Al_2O_(3f)+C_f/ZL109混杂复合材料低频振动钻削的实验研究

用挤压铸造法制备了三氧化二铝短纤维和碳短纤维混杂增强ZL109合金复合材料,并进行了低频振动钻削加工实验,研究了振幅和振动频率对刀具磨损、切削力、表面粗糙度的影响。结果表明,低频振动钻削明显降低了切削力。合适的振幅和频率,也可以减轻刀具磨损。

“计算材料学”课程教学改革探索

目前,国内外许多高等教育机构在“计算材料学”课程的教材选择和知识点构建上相对传统,而材料信息学的快速发展,特别是机器学习和大数据方向的发展,为计算材料学的未来发展指明了新的方向,因此亟需开展基于材料信息学的“计算材料学”课程改革。以吉林大学为例,通过引入新的教学理念、教学素材、教学工具和教评方法,打造融合传统多尺度计算方法和新兴人工智能手段的特色课程,为“计算材料学”课程的体系建设、材料学人才培养和材料科学的快速高效发展贡献力量,并为国内外“计算材料学”课程体系的设计提供了有益借鉴。

仿生非光滑表面铸铁材料的常温摩擦磨损性能

模仿动物体表形态,在试样表面通过激光雕刻出有规则分布的凹坑以及条纹等非光滑单元体,研究了具有非光滑表面材料的摩擦磨损性能.结果表明:非光滑表面材料的耐磨性较光滑表面提高1倍以上,摩擦系数提高66%以上;当非光滑表面的单元体硬度越高、直径越大和间距越小时,其耐磨性能越好,摩擦系数越大.这是由于激光加工的单元体相当于在母体上增加了许多强化质点,比母体具有较高的硬度和致密性,能够提高抗磨性,增加表面粗糙度,所以其耐磨性提高,摩擦系数增大.

装配式中空凸轮轴凸轮材料及装配技术研究

研究了装配式中空凸轮轴的两个关键技术:凸轮材料和连接技术.本试验凸轮材料采用铁基粉末冶金材料,并对其工作表面进行宽带激光表面淬火处理.研究结果表明,经激光处理后,材料的耐磨性得到了明显的提高.凸轮与芯轴的连接采用滚花连接技术,对不同齿距的滚花式凸轮轴静连接强度及疲劳强度进行了实验研究.研究结果表明,制成的凸轮轴在静扭时的破坏扭矩约是凸轮轴实际工作扭矩的20-30倍,疲劳破坏方面亦符合工作要求.

颗粒增强镁基复合材料的研究现状

综述了颗粒增强镁基复合材料常用的基体合金,常用的增强相及其镁基复合材料的制备技术、组织和性能等,并对颗粒增强镁基复合材料的发展进行了展望.

可膨胀石墨阻燃半硬泡聚氨酯材料的性能

聚氨酯半硬质泡沫(SPUF)性能优异,应用广泛,但它属于易燃材料,且燃烧时极易产生烟毒,进而会对环境造成不利的影响。文中选用可膨胀石墨(EG)以及硅烷偶联剂KH791改性EG对全水发泡聚氨酯半硬泡进行阻燃,利用热重分析和残炭形貌对聚氨酯泡沫的热降解行为进行了研究,对比了EG改性前后对全水发泡聚氨酯半硬泡阻燃性能、热稳定性、力学性能和泡孔形貌的影响。结果表明,当EG的质量分数为20%时制得的可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫氧指数可达29.4%,达到了UL94HB防火测试中HF-1级水平测试的要求;KH791改性EG后,阻燃效果略微降低,但是改性EG对于泡沫的泡孔形貌影响较小,能够提高全水发泡聚氨酯半硬泡的密度和压缩强度。

AZ91镁合金及其Al_2O_3纤维-石墨颗粒混杂增强复合材料的滑动摩擦磨损性能研究

利用挤压铸造法制备了单一Al2O3短纤维增强及Al2O3短纤维-石墨(Gr)颗粒混杂增强AZ91镁合金复合材料,考察了镁合金及其复合材料的滑动摩擦磨损性能.结果表明,复合材料的耐磨性能优于基体合金,其中单一Al2O3短纤维增强复合材料的耐磨性能更优,而混杂Gr颗粒的复合材料在磨损表面不能形成自润滑薄膜,故不能改善镁基复合材料在滑动干摩擦条件下的摩擦磨损性能.基体合金和单一Al2O3短纤维增强复合材料的主要磨损机制为犁削磨损,而Al2O3-Gr颗粒混杂增强复合材料的主要磨损机制为犁削和剥层破坏.

铝基复合材料的Al-Cu合金中间层瞬间液相扩散连接

采用Al-Cu合金作为中间层研究了铝基复合材料(Al_2O_(3P)/6061Al)瞬间液相扩散连接接头的组织与力学性能。研究结果表明,在Al-Cu/Al_2O_(3P)/6061Al接头中无明显的增强相偏聚区和增强相贫化区,且接头成分分布较为均匀;在Al-Cu合金中间层厚度30μm、连接温度600℃、连接时间30min条件下,接头抗剪强度为130-140MPa,较Cu/Al_2O_(3P)/6061Al接头抗剪强度提高45％。因此,采用Al-Cu中间层是改善铝基复合材料接头力学性能的有效途径。

氧化铝纤维含量对Al_2O_(3f)+C_f/ZL109混杂复合材料耐磨性能的影响

利用挤压铸造法制备了 Al2 O3f+Cf/ ZL 10 9短纤维混杂金属基复合材料 ,并探讨了炭纤维体积分数为 4 %时 ,Al2 O3纤维含量变化对该复合材料耐磨性能的影响 .结果表明 :随着 Al2 O3体积分数增加 ,复合材料的摩擦系数逐渐增大 ,复合材料从轻微磨损到急剧磨损的临界转变载荷大幅度提高 ,并随 Al2 O3含量的增加而逐渐增大 ;在临界载荷以下 ,影响复合材料磨损率的 Al2 O3含量临界值为 12 % ,当 Al2 O3含量低于临界值时复合材料磨损表面无明显剥落 ,而当 Al2 O3含量超过临界值后 ,复合材料磨损表面存在大量的剥落坑 。

铜-石墨复合材料的摩擦学性能和磨损机理

采用机械合金化后冷压成型和放电等离子烧结两种不同工艺分别制备铜-石墨复合材料,在销盘式实验机上进行材料的摩擦实验,并通过扫描电镜、X射线光电子能谱仪(XPS)分析摩擦表面的形貌和化学性质。结果表明:随着石墨含量的增加,复合材料的摩擦系数与磨损率显著下降;随烧结温度的升高,摩擦系数与磨损率都呈下降趋势。摩擦系数与磨损率的显著改善是由于在磨损过程中形成一层覆盖表面的润滑膜。当形成的润滑膜几乎覆盖住整个磨损表面时,该润滑膜能够抑制滑动界面处金属与金属接触,使摩擦磨损特性得以改善。

SiC_P/ZL104泡沫复合材料的阻尼性能

对采用熔体直接发泡法制备的SiCP/ZL104泡沫复合材料进行了阻尼性能和机理的分析。研究结果表明:在孔径一定的条件下,SiCP/ZL104泡沫复合材料室温下的阻尼性能表现为损耗因子随着孔隙率的增大呈非线性递增趋势,且递增幅度越来越小;SiCP/ZL104泡沫复合材料的阻尼性能好于相同孔隙率的泡沫铝、SiCP/ZL104复合材料和ZL104的阻尼性能;SiCP/ZL104泡沫复合材料的损耗因子随着SiCP含量的增加和SiCP粒度的减小而增大。SiCP/ZL104泡沫复合材料内部的气泡以及高密度位错对其阻尼性能的提高起主要作用。

开发Fe/Zn抗震复合材料的构想

系统阐述了地震动特性对结构破坏的影响、工程上增加阻尼的4种方式及研究材料滞回耗能的指导思想,首次提出开发Fe/Zn抗震复合材料的构想.研究了开发Fe/Zn抗震复合材料的实验基础,提出了Fe/Zn抗震复合材料的力学模型及其设计方案,并结合工程实践展望了Fe/Zn抗震复合材料的应用前景.

飞灰颗粒增强铝基复合材料的摩擦与磨损特性

对挤压铸造制成的飞灰颗粒增强ZL109复合材料在不同条件下的摩擦磨损特性进行了研究。研究结果表明:在较低载荷和较低滑动速度下,该复合材料的耐磨性明显优越于基体铝合金,摩擦系数也稳定地低于基体铝合金,并且随飞灰含量的增加复合材料的耐磨性有所提高;在较高载荷和较高滑动速度下,同基体铝合金相比复合材料耐磨性的改善程度有所降低,但复合材料的摩擦系数仍可以保持较低的水平。这是由于随着载荷和滑动速度的变化,复合材料的磨损机制发生了转化。本文对该过程中的磨损机制的转化进行了初步分析。

铝基复合材料瞬间液相扩散连接接头的组织与力学性能

采用扫描电镜、能谱仪及电子拉伸试验机系统地研究了Cu、Ag作为中间层铝基复合材料瞬间液相扩散连接接头的组织与力学性能。根据组织结构特点接头可分为增强相偏聚区、增强相贫化区和母材区。增强相偏聚区的组织主要为Al2 O3颗粒和铝合金基体 ,并含有少量的MgAl2 O4 化合物 ,对于Cu中间层接头还含有少量的Al2 Cu化合物。连接温度、连接时间和中间层厚度对接头抗剪强度具有较明显的影响。在一定条件下 ,Cu、Ag中间层接头的抗剪强度分别为 82～ 99MPa和 86～ 10 9MPa。增强相偏聚区是接头最薄弱的区域 ,减少增强相的偏聚是进一步改善接头力学性能的重要途径。

机械合金化制备Ti_3AlC_2陶瓷材料的研究

采用Ti,Al和C元素粉末为反应物原料,通过机械合金化法成功地制备出高含量三元碳化合物Ti_3AlC_2陶瓷粉体。按Ti_3AlC_2化学计量比为起始反应原料配比(Ti:Al:C=3:1:2)的元素混合粉末,经3 h的机械合金化后,Ti、Al和C单质混合粉末发生化学反应,生成以Ti_3AlC_2为主晶相,并含有少量TiC的混合粉体和小块体;粉体中Ti_3AlC_2的含量达到83%(质量分数,下同)。产物合成的原因是在Ti-Al-C体系中发生了一种机械诱发自蔓延反应。

Al_2O_3纤维及炭纤维增强ZL109混杂复合材料的高温摩擦磨损性能研究

利用预制体挤压浸渗法制备了Al2O3+Cf/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,并探讨了炭纤维含量对该混杂复合材料高温(400℃)下的摩擦磨损性能的影响.结果表明:混杂炭纤维的复合材料具有优异的高温耐磨性能;由于12%Al2O3和4%C短纤维的协同作用,复合材料从轻微磨损向急剧磨损转变的临界温度比基体合金的提高了1倍;混杂复合材料的摩擦系数和磨损率随着炭纤维体积分数的升高而不断减小,这在较高温度(300℃)下更加明显;在较低温度下,基体及复合材料的磨损机制主要为犁沟磨损和轻微粘着磨损,当温度超过临界温度后,磨损机制转变为严重粘着磨损.

TiNi形状记忆合金/不锈钢异种材料激光焊研究

采用纯镍中间夹层和激光焊技术,连接TiNi形状记忆合金丝和不锈钢丝异种材料。对比分析了加镍夹层与未加镍夹层的激光焊接头的组织和性能。结果表明,与未加镍夹层的接头相比,加镍夹层的接头组织和性能得到明显改善,接头组织中γ-Fe相含量增加,TiFe2,TiCr2等金属间化合物相含量减少,焊缝区硬度明显降低,接头抗拉强度提高。未加镍夹层的接头的抗拉强度仅为187MPa,断口呈现典型的脆性断裂特征。加镍夹层后,接头抗拉强度提高至372MPa,断口具有脆-韧混合型断裂特征。

Al_2O_3和C短纤维混杂增强铝基复合材料高温耐磨性能的研究

利用预制体挤压浸渗法制备了Al_2O_3+C/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,并探讨了该混杂复合材料的高温(≤400℃)摩擦磨损性能。结果表明:在试验温度范围内,混杂复合材料的磨损率低于基体合金及单一增强的复合材料。12％Al_2O_3+4％C /ZL109混杂复合材料从轻微磨损到急剧磨损的临界转变温度比基体合金提高了一倍。当环境温度低于临界转变温度时,混杂复合材料的摩擦因数随着Al_2O_3体积分数的升高而不断增大,而磨损率在12％时取得最低值。在此阶段,基体及复合材料的磨损机制主要为犁沟磨损和轻微的粘着磨损,而随着试验温度的进一步升高并超过临界温度时,主要磨损机制转变为严重的粘着磨损。

聚氯乙烯/炭黑复合型泡沫导电高分子材料的电性能

以特导炭黑(CB)为导电填料,聚氯乙烯(PVC)和三元乙丙橡胶(EPDM)为主基体制备PVC泡沫导电复合材料,研究该复合材料的泡孔结构和阻温特性,分析炭黑含量、交联剂和发泡剂对复合材料电性能的影响.结果表明,所制备的导电泡沫具有较理想的泡孔结构,经过升温电阻测试,该泡沫体出现负温度系数(NTC)效应,随着炭黑含量的增加,在NTC效应后期出现正温度系数(PTC)效应.通过探讨NTC效应的机理,确定了发泡剂和交联剂的用量,从而获得良好的泡沫性能和NTC特性的导电泡沫材料.

Al_2O_(3f)+C_f/ZL109混杂复合材料钻削加工性的研究

利用挤压铸造法制备了Al2O3f+Cf/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,并进行了钻削加工试验研究。考察了Al2O3短纤维和C短纤维含量、纤维位向、钻削速度及进给量对钻削力、刀具磨损和钻削精度的影响,并进行了分析。结果表明:以刀具磨损作为衡量标准,该混杂复合材料的钻削加工性次于基体合金。