成形路径对Al/CFRTP/Al层板冲压成形特性的影响

为提升纤维金属层板成形质量和成形精度,研究了不同成形路径对Al/CFRTP/Al层板冲压成形特性的影响规律。通过回弹角度测量、微观形貌分析以及三点弯曲试验,研究了制板成形、成形固化和混合共冲3种不同成形路径对纤维金属层板U形件成形特性的影响。结果表明,混合共冲制备的试件回弹角度为1.34°,中间层内外侧0°方向碳纤维发生拉伸断裂,并形成了贫富树脂区和厚度不均匀等宏观缺陷。成形固化制备的试件回弹角度为2.84°,中间层内外侧0°方向碳纤维均发生拉伸断裂,厚度分布均匀,无宏观缺陷,综合性能较好,成形质量较为可控。

用EB-PVD法制备Ti-Al/Nb层板复合材料的研究

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术,成功制备了0.2mm厚由24层Ti-Al和23层Nb交替叠加而成的Ti-Al/Nb层板复合材料,并采用扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,对其物相组成和断口形貌等与Ti-Al单层材料进行了对比分析。结果表明,Ti-Al/Nb层板复合材料的界面明晰,层间距约为8μm;Ti-Al层由γ相和τ相组成,其成分呈梯度变化,且平均成分与原始铸锭的成分偏差较大,但未发现Ti-Al单层材料中看到的分层现象;Ti-Al/Nb层板复合材料具有比Ti-Al单层材料更好的韧性。

爆炸复合Al/Mg/Al叠层板轧制过程数值模拟研究

采用有限元法研究了爆炸复合制备Al/Mg/Al叠层板的轧制过程。结果表明:280℃时AZ31、7A52两种合金流变应力接近,具有较好的塑性,有利于叠层板轧制的均匀变形;咬入后开始阶段应变主要集中在铝合金板上,而镁合金板只有少数部位出现应变;随时间延长,铝合金板与镁合金板均发生了较为均匀的变形,有利于整体形变强化;随压下率的增加,铝合金板和镁合金板各点最大应变、最大应力、轧制力、咬入时间均增加,确立了压下率与最大轧制力、压下率与咬入时间的关系。

热压温度对Ti/Al复合层板界面组织和性能的影响

采用热压复合工艺在不同温度下制备出了Ti/Al复合层板,利用SEM、EDS和XRD对界面的组织形貌、元素和相种类进行了表征,并进行了拉伸试验以研究热压温度对Ti/Al复合层板力学性能的影响。结果表明,热压过程中铝原子和钛原子在界面处发生了扩散反应,在600℃以下,Ti/Al界面平直无任何杂质等缺陷,且界面处无金属间化合物生成,实现了良好的冶金结合,其中550℃制备出的Ti/Al复合层板具有较大的抗拉强度和伸长率。而在600℃下制备出的Ti/Al复合层板的界面处有Al_3Ti新相薄层生成,这种脆性相大大降低了材料的韧性。

Ni/Al多层板的复合法制备及放热性能

在纯铝箔上化学镀镍得到微米级厚度的镍层,再将该镀镍铝箔堆垛热压后进行累积叠轧(1~7道次),得到Ni/Al多层板,研究了该多层板的组织结构及放热性能。结果表明:化学镀镍层为非晶态,在热压过程中发生晶化;随着叠轧道次的增加,镍层逐渐发生颈缩和断裂,其碎片镶嵌在铝中,增加了镍和铝的接触面积,从而提高了Ni/Al多层板的放热性能,其能量密度由1道次的520.27J·g^-1增大到7道次的1203.4J·g^-1,达到理论值的87.15%;不同道次叠轧Ni/Al多层板的起始反应温度均高于475℃,说明该多层板具有良好的室温稳定性。

碳-铝正交层板疲劳行为研究

本研究用真空热压法制备了两种铺层的C/AI正交层板(0/90/0)_s及(90/0/90)_s。在MTS NEW810上进行了一系列疲劳损伤及破坏试验。疲劳损伤的行为研究工作包括:以刚度下降为损伤参数对C/AI正交层板进行了降级应力分析,并由此来预计在△S_((?)h)以下,正交层板不会发生疲劳损伤累积。研究了C/Al正交层板在同一应力水平而不同应力范围作用下的疲劳响应,发现试样在疲劳损伤时其刚度下降值相近似,即疲劳破坏的门槛值依赖于所施加的应力水平。依据MMC对各种循环载荷的不同响应,基体的疲劳损伤状态在S-N平面上可分为三种不同的区域:无损伤区,损伤累积区和断裂区。利用扫描电镜及金相显微镜分别对其疲劳断口形貌、基体裂纹进行观察,对该正交层板的疲劳破坏行为进行分析及讨论。结果表明:C/Al正交层板的疲劳断口呈脆断型,其中主承力层(0°铺层)断口平齐,偏轴层(90°铺层)断口平齐最差,层间损伤形式有局部分层、界面连续开裂及复合丝之间基体开裂等三种形式;其疲劳破坏主导因素是层间局部严重损伤及主承力层中复合丝大量断裂由于其疲劳裂纹沿垂直于载荷方向迅速扩展,寻找适中的界面结合强度对改善C/Al层板的疲劳性能有很大影响。