镀铜CNTs/Ti3AlC2增强AZ91D复合材料的制备及机理研究

采用自蔓延高温合成法制备Ti_3AlC_2陶瓷粉体,对CNTs粉体、Ti_3AlC_2粉体进行化学镀铜,表面改性.以镀铜后的CNTs粉体、Ti_3AlC_2粉体为增强相,AZ91D粉末为基体,采用热压烧结法制备CNTs/Ti_3AlC_2/AZ91D复合材料.确定复合材料的最佳原料配比为:镀铜后的CNTs∶镀铜后的Ti_3AlC_2∶AZ91D=1∶25∶74,热压烧结的最佳工艺参数为:压力为35MPa,烧结温度为500℃.测试了复合材料的各项性能,随着CNTs粉体含量的增加,复合材料的密度逐渐减小,硬度先增加后减小.复合材料的力学性能:弯曲强度为342 MPa、压缩强度为427MPa、剪切强度为119MPa,复合材料拉伸强度提高了25.52%,屈服强度提高了122.46%,延伸率提高了33.54%.并分析了影响复合材料性能的U相生成机制、位错强化机制、载荷强化机制等机理.     

水泥基复合材料氯离子扩散系数与孔隙率之间的关系

为了研究水泥基复合材料中孔隙率对氯离子扩散系数的影响,成型了不同水灰比,含骨料体积分数、粒径与级配不同的砂浆试样;采用稳态电加速法测试氯离子扩散系数、压汞技术测试孔结构参数、微焦点计算机断层扫描技术（X-CT）可视化孔结构分布,系统地研究了水泥基复合材料氯离子扩散系数与其骨料体积分数、总孔隙率、毛细孔隙率、连通孔径之间的关系。结果表明：骨料与基体之间的界面过渡区（界面区）显著地改变了水泥石中孔结构分布,水灰比越小,多孔的界面区对材料孔隙率的影响越显著;水泥基复合材料的氯离子扩散系数与其总孔隙、毛细孔隙率之间有很好的相关性,与其连通孔径几乎成线性关系,连通孔径越大,氯离子的扩散系数越大。     

(SiC)TiN/Cu复合材料的显微组织和导电性能

以醇盐水解--氨气氮化法在SiC颗粒表面包覆TiN,然后采用放电等离子体烧结制备出(SiC)TiN/Cu复合材料.结果表明:醇盐水解--氨气氮化法能够制备出TiN包覆SiC复合粉末,TiN包覆层均匀连续,TiN颗粒的粒径为30～80nm.TiN包覆层能够促进复合材料的致密化并改善界面结合.(SiC)TiN/Cu复合材料的电导率介于15.5～35.7 m.Ω-1.mm-2之间,并且随着SiC体积分数的增加而降低.TiN包覆层和基体中网络结构TiN的存在能够有效提高复合材料的电导率.复合材料的电导率较接近P.G模型的预测值.     

东北地区冬季冷库的修复补强应用改性环氧树脂复合材料的研究

碳纤维复合材料加固修补混凝土结构技术是一种新型的结构加固技术.它利用对混凝土有很强的渗透性和足够的粘结强度的树脂加固补强.本文研究了低温下应用改性环氧树脂对东北地区冷库的修复补强.     

乙醇热解制备C/C复合材料工艺及组织结构研究

以整体碳毡为预制体,无水乙醇为前躯体,N2做为载气和稀释气,在负压条件下,沉积温度为1050~1200°C,采用压力梯度ICVI工艺制备出C/C复合材料制品,采用偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜分析材料的组织结构和断口形貌,利用三点弯曲测定了材料的弯曲强度.结果表明：制备的C/C复合材料基体组织结构在1050°C条件下为中织构与高织构并存的组织,当沉积温度上升为1100~1200°C时,热解碳为均一的高织构组织.制备试样的弯曲破坏应力应变曲线及断口形貌分析表明：断裂特征受热解碳与基体界面结合强弱的影响,弯曲断口以纤维断裂、纤维拔出为主,材料具有假塑性断裂特征,并且随着沉积温度的提高,热解碳基体与纤维的界面结合逐渐增强,断裂方式由假塑性断裂向脆性断裂逐渐转变.     

苎麻和钛酸钾晶须改性聚丙稀多元复合材料的研究

采用正交试验设计、转矩流变仪共混、传递模压成型方法制备了苎麻/钛酸钾晶须/聚丙稀多元复合材料,并以拉伸强度和冲击韧性为指标进行了极差分析,在此基础上研制了苎麻/钛酸钾晶须(10%)/聚丙稀复合材料,并对其力学性能(含拉伸、弯曲、冲击等)进行了研究,利用扫描电镜对材料的断口进行了分析.结果表明:对复合材料拉伸和冲击强度影响大小的顺序为:钛酸钾晶须含量>苎麻含量>苎麻的表面处理;晶须能有效提高材料的拉伸和弯曲强度;在晶须含量一定的情况下,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度随苎麻含量的增加而提高.     

复合材料T型接头拉伸断裂行为的数值模拟

针对碳纤维复合材料T型接头在拉伸载荷下的断裂行为及其失效强度进行了数值预测,并将预测结果与试验数据进行了对比分析.在该数值模型中,分别使用增强有限单元法和内聚力模型考虑了T型接头三角区填充材料裂纹和层间界面分层的萌生与传播过程.结果表明,数值计算结果与试验结果对比较好,三角填充区域是T型接头结构中裂纹最先萌生的位置;填...     

单纤维段试验中载荷传递机理的微观力学分析

提出了一种新的、单纤维段埋入法(SFFM)试验中载荷传递机理的微观力学模型。当纤维/树脂界面所受到的剪切应力超过了界面的粘结剪切强度后,界面将发生脱粘,并且脱粘裂纹将沿着界面扩展。以Weibull模型来模拟纤维轴向拉伸强度的统计分布。讨论了纤维轴向拉伸强度以及界面粘结剪切强度对复合材料各组分内部应力分布的影响。认为在给定复合材料各相的弹性常数和几何参数后,根据不同的纤维轴向拉伸强度以及界面性能(包括界面粘结剪切强度、界面的摩擦系数和基体的径向压力),可以将单纤维段试验中纤维/树脂界面的状态清楚地分为三类:1)完全粘结界面;2)部分粘结界面;3)完全摩擦界面。给出了单纤维段试验过程中界面处于上述三种状态下时,所必须满足的一些条件。最后,还给出了极限纤维段长度的一个合理的定义,并说明该长度是由粘结纤维长度和脱粘纤维段长度所构成。     

基于多重分形谱的碳纤维复合材料表面评定方法

碳纤维复合材料（CFRP）表面的多重分形谱能表征其表面形貌特征.用TalyScan 150表面测量仪测量了CFRP的表面形貌,使用小波变换算法计算了其多重分形谱.结果表明,CFRP 3D表面的形貌与其多重分形谱密切相关,Lipschitz指数的范围可以表征表面的粗糙度,多重分形谱的数值可以表征表面的波峰和波谷的分布.同传统表面粗糙度分形维数表征方法相比,多重分形谱能表征加工表面形貌的局部特征.     

双环缝喷射共沉积SiC颗粒的捕获与分布研究

采用坩埚移动式喷射共沉积装置及其双环缝复合雾化器制备了SiC颗粒增强铝基复合材料坯件,研究了过程中增强颗粒的捕获机制及特点.实验结果表明,双环缝复合雾化器所引入的SiC颗粒捕获率较高,分布均匀;增强颗粒主要在雾化初时阶段被雾化液滴所捕获,而沉积坯表面因基本呈固相且温度较低,对SiC颗粒的直接捕获效果不明显;沉积坯快冷凝固界面前沿捕获对SiC颗粒的分布影响不大,SiC颗粒在沉积坯中的最终分布主要取决于由雾化液滴对增强颗粒的捕获,特别决定于SiC颗粒在单个雾化颗粒内部及空间雾化颗粒群中的分布.