高延性水泥基复合材料裂纹桥联应力与裂纹张开关系

基于单丝短切纤维在细观尺度从硬化基体中拔出的特性,考虑了界面化学键、潜在纤维脱黏断裂、潜在纤维滑移断裂和滑移硬化界面特性,对高延性水泥基复合材料(HDCC)设计理论的裂纹桥联应力裂纹张开关系(σ_(B)-δ关系)进行了系统分析和理论推导,并建立了σ_(B)-δ关系模型。通过实验测试数据对建立的模型进行了验证,发现σ_(B)-δ关系模型预测的有关复合材料特性,如抗拉强度和破坏后平均裂纹张开度与实验结果具有良好的一致性。

高熵碳/氮/硼化物陶瓷的增韧研究进展

高熵碳/氮/硼化物陶瓷因其出色的热稳定性和耐腐蚀性备受关注,然而由于其固有的脆性导致其断裂韧性相对较低,容易在受到外力作用时发生断裂,这限制了其在工程领域的应用。目前对于增韧高熵碳/氮/硼化物陶瓷的系统性综述还较为缺乏。因此,本文总结并对比了高熵碳/氮/硼化物陶瓷材料的增韧技术,并深入介绍了增韧的机制。这些增韧机制通常是多种机制的综合作用,形成协同韧化效应。未来高熵碳/氮/硼化物陶瓷应用前景广阔,可以在多种领域作为不可替代的高性能产品。

哑铃形钢纤维增强超高性能混凝土力学模型研究

为研究异形钢纤维对混凝土的增强增韧作用机理,依据Victor Li提出的裂纹面纤维桥联应力公式,考虑钢纤维在基体中的埋置深度、埋置角度以及纤维与基体界面相互作用,提出了单根纤维拔出模型,通过异形钢纤维混凝土梁正截面平衡关系建立了裂纹面纤维桥联应力与截面力的关系。对哑铃形钢纤维在1%、2%、3%三种体积掺量下混凝土梁的弯曲试验数据进行拟合,得到钢纤维混凝土受拉本构关系,应用到截面非线性分析程序后得到的弯矩—曲率关系与试验结果吻和良好。

挤压铸造法制备Al/AlN陶瓷基复合材料

通过碳热还原法制备气孔率可控的多孔氮化铝预制体,利用挤压铸造工艺制备出Al/AlN陶瓷基复合材料。氮化铝与铝不发生化学反应,避免了过度的界面反应对复合材料性能的不利影响。随着复合材料中铝合金含量的增加,复合材料的弯曲强度和显微硬度下降,断裂韧性增加。铝合金的断裂模式是韧性撕裂,氮化铝晶粒以穿晶断裂为主。复合材料的增韧机制主要有裂纹桥联增韧和微裂纹增韧。

热压烧结法制备B_(4)C-CeB_(6)陶瓷材料微观结构及力学性能的研究

在温度为2050℃,压力为20 MPa的条件下,通过热压烧结的方法在碳化硼(B_(4)C)中分别添加2%~5%的CeO_(2)制备B_(4)C-CeB_(6)复合材料。通过原位反应在B_(4)C中引入CeB_(6)。详细研究了CeO_(2)添加量对B_(4)C-CeB_(6)复合材料的微观结构和力学性能的影响。结果表明:随着CeO_(2)添加量的增加(不超过4%),B_(4)C-CeB_(6)复合材料的相对密度和力学性能逐渐升高;但是当CeO_(2)添加量超过4%时,产生的CO增多会导致复合材料的相对密度和显微硬度下降;当CeO_(2)含量较低时,由于CeB_(6)的断裂韧性要比纯B_(4)C高,裂纹穿过CeB_(6)相断裂就会消耗更多的能量,使复合材料的断裂韧性得以提高;而当CeO_(2)含量较高时,CeB_(6)和B_(4)C热膨胀系数的不匹配造成裂纹偏转为主要的增韧机制,此外还发现有裂纹桥联、裂纹分支等机制。B_(4)C-CeB_(6)复合陶瓷相对密度、维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性分别达到98.6%,39.5 GPa,396 MPa和5.96 MPa·m^(1/2)。