Al/SiC功能梯度材料(FGM)涂层板的安定性分析

目的对热机械载荷环境下的金属/陶瓷功能梯度材料涂层板进行安定性分析,并获得其安定载荷区域,为其工程安全使用提供一定的理论依据。方法在已有工作基础上,采用分段指数函数模型描述梯度涂层板中的材料热物参数空间梯度分布,基于静力安定理论建立梯度涂层板弹性区域的理论分析模型和安定区域的理论分析模型,通过编程数值计算,结合自平衡的残余应力场和板内应力分布情况,分析了Al/SiC功能梯度材料涂层板的安定区域。结果计算分析出Al/SiC功能梯度材料涂层板弹性区域边界和安定区域边界,其中安定区域边界由两部分组成,一部分为Shakedown-Reversed Plasticity boundary(S-RP),另一部分为Shakedown-IncrementalCollapseboundary(S-IC),并得到处于安定情况下所能承受的极限热载增量为(35)q=154 4.0℃,单位厚度下所能承受的极限机械载荷为=6167.3 N/mmxP。涂层板上表面热物理性能最弱,最容易发生塑性循环变形破坏。结论根据安定分析结果,可预先选择功能梯度涂层板所能使用的热机械环境,为涂层板的安全使用提供可靠的理论依据。另外,为得到更佳的安定区域和适应更苛刻的热机械环境,安定分析结果可对涂层板制备优化设计提供较好的参考。

Fe-Al/Al_2O_3功能梯度涂层材料研究现状及展望

对Al2 O3陶瓷和Fe Al金属间化合物及其复合材料作了总结分析 ,综述了Fe Al/Al2 O3功能梯度涂层材料设计的现状 。

SiC/Al梯度功能材料蠕变性能有限元分析

为研究SiC/Al梯度功能材料(Functionally Gradient Material,FGM)的性能,采用ANSYS分别对具有4个梯度层的该种材料的3点弯曲试样和紧凑拉伸试样,在热载荷和机械载荷热载荷共同作用下的蠕变性能进行数值模拟分析,得到不带微裂纹、带垂直梯度方向微裂纹和平行梯度方向微裂纹的SiC/AlFGM试样在这两种工况下的蠕变应变随坐标位置及时间变化曲线.结果发现:(1)蠕变应变主要发生在铝合金富集层,横向裂纹对试件蠕变影响不大;(2)在有机械载荷作用时,裂纹位置对最大蠕变应变值有较大影响;(3)考察紧凑拉伸试件,发现随着远离裂纹尖端,其蠕变应变值也随之迅速减小,在有机械载荷作用下,蠕变减小趋势比只受热载荷作用明显,变化趋势反映出蠕变应变与材料的应力分布有很大关系.

C/C-Al_2O_3梯度功能复合材料改性研究

采用炭纤维表面涂层与基体改性方法相结合,对所制的C/C Al2O3梯度功能复合材料界面性能进行了改进。研究了增强相炭纤维与陶瓷相Al2O3的界面结合强度这一关键技术,进行了热学、烧蚀、力学性能测试和微观结构分析。结果表明,添加ZrO2对基体进行改性,使材料的强度提高了39.1%,热导率降低至0.902W/(m·K)(800℃);采用炭纤维表面SiC涂层处理能有效改善复合材料的界面性能,使材料强度提高了3倍,达到约70MPa。

添加MoSi_2对Al/Ni-ZrO_2功能梯度热障涂层的结合强度和抗热震性能的影响

在 Al/Ni- Zr O2 功能梯度材料中添加 Mo Si2 后 ,涂层的结合强度和抗热震性能有较大的提高 ,其机理是 :Mo Si2 沉积层细密 ,提高了表层和次表层的结合强度 ,从而提高了涂层的结合强度 ;在高温时 ,Mo Si2 通过化学反应生成 Si O2 填补了裂纹 ,提高了抗热震性能。

功能梯度材料制备过程影响因素的数值研究

本文用数值计算的方法对重力浇铸下Al Si SiC颗粒系统 (合金基质的功能梯度材料 )凝固过程进行了研究 ,分析了凝固条件及各种不同参数对铸件中颗粒和溶质浓度分布的影响。结果表明 ,凝固件中颗粒体积分数分布都大致可分为三个区域 :靠近底部的颗粒堆积区 ,靠近顶部的颗粒体积分数减小或近似为零区 ,及中部附近颗粒体积分数近似保持不变区。浇铸的初始温度 ,颗粒初始体积分数 。

混粉电火花加工固液悬浮特性及工艺试验

为解决SiC/Al功能梯度材料在混粉电火花加工工作液中固体粉末颗粒分布不均匀的问题,建立了搅拌装置的三维模型及搅拌槽内固体粉末颗粒运动的数学模型,利用Fluent软件完成了对搅拌装置内部混粉工作液的流场及其固液悬浮特性的仿真分析,模拟了搅拌装置内部混粉工作液的流场、固体粉末颗粒及湍动能的分布情况,研究了搅拌槽的槽型、深径比、桨叶设计角度、桨叶安装高度以及固体粉末颗粒的体积分数对其影响规律,另外对混粉电火花加工设备中搅拌槽的结构及尺寸进行了优化。采用深径比为0.8、桨叶设计角为45°、桨叶安装高度为120 mm的球底搅拌槽,固体粉末颗粒的悬浮均匀性最终达到最优状态。Al粉末浓度为4 g·L^-1、脉宽为175μs、脉间为75μs时,进行了SiC/Al功能梯度材料常规与混粉电火花加工对比试验。结果表明:采用混粉电火花加工,与常规电火花加工相比,效率提高了16.34%,表面粗糙度降低了27.28%,为实际生产中高效、高质量地加工SiC/Al功能梯度材料提供了理论依据和实验依据。