轴向撞击作用下内充泡沫铝薄壁铝合金腔体最优尺厚比选择

内充泡沫铝薄壁铝合金腔体在防撞吸能领域已经具备广泛的使用价值,但在最优截面尺寸选择方面的研究与应用较少。为进一步研究铝合金内充泡沫铝腔体最优截面尺寸,通过有限元软件ABAQUS建立了常见的方形铝合金腔体在撞击作用下的有限元模型。结果表明:建立的有限元模型在模拟内充泡沫铝铝合金腔体抗撞击性能方面具有良好的拟合度,同时,针对现有市场中方形铝合金腔体多尺寸截面,提出尺厚比作为其截面选择参数,通过运用数值建模和非线性拟合工具,得出常见尺寸下组合截面吸能最大化的截面尺寸。研究得出的低、中、高3种撞击能量下的截面最优尺厚比可为结构防撞击装置的设计提供参考。

增材制造硼化钛增强钛基复合材料的研究进展

增材制造(AM)技术以其可设计性强、近净成型等优点,在非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)等金属基复合材料领域引起了广泛关注。AM技术通过快速凝固的成型方式,能有效拓宽对DRTMCs微观组织和力学性能的调控窗口。金属AM技术主要分为粉床熔融法(PBF)和定向能量沉积法(DED)。粉床熔融法包括选区激光融化(SLM)技术和电子束熔融(EBM)技术,定向能量沉积法主要包括激光熔化沉积(LMD)技术和电弧增材制造(WAAM)技术。本文综述了近年来利用以上技术制备硼化钛(TiBw)增强DRTMCs的研究现状。从粉末状态出发,讨论了混合粉末和预合金化复合粉末对DRTMCs中TiBw的尺度特征参数、基体组织以及力学性能的影响规律。在此基础上,对目前存在的关键问题和未来的发展趋势进行了展望。

原位合成TiB_(2)颗粒增强铝基复合材料研究进展

原位合成技术制备的铝基复合材料,权衡了强度和塑性间的矛盾,有望实现铝基复合材料的结构功能一体化。原位合成TiB_(2)颗粒增强铝基复合材料比刚度,比模量高,具有优异的力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性能和抗疲劳性能,是近年来金属基复合材料的研究热点之一,在汽车制造、高铁动车、航空航天和国防军事等领域具有广阔的应用前景。归纳了三种原位合成TiB_(2)颗粒增强铝基复合材料反应体系(Al-K_(2)TiF_(6)-KBF_(4)体系、Al-TiO_(2)-B_(2)O_(3)体系和Al-Ti-B体系)的特点和优势,概述了原位合成TiB_(2)颗粒对铝基体晶粒尺寸、界面结合和润湿性产生影响的研究现状,对TiB_(2)颗粒强化铝复合材料力学性能的作用机制展开了讨论,梳理总结现阶段在此领域研究过程中仍未解决的问题,展望TiB_(2)颗粒增强铝基复合材料的潜在发展空间,以期为研究和开发原位合成颗粒增强铝基复合材料提供参考。

芯片用金刚石增强金属基复合材料研究进展

随着电子设备集成化程度越来越高,对高导热封装材料的需求也越来越大,金刚石增强金属基复合材料凭借其高导热性能成为研究焦点。然而,由于金刚石颗粒与金属基体之间的不润湿特性,具有高导热性的金刚石增强金属基复合材料难以制备。文中综述了金刚石增强金属基复合材料的研究进展,包括界面改性、工艺参数优化和复合材料制备方法,并指出了金刚石增强金属基复合材料目前存在的问题和今后的研究方向。

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料研究进展

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料具有密度小、比模量高、低热膨胀系数、热稳定性和导热性能良好,以及耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀优良等一系列优点,成为了近年来金属基复合材料的研究热点。本文从反应体系、显微组织、力学性能和强化机制四个方面,综述了近年来原位合成TiC/Al复合材料的研究进展,指出了其存在的问题并展望了其发展趋势,以期为研究和开发原位合成颗粒增强铝基复合材料提供参考。

碳纳米管增强铝基复合材料界面与晶粒调控研究进展

随着碳纳米管增强铝基复合材料制备工艺的不断完善,碳纳米管的难分散问题被妥善解决,复合材料的强度有所提高,但复合材料的高模量、高强度没有得到充分利用,并出现“强度–塑性”倒置现象。本文总结了近年来对碳/铝复合材料界面结构、晶粒结构与复合构型设计的调控手段,讨论了界面结构强度对碳纳米管载荷传递效率的影响,分析了出现倒置现象的原因,并针对复合材料塑韧性差的问题,提出了调控思路,为制备强度高、韧性强的碳纳米管增强铝基复合材料提供依据。

铜/铝搅拌摩擦焊接头界面原子扩散及力学性能模拟

利用搅拌摩擦焊技术连接低熔点的铜与铝,连接过程中铜原子与铝原子在界面的扩散能力影响界面力学性能.采用分子动力学研究搅拌摩擦焊过程中铜/铝界面原子的扩散行为,评价了不同应变速率下界面的力学性能.结果表明:铜原子扩散进入铝晶格的数量远大于铝原子扩散进入铜晶格的数量,原子扩散以最近邻跳跃机制为主,铜原子和铝原子的扩散激活能分别为0.58、0.75 eV.界面过渡层厚度主要受保温温度控制,800 K下的界面为最佳厚度界面;拉伸应变速率为1×10^(10)s^(-1)时,界面抗拉强度最大,达到3.19 GPa.塑性变形在铝侧,而铜侧几乎没有塑性变形,变形过程中发生的位错反应由全位错分解和压杆位错合成,位错能下降,是以肖克莱位错为主要的滑移位错.

钨纤维增韧钨基复合材料的研究进展

钨纤维增韧钨基复合材料作为一种理想的面向等离子体材料,可以不需要引入其他合金元素,通过充分发挥钨纤维本身的优异性能而提升其韧性。对钨纤维增韧钨基复合材料的增韧机理、增韧相类型、制备方法的研究现状进行了综述,重点介绍了钨纤维表面改性、钨纤维体积分数以及烧结温度对复合材料性能的影响,指出了该复合材料今后的研究方向。

压缩比对2205/Q345C复合板界面微观组织和力学性能的影响

采用真空对称组坯+热轧法制备2205/Q345C(不锈钢/低合金钢)复合板,研究了压缩比对其界面微观组织、元素扩散、硬度分布及剪切强度的影响。结果表明,在不同压缩比下2205/Q345C复合板界面均结合良好;在基层Q345C和复层2205界面附近分别存在脱碳层和渗碳层,随压缩比的增加脱碳层深度减小,渗碳层深度增加;脱碳层和渗碳层深度占总板厚的比例均随压缩比的增加而增加;复合板界面附近发生了Cr、Ni元素的连续扩散,且原子扩散距离随压缩比增大而减小;界面附近,不锈钢硬度升高而碳钢硬度降低;随压缩比的增加,复合板的硬度和界面剪切强度均提高,塑性先升高后降低;3种压缩比的2205/Q345C复合板界面剪切强度均符合GB/T 8165—2008中剪切强度≥210 MPa的要求。

爆炸焊接铜/钢复合管界面组织表征与性能研究

为了研究应用于压力容器的管道或承压部件的铜/钢双金属复合管材料中晶粒存在形式和力学性能之间的关系,通过爆炸焊技术获得了T2铜/316L不锈钢复合管,并对其界面形貌与微观组织进行分析。结果表明,T2铜/316L不锈钢复合管结合界面处呈现平直界面和周期性波状界面,波形结合区域的平均波长203μm、波高58μm。复合管结合界面两侧的元素发生互扩散,扩散层厚度为1μm。界面处Fe侧晶粒尺寸较小,随着结合界面距离的增加晶粒尺寸逐渐变大。通过纳米压痕试验发现,波峰处界面的纳米压痕结果达到了3.16 GPa,波谷处的纳米压痕结果达到了2.44 GPa,同时波峰处界面附近区域的纳米压痕结果均高于波谷处,Fe侧纳米压痕结果均高于Cu侧。纳米压痕试验获得的力学性能分布规律和微观组织的分布规律相一致。

rGO/PANI对Cr(Ⅵ)的吸附还原性能及机理分析

以还原氧化石墨烯(rGO)为载体,采用原位聚合法将聚苯胺(PANI)负载到rGO上以增大其比表面积,探究复合材料对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附还原反应效果。采用SEM、XRD、BET、FTIR和XPS等对rGO/PANI复合材料进行表征,从吸附等温模型、吸附动力模型等角度探讨rGO/PANI对Cr(Ⅵ)的吸附还原反应特征及机理。结果表明,rGO/PANI对Cr(Ⅵ)的去除包括吸附、络合和还原三个部分。Cr(Ⅵ)一部分吸附在rGO/PANI表面,一部分还原成Cr(Ⅲ),还原的Cr(Ⅲ)部分被络合在复合材料表面,少量扩散到溶液中。在pH=2时,rGO/PANI对Cr(Ⅵ)的最大去除量可达到97.61 mg/g,其中,吸附还原量为73.46 mg/g,溶液中剩余的Cr(Ⅲ)浓度为24.13 mg/L。

粉末套管法Ti/Al/Ti复合板的界面结合性能

采用粉末套管法,通过“热轧+中间退火+进一步冷轧”工艺制备Ti/Al/Ti复合板。利用扫描电镜、电子探针、能谱仪、XRD分析以及万能实验机,研究不同制备参数下Ti/Al/Ti复合带材的界面形貌、元素分布、物相种类和界面结合强度。结果表明,单一脆性金属间化合物TiAl_(3)的产生会阻碍Ti/Al元素的扩散,扩散层厚度发生减薄。500℃退火,扩散层主要是由扩散形成的冶金结合层,局部区域有少量的金属间化合物TiAl_(3)生成,界面结合强度受冶金结合强度与机械结合强度的动态变化影响,随着压下率升高,结合强度先降低后升高再降低;550℃退火,界面反应增强,TiAl_(3)相逐渐增多,扩散层强度增加,冶金结合强度提高,由14.3 N/mm(500℃)增加至35.1 N/mm(550℃),随着压下率的增大,化合物层破碎程度增加,界面结合强度逐渐降低。

石墨烯和碳纳米管增强铜基复合材料的研究进展

本文回顾了碳纳米管(CNT)和石墨烯(Gr)增强铜基复合材料的研究进展,探讨了这些复合材料的制备方法、性能提升机制及潜在应用前景。CNT和Gr因独特的物理化学特性,作为铜基复合材料的理想增强相,显著提升了材料的力学性能、导电性和热导率。首先回顾了铜基复合材料的传统制备技术,包括粉末冶金法和机械合金化法,随后介绍了新兴的化学气相沉积(CVD)和电沉积法,这些技术通过直接生长或电化学沉积实现更好的界面结合。对比分析了不同方法的优缺点,指出粉末冶金和机械合金化的成本较低但可能引起增强相分布不均,而CVD法虽能制备高质量材料但成本较高且环境影响敏感。进一步分析了CNT和Gr在铜基体中的分散性及界面结合对性能的影响,强调了良好分散性和强界面结合的重要性。在力学性能方面,CNT和Gr的分散性和界面结合对复合材料的强化机制起着关键作用,包括载荷转移、晶粒细化和Orowan强化等。此外,讨论了CNT和Gr增强铜基复合材料在耐腐蚀性、磨损性能及热管理等方面的应用潜力。尽管存在挑战,但这些复合材料在电力传输、电子器件和航空航天等领域显示出巨大应用前景。未来的研究将集中于微观结构控制、制备工艺创新和多功能复合材料开发,以实现更高性能的工业应用。

新型α-MoO_(3)/CuO复合材料电化学性能及其结构

研究了α-MoO_(3)材料和α-MoO_(3)/CuO新型复合材料的电化学性能及其结构,结果表明:α-MoO_(3)/CuO复合材料电化学性能优于α-MoO_(3)材料,在扫速10 mV·s^(-1)的条件下,α-MoO_(3)/CuO和α-MoO_(3)比电容分别为3.41和1.58 F·g^(-1),α-MoO_(3)/CuO的比电容是α-MoO_(3)的2.16倍;α-MoO_(3)/CuO在高频范围内具备良好的离子响应,有较好的导电性能;α-MoO_(3)/CuO在1、2、3 A·g^(-1)的电流密度下的电容量分别为125.48、55.50、28.32 F·g^(-1),α-MoO_(3)的电容量分别为55.64、22.31、10.75 F·g^(-1);SEM结果显示CuO颗粒比较均匀地分布在α-MoO_(3)上;XRD测试结果表明复合材料结构中存在α-MoO_(3)和CuO。

氮化硼颗粒增强铝基复合材料研究进展

铝基复合材料作为一种轻质高强度材料具有广泛的应用前景。本文综述了当前氮化硼纳米颗粒增强铝基复合材料的研究进展,通过液相法和固相法的分类详细介绍了搅拌铸造、超声辅助铸造、选择性激光熔化(SLM)、热挤压等制备氮化硼纳米颗粒增强铝基复合材料的方法,总结了所制备复合材料的力学性能和功能特性。最后指出了不同制备方法存在的问题,并且对氮化硼纳米颗粒增强铝基复合材料的未来进行了展望。

星型负泊松比蜂窝夹层板的低速冲击动态响应分析

将星型负泊松比结构作为夹层板的夹芯层,建立夹层板的动力学模型,推导出夹芯层的等效弹性参数。基于Hertz理论、一阶剪切变形理论和Hamilton原理推导出夹层板的运动方程,应用Navier法对其进行求解。通过两自由度弹簧-质量模型获得冲击接触力,运用Duhamel积分计算出夹层板受小球冲击后的横向位移。与已经发表的论文中对板接触力和横向位移的预测结果进行对比,验证理论分析模型的有效性。同时对比了星型负泊松比夹层板与负泊松比内凹六边形蜂窝夹层板的低速冲击响应,探讨了星型负泊松比蜂窝夹层板的各项参数对冲击性能的影响。结果显示:随着冲击速度的增大,夹层板的最大接触力和最大横向位移增大,冲击响应持续时间缩短;夹层板的厚度比增大,夹层板的冲击性能增强;胞元的边长比减小,夹层板的冲击性能增强;胞元内凹角度增大,夹层板冲击性能提升。本文可为负泊松比超材料结构和夹层板的抗冲击性能研究提供理论参考。

石墨膜/铝复合材料制备工艺与性能研究

将石墨膜和铝箔以铺层的形式交替排布,采用真空热压烧结技术制备石墨膜/铝复合材料,研究真空热压烧结参数对复合材料微观组织和性能的影响。结果表明:石墨膜在复合材料中分布均匀,符合预期构型设计;真空热压烧结参数对复合材料微观组织影响显著,优化后的制备工艺参数为640℃/50 MPa/100 min,该条件下制备的复合材料界面结合良好,致密度高,没有检测到Al_(4)C_(3)相;随着石墨膜体积分数的增加,复合材料面内热导率呈现先增加后下降的趋势,石墨膜体积分数为30%时,复合材料面内热导率最大,为219.71 W/(m·K)。

Ag-g-C_(3)N_(4)/SiO_(2)的制备及在涂料中的应用研究

利用微波合成、超声分散、高速离心、高温煅烧、光化学沉积、浸渍法等处理手段制备得到了一种光催化剂材料Ag-g-C_(3)N_(4)/SiO_(2),并将其加入到水性丙烯酸涂料中制成降解甲醛涂料,在自制的甲醛降解实验箱中研究了其对甲醛的降解性能和重复使用性能。结果表明,0.8%Ag-g-C_(3)N_(4)/SiO_(2)的甲醛降解率超过90%,重复使用10次后,甲醛降解率仅下降了8.58%。结合材料表征结果表明,通过超声剥离和Ag的引入,减弱了g-C_(3)N_(4)的堆叠结构,增加了光催化活性位点,提升了材料对可见光的吸收强度。

Hf-Si金属间化合物/陶瓷复合材料的制备工艺及其研究发展现状和应用发展趋势

铪硅(Hf-Si)金属间化合物具有较高的力学性能,优异的耐磨性和抗氧化性。Hf-Si金属间化合物主要有Hf_(2)Si, Hf_3Si_(2),Hf_(5)Si_(4),HfSi和HfSi_(2)。陶瓷具有较高的力学性能,优异的耐磨性和抗氧化性。Hf-Si金属间化合物可与陶瓷结合制备Hf-Si金属间化合物/陶瓷复合材料。笔者阐述了Hf-Si金属间化合物/陶瓷复合材料的制备工艺、物相组成、显微组织、力学性能、耐磨性和抗氧化性,还阐述了Hf-Si金属间化合物/陶瓷复合材料的研究发展现状和发展趋势,并对其未来的研究发展趋势进行了分析和展望。

列车刹车闸片冶金材料成分配比优化研究

为了促进我国列车刹车闸片粉末冶金材料的发展,研究分析了不同增强组元对粉末冶金材料制备的摩擦材料性能影响。研究分析的2种增强组元分别是羰基铁粉和磷铁粉,粉末冶金材料的基体为超细铜粉,润滑组元为镀铜石墨,摩擦组元为铬铁粉。结果显示,时速低于275 km/h时,磷铁粉材料的摩擦系数更高,时速高于275 km/h时,羰基铁粉的摩擦系数更高,时速为350 km/h时,羰基铁粉材料磨损量为0.625 mg/kJ,磷铁粉材料磨损量为1.634 mg/kJ,研究还探讨了磷铁粉及羰基铁粉对列车刹车材料摩擦性能的影响,对我国粉末冶金材料、制备列车刹车闸片的发展具有指导意义。