热压层合镁锂合金片材制备与组织性能研究

采用自行设计制备的LAY821合金,通过挤压和轧制工艺获得热压层合增材制造用LAY821合金片材,并对挤压和轧制变形方式下合金的显微组织和力学性能进行研究,为拓展Mg-Li合金在增材制造领域的应用,提供一定的理论与技术支持。分别用金相显微镜、扫描电镜观察合金的微观形貌,使用能谱仪检测相的成分,X射线衍射仪(XRD)分析合金的相组成,通过拉伸试验测试合金的力学性能。结果表明,LAY821合金主要由α-Mg、β-Li相与分布于晶界和α-Mg相中的Al_(2)Y颗粒构成。经过挤压、轧制和中间退火处理后,合金形成均匀的双相等轴晶结构,平均粒径由11.6μm减小至7.0μm。Al_(2)Y颗粒呈弥散分布,平均粒径由2.2μm减小至1.0μm,XRD检测结果未发现任何新相。合金的极限抗拉强度最高达到290.26 MPa,硬度提高到54.74HV,伸长率达30%以上。力学性能的改善得益于细化的等轴晶结构和Al_(2)Y颗粒的弥散强化作用。LAY821合金片材设计用于热压层合增材制造,制备过程中组织结构可控,其力学性能未产生明显的各向异性。

TC4_(f)/LA91热压复合制备与组织性能研究

通过热压层合工艺制备TC4_(f)/LA91复合材料,并对其复合界面显微组织和力学性能进行研究,为拓展Mg-Li合金复合材料应用提供一定的理论与技术支持。分别用金相显微镜(Optical Microscopes,OM)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)观察复合材料的微观形貌,使用能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)检测元素分布情况、X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)分析复合材料的相组成,通过拉伸试验测试复合材料的力学性能。结果表明,TC4_(f)/LA91复合材料界面具有扩散效应,基体中的主要元素Mg、Li、Al与增强体中的主要元素Ti、Al、V相互扩散,并随温度增加能够形成具有一定宽度(2~3μm)且形状完整、轮廓清晰的扩散层,实现界面复合效果,界面处物相稳定,无新相产生。TC4_(f)/LA91复合材料的抗拉强度对温度和增强体分数敏感,基本不随保温时间变化,有明显屈服现象。在510℃保温45 min工艺条件下、10 vol.%体积分数的抗拉强度为297 MPa,相比LA91基体抗拉强度增加50.76%,强化效果明显。在拉伸过程中,由于界面复合紧密,TC4纤维未被拔出,其断口呈颈缩,LA91合金基体未发生明显开裂。

立体混合法制毡工艺及其对玻纤增强热塑性材料力学性能的影响

为了改进玻纤增强热塑性复合材料中基体树脂对玻璃纤维的浸渍效果,从而提升制品的力学性能,本文研究开发出一种新型的制毡工艺——立体混合法。该工艺是将基体树脂与玻璃纤维分别拉制成丝束状,展纤后,经改进的开松、混合、气流成网设备制成三维立体结构的连续针刺毡。将制作好的基毡采用层合热压法制备成板材,并对其进行力学性能测试。研究结果表明,制成立体混合毡后的玻纤增强板材浸渍工艺适应性更强,基体树脂与玻璃纤维之间的浸渍距离缩短,接触面积增加,使增强材料浸渍透彻,由该工艺制作出的热塑性板材比传统工艺制作出的板材浸渍效果好。在同等克重和玻纤含量条件下,其拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度有了大幅度提升。

PLA/苎麻与PVA/苎麻复合材料的制备及其力学性能研究

采用碱-硅烷偶联剂表面复合改性处理,以苎麻织物作为增强材料,分别以聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA)为基体,经过层合热压制备出环保的苎麻织物增强复合材料,对其进行拉伸、弯曲测试,并用SEM进行表征。结果表明,PLA/苎麻、PVA/苎麻复合材料拉伸强度、弯曲强度相比未经表面改性处理复合材料,其提高幅度分别为44.42%、31.45%、35.88%、18.47%。PLA/苎麻、PVA/苎麻增强复合材料纬向拉伸强度和弯曲强度大于经向;SEM结果表明:改性处理后,苎麻纤维表面干净、杂质少,复合材料的界面结合效果较好。PLA基体相较于PVA对苎麻的浸润效果较好。拉伸断裂方式均为韧性断裂,断口参差不齐。

制备工艺对亚麻增强聚丙烯复合材料拉伸性能的影响

以亚麻纤维为增强体,与聚丙烯(PP)长丝进行丝束级共混,形成PP包覆亚麻的纱线结构,利用机织工艺织成二维机织布,作为复合材料的预制件。采用层合热压方法制备PP/亚麻复合材料板材。通过对板材拉伸性能测试及扫描电镜(SEM)拉伸断口形貌分析,研究了不同纤维体积分数、织造密度及织造组织等因素对复合材料拉伸性能的影响。结果表明,在选取最优热压温度与压力的条件下,纤维体积分数为50%的板材性能最优;经向密度相同时,拉伸性能随着纬向密度的增加而提高;经、纬向密度均相同时,斜纹3/1组织的板材性能最优,纬向最大拉伸强度可达92.42 MPa。

聚丙烯／亚麻复合材料的制备及其冲击性能的研究

以亚麻纱线作为增强体与聚丙烯(PP)纤维按不同质量比进行混合,制备出PP长丝包覆的包覆纱,利用机织工艺织成二维机织布作为复合材料的预制铺层,采用热压法进行层合热压,制备出亚麻增强PP复合材料板材。通过对板材冲击性能的测试及分析,研究了制备工艺、纱线结构及纤维含量等因素对复合材料冲击性能的影响。结果表明,当亚麻纱线质量分数为68%时板材的冲击性能最好;"三明治"(纯亚麻织物与聚丙烯纤维毡交替铺层)法制备的板材表现出较好的冲击性能;0°/0°板材在受到冲击时比0°/90°板材吸收的冲击能更多,表现出较好的耐冲击性。

中间粘接层材料对透明层合结构防弹性能影响

介绍了一种透明层合结构成型方法,通过试验与模拟研究了不同种类、不同厚度的粘接材料对透明层合结构防弹性能的影响。结果表明引入粘接材料的层合结构较单层PC结构具有更优异的防弹性能,同厚度下PU材料较PVB材料可以更加显著地提升整体的防弹性能,且1.52 mm厚PU层合结构可满足防弹设计需求。