合金熔体的成分得到调整并与正在氧化生长的Al2O3/Al复合材料层保持连续接触。试验研究了补加合金成分对Al-3Mg-10Si合金氧化生长的影响作用。结果表明:补加纯Al或低Mg、Si含量的铝合金,能够降低合金熔体的含镁量,缩短材料生长前沿合金熔体成分到达Al2O3-(Al,Mg)两相区的时间,促进传质过程,加速材料生长,有利于获取较大体积的复合材料。
为了控制DIMOX工艺中复合材料的生长速度和体积,采用压差法补加合金,使剩余铝合金熔体的成分得到调整并与正在氧化生长的Al2O3/Al复合材料层保持连续接触。试验研究了补加合金成分对Al-3Mg-10Si合金氧化生长的影响作用。结果表明:补加纯Al或低Mg、Si含量的铝合金,能够降低合金熔体的含镁量,缩短材料生长前沿合金熔体成分到达Al2O3-(Al,Mg)两相区的时间,促进传质过程,加速材料生长,有利于获取较大体积的复合材料。
2003, 20(1): 100-105.
摘要:
用挤压铸造法制备莫来石(mullite)短纤维/Al-4.5Cu复合材料及其基体合金。用硬度测试(HB)、差示扫描量热仪(DSC)和透射电镜(TEM),研究固溶淬火后残余形变(0 %,12.5 %,25 %,34.4%)和纤维对复合材料及其基体合金时效析出行为的影响。结果表明:形变对Al-4.5Cu合金的时效析出过程具有十分明显的加速作用,随着形变度增加,时效加速作用进一步加强;莫来石短纤维对Al-4.5Cu合金的时效析出过程具有加速作用;纤维和形变同时存在时,复合材料的时效析出过程还会进一步加快。但是,形变或/和纤维抑制了Al-4.5Cu合金中GP区的形成。
用挤压铸造法制备莫来石(mullite)短纤维/Al-4.5Cu复合材料及其基体合金。用硬度测试(HB)、差示扫描量热仪(DSC)和透射电镜(TEM),研究固溶淬火后残余形变(0 %,12.5 %,25 %,34.4%)和纤维对复合材料及其基体合金时效析出行为的影响。结果表明:形变对Al-4.5Cu合金的时效析出过程具有十分明显的加速作用,随着形变度增加,时效加速作用进一步加强;莫来石短纤维对Al-4.5Cu合金的时效析出过程具有加速作用;纤维和形变同时存在时,复合材料的时效析出过程还会进一步加快。但是,形变或/和纤维抑制了Al-4.5Cu合金中GP区的形成。
2003, 20(1): 106-110.
摘要:
在拉-拉载荷下测定了(Al2O3)f/Al复合材料的疲劳寿命(S-N)曲线。通过夭折试验以及SEM疲劳断口和纵截面组织结构分析,研究了复合材料的疲劳损伤模式。研究结果表明,(Al2O3)f/Al复合材料的疲劳极限为750MPa,远高于SCS-6碳化硅纤维增强钛基复合材料。该复合材料兼有钛基和树脂基纤维复合材料疲劳损伤的特点,高应力下由单个裂纹的起源和生长导致复合材料的失效;低应力下,疲劳损伤模式包括纤维劈裂、众多基体裂纹和单个基体裂纹的横向扩展。其中纤维劈裂是主控机制。其更高的疲劳极限可归因于低应力下纤维的纵向劈裂。
在拉-拉载荷下测定了(Al2O3)f/Al复合材料的疲劳寿命(S-N)曲线。通过夭折试验以及SEM疲劳断口和纵截面组织结构分析,研究了复合材料的疲劳损伤模式。研究结果表明,(Al2O3)f/Al复合材料的疲劳极限为750MPa,远高于SCS-6碳化硅纤维增强钛基复合材料。该复合材料兼有钛基和树脂基纤维复合材料疲劳损伤的特点,高应力下由单个裂纹的起源和生长导致复合材料的失效;低应力下,疲劳损伤模式包括纤维劈裂、众多基体裂纹和单个基体裂纹的横向扩展。其中纤维劈裂是主控机制。其更高的疲劳极限可归因于低应力下纤维的纵向劈裂。
2003, 20(1): 111-115.
摘要:
采用有限元分析方法,研究SHS/QP技术制备叠层材料过程中试样的温度分布和变化,为工艺参数的选择和试样界面结构分析提供参考。有限元计算表明SHS反应层厚度增加时,Fe基片界面处温度升高,Fe以液相存在的时间延长。采用有限元分析方法计算叠层材料残余热应力,叠层材料中TiB2+Fe金属陶瓷层与Fe基片的界面结合处径向边缘出现轴向应力和剪切应力的奇异点,导致在这个区域出现应力集中。
采用有限元分析方法,研究SHS/QP技术制备叠层材料过程中试样的温度分布和变化,为工艺参数的选择和试样界面结构分析提供参考。有限元计算表明SHS反应层厚度增加时,Fe基片界面处温度升高,Fe以液相存在的时间延长。采用有限元分析方法计算叠层材料残余热应力,叠层材料中TiB2+Fe金属陶瓷层与Fe基片的界面结合处径向边缘出现轴向应力和剪切应力的奇异点,导致在这个区域出现应力集中。
2003, 20(1): 116-120.
摘要:
采用SHS/QP工艺制备了(TiB2+Fe)/Fe叠层材料。SEM分析表明TiB2+Fe金属陶瓷层结构致密。用EPMA研究了TiB2+Fe金属陶瓷层与Fe基片之间的界面连接机制,结果表明TiB2从TiB2+Fe侧向Fe基片侧进行扩散,以及TiB2+Fe层中的Fe粘结相和Fe基片的粘接完成了(TiB2+Fe)/Fe叠层材料的界面连接。叠层材料接头断裂时,断裂位置发生在TiB2+Fe金属陶瓷层,而不是沿着TiB2+Fe层与Fe基片的界面断裂。
采用SHS/QP工艺制备了(TiB2+Fe)/Fe叠层材料。SEM分析表明TiB2+Fe金属陶瓷层结构致密。用EPMA研究了TiB2+Fe金属陶瓷层与Fe基片之间的界面连接机制,结果表明TiB2从TiB2+Fe侧向Fe基片侧进行扩散,以及TiB2+Fe层中的Fe粘结相和Fe基片的粘接完成了(TiB2+Fe)/Fe叠层材料的界面连接。叠层材料接头断裂时,断裂位置发生在TiB2+Fe金属陶瓷层,而不是沿着TiB2+Fe层与Fe基片的界面断裂。
2003, 20(1): 121-124.
摘要:
在机械载荷和热载下对含分层损伤大层数复合材料层合板采用三维有限元法分析其后屈曲行为。这种有限元的特点是每个单元可包含多个具有不同铺设角、不同组分材料的铺层。在分析中引入接触元来防止层间的闭合接触效应,并进一步分析了分层前缘的能量释放率。结果表明温度对于复合材料层合板的层间破坏有重要影响。
在机械载荷和热载下对含分层损伤大层数复合材料层合板采用三维有限元法分析其后屈曲行为。这种有限元的特点是每个单元可包含多个具有不同铺设角、不同组分材料的铺层。在分析中引入接触元来防止层间的闭合接触效应,并进一步分析了分层前缘的能量释放率。结果表明温度对于复合材料层合板的层间破坏有重要影响。
