关键词： 铸造铝硅合金   显微组织   过冷度   析出相   力学性能  

摘要： 向低硅铸造铝合金中添加了不同质量分数(0,0.03%,0.06%,0.09%,0.12%,0.15%)的钇元素,并对其进行了T6热处理,研究了钇添加量对合金显微组织和拉伸性能的影响,并分析了影响机理。结果表明:随着钇添加量增加,合金的α-Al形核温度和共晶硅转变温度先升高后降低,合金中α-Al和共晶硅先细化后粗化,铸态共晶硅形貌向纤维状变化,热处理态共晶硅形貌向球粒状变化,屈服强度和抗拉强度先增大后减小,断后伸长率基本降低;当钇添加质量分数为0.09%时,α-Al形核温度以及共晶硅转变温度最高,热处理后的显微组织为细小的α-Al枝晶与球粒状共晶硅,屈服强度、抗拉强度和断后伸长率较大,综合力学性能最佳;当钇添加质量分数增至0.15%时,合金中析出粗针状Al2Si2Y相,拉伸断裂模式由韧脆混合断裂转变为脆性断裂。

关键词： SiCf/SiC-SiYBC   蠕变   氧化   损伤机制  

摘要： 随着航空发动机的服役环境日益严苛,SiC_(f)/SiC在高温空气/水氧环境中的服役温度和应力亟需提升。为此,研究人员尝试采用自愈合基体改性的方法提升SiC_(f)/SiC复合材料的抗氧化性能和抗蠕变性能。本工作研究了熔体渗透工艺(MI)制备的碳化硅纤维平纹布增强的SiYBC改性碳化硅复合材料(MISiC_(f)/SiC-SiYBC)在空气中的拉伸蠕变性能及损伤机理,蠕变温度为1300、1350和1400℃,应力为60~120 MPa。结果显示:在1300~1400℃范围内,MISiC_(f)/SiC-SiYBC的蠕变断裂时间(tu)与应力、温度密切相关,随温度或应力升高而降低。当蠕变应力高于比例极限应力(σ_(PLS))时,基体开裂,氧气会进入材料内部侵蚀纤维和BN界面,使其发生氧化退化,大幅降低tu。此时由于基体完全开裂,载荷主要由纤维承担, tu受纤维的抗蠕变性能控制。当蠕变应力低于σ_(PLS)时, t_(u)较长,载荷由纤维和基体共同承担, tu则受纤维和基体两者的抗蠕变性能共同控制。随着温度从1300℃升高至1400℃,基体氧化物等物相填充界面间隙,导致界面黏结,促进裂纹张开和扩展。

关键词： 热固性复合材料   热压罐成型工艺   C型梁   R角区域   褶皱缺陷  

摘要： C型梁R角区域在热压罐成型过程中易产生褶皱缺陷,严重影响构件成型质量和使用性能。为了准确评价褶的皱缺陷程度,提供减少褶皱产生的思路,利用热压罐成型工艺开展了国内外两种不同牌号预浸料在不同铺层数下的C型梁样件制造,对成型过程中R角预浸料的变形行为进行了分析,探究了褶皱缺陷形成的机理。提出了包含厚度分布、边缘滑移角和R角部分褶皱量化分析3个方面的评价方法,并利用该方法对样件进行了评价和对比。结果表明,预浸料的层间滑移行为是褶皱形成机理的关键,滑移阻力过大导致褶皱缺陷的产生;所测试的国产预浸料与国外预浸料相比,其整体黏度更大,所制造的C型梁更易产生褶皱缺陷;3个方面的评价指标具有一致性,可以从多个角度综合衡量C型梁R角的褶皱缺陷程度。

关键词： 植物纤维   增强改性   可降解材料   复合材料   力学性能  

摘要： 目的植物纤维在增强可降解复合材料中的应用日益广泛,探讨植物纤维作为增强材料,在提升聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚酯(PHBV)和聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)2种可降解复合材料综合性能中的优势与潜力。方法综述不同种类植物纤维增强PHBV和PBAT可降解高分子材料的研究进展,对各种复合材料的综合性能进行分析比较,并对其应用性能和前景进行总结与展望。结果植物纤维作为增强材料在PHBV和PBAT可降解高分子材料中的应用具有显著的优势和潜力,通过合理的纤维选择和表面改性技术,可制备出综合性能优异的可降解复合材料,满足不同应用领域的需求。结论未来,植物纤维增强PHBV和PBAT可降解复合材料的研究应针对抗菌抗氧化、水气阻隔、阻燃抑燃等领域展开系列研究,制备集高强度、耐水性和功能性于一体的可降解复合材料,以推动植物纤维增强可降解复合材料在更多领域的广泛应用。

关键词： 再生微粉(RP)   复合材料   相组织演化   微观结构   纳米结构   碳足迹  

摘要： 为大规模应用再生微粉(RP)替代普通硅酸盐水泥(OPC)作为辅助胶凝材料(SCM)。本文旨在构建RP/多元复合胶凝材料(MCCM),通过抗压强度试验和XRD、FTIR、SEM、BSE-EDS、TEM等微观测试手段,对RP/MCCM的强度发展、相组织演化和微观结构等进行了研究,并以生命周期评价(LCA)方法对RP/MCCM碳减排效益进行分析。研究发现:研磨活化后,RP掺量为30%(R30)时,28 d抗压强度在未活化的基础上提高7.6%。RP掺入后Al-OH增强,C-O和CO_(3)^(2-)键峰变窄,Si元素分布均匀,有利于钙矾石(AFt)和CaCO_(3)相的生成。CaCO_(3)、Ca(OH)_(2)、SiO_(2)纳米结构在RP和粉煤灰(FA)分别复掺15%时(R15F15),其三元体系中紧密的结合在一起,未出现明显的断层,从而改善了其结构致密性和强度。此外,碳排放分析发现,RP掺入降低了原材料提取和运输过程碳排放,实现了减排目标。

关键词： 变曲率   Z型框   变形补偿  

摘要： 以变曲率复合材料Z型框为研究对象,采用热压罐成型工艺,研究了Z型框的变形情况,并根据Z型框的变形情况,对Z型框的成型工装进行修正以补偿Z型框的变形。研究表明:Z型框存在向曲率半径减小的方向变形,且Z型框的缘条与腹板之间回弹,回弹角约为1.2°。通过对工装型面进行修正后制造的Z型框,型面轮廓度均在±0.25 mm以内,很好地满足了产品型面要求。

关键词： 聚醚醚酮   复合材料   拉伸试验   力学性能  

摘要： 为优化聚醚醚酮(PEEK)材料的综合力学性能,制备了含有不同比例的碳纤维(CF)和玻璃纤维(GF)的复合PEEK丝材。采用GB/T 1447-2005纤维增强塑料拉伸性能试验方法对含有不同组分的复合丝材力学性能进行测试,并使用扫描电子显微镜(SEM)对其微观结构进行研究。结果表明:PEEK/CF复合丝材的强度随CF含量增加而增强。PEEK/GF复合丝材强度也随GF含量增加而增强,添加10%GF的复合丝材强度相较于纯PEEK丝材提升明显,但随着GF含量继续增加,整体强度提升缓慢。

关键词： 连续纤维增强聚合物基复合材料   缺陷   检测方法   力学性质  

摘要： 针对连续纤维增强的聚合物基复合材料,梳理了常见的缺陷及其产生原因,从缺陷的无损检测方法及其对材料力学性质的影响方面,回顾了最新研究进展。在缺陷检测方面,提高检测精度、加速检测数据处理、发展针对特殊缺陷的检测技术是目前研究的热点。在宏观缺陷对复合材料力学性质的影响方面进行了定性和定量的综述,影响因素主要包括:分层缺陷的面内尺寸、埋深和形状,孔隙缺陷的孔隙率、分布集度和形状,褶皱缺陷的方向、凹凸性和褶皱角等。为纤维增强聚合物基复合材料构件的设计及其可靠性评价提供依据。

关键词： Ti_(2)AlC-TiB_(2)复合材料   高温氧化行为   氧化保护层   高温抗氧化机理  

摘要： Ti_(2)AlC是MAX相材料中抗氧化性能最好的化合物之一,在高温结构材料和高温抗氧化防护涂层领域具有潜在的应用前景,然而其强度和硬度不足,在高温领域的应用受到限制。为了提升Ti2AlC的性能,本研究采用原位固-液相反应/热压方法成功合成了Ti_(2)AlC-20%TiB2(体积分数)复合材料(简称Ti_(2)AlC-20TiB_(2)),分析了其在1000~1300℃的高温氧化行为,揭示了其高温抗氧化机理。结果表明:Ti_(2)AlC-20TiB_(2)复合材料的氧化动力学符合自然对数规律,比单相Ti_(2)AlC具有更优异的抗氧化性能。1200℃以下,氧化膜主要由Al_(2)O_(3)(内层)和TiO_(2)(外层)组成,而在1300℃时,氧化膜的外层则是TiO_(2)与Al_(2)TiO_(5)混合物。复合材料形成的Al_(2)O_(3)保护层比单相Ti_(2)AlC形成的更为致密,这是抗氧化性能优异的关键。引入的TiB_(2)颗粒减小了材料的晶粒尺寸,增加了短路扩散的晶界数量,有利于Al的选择性氧化,从而加速了Al_(2)O_(3)保护层的形成。TiB_(2)氧化过程中生成的B2O3能够填充微孔并修复微裂纹,有效阻止了O的内扩散,进一步提高了复合材料的抗氧化性能。

关键词： 复合材料   层间增韧   碳纤维   聚酰胺66   纤维网纱  

摘要： 为改善碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料的层间断裂韧性,通过湿法成网技术制备出4种不同面密度的聚酰胺66纤维网纱(PA66V),随后将增韧网纱插入碳纤维单向布层间,借助真空辅助树脂灌注(VARI)工艺固化成型制备得到CF/EP复合材料。文中测试了增韧前后CF/EP复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性(GⅠC)和Ⅱ型层间断裂韧性(GⅡC),结合断面SEM图像揭示了PA66V引入后CF/EP复合材料的增韧机制,并研究了网纱的引入对CF/EP复合材料其他力学性能的影响。结果表明,面密度为4 g/m2的PA66V的加入将CF/EP复合材料的GIC和GIIC分别提升了13.6%和139.8%,其增韧机制主要包括PA66纤维的桥接拔出、塑性变形以及引发裂纹偏转等;此时,CF/EP复合材料的层间剪切强度和拉伸强度也分别提高了6.5%和5.2%。