晶须改性氰酸酯树脂/玻璃纤维布复合材料的研究

为了改善氰酸酯树脂基复合材料的层间性能,研究了不同类型晶须材料,即硼酸铝晶须、钛酸钾晶须和硫酸钙晶须对氰酸酯树脂的增韧改性作用,并探讨了硼酸铝晶须对氰酸酯树脂/玻璃纤维布复合材料的力学性能和耐湿热性的影响.研究结果表明:3种晶须材料均可显著提高氰酸酯树脂的弯曲强度和冲击强度,硼酸铝晶须改性效果最佳;硼酸铝晶须添加到氰酸酯树脂/玻璃纤维布复合材料中,复合材料的层间剪切强度和弯曲性能大幅增强,耐湿热性能明显提高.SEM分析表明:晶须在材料破坏过程中,能起到"锚钉"和阻止微裂纹扩展的作用,是氰酸酯树脂的韧性以及复合材料的层间剪切强度得到改善的主要原因.     

硼酸铝晶须预制块制备工艺的研究

高质量复合材料预制块是获得高性能复合材料的基本要求和关键要素之一．通过对没有任何粘接剂的硼酸铝晶须,从晶须的清洗、晶须的分散、预制块成型、预制块烘干及预制块烧结技术方面进行了研究,提出了获得用于制备镁基复合材料的硼酸铝晶须预制块的制备工艺．     

水热法制备氢氧化铝晶须研究

采用水热法制备了形貌良好的氧化铝晶须的前驱体——氢氧化铝晶须。利用SEM对氢氧化铝晶须的形貌进行分析,研究了氯化铝浓度、氨水浓度、溶液pH值、反应温度及反应时间对材料氢氧化铝晶须形貌的影响,并探讨了氢氧化铝晶须的生长机制。在C[AlCl3]=0.1 mol/L、C[NH3.H2O]=0.3 mol/L、水热溶液pH值为5.2、240℃水热反应22 h的条件下可制备形貌良好、大长径比、且粒径分布范围窄的氢氧化铝晶须。     

碳酸钙和硼酸铝晶须的表面处理研究

采用硬脂酸钠为处理剂对碳酸钙晶须和硼酸铝晶须进行了表面处理,通过测定活化指数、红外谱图及偏光显微观察对晶须的处理效果进行了表征,研究了处理剂的用量、处理温度和处理时间等工艺因素对表面处理的影响。结果表明:硬脂酸钠对两种晶须的处理效果均较好,活化指数分别可达到96.5%和97.3%。其中,碳酸钙晶须的最佳处理条件:处理剂用量为45%,处理时间为50 min,处理温度为40℃;硼酸铝晶须的最佳处理条件:处理剂用量为30%,处理时间为40 min,处理温度为40℃。     

Preparation of Chromium Oxide Coatings on Aluminum Borate Whiskers by a Hydrothermal Deposition Process

IntroductionAluminum borate( 9Al2 O3 · 2 B2 O3 ,abbreviated to9A2 B) whiskers have been synthesized successfullyin potassium sulfate flux from aluminum sulfateand boric acid[13 ] .Since then this new material hasgained a great deal of attention owing to itssuperior properties such as low density,highspecific strength and low thermal expansioncoefficient.One of the applications of 9A2 Bwhiskers is to reinforce aluminum alloys to producelight and strong composites that can be used forthe fab…     

均匀化方法对单向碳/铝复合材料弹性性能预测

基于均匀化方法,预测单向碳/铝复合材料的等效弹性模量,得到单向碳/铝复合材料等效弹性常数的预测公式.首先,采用均匀化方法对单向玻纤/环氧复合材料等效弹性模量进行预测,得到玻纤/环氧复合材料的等效弹性常数,并与NASA经验公式的计算结果进行比较.结果表明,均匀化方法计算得到的等效弹性常数与NASA经验公式的计算结果相吻合,验证了周期性边界条件以及均匀化方法预测单向复合材料弹性性能的正确性.然后,采用均匀化方法对不同纤维含量的单向碳/铝复合材料等效弹性模量进行预测,并与NASA经验公式和混合法则的计算结果进行比较.结果表明,NASA经验公式和混合法则的计算公式可以预测单向碳/铝复合材料的纵向拉伸模量和纵向泊松比,但无法预测其横向拉伸模量和剪切模量.最后,采用最小二乘法拟合均匀化方法的计算结果对NASA经验公式进行修正,得到了单向碳纤维增强铝基复合材料横向拉伸模量和剪切模量的预测公式.     

Graphene-reinforced aluminum matrix composites prepared by spark plasma sintering

Graphene-reinforced 7055 aluminum alloy composites with different contents of graphene were prepared by spark plasma sintering (SPS). The structure and mechanical properties of the composites were investigated. Testing results show that the hardness, compressive strength, and yield strength of the composites are improved with the addition of 1wt% graphene. A clean, strong interface is formed between the metal matrix and graphene via metallurgical bonding on atomic scale. Harmful aluminum carbide (Al₄C₃) is not formed during SPS processing. Further addition of graphene (above 1wt%) results in the deterioration in mechanical properties of the composites. The agglomeration of graphene plates is exacerbated with increasing graphene content, which is the main reason for this deterioration.     

数据驱动的铝基复合材料性能预测和逆向设计

采用数据驱动的方法对 SiCp(0.5CNT)/7075Al 铝基复合材料的化学成分以及制备工艺进行了分析, 针对抗拉强度和延伸率两个力学性能进行了特征重要性分析, 构建了包含 8 种机器学习算法的集成框架, 自动进行模型的参数调优和最优模型选择, 并在此基础上进行了材料逆向设计. 实验结果表明, 在 470 ${^\circ}$C 固溶 40 min, 120${^\circ}$C 时效 15 h 的热处理工艺下, SiCp(0.5CNT)/7075Al-1.0Mg 复合材料抗拉强度和延伸率的预测值为 617.48 MPa 和 2.98%, 实验值为 647.0 MPa 和 3.31%, 两项物理性能的平均绝对百分比误差(mean absolute percentage errors, MAPE)较小, 依次为 4.56% 和 9.97%. 这说明本数据驱动方法对铝基复合材料的工艺优化和性能提升有一定指导意义.     

泡沫铝合金孔隙率对泡沫铝合金/聚甲醛互穿复合材料的影响

使用硅烷偶联剂KH570对孔隙率不同的泡沫铝合金进行表面改性后,通过注塑成型法制备了聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料。研究了改性后泡沫铝合金表面的红外结构、泡沫铝合金/聚甲醛互穿复合材料的力学性能和摩擦学性能以及泡沫铝合金/聚甲醛互穿复合材料的磨损表面。研究结果表明,硅烷偶联剂KH570成功接枝到了泡沫铝合金的表面;复合材料的弯曲强度和压缩强度随着泡沫铝合金孔隙率的降低而升高;而复合材料的摩擦学性能随着泡沫铝合金孔隙率的增加而降低。     

泡沫铝发泡过程三维数值模拟

应用计算流体力学方法模拟分析搅拌轴斜置情况下泡沫铝吹气发泡过程.在双流体模型基础上引入多重参考系法描述搅拌三维气液两相流场,考查了桨叶转速、气体流率及初始泡径对流场特性和气泡分布的影响.结果表明气体在叶片区有聚集,并且吸力面高于压力面,液面附近气泡在一定范围内分布较均匀.含气率随叶片转速和气体流率增大而增大,随气泡直径减小而增大.     

二段种分法制备氢氧化铝微粉的工艺

为了研究煤矸石酸法提取物硫酸铝的应用及氢氧化铝精细化生产过程,进行了二段种分法制备氢氧化铝微粉的工艺研究.用煤矸石酸法提取的硫酸铝和拜耳法精制的铝酸钠稀释后的溶液反应,生成的浆液经放置老化后即得活性晶种.用活性晶种进行铝酸钠溶液的一段种子分解和二段种子分解,制备氢氧化铝微粉.同时研究了制备过程中种子浆pH、分解温度、种子比值、分解时间、铝酸钠溶液α_k及铝酸钠溶液质量浓度对分解率、氢氧化铝微粉颗粒粒度的影响.结果表明,煤矸石提取物硫酸铝做晶种引发剂,在一定的工艺条件下可制得白度大于99%、Fe₂O₃质量分数小于0.006%、SiO₂质量分数小于0.05%、吸油值小于0.70 mL/g、粒度在0.5~6 μm的氢氧化铝微粉.     

镁铝尖晶石的铝铬渣与用后镁碳砖低温合成

用铝铬渣和转炉用后镁碳砖细粉为主要原料,通过固相烧结反应合成MgAl2O4材料.用X射线衍射、扫描电镜及X'Pert plus软件对材料中主晶相进行表征.结果表明:当烧成温度为1 400℃,镁碳砖与铝铬渣摩尔比为5∶1时,生成的镁铝尖晶石晶粒发育完整清晰,排列致密,外貌呈典型的八面体形貌.镁铝尖晶石质量百分数达到92％.     

SiC颗粒增强铝基复合材料细观损伤的温度效应

SiC颗粒增强铝基复合材料的宏观力学行为与其微观损伤机理密切相关,随温度的升高,材料力学性能明显下降,SiCp/A356复合材料表现出不同的细观损伤机理.文中对真空双搅拌方法制备的质量分数为20%的SiC颗粒增强铝基复合材料在室温和高温下的细观损伤机制进行了研究,在试样断口上,通过扫描电镜观察到了不同的裂纹萌生和扩展机制,根据不同温度下表现出的不同失效方法,归纳出了复合材料细观损伤的温度效应曲线.研究表明,在室温下复合材料的裂纹萌生以基体撕裂和颗粒断裂为主,高温下其裂纹萌生机制以颗粒脱离和基体撕裂为主.     

铝与奥氏体不锈钢的火焰钎焊

为改善铝和不锈钢的焊接接头性能,在奥氏体不锈铜（1Crl8Ni9Ti）的表层热浸镀一层ZL102铝合金,然后采用搭接的形式,应用火焰钎焊工艺进行纯铝（1060）板与奥氏体不锈钢板的焊接。利用金相显微镜和扫描电镜分析焊接接头的微观组织,并用显微维氏硬度仪和万能实验机床测定其显微硬度和拉伸性能。结果表明,通过不锈钢表面热浸镀铝,可实现铝与奥氏体不锈钢的火焰钎焊。在不锈钢／纯铝钎焊焊缝中存在不锈钢／热浸镀铝层、热浸镀铝层／钎缝、钎缝／纯铝三个界面。钎焊接头强度取决于各界面的连接质量。热浸镀铝层／钎缝界面是整个接头中最薄弱的界面,剪切断裂均发生在该区域。钎焊接头各区域中,热浸镀铝区硬度最高,达到99．4MPa。     

含铬铝泥制备超纯Al2O3粉体

为解决无钙焙烧生产铬产品时产生的含铬铝泥的污染问题，本文在去除铝泥中铬成分后，采用聚乙二醇（PEG）600和六偏磷酸钠（SHMP）为分散剂制备了高纯Al2O3粉体。结果表明，Al2O3，粉体中未检出Cr、Fe等成分，为高纯粉体。加入0．5％PEG600为分散剂时粉体的平均粒径较小，样品颗粒的团聚现象明显减少，颗粒间层叠...     

Machining studies of die cast aluminum alloy-silicon carbide composites

Metal matrix composites (MMCs) with high specific stiffness, high strength, improved wear resistance, and thermal properties are being increasingly used in advanced structural, aerospace, automotive, electronics, and wear applications. Aluminum alloy-silicon carbide composites were developed using a new combination of the vortex method and the pressure die-casting technique in the present work. Machining studies were conducted on the aluminum alloy-silicon carbide (SiC) composite work pieces using high speed steel (HSS) end-mill tools in a milling machine at different speeds and feeds. The quantitative studies on the machined work piece show that the surface finish is better for higher speeds and lower feeds. The surface roughness of the plain aluminum alloy is better than that of the aluminum alloy-silicon carbide composites. The studies on tool wear show that flank wear increases with speed and feed. The end-mill tool wear is higher on machining the aluminum alloy-silicon carbide composites than on machining the plain aluminum alloy.     

多功能水性铝粉颜料的制备及应用

SiO₂包覆铝粉(Al@SiO₂)是目前应用最广的水性金属颜料, 但Al@SiO₂仍为银色, 且不能耐强酸强碱腐蚀.依据SnO₂的特性,SnO₂包覆铝粉(Al@SnO₂)可制得耐腐蚀性更优的水性金属颜料,且该颜料兼具光催化活性和隐身性能.本文前驱体采用无水四氯化锡/异丙醇,反应介质采用异丙醇/水,探讨了核为铝片,壳为SnO₂,桥为Al(OH)₃或Sn(OH)₂的Al@SnO₂在弱酸性条件下的制备原理.采用光学显微镜、X衍射、光催化降解效率和耐腐蚀性测试等表征手段,探讨了制备条件对Al@SnO₂水性颜料的耐腐蚀性,色相及光催化性能的影响.     

低熔点铝基钎料的性能

采用真空感应熔炼炉制备低熔点Al-Si-Cu-Zn-Sn多元合金钎料,以Cu为主要降低钎料熔点的元素,Zn和Sn作为既降低钎料的熔化温度,又提高钎料的润湿性和流动性的元素.通过对钎料的性能测试表明:该钎料液相线温度为528.8℃,可在560℃钎焊6063铝合金,钎焊接头剪切强度达到母材抗拉强度的80%,并且该钎料具有良好的润湿性和流动性,可以用于锻铝及部分硬铝合金的钎焊.     

石墨烯铝基复合材料超声辅助微铣削工艺研究

超声辅助微铣削作为一种新兴复合加工技术,在加工硬脆材料和复合材料中具有独特的优势.针对石墨烯铝基复合材料在工业应用中存在难加工、加工精度要求高、加工效率低等问题,本文以纯铝及石墨烯铝基复合材料为研究对象,对不同配比的石墨烯铝基复合材料进行了超声辅助微铣削实验.通过正交实验分析石墨烯含量、每齿进给量以及超声振幅对铣削力和加工表面粗糙度的影响,从而确定石墨烯铝基复合材料在超声辅助微铣削下的最佳工艺参数.实验结果表明,当每齿进给量为1 μm/z,超声振幅为3.05 μm时,石墨烯铝基复合材料的加工性能最优.      

On the liquid-phase technology of carbon fiber/aluminum matrix composites

The main problems with the liquid-phase technology of carbon fiber/aluminum matrix composites include poor wetting of the fiber with liquid aluminum and formation of aluminum carbide on the fibers' surface. This paper aims to solve these problems. The theoretical and experimental dependence of porosity on the applied pressure were determined. The possibility of obtaining a carbon fiber/aluminum matrix composite wire with a strength value of about 1500 MPa was shown. The correlation among the strength of the carbon fiber reinforced aluminum matrix composite, the fracture surface, and the degradation of the carbon fiber surface was discussed.