石墨烯增强铝基纳米复合材料研究进展

石墨烯以其优异力学、物理性能以及独特二维结构成为铝基复合材料的理想纳米增强相.金属基纳米复合材料制备技术快速发展,促进了石墨烯增强铝基纳米复合材料在结构和功能材料领域中的广泛研究.石墨烯在铝基体中的分散以及石墨烯/铝的界面控制问题具有重要科学研究和工程应用价值.重点介绍石墨烯增强铝基纳米复合材料最新研究进展,主要包括石墨烯增强铝基纳米复合材料的分散和冶金成型技术及其结构表征和力学性能研究.实验表明石墨烯能够显著提高铝基体力学性能,但作者认为通过优化工艺参数、改善微观结构和控制结合界面能够进一步优化材料性能.此外,为实现工程应用,还需加强石墨烯增强铝基复合材料的腐蚀性能和热、电性等物理性能研究,并突破材料的低成本、大规模制备技术.本文还基于石墨烯独特二维结构和表面状态,对石墨烯的增强增韧机制进行了深入讨论.     

石墨烯在电缆材料中应用研究进展

随着现代军用、民用电器装备的发展,对电线电缆的要求也相应地提高,传统的导体、绝缘和护套材料难以满足特殊线缆的要求。石墨烯具有优异的电性能、热性能和机械物理性能,通过添加石墨烯改善导体材料、绝缘材料的性能具有良好前景。文中介绍了可用于电线电缆的不同基体的石墨烯复合材料研究进展。     

石墨烯高分子复合材料的制备及在航空领域的应用

实现航空器轻量化可有效减少资源浪费,提升经济效益和使用性能。目前,使用复合材料替代传统金属材料是减轻航空器质量最主要的手段,国际市场中一些先进机型的复合材料用量可达50%以上。高分子材料来源广泛,加工性能好、耐蚀性好,质量远低于金属材料,将其作为复合材料基体应用到航空领域可有效减轻航空器质量。石墨烯是目前已知的强度最高的材料之一,具有极好的韧性、导电性,当其作为分散相加入到高分子材料基体后,可有效提升其力学及电学性能。所以,石墨烯高分子航空复合材料被视为传统金属材料的理想替代品,在航空器功能、结构材料领域都有巨大的研究价值。介绍了石墨烯高分子复合材料的原料制备方法、成型技术及其在航空领域应用的研究。     

航空用粉末冶金颗粒增强铝基复合材料研制及应用

简要分析了颗粒增强铝基复合材料的性能优势,阐述了铝基复合材料基体与增强体组元匹配性设计准则,评述了国内外粉末冶金工艺制备的颗粒增强铝基复合材料组织与性能特点。此外,较为详尽地总结了国内外先进颗粒增强铝基复合材料坯锭与构件的工程化制备技术以及复合材料无损检测的研究现状。最后还列举、分析和展望了颗粒增强铝基复合材料在航空领域的应用方向。     

铝基复合材料国内外技术水平及应用状况

铝基复合材料相对于传统基体合金具有高的比强度、比刚度和优良的高温力学性能、低的热膨胀系数、优良的耐磨性,在航空、航天、汽车、电子和交通运输工业具有十分广阔的应用前景。综述了铝基复合材料种类和制备方法、铝基复合材料国内外技术发展水平、铝基复合材料应用领域分析几方面,希望读者对铝基复合材料国内外技术水平及应用状况有所了解。     

激光增材制造高强高韧TC11钛合金力学性能及航空主承力结构应用分析

随着损伤容限设计理念发展和轻量化要求提高,高强高韧钛合金逐渐成为航空装备关键主承力构件主要结构材料。激光增材制造制备钛合金大型主承力构件具有数字化、短周期、低成本等技术优势,特别是激光增材制造过程超常固态相变动力学条件为制备高强高韧钛合金提供了新的机会。本文根据航空主承力结构选材性能要求,对激光增材制造TC11钛合金静强度、疲劳和损伤容限特性进行测试与分析,在此基础上对其在航空主承力结构的应用前景进行分析。结果表明,激光增材制造TC11钛合金力学性能具有显著的高强高韧和低屈强比特征,其疲劳缺口敏感性和裂纹扩展速率低,性能分散性小,综合性能满足航空主承力结构选材要求。与目前航空主承力结构广泛应用的TC4-DT损伤容限型钛合金相比,激光增材制造TC11高强高韧钛合金损伤容限特性相当、疲劳性能有所改善、许用应力提高23%,结构具有进一步减重优势。激光增材制造TC11钛合金优异的强韧性匹配在提高结构许用应力的同时可避免大厚度结构发生脆性断裂,其低疲劳缺口敏感性和优异的疲劳裂纹扩展特性对于结构服役安全具有重要意义。     

快速凝固粉末冶金铝锂合金

铝锂合金是一种比强度高、比刚度大的新型轻合金结构材料。它在航空航天技术中具有很大的应用潜力,而快速凝固技术和粉末冶金方法相结合为进一步改善其性能开辟了新的途径。本文综述了近年来有关快速凝固粉末冶金铝锂合金粉末的制备方法、成型固化工艺、合金的成分与性能及其最新发展等几方面的文献资料。     

无机粒子对石墨烯微片／环氧树脂复合材料导电性能的影响

以 KNG-CZ030石墨烯（graphene nanoplatelets,GNPs）为导电填料,环氧树脂（E-54）为聚合物基体,2-乙基-4甲基咪唑（2,4-EMI）为固化剂,采用溶液混合和超声分散的方法制备导电复合材料。通过添加无机粒子（NaCl, TiO2）,研究了无机粒子对石墨烯微片分散均匀性的影响以及对 GNPs ／E-54复合材料导电性能的影响。实验结果表明：加入 NaCl 和 TiO2提高了石墨烯微片在基体中的分散性,降低了复合材料室温体积电阻率,即提高了导电性能;NaCl ／GNPs ／E-54和 TiO2／GNPs ／E-54复合材料室温体积电阻率为106Ω·m 时,石墨烯质量分数分别为0．75％和0．73％,与未添加无机粒子的 GNPs ／E-54复合材料质量分数0．97％相比有所降低。     

航空用金属陶瓷减摩材料研究

航空用新型粉末冶金零件处于特殊工况下工作,属薄壁,易磨损件。本文研究了制取新型材料的工艺参数,检测了材料的力学性能和摩擦磨损特性,分析了金相显微组织,并且进行了批量试制和现场使用。用粉末冶金技术生产的四种零件完全满足航空技术要求,是一种具有广泛应用前景的新型减摩材料。     

TiB_2增强铝基复合材料低压压气机静子叶片高循环疲劳试验研究

根据某型航空发动机减重设计需求,考虑到TiB_2颗粒增强铝基复合材料轻质、高强的特点及某型航空发动机低压压气机静子叶片结构特征,开展了基于颗粒增强铝基复合材料的低压压气机静子叶片试验件的高周疲劳性能试验工作。试验结果表明:叶片试验件在3×10~7次循环下的高循环疲劳强度为246.30MPa,基本能够满足某型航空发动机静子叶片类零件的高循环疲劳设计要求。     

粉末冶金涡轮盘的性能与特点

综述了粉末冶金涡轮盘的工艺、性能与特点 ,论述了初始缺陷对其力学性能的影响 ,并分析了影响粉末冶金涡轮盘经济性的因素 ,这对我国正在开展的粉末冶金涡轮盘研制及其强度与寿命研究具有一定的参考价值     

放电等离子烧结制备石墨烯增强7075铝基复合材料的 显微组织与力学性能

通过放电等离子烧结(SPS)技术制备了不同石墨烯含量的7075铝合金基复合材料,测试了石墨烯含量对复合材料力学性能的影响。结果表明,铝基复合材料的硬度、压缩强度、屈服强度均随石墨烯的加入而增加,在石墨烯质量分数达到1.0%时获得最大值;石墨烯与金属之间的界面为纯净的冶金结合,石墨烯与金属原子之间为原子扩散连接;SPS烧结过程中未形成有害的Al_4C_3相;随着石墨烯含量的进一步增加(达到3.0%～5.0%),铝基复合材料的力学性能反而会随石墨烯的增加而不断恶化,石墨烯含量的持续增加会使石墨烯片层间的团聚愈发严重,这是复合材料力学性能不断恶化的主要原因。     

Nb-Si 基超高温合金的研究进展

Nb-Si基超高温合金由于熔点高、密度低和优良的高温强度等特点受到广泛关注,极具作为下一代高推重比航空发动机和超然冲压发动机的热端部件用材料的潜力.本文主要介绍了国内外在合金化、粉末冶金、定向凝固和热处理工艺对Nb-Si基合金组织和性能影响等方面的研究现状,并展望了其发展趋势.     

碳化硅增强铝复合材料显微组织结构研究

本文运用ＴＥＭ观察分析了多种碳化硅增强铝复合材料的显微组织结构，同时采用了电子衍射和宏观力学性能测试。结果表明，碳化硅纤维与液铝之间的界面反庆与制造工艺密切相关，直接影响复合材料的强度；碳化硅晶须与铝基体之间的界面结合良好。     

航空硅橡胶材料研究及应用进展

综述了航空硅橡胶的耐高温性能、耐低温性能、导电性能及阻尼性能等的研究现状,发现改善生胶结构(主链、端基、侧基以及分子量)、加入特种耐热添加剂(白炭黑、金属氧化物及其他添加剂)是提高航空硅橡胶耐高温性能的主要途径;调节改性链节类型、含量,破坏硅橡胶分子链的结构规整性是调节航空硅橡胶耐低温性能的主要途径;优选、并用掺杂导电粒子、改进其分散性是提高航空硅橡胶导电性能的主要途径;设计制备大空间位阻的活性聚硅氧烷阻尼剂是提高航空硅橡胶阻尼性能的主要途径.简要介绍了航空硅橡胶在高低温密封、导电和阻尼减振等方面的应用状况,提出高功能化的硅橡胶,如长期高耐热硅橡胶、耐超低温硅橡胶、高电磁屏蔽硅橡胶、高耐疲劳阻尼减振硅橡胶、准恒模量减振硅橡胶、发动机减振氟硅橡胶等特种材料是今后航空硅橡胶未来发展的方向.     

多巴胺表面改性反应时间对镀银玻璃微球及导电硅橡胶性能的影响

利用聚多巴胺(PDA)优异的黏结性能对镀银玻璃微球(SiO_2/Ag)进行表面改性,在不影响导电硅橡胶的导电性的前提下,提高导电硅橡胶的力学性能。结果表面,PDA改性能够提高SiO_2/Ag在硅橡胶中的分散性,控制反应时间能够实现PDA层厚度可控,从而实现导电硅橡胶导电性可控。改性反应时间为8 h时,SiO_2/Ag填充的导电硅橡胶的Payne效应,损耗角正切(tanδ),正硫化时间(T90),静态接触角达到最小,拉伸强度最大,电学性能符合应用标准。     

航空发动机热障涂层导电性能研究

传统的航空发动机热障涂层主要关注点是其热绝缘特性及可靠性的研究,并且已经形成了一整套基于YSZ的热障涂层技术,但是缺乏热障涂层高温导电性能的研究。另一方面,基于对航空发动机智能化的要求,需要在涡轮叶片表面制造电学器件(传感器),所以有必要对航空发动机热障涂层的电学性能进行相关的研究。研究了YSZ热障涂层在高温下的电学性能,提出了能提高其高温电绝缘性能的技术方法:可以对YSZ热障涂层喷涂配方进行改良。试验证明,在涂层中加入一定含量的氧化铝可以把热障涂层的高温电绝缘性能提高4个量级,可以满足在涡轮叶片热障涂层之上制作微传感器的实际工程需要。此外,利用计算机仿真技术对高温环境下的热障涂层复合结构进行了电学性能的综合分析,分析的结果证明,在传感器/热障涂层/涡轮叶片基底的复合结构当中,热障涂层表面的传感器电流的高温特性是各层材料的导电性、传感器与热障涂层的结构与尺寸的综合函数。     

介绍新型混杂复合材料（CALL）

纤维增强树脂/金属层间混杂复合材料是国外80年代开发的具有优良性能及广阔应用前景的新型结构材料。芳纶增强环氧/铝曾间混杂复合材料（ARALL）具有优异的耐疲劳开裂性、高拉伸强度,耐冲击、易加工成型,预计在90年代将取代大约10％航空用金属材料。碳纤维增强环氧/铝层间混杂复合材料（CALL）具有质轻、高强、尺寸热稳定性好、耐疲劳性能优良等特点。     

科技信息

1钛纤维增强铝基复合材料美国Iowa州立大学研制出一种轻质、高刚度并有良好弯曲和拉伸强度的钛增强铝基复合材料。据报道,用这种材料制成的直径5cm的缆绳可承受275t的质量。这种材料由亚微米组成的钛纤维沿轴向增强铝基体,而铝基体则由高纯度粉末通过快速凝固工艺生产制成的,材料的主要性能如下：极限拉伸强度600MPa,密度3g／cm3,延伸率16％,电阻率4.3×10-8Ω·m,极限拉伸强度与电阻率之比为13.9MPa／10-9Ω·m。这种材料将可用于为航天器提供电源的系绳,还可用于需要高强度、良好延展性和高电导率等材料综合性能好的领域。2一步…     

Al2O3w/TiAl复合材料的制备与力学性能

以钛粉、铝粉及Al2O3晶须为原料,采用粉末冶金法制备了Al2O3w/TiAl复合材料.借助于XRD、SEM分析方法及力学性能测试,分析了显微结构,讨论了工艺条件与性能的关系.结果表明,各工艺参数对复合材料的力学性能有较大影响,对粉料高能球磨以细化颗粒,通过先湿混后干混,以均匀晶须在基体中的分布,可有效改善复合材料的力学性能.