原位TiC颗粒增强铁基复合材料的磨粒磨损性能研究

采用在普通碳钢的熔炼过程中加入钛的方法制备了不同成分的原位自生TiCP/Fe复合材料,在观察显微组织和测定性能的基础上进行了磨粒磨损特性研究.结果表明,简单的熔铸法可以制备不同体积分数的TiCP/Fe复合材料,材料中TiC以细小的规则多边形状存在.高硬度TiC的形成使得复合材料抗磨粒磨损特性得到提高,其性能总体上随TiC颗粒体积分数的增加而提高,在5～35N载荷范围内,载荷越大,TiC含量越高,表现出越优异的耐磨性能.当制备复合材料时添加过量的Ti使基体中Fe3C消失时,材料宏观硬度降低,但复合材料耐磨性仍得到提高.复合材料的磨损机制以犁削和磨沟为主,形成一次磨屑.     

含碳量对TiCp/Ti合金摩擦磨损行为的影响

用熔铸法制备了不同含碳量的原位自生钛合金基复合材料(TiC/Ti6Al4V),采用ML-100磨粒磨损试验机研究了其耐磨性,具体分析C含量对复合材料耐磨性的影响规律。结果表明:TiC增强相颗粒的加入可以明显提高复合材料的耐磨性;复合材料耐磨性提高的原因是基体中均匀弥散分布的TiC粒子不仅提高基体的硬度,而且本身具有优良的抗磨作用。复合材料的磨损机制为:在含碳量小于2.4%时以犁削为主,形成大量一次磨屑;含碳量大于2.4%时,以剥层磨损和犁削并存。     

原位生成TiCp增强钛基复合材料的高温氧化

针对钛基复合材料发展应用中的关键问题——高温氧化性能,通过800℃高温进行氧化实验得到了氧化增重特性,并利用扫描电镜SEM(Soanning Electron Microscope)、能谱仪EDS(Electronic Differential System)和X衍射XRD(X-ray Diffractometer)研究了钛基复合材料经氧化试验后表面氧化层的结构、相组成及成分。结果表明:钛基复合材料的氧化规律为抛物线规律,以Ti6Al为基的钛基复合材料比以纯钛为基的钛基复合材料具有更好的抗高温氧化性能,增强体含量越高,复合材料的抗氧化性越佳。TiC颗粒及其与基体的界面对复合材料的氧化物形成有重要的影响,Al原子的加入改变了材料的氧化机制。     

Ti含量及冷却速度对Al-Mn-Ti合金组织的影响

采用高频感应炉对Al-Mn-Ti合金进行制备和研究,探究Ti含量及冷却速度对Al-Mn-Ti合金组织的影响.研究结果表明:未加Ti时,Al-Mn-Ti的合金组织由Al基体和T相准晶组成;加入Ti元素后,合金组织中出现花瓣状准晶Al_(72)Mn_(10)Ti_(18),随Ti含量的增加,花瓣状准晶增多,形状无明显变化;当Ti含量增加到7%时,组织中的Al基体消失,由T相准晶和花瓣状准晶Al_(72)Mn_(10)Ti_(18)组成.随冷却速度增加,过冷度增大,花瓣状准晶Al_(72)Mn_(10)Ti_(18)进一步生长形成树枝状的二次枝晶.     

海洋构筑物表面等离子熔覆TiC/Ni复合材料涂层的人体步进防滑性能

随着海洋活动增加,军舰、商船、海上钻井平台等海洋构筑物表面滑摔现象频发,已经严重影响人员安全和海洋事业的发展。为了解决这个问题,世界各国纷纷利用表面处理技术制备各类涂层,提高海洋构筑物表面的防滑性能。本试验采用等离子熔覆技术在45钢表面制备TiC/Ni合金粉末制备人体步进防滑涂层,分析了涂层步进摩擦系数、显微组织、摩擦磨损性能、涂层材料和表面形貌对涂层防滑性能的影响。结果表明:加入TiC不仅提高了涂层的耐磨性,还提高了涂层的步进摩擦系数。随着TiC含量的增加,涂层摩擦系数和耐磨性均增加,除此之外涂层表面三维形貌、涂层材料都会对步进摩擦产生影响,并且干态摩擦系数大于湿态摩擦系数;相对于等离子喷涂制备的涂层,等离子熔覆制备的涂层虽然步进摩擦系数略低,但耐磨性明显提高。     

Al2O3／Kovar钎焊接头裂纹冶金因素分析

为了研究Al2O3陶瓷／Kovar钎焊时出现的裂纹问题，本试验采用Ti—Cu—Ni活性钎料钎焊Al2O3陶瓷／Kovar(可伐合金)，通过扫描电镜观察钎焊接头的微观组织并对所含成分进行分析，得出裂纹处的成分组成。分析结果表明：Al2O3／Ti—Cu—Ni／Kovar钎焊接头产生裂纹的主要原因是Kovar中的Fe元素与钎料中的Ti元素相互反应，在界面形成了FexTiy金属间化合物，导致接头产生裂纹，并提出了减少裂纹的2种方法。     

Mg含量对过共晶铝硅合金组织和性能的影响

研究了不同的Mg含量对过共晶铝硅合金组织和性能的影响．利用扫描电镜和金相显微镜观察了过共晶铝硅合金在Mg含量不同时和热处理前后的金相组织变化,利用XRD和EDS分析了合金中不同金相组织的相,利用硬度计测试了合金的布氏硬度和不同相的维度硬度．实验结果表明：在过共晶铝硅合金中,不同的Mg含量在过共晶铝硅合金中生成不同形态的Mg：Si;热处理使板条状的共晶硅细化成点状,汉字状的Mg2Si细化变为球状;Mg含量在1％-5％的范围内,过共晶铝硅合金的硬度随Mg的含量增加而增加,热处理可以显著提高合金的布氏硬度．     

ZrMgN纳米复合膜的性能研究

采用射频反应磁控溅射设备,制备了一系列不同Mg含量的Zr Mg N复合膜.使用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和摩擦磨损仪(UTM-2)研究Mg对Zr Mg N复合膜的成分、微结构、力学性能及摩擦磨损性能的影响.研究表明:Zr Mg N复合膜为面心立方结构,随着Mg含量的增加,Zr Mg N复合膜的硬度先增大后减小;摩擦系数先减小后增大;磨损率则逐渐降低.Mg的加入提高了Zr N薄膜的高温抗氧化性能.     

丙烯酸树脂基 UV 固化复合材料的制备与表征

以丙烯酸树脂（ AR）为树脂基体,聚氨酯丙烯酸树脂（ CN9013）为预聚体,1,6-己二醇二丙烯酸酯（ HDDA）为稀释剂,纳米SiO2为填料,通过UV固化制备出不同配比的复合体系,研究复合材料微观相结构与各组分之间的关系。采用光学显微镜、SEM、超景深显微镜对固化后的体系进行表征,结果表明：丙烯酸树脂与预聚体及稀释剂单体能够形成均相,随着丙烯酸树脂含量增加,体系可形成分散相、双连续相和反转相;加入1％SiO2时,分散相粒径及其相区间距减小,双连续相两相区的结构有所增大,而反转相相区结构无明显变化。     

镍基喷焊覆层抗泥沙磨损性能实验研究

采用氧乙炔火焰喷焊的方法在Q235A基体材料表面制备出Ni60覆层。测试了Ni60粉末材料的成分和形貌特征。对覆层试样进行了金相观察、XRD衍射分析、硬度测试和泥沙磨损实验。分析了覆层中相成分构成、覆层与基体的结合机理。结合泥沙磨损实验结果和磨损表面形貌特征,讨论分析了Ni60A镍基覆层材料在泥沙磨损条件下的磨损机理。     

纤维增强复合材料拉伸破坏过程的Monte-Carlo模拟

基于剪切滞后模型,采用影响函数叠加方法,得到复合材料在多纤维断裂下的应力场,包含了基体和界面塑性变形的影响.考虑纤维强度的统计特性,结合Monte-Carlo方法模拟丫复合材料在拉伸载荷作用下的累计破坏过程.结果表明:复合材料拉伸强度的尺寸效应与纤维强度分布的统计性质以及微观损伤诱发的应力重分配有关.文中的研究为进一步发展基于破坏机理分析的复合材料在热/机械载荷作用下的疲劳寿命预测理论奠定了基础.     

纤维增强复合材料疲劳渐进破坏过程的Monte-Carlo模拟

基于纤维增强复合材料的热/机械疲劳损伤机理,考虑纤维强度的统计特性和金属基体循环响应的特征,发展了纤维断裂、基体和界面局部循环塑性以及基体/纤维脱粘等细观模式控制的疲劳破坏分析模型,结合Monte-Carlo方法研究了复合材料在循环载荷作用下的渐进破坏过程和疲劳行为,将纤维的统计强度、基体热塑性以及界面特性与复合材料的疲劳寿命定量地联系起来。     

Structural stability of polymer matrix composite panels in fire

Development in advanced composite fabrication technology offers the clear prospect of cost effective application of polymer matrix composites for large load-bearing structures. However, polymer matrix composites can be severely degradated under the thermal condition caused by fire. This paper addresses the compressive load-bearing capacity for polymer matrix composite panels in naval structures and civil infrastructures under the combined thermal–mechanical condition. The failure modes arising from structural instability for single skin and sandwich panels in such combined thermal–mechanical condition are the focus in this study. The thermal field under fire heating and the degradation of mechanical properties with elevated temperature are discussed. Analytical solutions for these mechanical failure modes are presented for design considerations. The approach to the development of a quantitative methodology for fire protection design is discussed in the context of the analyses and the experiments. Design diagrams are constructed to design mechanical loads for given fire protection time, and on the opposite, to design fire protection time for given mechanical loads.     

分析层合材料槽孔应力的新型特殊层合杂交应力元

基于一种新的非匀质材料的扩展Hellinger-Reissner原理,及当一个单元域划分为不同材料特性子域,其元内位移及应力沿子域表面不连续时有限元刚度列式的简便方法,建立了新的具有一个无外力圆柱表面层合杂交应力元。单元各层内以整体坐标表示并以自然坐标插值的应力场,通过以非协调位移为权函数使齐次平衡方程变分满足的理性方法得到,此应力场同时严格满足给定圆柱面上无外力条件。单元间及各层间位移连续条件分别通过Largrange乘子进行了松弛。数值算例表明:在相当粗的网格下,新型元可提供较一般假定位移元及一般假定应力元更为准确的槽孔层板孔边应力。     

野草算法优化提取广义切比雪夫滤波器耦合矩阵

介绍了野草算法优化提取广义切比雪夫滤波器耦合矩阵的方法。首先用野草算法控制耦合矩阵相似变换时的旋转角度,通过对目标函数的优化归零,实现对耦合矩阵任意位置元素的消零。接着给出广义切比雪夫滤波器的几种拓扑结构,设置传输零点在任意有限远处,并通过对其耦合矩阵的提取,计算耦合矩阵对应于归一化原型的幅频响应,验证了这种方法的可行性。最后以优化提取的耦合矩阵为基础设计了微带滤波器,测试结果与设计指标相吻合。     

超声法研究SiCp增强6066Al 基复合材料的阻尼特性

利用超声法研究了粉末冶金工艺制备6066Al/SiCp复合材料的阻尼特性。实验测定了4种不同SiC体积比(5%,7%,9%,12%)试样在超声频率为1.25 MHz、2.5 MHz、5 MHz、10 MHz时的衰减系数α。结果表明:可以用吸收衰减表征该复合材料的阻尼特性;随着测试频率的增大,材料对超声的吸收和散射增强,吸收和散射衰减系数增大;在一定范围内随着SiC体积比的增大,该材料的吸收衰减系数增大,阻尼性能增强。     

金属基复合材料热机械疲劳寿命影响参数研究

基于细观损伤机理,通过对金属基复合材料在热/机械循环载荷下疲劳破坏的数值模拟,研究了六种参数对疲劳寿命的影响.结果表明:(1)疲劳寿命随着试样尺寸的增大而缩短,但达到临界尺寸,即纤维规模超过25根或者长度超过30倍纤维直径后,疲劳寿命将不受尺寸变化的影响;(2)纤维体积含量影响了材料抗疲劳破坏的能力,疲劳寿命随着纤维体积百分含量的提高而延长;(3)疲劳寿命依赖于纤维强度Weibull分布中形状参数的变化,疲劳寿命随着形状参数的增大而延长;(4)疲劳寿命随着疲劳延性系数的增大而延长,但随着疲劳延性指数绝对值的增大而缩短.     

水中兵器用复合材料的研究

颗粒增强复基复合材料具有优异的机械性能和物理性能，是制造水中兵器零部件理想的材料。本文综合评述颗粒增强铝基复合材料的各种制备方法和有关性能，介绍颗粒增强铝基复合材料在一些领域的应用情况。