关键词： 碳纤维复合材料   数控加工技术   加工精度   切屑控制策略   机械性能  

摘要： 为了提高碳纤维复合材料在航空、汽车等领域应用的性能,本研究针对碳纤维复合材料的数控加工技术进行了详细的分析。首先,采取了利用数控机床对碳纤维复合材料进行加工,通过优化加工参数,如刀具类型、刀速、刀路策略等,探寻达到最佳加工效果的方法。结果 表明,与传统加工模式相比,采用数控加工技术可以大大提高材料的加工精度与效率。其次,通过对加工过程中产生的切屑进行观察和研究,分析其对加工精度的影响。结果 显示,合理的切屑控制策略可以明显降低切屑对加工精度的负面影响,从而提高产品的质量。最后,进行了材料表面质量及机械性能的测试,验证了数控加工技术对提高碳纤维复合材料性能的有效性。本研究的成果不仅可以为碳纤维复合材料的数控加工提供理论依据和技术指导,同时也有助于推动其在相关领域的应用。

关键词： 浸渍法   银基催化剂   纳米粒子   二氧化硅   甲氧基丙酮   吸附  

摘要： 采用等体积浸渍法制备一系列Ag/SiO_(2)催化剂。采用XRD、SEM、TEM、O_(2)-TPD对其进行了表征,评价了其对1-甲氧基-2-丙醇(MOP)的催化氧化性能,考察了Ag理论负载量(以SiO_(2)质量计,下同)对Ag/SiO_(2)催化剂催化性能的影响,并对15%Cu/SiO_(2)(Cu的理论负载量为15%,以SiO_(2)质量计)和15%Ag/SiO_(2)的微观形貌和催化性能进行了对比。结果表明,15%Ag/SiO_(2)具有较高的催化活性,在反应温度300℃、液时空速1.8 mL/(g·h)、体积空气流量80 mL/min的条件下,催化剂能稳定运行72 h,其中在反应8~20 h期间,MOP转化率平均为95.05%,目标产物甲氧基丙酮的选择性平均为85.07%;15%Ag/SiO_(2)在反应80 h后,积炭率达到13.5%;与15%Cu/SiO_(2)的Cu物种平均粒径(约15.2 nm)相比,15%Ag/SiO_(2)具有更小的Ag物种平均粒径(3.1 nm),分散性更好;Ag的氧吸附类型和高度分散是MOP在Ag/SiO_(2)催化剂上氧化的重要因素,Ag与SiO_(2)载体的强相互作用和良好的抗积炭能力为催化剂的稳定性提供了有利条件。

关键词： 碳纤维增强聚合物复合材料   改性方法   成型工艺  

摘要： 对不同种类的车用碳纤维复合材料(CFRPs)的成型工艺进行了分析概述,详细对比了CFRPs性能提升的各类方案,并结合工业应用案例对现有成型工艺和设计方案进行讨论分析,探讨了车用CFRPs绿色化技术的发展前景,以及汽车产业车辆轻量化材料研究所面临的机遇与挑战。

关键词： 多孔复合材料   溶液燃烧合成   葡萄糖   孔隙率   压缩性能  

摘要： 以硝酸铜、硝酸铝、葡萄糖和尿素为原料,采用溶液燃烧合成和氢还原法制备了Al_(2)O_(3)/Cu复合粉末,然后将Al_(2)O_(3)/Cu复合粉末与造孔剂氯化钠均匀混合,再将混合粉末冷压成型,最后通过烧结-脱溶工艺制得Al_(2)O_(3)/Cu多孔复合材料(A-C-M)。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对粉末原料和A-C-M的微观形貌进行表征分析,使用万能试验机对A-C-M进行压缩性能测试,研究葡萄糖添加量对燃烧产物粉末的影响,探讨了Al_(2)O_(3)含量对A-C-M压缩性能的影响。结果表明,葡萄糖与Cu(NO_(3))_(2)的摩尔比为1时,燃烧产物的比表面积达到最大值,为12.5 m^(2)·g^(-1);燃烧产物经煅烧除碳后,粉末颗粒的孔洞增加,但因高温煅烧产生烧结作用,其比表面积降低为10.2 m^(2)·g^(-1);煅烧产物经氢还原后,粉末颗粒破碎为絮状,然而因还原高温的烧结作用,使获得Al_(2)O_(3)/Cu复合粉末比表面积进一步降低为7.5 m^(2)·g^(-1);随Al_(2)O_(3)含量的增加,A-C-M孔隙率逐渐增加,其抗压缩强度逐渐降低。

关键词： 金属基复合材料   高压扭转   纳米压痕   反演分析  

摘要： 为研究热处理后高压扭转B_(4)C/7075Al复合材料界面的介观尺度力学性能,利用纳米压痕实验获取复合材料界面的载荷-位移曲线,提出了一种结合量纲法和有限元反演分析法来确定复合材料界面弹塑性本构关系的逆向分析方法。并基于获得的弹塑性本构关系开展有限元模拟,将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明:热处理后高压扭转B_(4)C/7075Al复合材料界面的弹性模量、应变硬化指数和屈服强度分别为117.44 GPa、0.296和978 MPa。模拟得到的弹性模量和纳米硬度与实验值的相对误差分别为5.8%和2.9%,证实了基于纳米压痕反演分析B_(4)C/7075Al复合材料界面本构方程的可行性。

关键词： 气缸盖   铝硅合金   灰色关联分析   缺陷分布   最弱链理论  

摘要： 为了准确表征铸造铝合金气缸盖材料微观组织与失效概率之间的相关性,提出综合反映材料强度和试样尺寸对失效概率影响的评价方法。首先,基于气缸盖不同位置微观组织表征和力学性能测试结果,利用灰色关联分析方法,以二维孔隙率、孔隙面积、孔隙最大Feret尺寸、硅相面积、硅相长宽比、硅相最大Feret尺寸和硅相颗粒圆度7个微观组织特征作为比较序列,以抗拉强度、弹性模量和维氏硬度3个力学性能指标作为参考序列,研究气缸盖材料组织特征与力学性能之间的关联关系。基于最弱链理论,通过考虑缺陷分布偏离理想均匀分布程度,构建了弱化试样尺寸效应的广义双参数Weibull分布模型,对气缸盖不同位置失效概率与材料强度关系进行描述。结果表明:孔隙最大Feret尺寸对铸铝气缸盖本体材料力学性能的影响相对较大,底板位置容易出现局部缺陷的集中分布,发生由铸造缺陷引起失效的概率较高。

关键词： 碳纤维轴   仿真分析   缠绕角度   模态   屈曲  

摘要： 本文介绍了碳纤维复合材料轴的优点及发展现状。通过对碳纤维轴试验模型的有限元分析,比较不同缠绕角度复合材料轴力学性能、固有频率等,获得最佳的缠绕角度,并进行了试验验证,验证了仿真方法的有效性。进一步对1∶1大扭矩复合材料轴强度、屈曲和模态进行了有限元计算。结果表明:该设计方案满足大转矩推力轴对强度和屈曲的要求,其临界转速满足许用值。

关键词： 碳纤维复合材料   细观力学   形状效应   界面效应   热弹性性能  

摘要： 碳纤维增强聚合物基复合材料是一种应用广泛的工程材料,其性能优异与否直接影响着工程应用的安全和可靠性.碳纤维的形状效应和界面效应被认为是影响碳纤维复合材料力学性能的重要因素.因此,开展碳纤维形状效应和界面效应的深入研究,对于碳纤维增强聚合物基复合材料的优化设计和工程应用具有重要意义.为了揭示碳纤维形状效应和界面效应对碳纤维复合材料热弹性性能的影响,该文采用细观力学有限元方法建立了一个代表性体积单元(RVE)模型,通过模拟材料内部微观结构,研究了不同碳纤维形状和含量、界面相含量和界面相性能对碳纤维复合材料等效热弹性性能的影响.结果表明,碳纤维形状效应对复合材料宏观纵向弹性模量和纵向热膨胀系数几乎没有影响,而对横向弹性模量、横向剪切模量、纵向剪切模量和横向热膨胀系数影响较大,尤其是随着碳纤维含量的增加影响更为明显.随着界面相含量的增加,当界面效应表现为硬界面效应时,复合材料的纵向与横向弹性模量均会随之增加,而当界面效应表现为软界面效应时,复合材料的纵向与横向弹性模量均会随之减小.当界面相热膨胀系数小于基体热膨胀系数时,复合材料的纵向与横向热膨胀系数均会随界面相含量的增加而减少,而当界面相热膨胀系数大于基体热膨胀系数时,复合材料的纵向与横向热膨胀系数均会随界面相含量的增加而增加.

关键词： 碳纳米管   杜仲胶   复合材料   分子动力学模拟   力学性能  

摘要： 在全球环保趋势的驱动下,杜仲胶(EUG)作为环保型生物基材料,具有独特的橡塑二重特性,展现出多行业应用潜力,但其力学性能与功能性应用局限亟待突破。碳纳米管(CNTs)因其优异的力学性能,已经作为改善塑料复合材料性能的高效填料得到了广泛应用。为探究CNTs尺寸对EUG力学性能的影响机制,采用分子动力学模拟方法通过改变CNTs的轴向尺寸和径向尺寸建立了CNTs/EUG复合材料模型,并对其室温下的力学性能进行模拟计算研究。结果表明,在CNTs/EUG复合材料中,材料的力学性能随CNTs直径的增大先升高后降低,力学性能随CNTs长度的增大而上升。其中轴向尺寸中直径为8.14Å及径向尺寸中长度为128Å的CNTs对复合材料力学性能的增强效果较好,相比于直径为2.71Å和长度为68Å的CNTs,直径为8.14Å和长度为128Å的CNTs/EUG复合材料的拉伸弹性模量分别提升了59.70%和54.85%。

关键词： 真空热压法   界面成分   界面结合强度   硬度   等效弹性模量   断口形貌  

摘要： 碳化硅纤维增强钛基复合材料板材具有优良的性能特征和较强的可设计性,是可应用于翼面蒙皮上的新一代轻质高强复合材料。本文利用真空热压方法制备的SiC_(f)/TC17/TB8复合材料板材,通过扫描电镜和能谱分析板材的界面结构及元素分布,利用顶出实验分析界面结合强度,采用纳米压痕仪测试板材的硬度和等效弹性模量,利用扫描电镜分析板材室温拉伸断口的形貌特征。结果表明:SiC_(f)/TC17/TB8复合材料由碳化硅纤维、碳涂层、界面反应层及基体组成,其界面无缺陷且纤维/基体的界面结合强度为89.10MPa;基体的硬度和等效弹性模量高于TB8包套,分别为5.37GPa、120.23GPa;复合材料拉伸断裂的纤维脱粘发生在反应层及其与碳涂层界面;基体处断裂断口为混合型断口,包套处为韧性断口。