热处理温度对Nb/Re层状复合材料界面结构及力学性能的影响

为了提升航天推进器喷管材料的综合服役性能,使用化学气相沉积法制备耐高温、低成本、轻质和力学性能优良的Nb/Re层状复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸试验机等设备,研究不同热处理条件下的Nb/Re层状复合材料的界面结构和力学性能。结果表明,本方法可获得均匀致密、层厚精确可控的Nb/Re复合结构,且具有优异力学性能的冶金过渡层。复合材料的界面厚度随热处理温度的上升而增加,而力学性能随热处理温度的上升呈先增后降的趋势。在1600℃×4 h热处理条件下,Nb/Re层状复合材料界面元素扩散有序、结构合理、结合性能佳。在该热处理条件下复合材料的抗拉强度比纯Nb高350 MPa,而密度仅为Re的58.2%,延伸率比未经热处理状态提高150%,说明通过改变热处理条件能有效调控Nb/Re层状复合材料的力学性能。本研究可为Nb/Re复合材料力学性能研究提供参考。

层状纳米光催化复合材料HNb WO_6/Pt的合成及性质

用固相合成法合成出LiNbWO6,并用离子交换法制备出HNbWO6;通过PrNH2 层间膨胀、Pt(NH3 ) 2 + 4层间插入和紫外光分解等反应 ,合成出一种新的层状光催化纳米复合材料HNbWO6/Pt ,并比较了不同合成方法对样品性能的影响 .X射线衍射、漫反射、ICP和比表面积测定等的表征结果表明 :该样品的层间高度为 0 .3～ 0 .5nm ,禁带能隙为 2 .2 5～ 3.10eV .用波长大于 2 90nm的 45 0W汞灯照射 5h ,1g样品可催化分解甲醇溶液 (10 % )产生氢气约 40ml。

HNBR和层状硅酸盐/HNBR纳米复合材料研究进展

简要介绍氢化丁腈橡胶(HNBR)的制备工艺以及HNBR和层状硅酸盐/HNBR纳米复合材料的性能。HNBR的制备方法主要有乙烯-丙烯腈共聚法、NBR溶液加氢法和NBR乳液加氢法。HNBR具有优异的耐油、耐热和耐寒性能以及突出的物理性能,适用于苛刻条件下使用的密封制品。层状硅酸盐/HNBR纳米复合材料的研究尚处于起步阶段,但其优越性能已得到体现。

Cu-Al层状复合材料金属间化合物结构稳定性的第一性原理计算

铜铝层状复合材料在固液复合铸轧成型时,固态铜与液态铝在接触面发生界面反应生成的金属间化合物容易引发晶界脆性、晶间裂纹或弹性畸变致使其开裂而失效。因此,一个强而稳定的界面对于整个复合材料的结构强度至关重要。为深入了解界面金属间化合物的化学键合、晶体结构及稳定性,利用第一性原理对Cu-Al层状复合材料中常见的金属间化合物Al_(4)Cu_(9)、Al_(2)Cu、AlCu开展了热力学性能、力学性能和电子结构的相关计算。有效生成热数值表明,扩散初始阶段Al_(2)Cu相将在界面处最先生成,待Al_(2)Cu初生相形成后,将依次生成Al_(4)Cu_(9)、AlCu。Al_(2)Cu、Al_(4)Cu_(9)和AlCu均符合力学稳定性标准,对比它们的B/G值、泊松比和硬度,3种金属间化合物均为脆性相,其中Al_(2)Cu的脆性最大且硬度最高。通过对能带、态密度和Mulliken布居进行分析,发现金属键在Al_(2)Cu和AlCu化学键中具有更强的离子性特征,而在Al_(4)Cu_(9)化学键中具有更强的共价性特征,使得Al和Cu原子之间的相互作用更紧密,稳定性更强。

1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料热变形模型对比分析

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为25~400℃、应变速率为0.01~10s^(-1)和真应变为0.85的条件下,对1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料进行了热压缩试验,研究其热变形行为,建立了应变补偿的Arrhenius (SCA)、修正的Johnson-Cook (MJC)和修正的Zerilli-Armstrong (MZA) 3种本构模型,并对流变应力的预测值与实验值进行对比。结果表明,层状复合材料流变应力呈加工硬化型,并随温度升高或应变速率降低而降低;在100℃/0.5s^(-1)、200℃/0.1s^(-1)和300℃/0.1s^(-1)条件下,层状复合材料组元层间变形较为协调;3种本构模型中,MZA模型的相关系数最高,R为0.99085、平均绝对相对误差最低,e_(AARE)为0.046966,更适合描述1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料的热变形行为。

层厚比对Cu-TiB2/Cu层状复合材料微观组织和力学性能的影响

铜基复合材料由于优异的综合性能在电子封装、电接触等领域具有重要应用价值。然而,克服材料的强-塑性倒置关系一直面临着极大的挑战,层状构型设计被认为是解决该倒置难题的有效策略。本文采用粉末冶金并结合原位反应法,通过控制铺粉工艺,制备出Cu层与TiB2/Cu复合层交叠分布的Cu-TiB2/Cu层状复合材料。研究了Cu-TiB2/Cu层状复合材料的力学性能及断裂特征,并讨论了层状结构参数对材料综合性能的影响。当Cu层与TiB2/Cu复合层的层厚比为1∶3时,Cu-TiB2/Cu层状复合材料的极限抗拉强度(UTS)为315 MPa,断裂伸长率为18%,实现了良好的强塑性匹配。基于复合材料裂纹扩展路径表征与分析,揭示了层状构型设计在抑制裂纹扩展、促使裂纹偏转等方面的作用机制,为高强韧铜基复合材料的构型设计和性能优化提供新思路。

层状复合材料制备工艺现状及未来发展展望

主要阐述了各种层状复合材料制备工艺的特点及其在现实生产中的优势及不足。其中,固-液铸轧法作为一种将铸造法与轧制法结合起来的复合材料制备方式,或可成为铝基复合材料未来连续化、批量化生产的主要研究方向。

TA4/Q235层状复合材料激光穿透焊研究

为解决钛/钢层状金属在熔焊过程中易产生脆性金属间化合物而导致接头出现裂纹、难以实现可靠连接的难题,对TA4和Q235层状复合材料的激光穿透焊接进行工艺探索,并添加T2紫铜作为中间层进行工艺优化。结果显示,在合适的工艺参数下,TA4/Q235激光穿透焊接接头呈酒杯状,焊缝上下部分出现明显的元素交换,引发裂纹缺陷;引入Cu作为中间层后,得到的Ti-Cu-Fe焊接接头成形良好。能谱分析结果表明,添加Cu可有效阻隔Ti、Fe的直接接触,避免了脆性金属间化合物的产生,焊缝晶粒在一定程度上得以细化且开裂现象明显减少,从而改善了TA4/Q235的焊接性;激光穿透焊接的最佳参数为激光功率3 000 W,线速度2.0 m/min。研究结果对Ti/Fe复合板在航空航天、石油化工等领域的应用有积极的探索作用,具有重要的工程应用前景。

甲基紫精/K_4Nb_6O_(17)层状纳米复合材料修饰玻碳电极的循环伏安特性

采用离子交换法制备了甲基紫精/K4Nb6O17层状纳米复合材料,并用SEM,XRD,IR等方法对其进行了表征,对该层状纳米复合材料修饰电极进行了电化学行为测试。循环伏安测试结果表明,层间甲基紫精的电子转移反应,显示出低扫描速度下的表面控制过程向高扫描速度下的扩散控制过程转变的特征。

金属层状复合材料的力学行为及微观变形机理

金属层状复合材料作为一种典型的非均质材料,通过调控其内部的多尺度微结构特性,可以实现金属结构材料强度-韧性的协同提升,在高端先进制造领域具有潜在的应用前景。金属层状复合材料的宏观力学性能显著依赖于各组元层的性能、厚度和异质界面的结构特性。变形过程中材料内部的微观应力/应变在异质界面处的协调特性对组元金属的形变微观机制产生重要影响,进而影响复合材料整体的性能。因此,探索金属层状复合材料的“微观结构-力学行为-变形机制-宏观力学性能”的内在关联并揭示其对应的微观形变机理,对设计具有优异综合力学性能的金属层状复合材料有重要的理论指导意义和实际应用价值。聚焦于晶态金属层状复合材料的微观力学行为及变形机理,介绍了其力学行为的尺寸与界面效应,着重讨论了室温下材料的微观形变物理过程,阐明了非均匀金属层状复合体强韧化的机理。最后,对金属层状复合材料力学行为的研究进行了简要展望。

不同铝合金对Al/Mg/Al层状复合材料腐蚀行为的影响

将镁合金与铝合金经过热轧制成Al/Mg/Al层状复合材料,结合析氢试验、电化学试验和电偶试验,对1060/AZ31/1060、5052/AZ31/5052和6061/AZ31/6061在3.5%(质量分数)NaCl溶液中腐蚀行为进行研究,通过分析其腐蚀形貌、腐蚀产物、析氢速率、动电位极化曲线和交流阻抗谱,探究Al/Mg/Al层状复合材料的腐蚀机理。结果表明:Al/Mg/Al层状复合材料的表面腐蚀行为与铝合金的腐蚀行为相似,其相对于原始镁合金的腐蚀电流密度降低了两个数量级;Al/Mg/Al层状复合材料截面腐蚀产物呈颗粒状密集分布在镁一侧,腐蚀行为主要受电偶效应的影响,镁-铝电偶对电偶电流可达10^(-3)A·cm^(-2)数量级;对应的三种镁-铝电偶对电偶电流密度和电偶电位与混合电位理论拟合值相差不大;三种Al/Mg/Al层状复合材料中5052/AZ31/5052的整体耐蚀性最好。

层间硬度比对Cu-Be/Cu层状异构复合材料强韧性的影响

通过真空热压复合、冷轧及热处理的方式制备了具有不同层间硬度比(R_(Cu-Be/Cu)分别为3.0、5.0、7.0)的Cu-Be/Cu层状异构复合材料。研究了层间硬度比R_(Cu-Be/Cu)对复合材料强度-塑性匹配及应变硬化率的影响,探索了不同R_(Cu-Be/Cu)下异质变形诱导强化对复合材料应变硬化行为的影响。研究结果表明,随着R_(Cu-Be/Cu)升高,层状异构复合材料的抗拉强度升高、均匀伸长率降低,但复合材料抗拉强度均高于依据混合定律计算值,且均匀伸长率均高于相应Cu-Be组元,其中R_(Cu-Be/Cu)为5.0的复合材料具有最优强度-塑性匹配。异质变形诱导强化作用可使层状异构复合材料中产生额外应变硬化,但R_(Cu-Be/Cu)为3.0的复合材料中异质变形诱导强化产生的应变硬化作用较弱,而R_(Cu-Be/Cu)为7.0的复合材料中异质变形诱导硬化作用在塑性变形初期就达到饱和状态并迅速降低,R_(Cu-Be/Cu)为5.0的复合材料中异质变形诱导硬化在材料应变硬化过程中占据主导作用,且可在较大应变范围内为材料提供额外应变硬化能力。

层状C_(f)/ZrB_(2)-SiC复合材料断裂行为仿真研究

为研究层状C_(f)/ZrB_(2)-SiC复合材料断裂行为的影响因素和规律以及裂纹扩展规律和形成机理,从细观尺度建立了单边切口梁法(SENB)有限元模型,使用软件ABAQUS进行了仿真模拟。仿真计算的断裂韧性为10.01 MPa·m^(1/2),结果与试验数据基本一致,验证了有限元模型的有效性;裂纹扩展过程中多次沿界面偏折,裂纹呈阶梯状特征。在荷载-位移曲线上表现为曲线升降的变化,呈现出明显的阶梯断裂模式。断裂韧性随层厚比的增加,表现出先增大后减小的趋向,最佳层厚比约为1。断裂韧性随界面层厚度的增加呈现先上升再下降的趋势,最佳界面层厚度是200 nm。

爆炸焊接Nb/Q345R层状复合材料的热震性能研究

铌作为一种难熔金属,具有熔点高、塑性好、抗酸和抗液态金属腐蚀能力强等特性,被广泛应用于电子、机械、航空航天等领域。本工作研究了爆炸焊接Nb/Q345R层状复合材料的热震性能,通过将Nb/Q345R试样在氢气中分别加热到800℃和1000℃后迅速冷却完成一次热震,研究材料在进行10次、30次、50次热震循环后,试样的界面组织形貌及其结合强度的变化,进而评价其热震性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段分析材料成分和界面组织形貌的变化,并通过压缩剪切试验测量层状复合材料的界面结合强度。研究结果表明,在800℃热震10次时,层状材料界面处开始产生微裂纹,而在1000℃热震50次时,材料界面处裂纹沿界面扩展、延伸,导致界面结合强度显著降低,降低至材料本身结合强度的13.22%。

层状金属复合材料生产工艺及其新进展

综述了金属层状复合技术的发展,介绍了国内外生产层状金属复合材料的工艺方法及其优缺点,在此基础上介绍了几种高效、低耗、短流程的制备层状金属复合材料的新技术。阐述了自蔓延高温合成(SHS)焊接技术的原理、工艺,并对其研究和应用的前景进行了分析。

聚合物/层状粘土纳米复合材料阻燃性能研究进展

聚合物 /层状粘土 (PLC)纳米复合材料是近十年来研究的热点。由于 PL C纳米复合材料具有常规聚合物复合材料所没有的结构、形态以及较常规材料更加优越的力学性能、耐热性能、气液体的阻隔性能等 ,所以具有广泛的工业应用前景。文中综述了 PL C纳米复合材料的制备、性能。

聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料研究进展

聚合物／层状硅酸盐（ＰＬＳ）纳米复合材料是近１０年迅速发展起来的新交叉科学。由于聚合物纳米复合材料具有常规聚合物复合材料所没有的结构、形态以及较常规聚合物复合材料更优异的物理力学性能、耐热性和气体液体阻隔性能等，因而显示出重要的科学意义和应用前景。本文综述了聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料的制备、结构表征和物理力学性能，对制备过程进行了热力学和动力学分析，最后对其应用前景进行展望。

聚合物-层状硅酸盐纳米复合材料制备及应用

聚合物一层状硅酸盐(PLS)纳米复合材料因其优异的性能是目前材料科学研究的热点。简要回顾PLS米复合材料研究发展的概况,概述PLS纳米复合材料的特点、种类、微观结构与物理力学性能,着重介绍PLS纳米合材料的各种制备方法和原理,并从热力学角度对插层复合过程进行了分析,讨论了层状硅酸盐的表面修饰,提了插层剂的选择原则,展望了PLS纳米复合材料的应用前景。

层状金属复合材料加工技术研究现状

概述了层状金属复合材料的爆炸焊接复合法、轧制复合法和爆炸-轧制复合法3种加工技术。介绍了爆炸焊接复合的机理研究及布药、起爆方式、炸药配制、参数选择等工艺技术研究;论述了轧制复合法的热轧复合、等辊径等辊速冷轧复合、等辊径等辊速冷轧复合的技术现状;探讨了爆炸-轧制复合技术的关键是爆炸焊接参数的选择、金属层之间均匀的牵引力、轧制工艺参数确定等。指出了层状金属复合材料加工技术的发展方向是:使材料结构复杂化,提高损伤容限,实现复合材料的韧化;功能一体化,结构材料和功能材料的相互渗透、综合集成;高性能化,进一步提高比强度、比模量;智能化,材料、结构和电子相互融合;低成本化,从过去主要关心性能与质量转到降低成本,强调低成本生产技术。

聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的研究进展

聚合物 /层状硅酸盐 (PL S)纳米复合材料是一新兴复合材料 ,具有优异的性能 ,是当前材料科学的研究热点之一。本文作者首先简要概述了层状硅酸盐的结构及其表面修饰 ,其中 L S的离子交换容量和插层剂的种类是制备 PL S纳米复合材料的关键因素之一 ;然后介绍了 PL S纳米复合材料的制备方法、微观结构及其特点 ,其主要制备方法是插层复合法 ,包括插层聚合法和聚合物插层法两种 ;最后展望了 PL S纳米复合材料的发展。