关键词： Composite materials  

摘要： In order to improve the interface strength between composite ribs and skin, stitching is an effective method. Finite element model (FEM) analysis and axial compression test were carried out on the non damage stitched stiffened panel and the impact damage stitched stiffened panel. The cohesive zone model was used to simulate the interface and the bonding element was used to simulate the stitching for FEM analysis. The deviation between the test results and FEM results is no more than 8.5%, which shows that the FEM of cohesive model and bonding element is feasible. The test results and the FEM results both show that the stitching has no significant effect on the compressive capacity of composite stiffened panel. © 2025 Aeronautical Manufacturing Technology Magazine Office. All rights reserved.

关键词： 铝合金钻杆   短碳纤维   SiC   复合材料   高温性能   抗拉强度   深层超深层油气资源  

摘要： 我国浅层和中浅层油气资源总量随着不断开采而逐渐减少，加大深层和超深层油气资源的勘探与开发对于保障国家能源安全具有重要意义。在深层超深层的高温地层进行钻井作业已经成为无法回避的工程难题，研发轻质高强且耐高温的钻杆材料迫在眉睫。本文采用真空热压烧结、热挤压和热处理工艺制备了SiC颗粒以及SiC颗粒和短碳纤维共混2A12铝合金钻杆材料，并对不同SiC体积分数的复合材料在不同温度的性能进行了研究。结果表明，25℃下体积分数为3%的SiC/2A12铝合金复合材料的力学性能最好，抗拉强度较2A12提高10.8%;180℃和220℃下体积分数为5%的SiC/2A12铝合金/碳纤维复合材料的力学性能最好，抗拉强度较基体分别提高17.9%和19.2%。SiC和碳纤维的混合加入可使2A12铝合金的工作温度提高40℃。SiC的强化方式主要是Orowan强化，碳纤维的强化方式主要是载荷传递。

关键词： BiOBr/g-C   N   复合材料   透水混凝土   对氯苯酚   光催化  

摘要： 为了解决因为降雨导致的地表径流中持久性有机污染物（POPs）渗入地下造成的污染。通过溶剂热法制备了溴氧化铋/富氮氮化碳(BiOBr/g-C3N5)复合材料，采用XRD、FT-IR、TEM、UV-vis DRS、PL、EIS和TPC等手段对复合材料进行了系统的表征。透水混凝土作为载体负载复合材料制备光催化透水混凝土，评价了光催化透水混凝土光催化降解典型POPs对氯苯酚（4-CP）活性和稳定性，分析了负载量对光催化透水混凝土光催化性能和透水性能的影响。结果表明：BiOBr和g-C3N5之间异质结的构建实现了光生载流子的高效分离，拓宽了光谱吸收，实现了高效的光催化。可见光照射下，负载量6.0%（质量分数）光催化透水混凝土实现了对质量浓度10 mg/L的4-CP溶液高效降解，降解率为91.37%，同时表现出良好的稳定性。复合材料的负载虽然会导致透水混凝土透水性能降低，但仍然可以满足应用要求。光催化透水混凝土的制备在海绵城市建设中具有广泛的应用。

关键词： 热障涂层   大气等离子喷涂   氧化钇部分稳定氧化锆   结合强度   抗热震性能  

摘要： 基于超音速火焰喷涂的NiCoCrAlYTa粘结层，采用大气等离子喷涂技术制备纳米8%（w）氧化钇部分稳定氧化锆陶瓷层，探索热障涂层结构中团聚纳米颗粒的调控方式及其对涂层性能的影响。通过调整喷涂距离、基体温度和枪移动速度来实现涂层的结构调控，借助Image J分析孔隙率和未熔区域相对含量，采用对偶拉伸法和水淬法分别评价了NiCoCrAlYTa+YSZ涂层的结合强度和抗热震性能。结果表明，当送粉量为25 g·min-1，喷涂距离为115 mm，枪移动速度为500 mm·s-1，基体温度调控为200～300 ℃时，涂层能够获得高含量的未熔颗粒团聚体（17.6%）和合适的孔隙率（14.2%）。虽然该工艺下所获得的涂层结合强度最低，约为26.8 MPa，但抗水冷热震性能最佳，表面失效面积为20%时循环寿命可达到43次。

关键词： 冷冻铸造   真空-压力浸渗   仿生结构设计   层状结构   金属/陶瓷复合材料  

摘要： 受自然材料如珍珠贝的高性能得益于其独特层状结构的启发，结合仿生学理念，本文通过冷冻铸造-压力浸渗技术制备仿贝壳层状结构Al/Al2O3复合材料。采用扫描电子显微镜和材料试验机研究玄武岩烧结助剂和烧结温度对多孔Al2O3骨架微观结构和抗压强度的影响，采用X射线断层扫描仪观察分析复合材料的微观结构和物相体积分数。结果表明，多孔Al2O3骨架具有孔道与陶瓷交替排列的层状结构。该结构的形成机理依赖于冰晶的定向生长。冰晶在生长过程中将陶瓷颗粒推到两侧，形成定向层状结构。加入玄武岩助烧剂或提高烧结温度，可显著提高陶瓷骨架的体积收缩率与抗压强度。Al/Al2O3界面可以建立化学键合，使熔体与骨架有效复合。Al/Al2O3复合材料具有高致密度，展现出精细的层状结构，较大程度上实现了仿贝壳结构的设计目标。

关键词： 连续纤维复合材料   3D打印   力学性能   工艺优化   工艺参数  

摘要： 连续纤维增强树脂基复合材料(CFRPCs)因其密度低、强度好等优异的性能，已在各行各业广泛应用，由于传统成型工艺造价高、生产周期长，因此出现了许多新型成型工艺，3D打印技术由于可成型复杂结构件、便捷、成型速度快等优势，在众多新型工艺中脱颖而出，其中熔融沉积型(FDM)3D打印工艺运用的最为广泛。本文基于FDM工艺，从材料、工艺、结构三方面系统总结了影响制件力学性能的因素及提高力学性能的方法；介绍了FDM工艺的常用树脂基体和增强纤维及其性能；介绍了打印工艺及预浸丝的制备工艺，重点分析打印工艺参数(纤维含量、打印温度、打印速度、打印层厚、打印间距)、打印后处理等对力学性能的影响机制，从宏观和微观的角度分析制件结构对力学性能的影响；总结出力学性能主要受到材料、工艺缺陷、纤维含量、纤维路径、界面性能及结构的影响；并对研究发展趋势进行了总结及展望。

关键词： 碳气凝胶复合材料   低温碳化   高温使用   热导率   格子玻尔兹曼方法  

摘要： 碳气凝胶复合材料具备优异的耐高温性能，但其较高的热导率限制了在高温环境中的应用。本文提出了一种低温碳化-高温使用型碳气凝胶复合材料制备新思路，即以聚丙烯腈预氧丝毡为增强体、酚醛树脂作为碳气凝胶前驱体，通过溶胶-凝胶、常压干燥及低温共碳化工艺制备了低密度(～0.4 g·cm-3)碳气凝胶复合材料（CAC）。该制备思路在有效降低材料热导率的同时，保证了材料的高温稳定性，为碳气凝胶复合材料的制备及应用提供了新的解决方案。结果表明，随着碳化温度由600 ℃升高至900 ℃，材料的石墨化程度逐渐增加，室温热导率由0.07 W·（m·K）-1上升至0.15 W·（m·K）-1。CAC-700在室温下具有较低热导率(0.085 W·（m·K）-1)，并在1600 ℃下展现出优异的结构稳定性、力学性能、抗烧蚀和隔热性能。此外，基于反推法的格子玻尔兹曼方法计算了不同碳化温度下材料的本征热导率，进而预测了复合材料在不同温度和压力条件下的气-固-辐射等效热导率。

关键词： 针刺-缝合复合材料   面外拉伸   力学行为   失效机理  

摘要： 为了研究关键工艺参数对针刺-缝合复合材料面外拉伸性能的影响，本文制备了四种不同工艺参数的针刺-缝合复合材料，对其面外拉伸性能及损伤演化机理进行研究。结果表明：随着缝合间距减小，面外拉伸强度显著提升，缝合间距为8mm×8mm，6mm×6mm，4mm×4mm时，面外拉伸强度分别提高了28%，41.14%，58.29%，但减小缝合间距对面外拉伸强度的提升效果表现为逐渐减小的趋势。在面外拉伸过程中，应变较大区域首先表现为缝线位置，随着载荷增大至缝线断裂后，复合材料会出现层间开裂现象，减小缝合间距对应变集中区域有较明显影响，拉伸过程中应变分布更加均匀。针刺-缝合复合材料厚度拉伸的失效模式主要为缝合线断裂和拔出、基布层间及基体的开裂。缝合间距减小会导致复合材料面外拉伸的断口较为粗糙，裂纹会沿着不同层扩展，会导致多个单元层发生失效。

关键词： 分子模拟   复合材料   界面   三水醋酸钠   石墨烯   界面热阻   声子态密度  

摘要： 在三水醋酸钠（SAT）中添加石墨烯是提高其热导率的常用手段，但复合相变材料的界面处通常会产生较大的界面热阻，探究界面热阻形成机理和消减方法是当前研究热点。本研究提出利用铜层降低SAT/石墨烯界面热阻方法，利用分子动力学建立复合材料模型，从热导率和热阻、径向分布函数（RDF）、均方位移(MSD)和扩散系数、声子态密度(PDOS)等方面分析复合材料的性质。计算结果表明，复合相变材料界面热阻的产生是由于低频声子占比减小，且声子分布更加紊乱，增加了声子散射；铜层能降低石墨烯/SAT复合材料声子的紊乱程度，从而减小界面热阻，增强材料导热性能。本研究可为实验分析提供理论支撑，对降低复合材料界面热阻、制备高导热复合材料有指导意义。

关键词： PbBi   Nb   O   ZnIn   S   S型异质结   复合材料   光-压电协同催化   降解  

摘要： 光催化技术是降解有机污染物最有效的途径之一，但常见的光催化材料的光吸收范围有限，光生电子对复合速度较快，极大地限制了光催化材料的应用。通过引入电场来减少光生电子与空穴的复合，加速载流子分离和迁移，开发具有光和应力双响应的高性能催化剂尤为重要。本研究采用低温溶剂热法在片状PbBi2Nb2O9表面生长ZnIn2S4纳米片，合成了ZnIn2S4/PbBi2Nb2O9复合材料，实现了可见光下高效的光-压电协同催化降解性能。在光照及超声振动的协同作用下，120 min内50%-ZnIn2S4/PbBi2Nb2O9对盐酸四环素（TC）的降解率达94.96%，降解速率常数为仅超声振动作用下的8.38倍，仅光照条件下的1.76倍；同时在研究过程中，探讨了ZnIn2S4/PbBi2Nb2O9复合光催化剂活性提高的主要原因，其高催化性能可归因于PbBi2Nb2O9作为压电材料，在超声振动作用下，材料内部形成了内建电场，有效地提高了光生载流子的分离效率。同时，PbBi2Nb2O9和ZnIn2S4之间形成的S型异质结，也促进了光生电子-空穴对的转移。