碳纖維增強鋁基復合材料

為研究粉末冶金制備的碳化硅顆粒增強鋁基復合材料(sicp/al)中sicp含量對材料機械性能的影響,使用彈性波法測量了sicp含量不同的標準試樣的彈性常數矩陣.利用christoffel方程建立了橫觀各向同性材料波速與彈性常數之間的關系,介紹了水浸斜入射法測量準橫波和準縱波波速的基本原理和測量過程,基于上述原理進行了試驗,計算出了被測試件的彈性常數.結果表明,sicp/al沿擠壓方向的機械性能最高,并且隨著sicp含量的增加,彈性常數變大,材料的強度升高.

以sicp/6066al復合材料為例,計算和分析了界面性能參數(界面/基體模量比、界面泊松比和界面體積含量)及細觀結構參數(顆粒形狀、排列方式和尺寸變化方式)對顆粒增強鋁基復合材料彈性模量的影響.結果表明:組分性能與界面性能對復合材料的彈性模量影響顯著,細觀結構的影響不明顯,在工程應用中可以忽略細觀結構的影響.在保證復合材料延伸率的前提下,最有效增加復合材料彈性模量的途徑是改善復合材料的界面結合情況.當界面模量為基體模量的20%~30%時即可獲得滿意的增強效果.

通過粉末冶金真空熱壓燒結法制備雙尺度(納米、微米)混雜sic顆粒增強鋁基復合材料,研究不同燒結溫度和壓力對復合材料的組織、密度、硬度及耐磨性的影響。試驗結果表明:sic顆粒在復合材料基體中分布均勻,基體與增強體界面結合較好。隨著燒結溫度和壓力的增高,復合材料的致密度、硬度、耐磨性均先增大后減小,最佳燒結溫度和壓力分別為460℃和30mpa,微納米混雜顆粒增強、單一微米顆粒增強、單一納米顆粒增強復合材料的硬度分別是76.6hv、70.7hv、62.75hv,比基體分別提高52.4%、40.6%、24.8%,耐磨性分別是基體的2.22倍、1.71倍、1.42倍。

顆粒增強銅基復合材料研究進展

為了制備晶粒細小、組織均勻的復合材料,提高材料的力學性能,用攪拌摩擦加工法制備碳納米管增強鋁基復合材料,并對不同碳納米管含量的復合材料的微觀結構、拉伸性能及斷口形貌進行分析。結果表明:碳納米管添加到鋁基體中,攪拌摩擦中心區晶粒細小,碳納米管與基體之間結合良好,未發現明顯的缺陷;碳納米管對基材有明顯的強化作用,鋁基復合材料抗拉強度隨著碳納米管含量的增加而提高;碳納米管體積分數為7%時,抗拉強度達到201mpa,是基材的2.2倍;復合材料在宏觀上呈現脆性斷裂特征,微觀上呈現韌性斷裂特征,其斷裂機制以cnts/al界面脫粘、基體撕裂和增強體斷裂為主。

鋁基復合材料

鋁基復合材料在工業中被廣泛應用,原位強化的鋁基復合材料具有其增強相與基體界面結合良好,增強相細小且不易發生顆粒偏聚等優點。本文討論了原位強化的鋁基復合材料中常見的強化相以及制備方法,對制備中存在的一些共性問題進行了總結,同時預測了原位強化的鋁基復合材料的未來發展方向。

鋁基復合材料.-關于鋁基復合材料的論文

本文綜述了國內外有關硅酸鋁短纖維增強鋁基復合材料的研究及應用的最新進展，并對鋁基復合材料的組成、制備工藝、界面反應及其各項性能等做了綜合分析、比較，同時指出鋁基復合材料進一步向市場化發展急待解決的問題。

用擠壓鑄造法制備了氧化鋁短纖維增強鋁合金內燃機活塞。對比了基體合金復合材料在不同溫度下的抗拉強度及伸長率。結果表明,在高溫環境下,復合材料體現出了抗拉強度高的優點。用金相顯微鏡觀察了基體合金及復合材料的金相組織,發現界面結合良好。用sem觀察了復合材料的斷口形貌發現,隨著溫度升高,復合材料伸長率的提高在一定程度上能夠緩和拉伸時在界面處形成的高應力,從而表現出強界面結合,增強效果明顯。

采用壓力鑄造法，制得ａｌ２ｏ３ｓｉｏ２短纖維增強的鋁合金復合材料，對其彎曲疲勞性能進行了測試，并詳細觀察了疲勞裂紋的形成及擴展方式。結果表明：ａｌ２ｏ３ｓｉｏ２ｆ／ｚｌ１０８復合材料存在多種疲勞源；疲勞裂紋的擴展是通過主裂紋與裂尖前方孔洞的相互聯接而進行的，是不連續的，沿著纖維及渣球密集的路徑擴展；疲勞過程中主裂紋的形成消耗了大部分的疲勞壽命，一旦主裂紋形成就快速擴展瞬間斷裂。該復合材料的斷裂宏觀上是脆性的，但微觀上顯示出塑性的特征。

由于frp材料具有輕質高強、便于施工、工期短、耐抗腐蝕性強、對原結構的影響小等優點,近年來己廣泛應用于混凝土結構的加固、補強等方面。本文簡要介紹了纖維增強復合材料frp加固的特點及優勢,研究了frp約束普通混凝土柱及高強混凝土柱的發展現狀及目前存在的問題。纖維增強復合材料(frp)加固高強混凝土有著廣闊的發展前景。

塑料逐步取代了一些傳統材料，如金覆等。在這一過程中，纖維增強材料的使用推動了這一趨勢的進一步發展。本文闡述了纖維怎樣與塑料更有效地復合。

利用mts810材料試驗機對體積含量為3%的tic顆粒增強鈦基復合材料tp-650及基體鈦合金進行了準靜態拉伸試驗,獲得了材料彈塑性變形的應力應變曲線。結果表明,復合材料及基體材料達到屈服后,直至材料的迅速失效,幾乎沒有應變硬化效應。由斷口分析可以看出,tp-650斷口平齊,無頸縮現象,斷口無韌窩,呈明顯的脆性斷裂特征,顆粒與基體界面有明顯的脫粘現象。最后,基于mori-tanaka平均場理論和割線模量法討論了顆粒增強鈦基復合材料tp-650的彈塑性性能,理論預測與試驗結果基本吻合。

含Cu界面層碳纖維增強鋁基復合材料制備工藝及其力學性能

為解決攪拌鑄造法制備的碳纖維增強鋁基復合材料氣孔率過高對材料性能的破壞問題,在熔體攪拌混合結束后,增加真空除氣的工藝減少復合材料中的氣體。采用阿基米德法測量了復合材料鑄錠的相對密度,研究了碳纖維增強a356合金基復合材料熔體在0.03mpa的真空度下,真空爐溫度、除氣時間對復合材料鑄錠致密度的影響。結果表明,當爐溫為700℃、除氣2min,即可將復合材料鑄錠的氣孔率降低至2%以下。通過掃描電鏡觀察了復合材料鑄錠的組織,結果顯示界面完好,未發現氣孔。

通過溶膠-凝膠法,采用含有機添加劑的正硅酸乙酯醇溶液,經二次水解、縮聚、干燥和燒結在碳纖維表面形成均勻sio2涂層。該涂層改善了碳纖維與鎂合金基體的潤濕性,實現了低壓液相浸滲制備c/mg復合材料,并提高了復合材料的阻尼性能。

通過模擬顆粒隨機分布的復合材料,應用均勻化方法預測出材料的宏觀等效彈性性能,研究其統計特性,探討顆粒大小、分布和幾何形狀的變化對材料等效彈性性能的影響。結果表明:所取代表體元尺寸與顆粒尺寸之比大于某臨界值時,材料的宏觀等效楊氏模量趨于某恒定值;顆粒位置的隨機性使材料等效楊氏模量的概率分布近似為正態分布;橢圓形截面的增強相有助于提高材料的等效楊氏模量。

將增強顆粒與基體均視為彈性體，采用彈性接觸模型與邊界元素法，對界面分離顆粒增強復合材料的彈性常數進行了研究。通過數值分析，揭示了界面分離顆粒增強復合材料的彈性常數的基本特征。文中所述完整界面與完全分離界面模型，分別提供了具有非完整界面顆粒增強復合材料的彈性模量之上、下界限。

英國防護評估和研究機構(dera)與航天金屬復合材料公司、倫敦imperial大學聯合研制了一種具有中等強度、高模量、低密度和高韌性的鋼基顆粒增強復合材料。該材料在航天和航空工業中的控制聯動裝置、汽車工業中的輔系材料、往復式發動機部件中的應用具有潛力。以前曾嘗試開發鋼基復合材料,但重點是放在耐磨性方面。目前開展的工作重點是開發具有強度高的作為高性能結構件應用的材料。

綜述了近年來鋁基復合材料在各領域所獲得的一系列成功應用，并較為詳盡地介紹了它們的具體應用情況以及對相關產品與裟備所產生的積極作用，分析和展望了該種復合材料的研究。