非连续增强金属基复合材料的热残余应力

详细地论述了非连续增强金属基复合材料热残余应力的产生、松弛机理以及热残余应力对材料组织和性能的影响，并预测了今后的发展方向。指出增强体与基体的线膨胀系数之差、界面结合和温度变化是产生热残余应力的必要条件，非连续增强金属基复合材料的热残余应力的松弛将使得金属基复合材料基体内的位错密度增加，热残余应力使复合材料的拉伸强度降低。     

熔体搅拌法制造颗粒增强金属基复合材料

在各种金属基复合材料中，颗粒增强复合材料的民用前途最大；而其各种制造方法中，又以熔体搅拌法最有希望用于大规模工业生产中。本文综述了熔体搅拌法制造颗粒增强金属基复合材料的发展历史，分析了制造过程中所遇到的问题，归纳了已有的解决措施。     

我国金属基复合材料取得重大进展

碳纤维增强金属基复合材料具有比强度和比模量高、尺寸稳定性好、耐高温和抗激光辐射等特点。在一些使用温度高、部件尺寸稳定性和刚性要求严格的场合下,金属基复合材料比金属和树脂基复合材料具有更好的性能。金属基复合材料是目前世界上正在发展中的新材料,是宇航、航空、电子和现代化武器等系统理想的结构材料和功能材     

金属基复合材料制造技术

金属基复合材料具有比强度高、比刚度高、耐热、耐磨损、导热、导电、尺寸稳定等优点,是一种很有发展前途的新材料,不仅可以用于制造航空航天零部件,而且可以广泛地用于制造各种民用产品。本文仅以日本为例,介绍金属基复合材料制造技术的发展概况。     

原位自生TiB2/Al基复合材料的制备及性能

在合金的基础上进一步引入纳米陶瓷颗粒,从而制备出颗粒增强金属基复合材料,是提高金属材料综合性能的重要手段。本文从原位自生TiB_2/Al基复合材料的制备方法、不同加工工艺下复合材料的微观组织、复合材料的力学性能三个方面总结了其研究现状,同时展望了原位自生TiB_2/Al基复合材料的发展方向。通过原位自生方法制备出的TiB_2颗粒增强铝基复合材料具有颗粒尺寸小、与基体界面结合良好等优点。通过合金化设计、热加工塑性变形、快速凝固工艺可进一步改善纳米陶瓷颗粒的分散性。相对于外加法制备的金属基复合材料,原位自生TiB_2/Al基复合材料具有更加优异的力学性能,如弹性模量、强度、抗疲劳性能、抗蠕变性能等。     

激光冲击TC17钛合金诱生的微结构的特征及热稳定性

研究激光冲击(Laser shock peening,LSP)诱生TC17钛合金的表层梯度微结构特征及其热稳定性具有重要的理论与应用价值。TEM的研究结果表明:LSP处理后,靠近基体处以较高密度形变孪晶和位错为主;越接近冲击表面应变速率越高,发生孪生的原子来不及进行位置重排、孪晶数量较少,因而以高密度位错缠结、位错胞以及位错胞转变成的亚微米级亚晶为主;最表面晶粒平均尺寸由原始～43μm瞬间细化至～396nm,表面晶粒瞬间显著细化是旋转动态再结晶的结果。LSPed试样经573K/1h退火后各深度处的位错密度降低,孪晶密度/位错胞以及最表面晶粒尺寸变化不大;而LSPed试样经673K/1h退火后其各深度处的位错密度下降更明显,孪晶数量也有所下降,而位错胞和最表面晶粒平均尺寸长大明显;673K是激光冲击TC17钛合金诱生的微结构的热稳定临界温度,维氏硬度试验结果也表明当退火温度达673K后硬度值下降明显。     

连续增强型热塑性复合材料的振动焊

连续纤维增强复合材料用于航空航天、汽车制造及其他多种工业领域。先熔化再固化的性能使热塑性复合材料可采用振动焊进行连接。在此项研究中 ,振动焊用于连接玻璃纤维编织增强型聚丙烯板材。研究所得到的有效焊接参数 ,诸如熔化、焊接压力及接头几何形状等 ,已证明振动焊可用于连接高增强复合材料 ,而且其焊接强度接近于短纤维复合材料的焊接强度。连续增强型热塑性复合材料的振动焊@蓝天     

消息动态

定向激光焊加快金属基复合材料制造美国麻省的Triton系统公司开发了一种技术，可以加速高性能金属基复合材料零件的制造过程并降低成本。它可以在几个小时内完成样件的制造。这种技术称为定向激光焊（DLW），可将金属粉末熔化并成形三维结构。这种方法的实质是在激光器的焦点上将增强体颗粒与金属粉末熔结。用氧化铝与铝基体组成的复合材料可以代替钛，用作航空的压氧机静子叶片。达索飞机公司安装超高速切削机床消息动态法国达索飞机公司在其Seclin工厂将首台超高速（UTGV）切削机床投入使用。这台由Fore。t－Line公司开发的“航空之…     

工艺动态

渗透扩散固溶———制备金属基复合材料的新途径　　采用颗粒体积百分比达到５０％的渗透方法可制备颗粒增强金属基复合材料。该工艺过程以增强陶瓷颗粒和纯金属粉末混合物制备的多孔预成形件的低熔点共熔合金的渗透为基础,渗透是在高于共熔合金温度和低于纯金属的熔化温度下进行的。如果用共熔合金物渗透,即可呈平面前锋的形式固溶,它是通过在固体粉末和熔化物之间的合金元素的分溶来控制的。试验结果表明,如果增强颗粒与纯金属粉末的尺寸相同,在金属基复合材料中可获得同质空间分布。采用链形神经网络作为“软传感器”监控树脂／石墨…     

连续纤维增强金属基复合材料的研制进展及关键问题

介绍连续纤维增强金属基复合材料的种类及其在航空航天领域的应用情况,并对连续纤维增强金属基复合材料研制过程中的难点和热点问题进行归纳和总结,对关键技术问题提出相应的研究方法和思路。纤维与金属基体间的界面问题是其研究与应用的最主要问题,可以从纤维的表面改性、纤维与基体的相容性和润湿性、界面反应、界面强度等方面入手,结合各种复合材料制备工艺的特点,解决界面薄弱性问题;另外加强复合材料损伤机理的研究,建立其损伤评价体系,可以为其实际应用提供参考依据;先进的加工成型和连接技术,可以降低复合材料零件的制造成本,确保零件质量,是复合材料产业化应用的重要保证。     

变质和细化处理对铸造Al／SiCp复合材料组织和机械性能的影响

研究了变质和细化处理对搅拌法制备的１５ｖｏｌ％ＳｉＣ粒子增强的铸造Ａｌ－Ｓｉ金属基复合材料的组织和机械性能的作用。试验表明，变质和细化元素的添加对该金属基复合材料组织的影响与相应的基体合金一致。变质处理使复合材料基体合金中的片状或针状共晶硅变成纤维状，细化处理能明显地细化αＡｌ晶粒，因而能明显地提高该复合材料的拉伸性能。单独的细化处理使拉伸强度提高８％，而同时变质和细化处理使拉伸强度提高１４％。     

金属基复合材料在直升机上的应用

金属基复合材料的制造和使用有很长的历史,随着近代工业的发展得以迅猛的发展和进步。由于金属基复合材料可以通过两种或两种以上材料的复合来达到比重小、比强度好、比刚度高、耐疲劳、抗高温、抗腐蚀等性能要求。因而在航空工业方面得到了迅速的推广,尤其是在直升机上的应用更为广泛。     

用粉浆法制造SiC/Al复合材料

 用Nicalon SiC纤维进行SiC/Al复合材料研究的结果表明,Al对该纤维的润湿性很差。其次,该纤维会与Al发生化学反应损伤纤维从而使其强度下降。因此,寻找一种低温固态复合工艺,如粉浆法,是必要的。粉浆法可避开液态Al不润湿SiC纤维的不利因素,又可降低化学反应速度,从而减少对纤维的化学损伤;此法可在常温下预成形因而可将玻璃的缠绕成型工艺移植到金属基复合材料。     

反应铸造TiC／NiAl（Fe）复合材料的力学行为和强化机理研究

研究了反应铸造ＴｉＣ／ＮｉＡｌ（Ｆｅ）复合材料压缩、拉伸性能和强韧化机制。ＮｉＡｌ（Ｆｅ）合金的室温拉伸延伸率达１１％。含２０％ＴｉＣ颗粒的ＮｉＡｌ（Ｆｅ）基复合材料的室温拉伸率为２．５％。与多晶ＮｉＡｌ合金及其复合材料相比,２０％ＴｉＣ／ＮｉＡｌ（Ｆｅ）复合材料的室温拉伸延伸率明显提高。原位合成的ＴｉＣ增强颗粒在高温下具有明显的增强效果,含２０％ＴｉＣ增强颗粒复合材料的高温强度比基体合金高１００％。塑性的枝晶间区域的存在是ＮｉＡｌ（Ｆｅ）及其复合材料在室温塑性得以改善的主要机制。ＸＤ＋ＲＣ工艺导致的晶粒细化作用是ＮｉＡｌ（Ｆｅ）基复合材料的主要强化机制,位错强化和弥散强化对强度也有一定贡献。     

Al2O3陶瓷颗粒增强铝基复合材料的研究

一种新型的陶瓷颗粒增强铝金属基复合材料已由熔铸法成功地制备出来。对于这种材料进行了一系列性能测试,包括力学性能、热膨胀系数及耐磨性能。测试结果表明,这种材料具有重量轻、硬度高、高温强度好、热膨胀系数低、耐磨性能好等优点,是一种具有生命力的新型材料。     

低成本聚硅氧烷制备SiC_f／Si-O-C材料性能研究

以聚硅氧烷为先驱体,采用先驱体转化法制备SiCf/Si-O-C复合材料,同时测试所得复合材料的弯曲强度、韧性、剪切强度、密度、热膨胀系数、导热系数、耐烧蚀性能.结果表明,SiCf/Si-O-C复合材料具有良好的综合性能.对所得材料微观结构进行分析讨论,发现界面结构与致密度是SiCf/Si-O-C复合材料具有高性能的主要原因.     

C/C-Cu 复合材料的弯曲性能

以碳纤维针刺毡为整体骨架,采用CVI工艺制备出不同密度的C/C复合材料,然后用挤压铸造成型方法制备了C/C-Cu复合材料。并对不同组分的C/C-Cu以及C/C复合材料的弯曲性能进行了研究,结果表明:密度为4.59 g/cm3的C/C-Cu复合材料的xy向弯曲强度高于密度为1.85 g/cm3的C/C复合材料,并且具有一定的塑性,铜基体发挥了增韧增强的作用;密度为2.04 g/cm3的C/C-Cu复合材料的xy向弯曲强度低于密度为1.85 g/cm3的C/C复合材料,且没有塑性出现,铜基体分散未发挥增强作用。     

超细晶Laves相NbCr2颗粒增强Nb基复合材料的制备及其组织性能研究

采用机械合金化 热压工艺制备了Laves相NbCr2增强的Nb基复合材料。研究了Nb-22.5Cr配比成分的Nb,Cr元素粉经MA30h后在1250℃分别热压10min,20min和30min所获得的Nb/NbCr2复合材料的组织和性能。结果表明:三种热压时间均可制备出组织均匀,致密度高的Nb/NbCr2复合材料,体积分数约为30%的近等轴状的Laves相NbCr2颗粒弥散分布于Nb固溶体基体中。热压20min的试样具有最佳的组织和性能,其Laves相NbCr2的晶粒尺寸达到亚微米级,致密度达到99.2%,维氏硬度为9.41GPa,屈服强度为2950 MPa,抗压强度为3345 MPa,塑性应变达到了7.01%,充分实现了Laves相NbCr2颗粒强化和细晶强韧化的效果。     

PAXD法制备TiB/TiAl基复合材料及其力学性能研究

利用Al-Ti-B体系的放热反应,通过压力辅助放热弥散法(PAXD),原位合成了TiB/TiAl基复合材料.借助XRD,SEM分析了TiB/TiAl复合材料微观组织及并测试了其力学性能,探讨了TiB增强增韧TiAl金属间化合物的机制.研究结果表明:其增强相为TiB,基体相为TiAl和Ti3Al.TiB增强体主要以颗粒状、板状及细棒状均匀分布在基体中,其尺寸范围为亚微米级.复合材料的弯曲强度及断裂韧度较二元的TiAl金属间化合物有很大的提高.原位合成TiB/TiAl复合材料主要强化机制有:弥散强化、热膨胀合理失配强化机制、晶须(晶棒)强化.     

SiC/TC4复合材料轴结构力学性能分析及试验验证

为了对连续纤维增强金属基SiC/TC4复合材料轴结构进行结构完整性研究,利用复合材料力学性能半经验公式、经典层合板理论与层合轴结构本构关系,建立与复合材料轴结构验证模型尺寸相同的有限元仿真计算模型,对连续纤维增强金属基复合材料轴结构在扭转载荷作用下的力学性能及响应进行预测与试验验证;并在验证的基础上对复合材料轴结构进行了力学性能进行了分析。结果表明:仿真计算结果与试验数值之间误差在5.7%以内,说明分析中使用的理论、方法与模型可靠;在复合材料轴结构总厚度4.5mm与铺层数不变的情况下,±45°交替铺层更有利于扭转刚度的提升,且复合材料层位于轴结构厚度的中间时,复合材料轴结构具有更高的结构效率。