二维编织C／SiC复合材料高温拉伸性能研究

对二维编织C／SiC复合材料在1300℃高温氩气、湿氧环境下拉伸性能进行了实验,结合断口观察分析了其在拉伸载荷下的损伤和破坏机理。试验结果表明,二维编织C／SiC复合材料在高温氩气、湿氧环境下表现为非线性特征,通过对比发现,由于氧化作用,高温氩气环境下拉伸强度、破坏应变和比例极限均高于高温湿氧环境。断口观察表明,基体开裂、层间分层以及纤维和纤维束的断裂拔出是材料拉伸破坏的主要形式。     

颗粒增强锌基复合材料断裂与断口分析

为探讨颗粒增强低熔点金属基复合材料的性能和断裂特性，扩大锌合金的应用范围，本项工作采用流变铸造法制备了ＳｉＣｐ／Ｚｎ，Ａｌ２Ｏ３ｐ／Ｚｎ基复合材料，对该材料进行了冲击韧性、弯曲强度、压缩强度等性能测试，观察了其断口形貌，分析了其断裂特性，提出了此类复合材料的断裂模式。文中还讨论了增强颗粒的表面处理、粒子含量、粒径大小、粒于种类、基体合金种类对复合材料性能的影响。     

复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤扩展特性

进行了碳纤维增强复合材料蜂窝夹芯板低速冲击试验及冲击后面内单向压缩试验,并采用解析解方法对含低速冲击损伤的复合材料蜂窝夹芯板在面内单向压载作用下的损伤扩展过程进行了预测与分析,分析结果与试验结果吻合较好.研究进一步扩展了解析解模型,使之能够预测和分析在面内双向拉压载荷作用下含低速冲击损伤的复合材料蜂窝夹芯结构的损伤扩展特性.分析结果表明,施加面内横向拉伸载荷会延迟复合材料蜂窝夹芯结构在面内纵向压载作用下低速冲击损伤扩展过程,从而提升结构在纵向的残余压缩强度.     

面向纤维增强复合材料低速冲击损伤的非线性混合模型

基于连续介质损伤力学提出了一种纤维增强复合材料(Fiber reinforced polyrner/plastic,FRP)结构低速冲击损伤预测的渐进损伤模型,包含非线性剪应力应变关系和归一化的混合模式基体损伤演化,用来预测复合材料层合板低速冲击损伤。模型区分了纤维拉伸/压缩、纤维间拉伸/压缩4种层内损伤以及层间分层损伤;纤维间损伤起始由Puck失效准则预测,损伤演化由断裂面上的等效应变控制,失效判定时考虑了就位效应对强度的影响;模型中加入单元特征长度以消除计算结果对网格密度的依赖性。以[45_4/-45_8/45_4],[0_3/45/-45]_S和[45/-45/0_2/90/45/0_2/-45/45]_3三种铺层的复合材料层合板为例,预测了不同冲击能量下复合材料层合板的低速冲击损伤响应参数,试验结果证明了本文模型的有效性。     

碳/环氧复合材料的电阻-应变自诊断基础研究

本文研究了碳/环氧复合材料在拉伸和弯曲过程中试样电阻率随外力作用而变化情况,并建立了电阻与应变关系曲线。结果表明,实验过程中电阻变化能够反映材料受力和破坏情况的特性,因此可以将这一特性作为研究碳/环氧复合材料自诊断的基础。     

熔融沉积法制备纤维素纳米纤维增强聚乳酸基复合材料的拉伸性能（英文）

生物可降解聚合物可以在保持结构力学性能的同时可以实现碳中性,是石油基聚合物的潜在替代品。在这些聚合物中,聚乳酸(Polylactic acid,PLA)因其良好的力学性能、生物相容性和热塑性而特别有发展前景。本文利用机械脱脂纤维素纳米纤维(Cellulose nanofiber,CNF)来提高聚乳酸的力学性能,该纤维具有显著的力学性能和生物降解性。熔融沉积建模(Fused deposition modeling,FDM)是热塑性聚合物的三维打印方法之一,可以降低制造成本。本研究采用FDM法制备了机械脱脂CNF增强PLA基复合材料,并在两个打印方向(0°/90°和+45°/-45°)上研究了它们的拉伸性能,梳理了机械制备CNF增强PLA基复合材料的印刷方向与拉伸行为之间的关系。此外,利用扫描电镜研究了机械脱脂CNF增强PLA基复合材料的显微组织和断口。     

不同碳材料对铜基复合材料组织和性能影响研究

本研究以石墨片、碳纳米管、石墨烯和氧化石墨烯为增强碳材料,采用复压复烧法制备了质量分数为0.5%的不同碳材料/铜复合材料,并分析了各复合材料的显微组织、相对密度、显微硬度与拉伸性能。微观组织观察表明,石墨片、碳纳米管和石墨烯在复合材料中均存在团聚,而氧化石墨烯的分散性较好。纯铜及不同碳材料/铜复合材料的相对密度较高,其值均在96.74%以上。不同碳材料/铜复合材料的显微硬度均高于纯铜,除石墨/铜外,其余碳材料/铜复合材料的抗拉强度均大于纯铜,主要强化机制为细晶强化和位错强化。然而由于碳-铜的结合力较弱,所有碳材料/铜复合材料的断后伸长率均小于纯铜。综合比较发现,以氧化石墨烯为增强材料制备的还原氧化石墨烯/铜复合材料的性能最佳,其相对密度、显微硬度、抗拉强度均为最大,分别为99.04%、71.2 HV、229.22 MPa,断后伸长率达到了66.8%。     

低能量冲击对碳/环氧复合材料缠绕压力容器的结构损伤及强度影响分析

碳/环氧复合材料缠绕压力容器对外界冲击非常敏感,较低能量的冲击就有可能造成容器结构的严重损伤,进而导致爆破强度的显著降低。国外在碳/环氧复合材料缠绕压力容器低能量冲击研究方面取得了一些试验结果,在对这些试验结果进行综合分析,提炼出了影响冲击损伤效果的相关因素,并分析了这些因素对损伤效果的影响趋势进行了。另外对我国今后开展这方面的相关研究工作提出了一些建议。     

再生型木塑复合材料的研究

为了充分利用城市固体废弃物中的各项资源,本项工作将固体废弃物中的高密度聚乙烯(H igh dens itypo lyethy lene,HDPE)回收后与废弃的木纤维进行复合,成功地制备出再生型木塑复合材料。研究了木纤维长度、含量以及相容剂对木塑复合材料热性能和力学性能的影响。通过扫描电子显微镜观察了复合材料的冲击断口形貌,分析了此类复合材料的断裂机制。结果表明:木纤维的加入使HDPE的结晶温度降低,结晶速度减慢;相容剂的加入大大改善了木纤维与基体树脂之间的界面结合。随着木纤维含量的增加,木塑复合材料的弯曲强度升高,冲击强度下降。     

网络陶瓷增强铝基复合材料的摩擦磨损特性

提出了三维陶瓷网络（骨架）增强金属基复合材料的新构思，设计和制备了一种新型的三维陶瓷网络（骨架）增强铝合金复合材料，研究了其在干摩擦状态下的滑动摩擦磨损行为。结果表明，基体铝合金在重载时产生严重粘着磨损，磨损层发生软化和塑性流动，而复合材料中的陶瓷颗粒暴露于磨损表面并起承载作用，从而保护基体不发生严重磨损，复合材料对磨环的磨损量大于基体合金对磨环的磨损量，但复合材料摩擦副的总摩损量比基体合金摩擦副的小。     

流变铸造法制备Al_2O_（3P）／ZA4－3复合材料的研究

为提高模用锌合金ＺＡ４－３的性能，扩大其应用范围，本项工作采用流变铸造法成功地制备了性能稳定的Ａｌ２Ｏ３Ｐ／ＺＡ４－３复合材料。对该材料进行了弯曲强度、冲击韧性、压缩强度、硬度及耐磨性等性能试验，结果表明：Ａｌ２Ｏ３ｐ的加入，使锌合金的压缩强度、室温和高温硬度以及耐磨性明显提高，其弯曲强度略有降低，而其冲击韧性下降了　。最后还讨论了成形工艺参数、颗粒含量和颗粒直径对该复合材料性能的影响。     

SiCp／Zn基复合材料的制备与显微组织的观察

为探讨颗粒增强低熔点金属基复合材料的制备工艺和性能，扩大锌合金的应用范围，本项工作采用旋涡搅拌法制备了ＳｉＣｐ／Ｚｎ基复合材料，并讨论了搅拌工艺参数，增强颗粒表面处理对复合效果的影响。显微组织观察表明：ＳｉＣｐ分布均匀程度取决于颗粒的表面处理以及复合工艺参数的控制。ＳｉＣｐ经高温焙烧后，其表面获得一层稳定的ＳｉＯ２，从而有利于改善ＳｉＣｐ与基体锌合金的浸润性能。在基体中加入Ｍｇ等金属粉末，对于Ｓｉ     

网络陶瓷增强铝基复合材料的摩擦磨损性能及磨损模型

本文研究了网络陶瓷增强铝基复合材料在干滑动摩擦条件下的磨损行为,并在大量试验基础上建立了复合材料的磨损模型。结果表明:复合材料的耐磨性明显优于基体合金,其主要原因是增强体独特的网络结构可制约基体合金的塑性变形,并减少对偶件同基体合金的接触,从而有效地增强了复合材料的耐磨性能;从复合材料的磨损率方程中发现,在三个影响因素(载荷、转速、时间)中,转速对磨损率的影响最大,载荷次之,时间最小;磨损率方程的预测值与实测值符合的很好,建立的磨损模型符合实际磨损状况。     

负压实型铸造法制备金属基复合材料的工艺研究

运用负压实型铸造法（Ｖ－ＥＰＣ）成功地制备了钢纤维增强铝基复合材料，对所制备的试样进行了力学性能测试并观察了微观组织和断口形貌。试验表明，机械固结法可用于制备纤维预制件，最佳浇注工艺参数为浇注温度７３０～７４０℃，浇注速度３～４ ｋｇ／ｓ，铸型负压度－ ０．０２５～－ ０．０４０ ＭＰａ。分析了气化模制备的影响因素以及浇注工艺参数对复合材料性能的影响。     

激光功率对激光熔覆Ni包WC涂层组织与性能的影响

采用IPG YLS-6000型 大功率光纤激光器在42CrMo合金表面制备Ni包WC涂层，研究激光功率对涂层组织及性能的影响。研究表明:随着激光功率的增大，涂层组织呈粗化趋势;且在激光功率的增大过程中，涂层中WC颗粒逐渐分解为Fe-C化合物，硬度逐渐减小;当激光功率为1 800 W时，显微硬度达到最大值1 050 HV;Ni包WC涂层显著提高了基材的耐磨性，在同等磨损条件下，涂层的磨损量仅为基体试件的1/5，但激光功率对涂层磨损量的影响不大。     

树脂结合剂CBN砂轮缓进深磨钛合金——CBN砂轮在缓磨中的应用

本文从磨削力、磨削温度、金属去除量、砂轮磨损形态、磨削方式以及工件表面形貌等多方面考察研究了树脂结合剂CBN砂轮在缓进磨削钛合金中的应用,并将其与普通碳化硅砂轮的磨削性能作了对比。实验结果显示,在缓进磨削中,CBN砂轮的磨削性能确实明显优于碳化硅砂轮。CBN砂轮磨削时的力、温度值均较SiC砂轮磨削时要低,砂轮磨损速度远远低于SiC砂轮,磨削表面纹理也优于SiC砂轮。CBN砂轮缓磨钛合金时能长期保持锋利的原因不是由于自锐作用,而是CBN磨料不会与钛合金发生粘附且具有良好耐磨性的缘故。CBN磨料本身所具有的极高的化学稳定性、它的超硬超耐磨特性与缓磨本身的低温特征所构成的最佳工艺组合是解决钦合金难磨问题的理想途径。     

正交铺设陶瓷基复合材料基体裂纹演化研究(英文)

采用能量平衡法对正交铺设陶瓷基复合材料在单轴拉伸载荷作用下的基体裂纹演化进行了研究。在拉伸载荷的作用下,正交铺设陶瓷基复合材料有5种开裂模式。开裂模式3包括横向开裂、基体开裂和纤维/基体界面脱粘;开裂模式5只包括基体开裂和纤维/基体界面脱粘。本文得到了两条横向裂纹之间出现开裂模式3和5的初始基体开裂应力;并得到了开裂模式3多裂纹演化的初始基体开裂应力。讨论了铺层厚度、纤维体积含量、纤维/基体界面剪应力和界面脱粘能对基体开裂应力和基体裂纹演化的影响。结果表明,对于SiC/CAS材料而言,两条横向裂纹之间首先出现开裂模式3。