复合材料力学综述

复合材料力学是固体力学的一个新兴分支,它研究由两种或多种不同性能的材料,在宏观尺度上组成的多相固体材料,即复合材料的力学问题.近代复合材料最重要的有两类:一类是纤维增强复合材料,另一类是粒子增强复合材料.复合材料力学的研究可分为微观力学和宏观力学.在此基础上重点分析了陶瓷纳米复合材料、碳纳米管聚合物复合材料和纤维增强树脂基复合材料的力学性能.     

陶瓷刀具材料的应用及发展

本文阐述了陶瓷刀具材料的分类、性能特点及其应用,对陶瓷刀具材料的发展过程和在国内外机械工业的使用概况进行了综述,指出金属陶瓷、涂层刀具、超微粉刀具等是陶瓷刀具材料的发展趋势。并对两种新型陶瓷刀具材料一梯度功能陶瓷刀具材料、FeAl金属间化合物／Al2O3陶瓷复合材料的制备、性能和发展前景进行了介绍。     

关于陶瓷材料的脆性问题

陶瓷材料众多优点是其他材料所不能比拟的,但是它的致命弱点是它的脆性,陶瓷材料的脆性在很大程度上影响了材料性能的可靠性和一致性,研究陶瓷材料的脆性问题,并提出改善它的有效途径就成为陶瓷材料研究工作者所特别关心的,半个世纪的研究,从陶瓷材料脆性的基础认识研究到有效改善途径的实施,首先是材料中弱界面的建立,诸如纤维补强陶瓷基复合材料、复相陶瓷材料、自增韧陶瓷材料、叠层复合材料、陶瓷材料的晶界应力设计,还有氧化锆增韧陶瓷材料、功能梯度材料、纳米陶瓷材料等都是行之有效的,在此基础上又提出多相材料,同时也研究了多种途径强化与增韧的协同效应。总之,陶瓷材料的脆性问题是可以采用不同的途径在很大程度上使之改善的,但是否可以解决陶瓷材料的脆性问题,尚不能作定论。材料的研究方向向多功能发展,这是材料发展的总趋势。     

铁电复合材料介电性的研究现状

在材料研究领域中,具有电学性能的陶瓷/聚合物复合材料是一种新型的复合材料,其中具有高介电性能的0-3型陶瓷/聚合物复合材料,以其广泛的应用前景已经引起人们极大的关注.作者对近年来有关高介铁电复合材料的介电性研究进行了总结,介绍了具有高介电性能的铁电陶瓷/聚合物复合材料的介电理论模型、制备方法、介电性的影响因素、国内外的研究现状及应用,并展望了其未来的发展趋势.     

发展新材料产业赋能"广东制造"

新材料产业被认为是21世纪最具发展潜力并对未来发展有着巨大影响的高技术产业,也是世界各国高科技竞争的关键领域.新材料分为金属材料、无机非金属材料(如陶瓷、砷化镓半导体等)、有机高分子材料、先进复合材料四大类.近年来,全球新材料产业的产值以每年约30％的速度增长,微电子、光电子、新能源等新材料成了研究最活跃、发展最快、投资者最为看好的领域.     

现代技术陶瓷及应用

本文简述现代技术陶瓷最新研究、发展动态以及在实际中的应用,其中包括结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷三个部分。此外对厦门大学材料系在现代技术陶瓷方面的研究和进展作了简介。     

钾基地聚合物-刚玉复合材料的结构和性能

地聚合物是一种新型胶凝材料,同时也是制备铝硅酸盐质陶瓷的合适前驱体。以钾基地聚合物为黏结剂、刚玉粉为支撑陶瓷填料,制备了钾基地聚合物-刚玉复合材料,重点研究高温热处理后其结构和性能演化。研究结果表明:钾基地聚合物-刚玉复合材料具有良好的力学性能,经高温热处理后,钾基地聚合物向白榴石转变,钾基地聚合物-刚玉复合材料转化为白榴石-刚玉复合陶瓷,力学性能进一步提高、孔隙率下降;钾基地聚合物-刚玉复合材料尺寸稳定较好,高温热处理对其尺寸变化影响较小。钾基地聚合物-刚玉复合材料有望成为高温耐火材料或耐火浇注料的优良候选材料。     

不同烧结温度时的陶瓷基复合材料界面和性能

制备了轴承内圆精密磨削用陶瓷基立方氮化硼(cBN)复合材料.利用扫描电子显微镜和电子探针研究了复合材料的微观组织结构、界面成分分布,并用轴承内圆磨床测试了磨削性能.结果表明:随着烧结温度升高,复合材料界面成分扩散深度缓慢增加,烧结温度从700℃升高到800℃,扩散层厚度从大约3μm增加到6μm左右;界面强度增加速度大于陶瓷基体材料强度增加速度;当烧结温度为750℃时,复合材料界面结合强度与陶瓷基体材料强度相匹配,磨削时复合材料进给量达到8μm/r,磨耗体积比达到310~370,具有良好的锋利度和耐磨性能,磨削后的复合材料能观察到cBN磨损、破裂、脱落和陶瓷基材桥断裂的痕迹.     

三维网络SiC陶瓷/金属复合材料摩擦性能的研究

以三维网络SiC陶瓷/Fe-Cu合金复合材料作为静片、三维网络SiC陶瓷/40Cr复合材料作为动片,研究了法向载荷、摩擦时间和pv值对该材料体系摩擦因数的影响以及摩擦次数对静片磨损量的影响,并采用金相显微镜观察了复合材料的显微结构和磨损表面形貌,分析了材料的摩擦磨损性能和磨损机理.结果表明:该摩擦副的稳定摩擦因数在0.33~0.35之间,摩擦过程中材料的磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主,材料表面摩擦形成的氧化层硬度较高,是该材料耐磨性能优良的主要原因.     

含LaPO4 界面相的氧化铝纤维增强陶瓷基透波复合材料的制备和性能研究

氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料具有力学性能好、高温抗氧化、耐腐蚀、介电性能优异等特点,可用做于天线罩耐高温透波功能材料。以氧化铝纤维为增强体,以氧化铝浆料、莫来石溶胶为基体,磷酸镧作为界面层材料,制备出了氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料,并对复合材料在室温以及1 200℃的拉伸强度进行表征,同时通过扫描电镜观察其破坏规律。结果表明:引入LaPO4 界面相的复合材料,室温下的拉伸强度为148.3 MPa,1 200 ℃下的拉伸强度为129.6 MPa, 与无界面相复合材料拉伸强度相比分别提高了20.1%和24.9%。无界面相的氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料断口平整,呈现脆性断裂,存在LaPO4 界面相的氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料断口有大量纤维拔出,表现出韧性断裂特征。含有LaPO4 界面的复合材料在10 GHz、常温下介电常数均值为5.77,介电损耗为0.001 8。在1 300 ℃下材料的介电常数均值为6.18,介电损耗为0.002 0。相对于常温条件,介电常数和介电损耗的变化率分别为7.10%和11.1%,满足变化率小于15%的要求,有望用于透波复合材料领域。     

陶瓷基复合材料微观应力分析与调控

初步分析了陶瓷基复合材料内部的微观应力及其影响因素，并结合具体的陶瓷基颗粒复合材料，阐明微观应力对材料力学性能的重要作用，并提出了通过调控材料内部的微观应力以改善材料力学性能．还研究了采用高频微波处理St3N4／TiC（P）陶瓷复合材料，利用Si3N4和TiC对微波能的不同吸收特性，调整材料内部的微观应力，提高材料的力学性能．     

玻璃钢复合材料砂带磨削实验分析

采用3种磨料不同粒度的砂带对玻璃钢复合材料进行砂带磨削实验,分析了磨料与工件间的交互作用机理。通过大量试验以及试验数据获得了玻璃钢复合材料砂带磨削过程中材料切除率以及砂带寿命的主要影响因素,并首次采用专业图像分析软件Image-ProPlus分析了砂带堵塞程度及堵塞的主要原因。实验结果表明:玻璃钢复合材料砂带磨削过程中,材料切除率受磨削压力、砂带线速度、磨料种类及粒度的影响很大,其中陶瓷磨料磨削时获得的材料切除率最高;影响砂带堵塞程度的最主要因素是磨削压力;磨平磨钝是砂带磨粒最主要的磨损形式,其中堆积磨料砂带的寿命最长,陶瓷磨料砂带次之。     

网络结构陶瓷增强金属基复合材料的制备

以轻金属为增韧相,以网络结构陶瓷骨架为增强相,利用有机前驱体浸渍烧失工艺制备出网络陶瓷骨架,根据液态金属浸渗理论充填金属材料,成功制备出一系列新型金属基复合材料,如Si3N4／Mg复合材料、Al2O3／Mg复合材料、Si3N4／Al复合材料。由于网络陶瓷预制体特殊的空间拓扑结构,使材料具有质量轻、高比模量、高比强度、耐热耐磨性好、高陶瓷相含量、低热胀系数等独特优点,作为新的功能材料或结构材料,在航天航空、汽车、电子、光学、机械制造等工业领域展示了广泛的应用前景。     

陶瓷基复合材料微观应力分析与调控

初步分析了陶瓷基复合材料内部的微观应力及其影响因素，并结合具体的陶瓷颗粒复合材料，阐明微观应力对材料力学性能的重要作用，并提出了通过调控材料内部的微观应力以改善材料力学性能。     

工程结构陶瓷开发研究中的若干进展（二）

总结了近五年来材料系、材料强度研究所在工程结构陶瓷研究开发中的进展，主要内容为陶瓷韧化机理及其应用、陶瓷材料疲劳特性与可靠性分析、快堆控制棒Ｂ４Ｃ材料、先进火箭发动机陶瓷隔舱材料、节能ＳｉＣ制品、陶瓷基复合材料和陶瓷焊接等领域中的若干进展。     

复合材料与战略性新兴产业

 复合材料是20世纪最重要的人工材料之一,也是继金属、陶瓷、高分子材料之后的第四类材料.复合材料是由两种或两种以上材料复合而成的,组分材料间具有明显界面,能够充分发挥组分材料各自的优势,并能获得各组分材料所不具备的性能.复合材料的发展源于国防、航空航天领域需求的牵引,经过研发与应用水平的提高而不断更新换代后,被推广到船舰、交通、能源、建筑、桥梁以及休闲等领域.从“二战”时期,玻璃纤维增强复合材料应用开始,到目前以碳纤维增强复合材料为代表的各种先进复合材料,均以其优越性能和可设计性等突出优点,备受关注.     

Al_2O_3/TiC纳米复合陶瓷刀具材料的氧化行为

研究Al2O3/TiC纳米和微米复合陶瓷刀具材料在800℃、1000℃和1250℃下的氧化行为,分析其氧化机理,并对其氧化产物进行了XRD分析.试验表明在同等氧化条件下纳米复合材料的氧化程度较微米复合材料严重.氧化后的残余强度测试表明:Al2O3/TiC纳米复合陶瓷刀具材料在800℃下氧化50h后其抗弯强度虽有降低,但仍能满足切削刀具的要求,但在1000℃和1250℃下氧化50h后,其抗弯强度有很大的下降,材料遭到破坏.     

张立同:十年磨一剑

“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”项目由西北工业大学张立同院士等主持完成。成果整体技术跻身国际先进行列,材料综合性能达到国际领先水平,从而打破了国际高技术封锁,走出自主创新、跨越式发展国际前沿性材料的道路,对国防科技工业和国民经济发展都将发挥重大作用,潜在市场每年约10亿元。此项目研制的连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料是国际上公认的反映一个国家先进航空航天器制造能力的新型热结构材料,可以满足航空航天器向高速度、高精度、高搭载和长寿命发展的需求。我国是继法国和美国之后第三个掌握此技术的国家。在10…     

纳米陶瓷复合材料的研究进展

综述了近年来关于纳束陶瓷复合材料的研究进展，并着重对纳米陶瓷复合材料的分类，制备方法及力学性能等进行了详细介绍，给出了相关材料的数据和图表。     

铝粉对可陶瓷化硅橡胶复合材料及其陶瓷体性能的影响

将不同量的铝粉和硅橡胶/硅灰石进行共混,制备出一种可陶瓷化硅橡胶复合材料,并在1000℃下将其烧结形成陶瓷体.采用万能实验机测试了材料的力学性能,采用热重分析仪(TGA)分析了复合材料的热性能,采用扫描电镜(SEM)观察陶瓷体形貌及脆断面的结构,采用X射线衍射仪(XRD)分析了陶瓷体的晶相变化.结果表明:与不添加铝粉的...