铁磁颗粒夹杂软基体复合材料的制备和特性分析

目的制备铁磁颗粒夹杂软基体复合材料,研究其磁学特性和力学特性。方法在室温条件下采用自然固化制备得到铁磁颗粒夹杂软基体复合材料。利用多物理场COMSOL有限元分析软件,研究单向磁场和单轴拉伸下颗粒体积分数对各向异性及各向同性的铁磁颗粒夹杂软基体复合材料特性的影响。结果颗粒体积分数对2种复合材料的相对磁导率及杨氏模量影响很大,且相同颗粒体积分数时,各向异性的铁磁颗粒夹杂软基体复合材料受颗粒体积分数影响更大。结论铁磁颗粒夹杂软基体复合材料的有效性能不仅和材料各组分的比例有关,而且和材料各组分的分布形式有很大关系。     

高应变率下SiCp/Al的断口形貌和变形机制

利用Hopkinson压杆对采用无压浸渗法制备的高体积分数SiCp/Al复合材料进行高应变率冲击压缩实验,研究了应变率对复合材料微观断口形貌的影响,分析了其在高应变率下的变形机制.结果表明：强度较高的复合材料有较强的产生变形局部化的倾向;同时,SiC颗粒尺寸对局部化的形成有明显影响,增强相颗粒尺寸较小（100μm）的复合材料更容易产生变形局部化,在高应变率压缩载荷下,无压浸渗高体积分数SiCp/Al复合材料在增强相颗粒破裂的同时会出现基体的局部化变形,复合材料的损伤行为与材料中的增强相颗粒尺寸密切相关.     

增强颗粒形状对Al/SiC复合材料室温下阻尼特性的影响

利用有限元方法对Ａｌ／ＳｉＣ复合材料的阻尼特性进行了数值模拟，着重研究了增强颗粒的几何形状对Ａｌ／ＳｉＣ复合材料室温阻尼特性的影响，结果显示圆形的增强颗粒的效果最好，同时还发现当增强颗粒的体积分数为４．５％～５．０％时，材料的阻尼特性最好     

具有随机分布孔洞材料塑性变形的数值模拟

利用C语言编写了能生成含随机分布孔洞的多孔材料几何模型的程序,结合MSC商用有限元软件,分析了孔洞的体积分数、尺寸大小以及分布形态对多孔材料塑性变形性能的影响.结果表明,固定孔洞大小时,孔洞体积分数越大,材料的整体变形越大;固定体积分数时,孔洞的分布形态对材料的整体变形有较大影响,这种影响在孔洞尺寸越小时越明显;在不考虑分布形态时,孔洞体积分数和尺寸大小是影响材料变形的主要因素,它们的组合作用要看哪一个因素占主导地位.     

SiC颗粒增强铝基复合材料断裂韧性的研究进展

介绍了SiC颗粒增强铝基复合材料断裂韧性的研究现状,着重分析了基体合金成分、SiC颗粒体积分数、颗粒粒度形貌、界面性质以及热处理工艺对复合材料断裂韧性的影响,并对SiC复合材料的研究进行了探讨和展望。     

TiC/316L复合材料的致密化和力学性能试验

采用真空烧结法制备出TiC颗粒增强316L不锈钢复合材料.通过对试样进行光学显微分析并测定其相对密度和拉伸性能,研究了增强相含量和模压压力对复合材料的致密化和拉力学性能的影响,并对断口形貌进行分析.结果表明:添加TiC颗粒有利于复合材料的烧结致密化;TiC颗粒的体积分数对复合材料的拉力学性能有较大影响,当TiC的体积分数从0%增加到10%时,复合材料的抗拉强度从543MPa提高到655MPa,而断裂应变却从0.325减至0.052;在较低的模压压力下,提高模压压力有利于复合材料的相对密度、抗拉强度的增加;但过高的模压压力会使试样在烧结后残余封闭孔隙,降低复合材料的塑性性能和抗拉强度.当模压压力为500MPa时,可得到相对密度高、组织致密、增强相颗粒分布均匀、拉伸性能良好的复合材料.     

放电等离子烧结合成TiC/TiB_2颗粒增强的超细晶钛基复合材料

采用放电等离子烧结技术结合非晶晶化法制备了不同体积分数的TiC/TiB2颗粒增强的超细晶钛基复合材料.运用X射线衍射分析、扫描电子显微镜和万能材料试验机等实验手段,对合成的超细晶钛基复合材料进行测试分析.结果表明：随着外加TiC/TiB2颗粒的增加,钛基复合材料试样的致密度逐渐降低.TiC颗粒与基体不发生反应,而TiB2颗粒的加入改变了TiB2颗粒与基体界面的组织形貌,但对远离界面处的基体组织形貌没有影响,其组织均由-Ti（Nb）相和（Cu,Ni）-Ti2相组成,且-Ti（Nb）相连续分布.同时,TiC颗粒的增强效果优于TiB2颗粒,35vol.%（体积分数）TiC颗粒增强的复合材料试样的断裂强度最高,达2209MPa.     

横向压缩载荷下短纤维复合材料细观力学分析

建立含纤维、界面相和基体的短纤维增强弹性体复合材料在横向压缩载荷作用下的单纤维细观力学模型,得到了单元体内部的应力分布函数。以2种不同纤维增强弹性体复合材料为对象,研究横向压缩载荷作用下单纤维模型内部的应力分布状况。结果表明:单元体内部应力分布是不均匀的,其大小与复合材料不均匀程度及纤维体积分数有关。应力分布的不均匀性随材料的不均匀程度的增大而增大;随着纤维体积分数的增加,压应力最大值逐渐增大,而拉应力最大值先增大后减小。     

SiCp/A356复合材料的制备质量检验及控制

针对搅拌铸造制备SiC颗粒增强铝基复合材料的特点,提出了材料复合质量的快速检验方法和质量评判方法,讨论了控制及提高材料复合质量的方法和途径.以此为基础制备出了分布均匀、孔隙率低、含SiC的体积分数为20%的颗粒增强铝基复合材料,并采用所制备的铝基复合材料制造出了我国高速列车制动盘.     

金属磁性颗粒构成的左手化复合材料

研究了具有色散现象的金属磁性颗粒无规地浸没在无色散基质中的复合材料有效折射率．考虑金属磁性颗粒的大小与入射波波长比较小得多时，采用有效介质近似的方法研究了金属磁性颗粒的体积分数变化，可实现系统由右手化复合材料向左手化复合材料的转变；通过理论分析和数值计算发现，对具有色散现象的金属磁性颗粒浸没在非色散现象基质中的复合材料，随着金属磁性颗粒体积分数的变化，其复合材料将由右手征材料向左手征材料渡越；且表征左手征材料的有效负折射系数n。实部的绝对值将随金属磁性颗粒体积分数f的增加而缓慢减小，左手征特性材料的频带将逐渐窄化。     

随机分布纳米颗粒增强陶瓷基复合材料性能数值模拟分析

基于蒙特卡罗方法,利用ANSYS的APDL参数化设计语言,构建随机分布纳米颗粒增强陶瓷基复合材料性能数值分析模型,利用均质化理论计算不同体积比纳米颗粒增强陶瓷基复合材料的热膨胀系数、有效弹性模量和热残余应力。结果表明,所建模型计算的结果与用经典理论方法计算的结果基本吻合,证明所建模型是可靠的,其中三维模型能更准确地分析纳米颗粒体积比较大时微观结构对应力分布状态的影响。     

SiC颗粒特性对无压熔渗SiCp/Al复合材料热物理性能的影响

采用粉末注射成形-无压熔渗相结合技术制备出了电子封装用高体积分数SiCp/Al复合材料. 重点研究了SiC粒径、体积分数以及粒径大小等颗粒特性对所制备复合材料热物理性能的影响规律. 研究结果表明,SiCp/Al复合材料的热导率随SiC粒径的增大和体积分数的增加而增加;SiC粒径的大小对复合材料的热膨胀系数(CTE)没有显著的影响,而其体积分数对CTE的影响较大. CTE随着SiC颗粒体积分数的增加而减小,CTE实验值与基于Turner模型的预测值比较接近. 通过对不同粒径的SiC粉末进行级配,可以实现体积分数在53%～68%、CTE(20～100℃)在7.8×10-6～5.4×10-6K-1、热导率在140～190W·m·K-1范围内变化.     

小粒径固液两相流在螺旋离心泵内运动的数值分析

针对螺旋离心泵内固液两相流动比较复杂的情况,以黄河含沙水为工作介质,采用改变沙粒粒径和含沙水体积分数的方法,对小粒径颗粒在螺旋离心泵内的流动进行了数值模拟.通过内流场的速度、压力与颗粒分布,分析了粒径大小对泵内固体颗粒运动的影响和进口固相初始体积分数对泵内压力和固相分布的影响,得出压力沿叶轮工作面和背面的分布规律以及固相体积分数沿叶轮轴面、叶片背面和工作面的分布规律,并在此基础上给出了螺旋离心泵内的磨损特性.     

环氧树脂耐磨胶粘涂层冲蚀磨损特性的研究

以聚氨酯预聚体改性环氧树脂为基体,以Al2O3颗粒为增强相,制备了树脂基复合材料,在自制的磨损试验机上,系统考察了具有单一颗粒（ 粒度为200μm）和具有级配颗粒（质量比为3：1）的树脂基复合材料的冲蚀磨损特性随颗粒体积分数的变化规律,并结合磨损表面的形貌特征对其磨损机理进行了初步探讨,结果表明：对于具有单一颗粒粒度的复合材料,当陶瓷颗粒的体积分数约为22％－25％时,其抗冲蚀磨损特性最佳,是正火态45号铸钢的28倍;对于具有级配颗粒的复合材料,当陶瓷颗粒的体积分数约为26％－30％时,其抗冲蚀磨损特性最佳,是正9火态45号铸钢的36倍。     

周期性边界条件下炭黑增强橡胶基复合材料有效弹性性能数值模拟

基于周期性边界条件建立具有随机分布形态的代表性体积单元,通过细观力学有限元方法对炭黑颗粒填充橡胶复合材料的宏观力学行为进行模拟仿真.重点分析圆形和方形炭黑填料粒子模型的变形场和应力场,以及炭黑填料的体积分数对复合材料有效弹性模量的影响规律.结果显示:炭黑颗粒的填充显著提升橡胶材料的弹性模量,而且炭黑填充橡胶材料的有效弹性模量随着炭黑含量的增加而增大;在相同的炭黑含量条件下,方形粒子模型对橡胶材料有效弹性模量的预测结果明显高于圆形粒子模型.     

SiC_p/2024Al基复合材料的点蚀形貌

用扫描电镜对浸泡在w(NaCl)=3 5%水溶液中的SiCp/2024Al金属基复合材料(AlMMCs)的点蚀形貌进行了观察,作为对比,对其基体合金的点蚀行为也进行了研究·结果表明,SiCp/2024AlMMCs的点蚀形貌与SiC颗粒的体积分数和尺寸有关,SiC含量高或尺寸小的AlMMCs,其蚀孔数量较多,尺寸较小·与基体合金相比,AlMMCs的点蚀孔较大,数量较少,分布也较不均匀,甚至出现局部严重腐蚀的现象·能谱分析表明,SiCp/2024AlMMCs的腐蚀机制为富Cu阴极相与贫Cu阳极相间的电偶腐蚀·另外,SiC与Al间也存在电偶腐蚀倾向·     

In situ (α-Al2O3+ZrB2)/Al composites with network distribution fabricated by reaction hot pressing

In situ (α-Al2O3+ZrB2)/Al composites with network distribution were fabricated using low-energy ball milling and reaction hot pressing. Differential thermal analysis (DTA) was used to study the reaction mechanisms in the Al–ZrO2–B system. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) in conjunction with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) were used to investigate the composite phases, morphology, and microstructure of the composites. The effect of matrix network size on the microstructure and mechani-cal properties was investigated.The results show that the optimum sintering parameters to complete reactions in the Al–ZrO2–B system are 850℃ and 60 min.In situ-synthesizedα-Al2O3 and ZrB2 particles are dispersed uniformly around Al particles, forming a network micro-structure; the diameters of theα-Al2O3 and ZrB2 particles are approximately 1–3μm. When the size of Al powder increases from 60–110μm to 150–300μm, the overall surface contact between Al powders and reactants decreases, thereby increasing the local volume fraction of re-inforcements from 12% to 21%. This increase of the local volume leads to a significant increase in microhardness of thein situ (α-Al2O3–ZrB2)/Al composites from Hv 163 to Hv 251.     

铝基颗粒复合材料与性能的研究

以硬质颗粒作为增强体的铝基复合材料,避免了纤维增强金属基复合材料制备过程中造成的纤维受损,制备工艺复杂及纤维昂贵等缺点,并可克服自生复合材料增强相的成分、形态、尺寸及相对量受到平衡相图、亚稳相图及生长动力学的严格限制,使复合材料的取材具有广泛性和灵活性,是近年来金属基复合材料的重点研究方向之一.     

Nonlinear conductive properties and scaling behavior of conductive particle filled high-density polyethylene composites

The blends prepared by incorporation of carbon black (CB) or graphite powder (GP) into high-density polyethylene (HDPE) matrix have been novel and extensively applied polymeric positive temperature coefficient (PTC) composites. A phenomenological model was proposed on the basis of the GEM equation and the dilution effect of filler volume fraction due to the thermal volume expansion of the polymer matrix. Accordingly, the contribution of the thermal expansion of the matrix to the jump-like PTC transition of the composites was quantitatively estimated and a mechanical explanation was given. It was proved that the contribution of the volume expansion to PTC effect decreased for HDPE/CB composites crosslinked through electron-beam irradiation. Furthermore, the influences of the filler content, temperature and crosslinking on the self-heating behavior as well as the nonlinear conduction characteristics at electrical-thermal equilibrium state were examined. Based on the electric-field and initial resistivity dependence of the self-heating temperature and resistance dependence of the critical field, the mechanisms of the self-heating of the polymeric PTC materials were evaluated. The intrinsic relations between macroscopic electrical properties and microscopic percolation network at electrical-thermal equilibrium state were discussed according to the scaling relationship between the self-heating critical parameter and the conductivity of materials.