关键词： Temperature control  

摘要： Carbon/metal composites are ideal thermal management materials, valued for their excellent thermal properties and high designability. Firstly, given the prevalent issues of poor interfacial bonding and high thermal resistance at interfaces of carbon/metal composites, this review examines various interfacial modification techniques. The impact of such modifications on the bonding strength at the composite interfaces is analyzed from two specific perspectives: matrix alloying and coating of reinforcement. Secondly, the current methodologies for analyzing interfacial thermal resistance are summarized, encompassing theoretical calculations, simulations, and experimental testing. Finally, future research directions for carbon/metal composites are identified, focusing on the testing of interfacial thermal resistance, analysis of heat transfer mechanisms at the interface, and the design and control of interface layers. © 2024 Aeronautical Manufacturing Technology Magazine Office. All rights reserved.

关键词： Defects  

摘要： Carbon nanomaterials (graphene and carbon nanotubes) possessing excellent mechanical properties, outstanding thermodynamic stability, and superior electrical conductivity, are regarded as the ideal reinforcement for metal matrix composites. The employment of carbon nanomaterials in the magnesium alloy composites help to overcome the low strength, hardness, and modulus of magnesium alloys. However, due to the paucity of chemical reactions between magnesium and carbon nanomaterials and their poor wettability, the interfacial strength between the two materials is weak, thereby limiting the performance of the reinforcement. The utilization of interfacial regulatory substances is a conventional approach to enhancing the bonding strength at the interface of composite materials. This paper mainly introduces the preparation methods and types of interfacial regulatory materials for carbon nanomaterials reinforced magnesium matrix composites;focuses on the methods of adding interfacial regulatory substances to the composites, the interfacial bonding of interfacial regulatory substances to reinforcement and matrix, and the mechanism of improving the interfacial bonding strength of the composite materials. © 2024 Aeronautical Manufacturing Technology Magazine Office. All rights reserved.

关键词： 损伤抑制   层级混杂   低速冲击   非标压缩   损伤特征  

摘要： 由于薄铺层复合材料的损伤抑制能力，厚薄层层级混杂设计可显著提高复合材料结构的冲击阻抗。为了研究厚薄层混杂复合材料的冲击后压缩（Compression after Impact，CAI）力学行为，以准各项同性厚铺层层合板为基准，设计了两组厚薄层混杂层合板，采用低速冲击（Low-velocity Impact，LVI）的方式在层合板内部引入损伤，基于超声C扫检测结果制备非标压缩试验件，开展含冲击损伤复合材料层合板的非标压缩试验，采用数字图像相关（Digital Image Correlation，DIC）技术实时监测层合板的面外变形行为，采用相机记录试样件侧面的压缩失效特征。试验结果表明：厚薄层混杂设计显著地提高了复合材料层合板的有效剩余压缩刚度和剩余压缩强度；压缩载荷下厚铺层层合板与厚薄层混杂层合板损伤特征存在差异。其中，厚铺层层合板在中性层附近出现大量的聚集性基体裂纹，而厚薄层混杂层合板在中性层附近出现子层合板的剪切破坏，且呈现出明显的剪切失效断面。以上试验研究可为厚薄层混杂结构的轻量化设计和安全性评估提供参考。

关键词： 碳纤维复合材料   导电   雷击防护   石墨烯   碳纳米管  

摘要： 利用涂覆法制备了碳纳米管（CNT）改性和CNT与多层石墨烯（MLG）共改性的织物及其复合材料。力学性能研究表明，织物CNT杂化对复合材料的力学性能影响较小，而织物CNT/MLG共杂化后复合材料层间剪切强度下降了41.6%。导电性研究表明，CNT杂化和CNT/MLG共杂化的织物导电性分别提高了7.78%和10.2%，相应的复合材料厚度向电导率(σz)分别提高了472%和124%，达到0.79 S/cm和0.31 S/cm，面内电导率分别提高43.2%和17.8%。2A区雷击损伤研究表明，CNT杂化织物复合材料分层损伤面积和损伤深度分别为240 mm2和0.343 mm，相比对比样降低了62.3%和35%。CNT/MLG共杂化织物复合材料的分层损伤面积扩大了79.3%，但损伤深度降低了42.2%。作为对比，调降σz至0.011 S/cm的对比样分层损伤面积大幅扩大到30.5倍，损伤深度提高了150%。机制分析表明，这类复合材料σz的提高同时降低了分层损伤面积和损伤深度，而织物层导电性的提高降低了损伤深度，但扩大了浅表层的分层损伤面积。

关键词： 相变材料   储能技术   封装技术   微胶囊   多孔介质   复合材料  

摘要： 相变储能材料(PCMs)是指利用自身相变潜热的释放或吸收，实现温度控制和热量储存的一类材料，具有诸多应用场景，然而PCMs存在易泄露和导热性差的问题，封装是实现定型和强化传热的有效途径，微胶囊封装和多孔载体封装是目前较为常用的封装方法。本文梳理了两种封装方式的结构特点和适用种类，介绍了喷雾干燥法、原位聚合法、复凝聚法、溶液-凝胶法、直接浸渍法、真空吸附法和原位组装封装技术的具体制备方式及其研究进展，并简述了纳米纤维封装和固-固PCMs封装的特点和进展，最后概括了形状稳定相变储能材料(SSPCMs)的评价内容和评价方法。不同封装技术在降低泄露率、增加稳定性、提高导热性和储能效率方面各有优劣，封装定型和强化传热仍是未来相变储能封装的发展重点，成本经济、工艺简单、储能密度高、相变温度适宜、环境友好型PCMs将具有更大的应用前景。

关键词： 碳点   金属有机框架   形貌调控   发光二极管  

摘要： 采用溶剂热法制备了氮掺杂碳点（nitrogen doped carbon point, N-CDs），并采用原位水热法制备了铝基MOFs@CDs复合材料[MIL-53（Al）-NH2@N-CDs]。N-CDs表面丰富的羧基官能团使其能够参与Al-MOFs的配位组装过程，并通过空间位阻效应限制MOFs晶体结构的取向和生长过程，从而实现了对MOFs的形貌调控，使其从三维齿轮状改变为短棒交叉纳米花状。此外，基于MIL-53（Al）-NH2@N-CDs的荧光特性，进一步制备了具有可调的多色发射的发光二极管（lightemitting diode, LED）器件。结果表明N-CDs可以有效调控MIL-53（Al）-NH2的形貌和荧光性质。同时，分析了N-CDs调控MIL-53（Al）-NH2组装行为的机制，为合成新型MOFs形貌结构提供了一种设计方法，也为开发高性能多色LED器件提供了新思路。

关键词： 复合材料   反推叶栅   铺层角度   铺层顺序   代理模型   铺层方案  

摘要： 结构复材化是航空发动机提高推重比的重要途径。针对反推叶栅复材化设计中，叶栅中各结构铺层方案设计因铺层角度和铺层顺序多变，难以确定最优铺层方案的问题，展开复合材料反推叶栅设计。首先采用遗传算法设计样本点，并对不同铺层方案的复合材料结构进行有限元分析，分析其变形、强度及刚度。其次建立代理模型，以反推叶栅中各特征结构工况载荷下变形、强度及刚度为目标，优化后对不同铺层方案进行有限元分析，综合对比得到最优铺层方案。最后，以反推叶栅中各结构最优铺层方案为优化结果建立复合材料反推叶栅模型，并与铝合金反推叶栅的变形、强度及刚度进行对比，验证了所选择复合材料铺层方案的优越性。

关键词： 复合材料   边缘效应   层间应力   S-N曲线   寿命预测  

摘要： 针对疲劳载荷下复合材料层板容易产生分层、且多是从边缘开始分层的现象，利用解析法求解复合材料层合板各层间应力，得到拉伸和弯曲载荷下各层间界面层间应力分布情况。提出了局部平均应力的概念对自由边界附近的层间应力进行处理，利用改进的Hashin分层失效准则作为分层判据选取危险层间的局部平均应力，将其引入到复合材料S-N曲线模型当中，采用拉-拉和三点弯曲疲劳载荷下的复合材料寿命数据进行拟合，利用拟合得到的模型进行寿命预测，结果发现拟合精度较高，预测寿命均在±2倍误差带以内，并将建立的模型与目前三种常用的S-N曲线模型进行对比，发现本文模型在整体上预测结果最好，对拉伸和弯曲疲劳寿命预测误差最小。

关键词： 近场动力学   层合复合材料   各向异性   强度及损伤   数值模型  

摘要： 纤维增强层合复合材料的失效行为通常伴随着复杂的损伤机制和特征表现。深入探究此类复合材料的强度特性及其损伤演化对于确保工程结构的使用寿命、优化研发成本以及推动工业产品轻量化设计与剩余强度评估具有至关重要的意义。针对复合材料各向异性的处理问题，在当前近场动力学（Peridynamics， PD）框架内，主要存在两种典型策略：其一，基于碳纤维束与树脂基体等构成材料的物理性质差异，构建具有不同刚度特性的键对模型；其二，将复合材料的各向异性特性融入弹性矩阵中，进而推导出应力-应变本构关系。然而，现有模型大多聚焦于复合材料在初始加载阶段的线性弹性响应，而对于损伤发展阶段所展现的剪切非线性行为、刚度退化现象以及大变形特性等关键力学特征的探讨尚显不足。此外，当前近场动力学研究主要集中于复合材料的拉伸与压缩特性，而对于其在面外载荷作用下的弯曲、扭转以及拉压-弯扭耦合行为的分析则相对匮乏。鉴于此，本文首先概述了复合材料的连续损伤力学基础，旨在为相关领域的研究者提供必要的背景知识与理论基础。随后，系统综述了适用于复合材料的近场动力学模型，总结了当前研究的进展状况与理论特点。最后，本文探讨了近场动力学在实际工程应用中所面临的技术挑战，并对未来的研究方向提出了展望，以期为促进复合材料失效机制的深入理解与工程应用提供有益的参考。

关键词： 铝基复合材料   TiB   颗粒   稀土Ce   显微组织   力学性能  

摘要： 采用盐-金属反应法制备了原位3wt% TiB2/A356复合材料，并通过向熔体中加入Al-Ce中间合金的方式添加不同质量分数的稀土元素Ce，研究Ce对3wt%TiB2/A356复合材料显微组织及力学性能的影响。结果表明：稀土元素Ce的加入促进了TiB2颗粒在A356基体中的均匀分布，在稀土元素Ce和TiB2颗粒的协同作用下，实现了α-Al晶粒的细化和共晶Si的改性。当Ce的添加量为0.3 wt%时，3 wt% TiB2/A356复合材料的力学性能最佳，与不添加Ce的复合材料相比，屈服强度、抗拉强度和伸长率分别提高了9.2%、11.5%和57.1%。分析表明，TiB2颗粒分散性的改善是因为Ce增强了TiB2与基体之间的润湿性和界面稳定性，共晶Si的改性是由于Ce偏聚所引起的成分过冷的增加。大量含Ce的纳米尺寸析出物在共晶Si中形成，抑制了Si的生长。