金属基纳米复合材料的制备技术研究

综述了复合材料家族中的新成员——金属基纳米复合材料制备技术的国内外研究现状和本课题组近期取得的研究成果，对6大类工艺方法的机理、特点、适用范围和现阶段开发程度，以及由这些制备工艺所开发出的新材料的优异的机械、物理、化学性能进行了全面分析，并综合评价了各种工艺的优缺点。在展望金属基纳米复合材料广阔的应用前景基础上，指出了其制备技术未来的发展方向。     

模具钢堆焊金属的强度与变形对热疲劳抗力的影响

对两种模具钢堆焊金属（3Cr2W8和HM3）进行了外加约Coffin型热疲劳试验。试验表明，模具堆焊金属的热疲劳抗力由其变形的难易程度决定：变形越困难，热疲劳抗力越高。研究进一步表明，材料变形的难易程度又与变温循环过程，热疲劳试样拉伸应力的增加和材料屈服强度的降低有关。屈服强度的降低是由于在循环过程中，材料的组织发生了动态变化，如动态回复、动态再结晶及第二相粒子的析出与聚集；拉伸应力的增加是由于微观组织中应力松弛的结果。     

金属材料循环应变硬化/软化瞬态响应的数学模型

本文讨论了金属材料循环硬化/软化瞬态响应特性,定量分析了在应力—应变响应中应力幅值(在对称应变控制下)的变化规律,给出了应力幅值变化的数学表达式。该式表明,应力幅值的变化不仅与材料性质和材料进入塑性变形范围的次数有关,而且还与应变幅值的大小有关。与已有的数学模型相比较,本文提出的模型与试验结果符合较好,并且无需拟合诸如循化硬化/软化系数这样的试验参数,因而可以节省大量的费用。此外,使用本文的模型由计算给出了瞬态过程中循环强度系数和应变硬化指数的变化规律,发现二者在寿命前半部分循环中变化很大,而在寿命后半部分循环中变化很小,这与试验得到的结果是一致的。     

金属结构损伤复合材料微波修复的实验研究

研究一种利用微波修复金属结构损伤的新技术,阐明了微波修复机理,探讨了界面形成与快速固化理论。复合材料微波修复通过在修复区注入微波吸收剂提高导电磁率来吸收微波辐射,并将微波能转换为热能,利用特殊设计的微波施加器发射微波可以使热量直接加在修复区而不加热整个结构。本文还提供大量的实验数据,表明微波修复试件的强度高于传统方法修复的试件,微波修复技术适合于现役飞行器在各种环境下的外场快速修复。     

机械加工对烧结金属多孔材料孔隙的影响

建立了烧结金属多孔材料连通孔隙形成的模型,通过控制机械压制压力获得了一定孔隙率的金属多孔材料。为了拓展烧结金属多孔材料在工业领域中的应用,文中研究了放电线切割、水切割和磨削加工对材料表面孔隙结构及材料透气性的影响,采用扫描电镜和显微镜分析了材料加工后表面上孔隙的形貌。实验结果表明,放电线切割、水切割和磨削对烧结金属多孔材料加工之后,材料被加工的表面孔隙被部分堵塞,材料的透气性有一定程度的降低,但材料内部的孔隙仍有较好的连通性。     

直接金属粉末激光烧结温度场的数值模拟研究

初步建立了用于模拟直接金属粉末激光烧结过程中传热行为的数学模型，该模型考虑了诸如传导、辐射和对流等与烧结有关的热现象。给出了固相、液相和气相共存的金属粉末烧结体系导热系数的计算方法。考虑到激光束的持续移动，采用了坐标原点位于光斑中心的动坐标系来简化方程的求解计算。在绝热边界条件和热物性参数恒定的假设下，求得了在基模高斯光束近似作用下热传导方程的解析解。运用FORTRAN语言编写了运算程序．并对铜粉激光烧结的温度场进行了数值模拟，模拟结果与初步实验结果较为吻合。     

金属基复合材料的切削加工

选用四种切削性能优良的刀具材料：细晶粒硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金刚石，对两种典型的金属基复合材料即氧化铝纤维增强与碳化硅颗粒和氧化铝纤维混杂增强铝基复合材料的切削加工性进行了全面深入地研究。结果表明：加工混杂增强铝基复合材料时，聚晶金刚石刀具的磨损阻力最大。而加工纤维增强复合材料时，细晶粒硬质合金刀具的磨损率低、工件表面完整性好且加工成本最低。本文对刀具的磨损机理也进行了深入探讨。最后，从刀具磨损和表面完整性观点出发，给出了加工不同金属基复合材料的最佳刀具材料。     

金属切削数据库建造技术研究

提出由切削用量库、刀具几何角度库、切削液库和单位切削功率库基本构成金属切削数据库，给出了它们的关系模式。由切削参数编码的特征位合成切削用量库关键字，即构成切削数据编码。按切削深度规范化存贮切削数据，并给出切削用量插值计算式。由切削数学模型的系数和指数，以及不同切削条件的修正系数建立浓缩型切削数据库，这类数据可实现切削数据优化。运用金属切削理论与经验等领域深层知识建立刀具材料选择专家系统，它作为一个子系统由切削数据库系统调用，通过正反向混合推理，可为切削新型金属材料推荐合适的刀具材料牌号。     

时效应力松弛校形原理及其在蒙皮制造中的应用

时效应力松弛校形和成形方法已成功地用于制造飞机铝合金蒙皮壁板,具有很多优点。本文论述该方法的原理、应用和模拟试验结果。通过2024和LY12铝合金板件的单曲度与双曲度弯曲试验,研究了校形效果随温度、时间和预变形等的变化规律。回弹和残余应力的测量结果表明,校形效率随温度和时间提高,在铝合金人工时效温度和时间范围内,一次约可消除回弹60％。剩余的尺寸偏差可通过在夹具上修出过弯量消除。     

面向制造的飞机钣金零件多态模型

 针对飞机钣金零件数字化制造过程中零件信息定义问题，对多态模型作进一步研究，建立了基于状态、特征、要素和数据4个层次的模型结构，分析了模型的内容和组元关系，结合实例给出了模型各个状态的定义顺序，说明了模型的实际应用。工艺设计、工艺装备设计等应用系统可以直接引用模型的状态信息，实现飞机钣金制造过程的数字量传递和智能化决策。