原位Al_(3)Ti颗粒增强Al-7Si合金纳米压入应变率敏感性

采用纳米压入方法研究了原位Al_(3)Ti颗粒增强Al-7Si合金室温压入应变率敏感性。控制压入应变率加载达到最大预设压入深度,基于连续刚度测量原理,研究不同加载应变率下压入硬度。结果表明,Sr元素添加将原位Al_(3)Ti颗粒增强铝合金中共晶Si相修饰为短纤维状。不同于铝合金基材,颗粒增强铝合金压入硬度表现出应变率敏感性。T6热处理后,共晶Si相球化为颗粒状,材料微观组织均匀性增强,压入应变率敏感性不明显。深冷处理后α-Al晶粒细化,共晶Si相尺寸进一步减小,材料应变率敏感性提高。

含孔碳纤维增强镁合金层合板拉伸性能和失效模式研究

基于渐进失效模型有限元数值模拟并结合试验,研究在拉伸载荷的作用下不同开孔直径对复合材料层合板的损伤演化过程和剩余强度影响,用扫描电子显微镜对断口形貌和微观损伤模式进行分析。结果表明:随孔径增大,带孔碳纤维增强镁合金层合板强度下降。在拉伸载荷作用下,其失效模式为金属层塑性破坏、纤维层拉伸断裂和层间分层为主的混合失效模式。试验和数值模拟结果吻合,验证了该模型的正确性,对实际工程具有参考价值。

WC增强铁基合金粉芯热丝等离子弧熔覆层的制备及其组织和性能

采用电阻热与等离子弧双热源同步加热WC增强铁基合金粉芯丝材的方法制备WC增强铁基合金熔覆层,研究了不同热丝电流(0,40,50,60,70 A)下熔覆层的宏观形貌、显微组织和性能,获得了合适的热丝电流。结果表明:当热丝电流为50 A时,熔覆层的成形质量较好,稀释率最低,为51.77%;随着热丝电流的增大,熔覆层的平均晶粒尺寸先减小后增大,碳化物含量先增多后减少,当热丝电流为50 A时,组织以细小的奥氏体胞状晶为主,晶粒平均尺寸较小,为9.45μm,并且碳化物含量最多;随着热丝电流的增加,熔覆层的平均硬度先升高后降低,磨损率和摩擦因数均先减小后增大,当热丝电流为50 A时,平均硬度最高,为403.1 HV,摩擦因数和磨损率均最小,分别为0.52和4.53×10^(-6)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1)。

低速冲击碳纤维增强铝合金层合板力学响应

基于ABAQUS/Explicit建立低速冲击碳纤维增强铝合金(CFRP/Al)层合板有限元模型。采用Johnson-Cook本构模型模拟铝合金蒙皮力学行为,使用材料子程序VUMAT定义3D Hashin准则,以此判定碳纤维增强复合材料层内失效,Cohesive单元模拟层间胶粘层分离与分层损伤。模拟结果表明,铝合金蒙皮可以有效提高碳纤维增强基复合材料抗冲击性能,并且随着蒙皮厚度增加,CFRP/Al层合板变形量、接触力峰值会有所增大,吸能量和剩余冲击能占比有所减小;随着冲击能增加,层合板变形量、吸能量、接触力峰值、剩余冲击能占比皆呈增大趋势。

基于神经网络的电弧增材制造铝合金力学性能预测

目的预测不同工艺参数下电弧增材制造铝合金的力学性能。方法通过实验建立了电弧增材制造6061铝合金及TiC增强6061铝合金力学性能的数据集,并建立了一种以焊接电流、焊接速度、脉冲频率、TiC颗粒含量为输入,以屈服强度和抗拉强度为输出的神经网预测模型,对比了反向传播神经网络(BP)、粒子群算法优化BP神经网络(PSO-BP)、遗传算法优化BP神经网络(GA-BP)3种预测模型的精度。结果与BP模型和PSO-BP模型相比,GA-BP预测模型具有更好的预测精度。其中,GA-BP模型预测6061铝合金屈服强度最佳结果的相关系数(R)为0.965,决定系数(R2)为0.93,平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)为2.35,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)为2.67;预测TiC增强的6061铝合金抗拉强度最佳结果的R=1,R2高达0.99,MAE为0.46,RMSE为0.49,GA-BP具有良好的预测精度。结论BP、PSO-BP、GA-BP3种神经网络模型可以用来预测电弧增材制造铝合金的力学性能,GA-BP模型比其他2种模型的预测精度更优。与传统的实验方法相比,用神经网络模型预测电弧增材制造铝合金力学性能的速度更快,成本更低。

碳纤维增强铝合金层压材料的研究

本文探索了碳纤维增强铝合金层压材料（ＣＦＡＬＬ）的制备工艺，并制得了具有优异力学性能、耐温、耐疲劳的层压材料。就纤维含量、纤维取向及温度等对层压材料力学性能的影响作了探讨，并对它的疲劳性能以及预应变对疲劳性能的影响进行了研究。试验表明，ＣＦＡＬＬ具有轻质、高强、耐温、耐疲劳等特点，它的拉伸、弯曲强度超过了ＡＲＡＬＬ和ＧＬＡＬＬ，它的疲劳性能与ＡＲＡＬＬ相近。

SiC颗粒增强铝合金基梯度复合材料弯曲力学性能及其评价

采用三点弯曲法,对SiC颗粒增强铝合金基梯度复合材料的弯曲力学性能进行了研究,提出了梯度复合材料抗弯强度比R1和R2两个新的力学性能评价指标。结果表明:金属基梯度复合材料(MMGC)的弯曲力学性能与其基本组分力学性能的关系不符合ROM法则,材料的抗弯强度和最大挠度强烈地受到SiC颗粒梯度分布方式与弯曲方向的影响;当基体处于受拉侧,高SiC含量组分处于受压侧时,MMGC能充分发挥其性能优势;MMGC在受梯度应力作用下的力学性能优势和其方向性特征受到材料状态、材料宏观不均匀性和微观连续性等因素的影响;MMGC的抗弯强度比R1反映了这类材料的性能优势,而抗弯强度比R2则反映了材料的方向性能特征。

SiC颗粒增强6061铝合金滑动磨损的周期性与随机性

采用自制盘 -块式高速摩擦试验机研究了SiC颗粒增强 6 0 6 1铝合金试盘同颗粒增强橡胶试块对摩时的滑动磨损行为 ,在滑动速度为 2 0m/s和 40m/s条件下 ,通过持续试验、间歇试验和重复试验 ,考察了试盘磨损行为的周期性和磨损量变化的随机性 .基于对磨损行为的风险率的分析 ,提出了磨损统计模型 ,结合试验数据讨论了周期磨损量概率分布的某些特殊性质 .结果表明 ,周期磨损量的概率平均值及分散程度与滑动速度有关 。

轧制加工对聚变装置用颗粒增强钨合金性能影响的研究进展

钨(W)由于具有高熔点、高溅射阈值、良好的热导率,是最理想的聚变装置用候选材料。颗粒增强钨合金在轧制加工过程中产生的一系列组织与结构转变将对材料的性能产生一定的影响。本文综述了轧制加工对颗粒增强钨合金力学性能、热导率和抗热冲击损伤性能的影响,并指出了热核聚变反应堆用钨材料的研究前景和发展方向。

玻璃纤维增强铝合金层合板低速冲击响应分析

基于ABAQUS/Explicit建立了GLARE的有限元模型,分析了其在低速冲击载荷作用下的动态响应,讨论了低速冲击过程中冲头与层合板之间的接触力随冲头位移的变化过程,并进一步分析了低速过程中结构的破坏过程及能量平衡。研究发现:冲头承受的载荷在冲击过程中会发生剧烈变化,且在击穿GLARE前,载荷受冲击速度影响很小;冲头的动能损失基本转化成了层合板结构增加的内能,主要包括铝合金板的塑性变形能、整体材料应变能、因损伤破坏吸收的能量;其中铝合金板的塑性变形能占比最高,可通过进一步设计铝合金板来提高GLARE的抗冲击性能。本文为GLARE层合板在结构冲击防护中的设计及应用提供了重要的参考依据。

粉末冶金颗粒增强铝合金的疲劳性能与寿命预测研究进展

粉末冶金颗粒增强铝合金作为工程构件材料使用时经常处于循环载荷条件下,疲劳破坏现象极为普遍。影响粉末冶金颗粒增强铝合金疲劳性能和疲劳寿命的因素较多,但关于疲劳失效方面的报导较少且缺乏概括性的总结。基于此,主要综述了增强颗粒、基体微观结构、温度和应力比对粉末冶金颗粒增强铝合金疲劳性能的影响。总结了疲劳强度、疲劳裂纹扩展与上述因素之间的关系,并详细阐述了这些因素的影响机制。介绍了颗粒增强复合材料疲劳寿命预测方法。最后展望了粉末冶金颗粒增强铝合金疲劳寿命预测的研究趋势。

WC增强镍基合金高频感应熔覆层的研究

采用刷涂和高频感应熔覆的方法在42CrMo圆钢表面制备了0．6mm厚WC增强镍基合金熔覆层。对熔覆层进行了显微组织、相结构分析及显微硬度测试。结果表明：WC增强镍基合金熔覆层的显微组织均匀致密．无明显的气孔、夹渣缺陷；沿截面依次为熔覆层、过渡区及基体。熔覆层的平均显微硬度可达600-700HV0．2．与基体实现了冶金结合。

熔覆温度对真空熔覆WC增强镍基合金层组织及性能的影响

为了在保证良好力学性能的前提下提高45钢的表面质量,采用真空熔覆技术以不同熔覆温度在45钢表面制备WC增强镍基合金熔覆层。利用扫描电镜分析熔覆层组织形貌以及过渡层结合情况;通过硬度测试和磨损试验分析熔覆温度对熔覆层性能的影响。结果表明:随着熔覆温度的升高,熔覆试样过渡层逐渐增厚但整体变化不大,都大于30μm,满足冶金需求;熔覆温度过高时,WC分解严重,熔覆层耐磨性大大降低;熔覆温度为1 225℃时,得到的WC增强镍基合金效果良好,熔覆层洛氏硬度接近40 HRC,对母材强化作用明显,可显著提高其耐磨性。

晶须增强铝合金中短裂纹的疲劳扩展速率

应用细观力学方法研究晶须增强铝合金中短裂纹的疲劳扩展速率，为预报短裂纹寿命提供依据，通过晶须增强铝合金中疲劳短裂纹扩展过程的分析，利用裂纹扩展的能量释放率给出短裂纹的疲劳扩展速率方程。数值计算结果与实验结果相吻合，裂纹扩展速率具有波浪式向前发展的特点。

外加纵向磁场电流对等离子弧堆焊陶瓷相增强铁基合金组织结构和耐磨性的影响

为了改善原位合成陶瓷相增强铁基堆焊合金的组织结构和耐磨性,采用等离子弧堆焊在20G碳钢表面制备原位合成陶瓷相增强铁基合金时施加纵向磁场,研究了外加磁场电流对堆焊层组织结构、硬度及耐磨性能的影响,对磁场作用机理进行了初步讨论。结果表明:外加磁场能够促进晶粒的细化,磁场电流为2.0 A时,堆焊层中六边形M7C3陶瓷硬质相最多且均匀分布,硬度和耐磨性最好;随着磁场电流的继续增大,由于电磁阻尼占主导地位,堆焊层的性能下降。

颗粒增强Al-20Si-5Mg合金气缸套与铸铁气缸套的性能比较

通过对铸态、固溶态和固溶+时效态的颗粒增强Al-20Si-5Mg合金复合材料离心铸造气缸套,以及汽车、摩托车铸铁气缸套进行硬度(HRB)、不同工况下耐磨性测试分析和显微组织观察。结果表明,颗粒增强Al-20Si-5Mg合金复合材料气缸套的平均硬度比灰铸铁气缸套的平均硬度低;随着外加载荷的增加,颗粒增强过共晶铝硅合金复合材料气缸套耐磨层中,干摩擦条件下铸态、固溶态及时效态的耐磨性能明显优于铸铁气缸套,湿摩擦条件下,在高载荷(300和400N)时,铸态、固溶态及时效态耐磨性能略优于铸铁气缸套。

短纤维增强铝硅合金中共晶硅形貌的SEM观察

利用挤压铸造制备了氧化铝短纤维增强铝硅合金复合材料 ,在SEM上观察了复合材料中的共晶硅形貌。结果表明 ,复合材料中的氧化铝短纤维可作为硅相非自发形核的衬底 ,并且在铝硅共晶体的共生生长过程中 ,可触发孪晶 。

纤维增强铝锂合金层板不同加载方式下的疲劳性能

对纤维增强铝锂合金2/1层板及3/2层板材料进行疲劳寿命试验,通过对每种材料试样施加不同循环特征的循环应力(恒幅循环应力,应力比为R=-1;高-低加载,Mini-Twist谱载),共获得了6种应力-寿命试验数据.使用样本信息聚集原理,拟合出了各材料的P-S-N曲线.通过比较相同加载方式不同材料的S-N曲线的差异,对比分析了不同复合结构的材料疲劳性能的特点.结果表明:在5×10~4~5×10~5寿命范围内,恒幅R=-1及高-低加载载荷下,纤维增强铝锂合金3/2层板疲劳寿命性能均优于2/1层板;Mini-Twist谱载下,纤维增强铝锂合金3/2层板的疲劳性能总体上也优于2/1层板.

SiC纤维增强钛合金基复合材料界面热稳定性研究

本文利用扫描电镜和能谱分析手段，对连续SiC纤维增强钛合金基复合材料的界面热稳定性和界面反应机制进行了分析和研究。