关键词： 陶瓷基复合材料   电学特性   分层破坏   无损监测  

摘要： 二维连续纤维增强陶瓷基复合材料是航空航天领域重要的应用材料，然而层间断裂严重约束了该类材料的使用。为监测和评估材料层间I型断裂韧性，开展了层间I型断裂的直流电势降试验，获取了层间I型裂纹起始及扩展时的加载数据及相应测点的电势降数据，并通过建立力-电模型定量分析了相关特征变化发生的原因。试验结果表明：在裂纹起始阶段，即加载曲线线性转非线性的拐点位置，预制裂纹尖端位置电势降发生了平滑-抬升的变化；随着裂纹的进一步扩展引起纤维的脱附及断裂，在电势降变化曲线上表现为抬升曲率的增加；在裂纹扩展受到阻力时，如Z-pin拔出及次生裂纹，将明显减缓电势降曲线的抬升；最后，结合试验数据证明了提出的力-电模型的合理性。研究结果对于应用材料电学特性监测和评估层间I型断裂韧性具有一定的指导和参考价值。

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： 光学器件   硫系玻璃   光纤传像束   红外成像   温度分辨率  

摘要： 采用复丝工艺制备了As40S60/As38S62/PEI中红外光纤传像束，测试了传像束的断丝率、空间分辨率、串扰率和温度分辨率。该红外光纤传像束成像清晰，无黑丝及暗丝现象，空间分辨率达到14.25 lp/mm，与理论计算值接近。利用飞秒激光在铝箔上打孔制成光阑，测试了传像束在串扰方面的表现，发现该结构的光纤串扰结果性能优异，在保障低串扰的同时降低了单丝包层壁厚，将传像束的填充系数提高至54%。研究了光纤传像束的引入对成像系统的影响，成像系统原本的温度分辨率为0.25 K，引入传像束后该值降至0.5K。分析了引起以上现象的原因并提出如何进一步提高光纤传像束成像系统的温度分辨率。

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： 激光立体成形   TiB   /In718复合材料   热处理   析出相   显微组织  

摘要： 采用激光立体成形制备TiB2/Inconel718复合材料试样，研究不同热处理方式对其组织的影响。结果表明：当均匀化温度为1200℃时，激光立体成形TiB2/Inconel718试样发生部分再结晶，枝晶亚结构消失，粗大的柱状晶转变为等轴晶。经1225℃均匀化处理后再结晶现象更为明显，其晶粒尺寸最小，此温度下显微组织已经发生完全再结晶。均匀化温度升高至1225℃，晶粒发生长大。此外，在1200℃及以上热处理，TiB2纳米颗粒会发生分解，分解的B原子在晶界发生偏析，并与基体发生反应生成硼化物，随固溶温度升高，在晶界生成硼化物越多，在晶界发生偏聚加剧。激光立体成形TiB2/Inconel718复合材料经直接时效后，初始组织中的层带结构仍然存在，枝晶间有大量白色Laves相；经固溶+时效处理后，Laves相发生部分溶解，Laves相形态发生改变，由链状转变为块状，层带结构消失，部分枝晶亚结构转变为胞状亚晶。

关键词： 光频域反射   偏振分析   应力诱导线双折射   复合材料弯曲形变监测  

摘要： 应用于航空、汽车、制造等领域的复合材料一旦出现分层损伤、内部微裂纹等将严重影响其性能和寿命，需要一种全新的、高效、可大面积监测的手段来进行结构健康诊断。本文基于OFDR原理，结合偏振分析技术通过分析沿光纤路径上由横向应力引起的光纤线双折射，实现对复合材料的形变检测。首先通过ANSYS仿真分析复合材料内嵌光纤的横向应力与弯曲半径的对应关系，然后通过实验获得复合材料分别嵌入250um、165um光纤的线双折射与弯曲半径的经验表达式，弯曲形变越大，光纤的线双折射越大，与仿真结果变化趋势一致。这种方法为高效、便捷的监测复合材料结构健康指明了新的方向，并将对从事结构损伤监测领域的科学家和工程师非常有益。

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： 中子屏蔽   (B4C+Gd)/316L复合材料   增材制造   多目标优化  

摘要： B4C/Al复合材料、硼铝合金等常规中子屏蔽材料存在结构力学性能与耐腐蚀性能差等问题，难以满足大承载能力、中子屏蔽、耐腐蚀等多种功能要求。基于此，以316L不锈钢为基体，B4C与Gd为中子屏蔽功能增强体，引入多目标优化方法与定向能量沉积增材制造(DED-AM)技术，研究了一种新的(B4C+Gd)/316L功能-结构一体化中子屏蔽材料设计与制备方法。首先，建立了屏蔽材料成分参数优化模型，在中子透射率、次级γ射线产生率等决策变量和约束条件下获得中子屏蔽复合材料设计方案；其次，根据优化设计结果利用DED-AM方法制备出不同配比的(B4C+Gd)/316L功能/结构一体化中子屏蔽复合材料；最后，对制备出的复合材料进行微观形貌与力学性能分析。结果表明，该复合材料的晶粒被细化，与具有相近中子屏蔽率的B4C/Al相比，(B4C+Gd)/316L具有更优异的屈服强度与极限抗拉强度。

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。