高性能纤维增强抗弹复合材料的研究与应用进展

简述了高性能纤维增强抗弹复合材料的研究与应用进展,重点介绍了玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并二恶唑纤维等高性能纤维及混杂纤维增强复合材料在抗弹防护领域的研究与应用现状,以及天然植物纤维等新型纤维增强抗弹复合材料的研究进展。指出纤维增强复合材料具有密度低、高效吸能、弹道性能优异等突出优点,在轻量化和高防护力的抗弹领域得到广泛关注和研究,可广泛应用于坦克、装甲车辆、武装直升机及单兵防护,满足未来战争高机动、高生存力的军事需求。

超材料在军用隐身中的应用研究

随着探测手段的发展,智能化与高精化的军用隐身探测技术对隐身材料的性能提出了更高的要求,传统材料受限于本身的性能很难实现轻量、宽频、强吸收等隐身要求,而超材料由于其可以按人的意志设计、调整结构并获得相关性能,在隐身领域具有极强的发展潜力,因此超材料在军用隐身领域中的相关研究受到了极大关注。本文综述了超材料的发展、特殊性能及应用,着重讨论了雷达隐身超材料、红外隐身超材料、雷达/红外兼容隐身超材料以及激光/红外兼容隐身超材料的研究与发展,指出目前超材料在军用隐身方面的研究多数停留在实验阶段,难以适应复杂多变的实际环境,今后应将研究集中在低成本制备与应用、宽频多波段兼容以及高耐温、高耐蚀性与高户外稳定性等方面。

抗弹复合材料用高性能有机纤维、树脂及其匹配性研究进展

简述了纤维增强树脂基复合材料的抗弹机理,介绍了装甲防护领域常用的高性能有机抗弹纤维和树脂,分析了影响纤维复合材料抗弹性能的主要因素。从纤维/树脂协调匹配的角度出发,揭示了匹配的各组分可以最大程度上发挥增强体高强度、高模量和基体能量吸收率高的特性,分析了纤维/树脂匹配性的发展趋势,指出下一步研究重点在于构建恰当的纤维/树脂匹配体系,通过调整纤维/树脂含量、树脂模量和对纤维进行表面处理等进行调控。

仿生柔性抗缺陷材料研究进展

在众多人造材料中,强度和韧性是相互制约的,如何使材料在具有高强度的同时兼具较高的韧性,其关键在于通过结构设计赋予材料较强的抗缺陷能力。大自然中存在很多种能够兼顾高强度和高韧性的材料,而这类材料往往具有独特的天然抗缺陷结构,为合成材料的设计与制造提供了丰富灵感。本文介绍了材料抗缺陷特性的主要机理,综述了仿生高性能抗缺陷材料特别是柔性材料相关的研究进展。在天然抗缺陷原型的启发下,相关仿生材料也能兼顾高强度与高韧性等力学性能,进而实现材料承载能力和使用可靠性的提升。同时,本文对该领域的未来研究方向进行了展望。

基于Mask R-CNN的复合材料夹杂缺陷自动检测研究

为提高复合材料夹杂缺陷的检测效率,本文提出利用深度学习网络设计一种夹杂缺陷自动检测系统。在图像预处理环节采用两级反锐化掩膜算法突出夹杂缺陷特征,构建复合材料夹杂缺陷图像数据库;采用Mask R-CNN网络模型,经过网络模型训练,得到最优权重参数,最终设计实现缺陷检测软件系统。实验结果表明,Mask R-CNN算法网络准确率达94.6%,召回率达92.4%,AP值达87.3%。该系统应用方便快捷,将有效提高一线人员的缺陷检测效率和检测精度。

闪光法测量C/C复合材料导热系数影响因素研究

C/C复合材料已在航空航天领域及原子能领域得到了广泛的应用,其工作温度可达1000℃以上。为对C/C复合材料导热系数进行测定,使用闪光法测定了C/C复合材料25℃至1000℃的热扩散系数和比热容,并对石墨喷敷、样品厚度、参比样品和修正模型的影响进行了研究。研究结果表明,为提高C/C复合材料热扩散系数测试准确度,样品应不喷敷石墨,测试结果使用渗射模型修正;为提高C/C复合材料比热容测试准确度,样品应均匀喷敷石墨,并使用石墨标准样品作为参比样品,测试结果使用Cowan模型修正。

银-金属氧化物触头材料电弧侵蚀产物的研究

针对电寿命试验后AgSnO2触头周围出现黑色侵蚀产物的现象,通过光学显微镜、扫描电镜观察和能谱成分分析等手段,对比研究了AgCdO及AgSnO2触头电弧侵蚀产物的形貌及组成。结果表明:AgSnO2周围沉积物呈现黑色是由于电弧侵蚀后产物为须状形貌所致,而该形貌与AgSnO2的电弧侵蚀时以"蒸发"为主有关。另一方面,AgCdO的电弧侵蚀以"喷溅"为主,其产物呈菜花状。研究结果还表明:对电弧侵蚀产物的深入研究,有助于对触头材料电弧侵蚀机理的探讨。

新型硅基铝金属高性能电子封装复合材料研究

微电子集成技术的快速发展对封装材料提出了更高的要求。在传统封装材料已不能满足现代技术发展需要的情况下,新型硅基铝金属复合材料脱颖而出,以其优异的综合性能成为备受关注的焦点。高体积分数硅基体带来的低热膨胀系数能很好地与芯片相匹配,连通分布的金属(铝)确保了复合材料的高导热、散热性,两者的低密度又保证了复合材料的轻质,尤其适用于高新技术领域。重点探讨了硅基铝金属铝复合材料的主要制备技术及其组织性能机理,并对其未来发展作出展望。

非金属矿物聚合材料的制备及性能研究

以偏高岭土、粉煤灰为主要原料,沸石、黏土为辅料,生石灰和钠水玻璃为碱激发剂制备矿物聚合材料.通过正交试验研究了养护温度、养护时间、蒸养时间对抗压强度影响,通过单因素实验研究了生石灰用量、水固比及水玻璃模数对抗压强度影响;并通过红外光谱、X-射线衍射和扫描电镜分析了样品的化学键变化、物相组成及微观形貌.结果表明,最佳的养护条件为养护温度80℃、湿度95%,养护时间72 h,0.8 MPa蒸养8h;生石灰用量、水固比、水玻璃模数的最佳值分别为3%(wt)、0.37、2.3,样品的最大抗压强度为60.8 MPa.

磁控表面粘附性能的研究型实验教学设计与实践

该文将磁控表面粘附性能研究作为探究型创新实验教学项目融入设计力学课程。针对湿环境下粘附难以调控的问题,设计了一种由磁场控制、制备简单、可调节粘附力的智能表面,并针对此表面进行了湿粘附力实验装置设计和力学分析。结果表明,对该表面通过施加不同的磁场强度、方向、载荷,会使表面微结构发生变化,进而影响润湿状态,使得粘附过程的接触角和接触半径发生改变,最终使表面分别处于低粘附态和高粘附态。该实验通过对磁控表面的设计与分析,有利于学生进一步了解智能粘附概念,有利于提高创新实践能力。

硬质合金涂层刀具铣削堆焊合金试验研究

对试验堆焊合金合理加工参数与涂层刀具磨损机制进行了分析。采用逆变直流焊机与特制的含稀土药皮耐磨堆焊焊条在试板表面进行堆焊焊接,采用数控铣床分组加工试验堆焊合金,分别对堆焊层进行了成分检测与金相组织分析,对试验用APMT1604PDER型硬质合金涂层刀具进行了金相分析、电镜形貌观测以及能谱分析,研究了不同参数及加工量条件下刀具涂层与内部基体铣削表面特征以及磨损分析。数控铣床采用4齿刀盘时,相同每齿进给量试验堆焊合金材料的合理加工参数为Vc:0.085r/min,ft:≤0.05mm/min,ap:≤0.2mm。试验刀具的表面涂层为AlTiN类型,刀具基体材料主要为500nm~2μm不规则碳化钴、碳化钨合金粉末组成;试验刀具的失效形式:初期为磨粒磨损,中期与后期以黏结磨损与扩散磨损为主。

选区激光熔化TiC/AlMgScZr复合材料的成形工艺研究

为了获得组织均匀且高致密的TiC/AlMgScZr复合材料,用低能球磨技术将50 nmTiC增强颗粒和15~53μm铝合金粉末进行预分散处理,基于选区激光熔化(SLM)技术,研究激光能量密度、功率和扫描速率对复合材料致密度的影响。结果表明:在层厚为30μm、扫描间距为0.12 mm、激光功率为280 W、扫描速率为800 mm/s的工艺条件下,可获得成形质量最佳的复合材料,其致密度为99.49%。显微组织表征发现,沉积态复合材料中存在少量的Al3(Sc、Zr)相,无界面反应产物和其他杂质。复合材料平均晶粒尺寸为720 nm,TiC颗粒使热影响区的晶粒明显细化,呈均匀的等轴状。

激光增材镍基合金内部疲劳失效行为研究

内部失效是激光增材制造镍基高温合金在高温下的典型疲劳失效模式,目前对这种失效模式的认知尚不充分.在650℃下进行了不同应力比的轴向疲劳试验,随后采用扫描电镜、电子背散射衍射、聚焦离子束和透射电子显微镜等测试技术,研究了增材制造镍基高温合金的多尺度内部失效行为.结果表明,不论是否受缺陷影响,微裂纹主要从晶粒取向较软的大晶粒处萌生,然后沿最大剪切应力方向滑移和扩展,形成晶体学小平面,因此与晶粒特征相关的小平面开裂是一种典型的内部失效模式.对小平面裂纹附近的位错结构进行分析,在650℃时,局部塑性变形是由反相边界剪切、沉淀物旁通以及堆积层错剪切机制的共同作用所引起的.结合裂纹尖端应力强度因子的定义,提出了与小平面裂纹特征相关的裂纹成核寿命预测方法,预测结果与实验结果具有较好的一致性.

铁质金属杂质对酚醛树脂基复合材料防热性能的影响研究

采用氧-乙炔烧蚀试验方法研究了掺杂铸钢砂杂质的酚醛树脂/高硅氧布复合材料的烧蚀性能,并利用X射线对烧蚀前的试样进行了无损检测。结果表明,X射线透射可以明显地显示铸钢砂的透射影像。复合材料的烧蚀率随着杂质粒径的减小而增加,随着杂质含量的减少而减小;掺有杂质的试样烧蚀后出现分层。

冷金属过渡(CMT)技术综述

冷金属过渡(CMT)技术作为一种先进的焊接技术,因其焊接过程中较低的热输入和低飞溅等优点而得到广泛的应用。本文主要对CMT技术的历史由来、工作原理和技术优点进行简要回顾;并且罗列了各种CMT技术类别。对于CMT技术最近以来在同种金属焊接、异种金属焊接和增材制造三大领域的研究与应用的现状进行了介绍;同时介绍一些CMT辅助手段的应用。最后,对CMT技术未来发展前景提出了一些建议。

高流动性塑料熔体体积流动速率测定的能力验证研究

为提高各实验室塑料熔体体积流动速率的测定能力,开展了高流动性塑料熔体体积流动速率测定的能力验证计划。采用0.3σ准则对制备的能力验证样品进行了均匀性和稳定性检验,制备了均匀性、稳定性符合要求的能力验证样品。对各实验室测试结果进行稳健统计,计算了能力验证样品的指定值以及能力评定标准差,并通过Z值对各实验室测试结果进行评价。针对测试存在问题,进行了合理的技术分析,并提供了整改建议。

四方-正交相界处的PLZST反铁电陶瓷电性能研究

采用固相法烧结制备(Pb_(0.97)La_(0.02))(Zr_(y)Sn_(1-x-y)Ti_(x))O_(3)反铁电陶瓷样品(x=0.01,0.03,0.05,0.07;y值沿La^(3+)掺杂PZST三元相图反铁电相界处取得),系统研究了B位不同Ti含量对PLZST体系反铁电陶瓷结构、微观形貌、铁电、介电特性的影响。结果表明:该体系PLZST反铁电陶瓷为简单钙钛矿(ABO_(3))结构;且随Ti含量增加,其晶粒尺寸、陶瓷致密度均增大,材料最大极化强度相应提高,同时耐击穿电场强度有所降低;在B位Ti的质量分数为5%时储能特性最佳(W_(re)=1.7 J/cm^(3),η=90.14%);同时,该系列陶瓷具有良好的介电温度稳定性(350℃时介电损耗低于5%)和介电频率稳定性(测试频率在1MHz时介电常数变化率约为10%)。

碳纳米管对酚醛树脂基复合材料性能的影响

为制备具有隔热、耐烧蚀、电磁屏蔽等多功能集成的结构复合材料,满足武器装备对多功能复合材料的迫切需求,采用超声波分散的工艺将碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)在树脂基体中进行分散,并制备CNTs改性国产碳布/酚醛复合材料。经对CNTs改性国产碳布/酚醛复合材料的层间性能检测,当CNTs含量达到1.5%时,其层间剪切强度提高57.4%。对CNTs改性定向国产碳纤维/酚醛树脂复合材料的弯曲性能、层间性能和抗冲击性能都进行检测。检测结果表明,经CNTs改性后,定向国产碳纤维/酚醛复合材料的力学性能和模量均得到了大幅提高。对CNTs改性短切高强玻璃纤维/酚醛树脂基复合材料的导电性能和导热性能进行了研究。研究结果表明:随着CNTs含量的提高,短切高强玻璃纤维/酚醛树脂基复合材料的电阻率呈数量级速度降低,当CNTs含量达到14%时,复合材料的电阻率由10^(10)Ω·m降低到了10^(-2)Ω·m,复合材料由绝缘体转变为导体;当CNTs含量小于6%时,复合材料的导热系数虽有提高,但与复合材料电性能相比提高幅度不大。

等温锻造对CNTs/SiC_(p)混杂增强铝基复合材料力学性能的影响

强韧性匹配是金属基复合材料需解决的关键问题,强度的提升往往导致韧性损失,而混杂增强铝基复合材料可以综合各组元的优点,起到同时增强的协同混杂效应。为探索等温锻造工艺对混杂增强铝基复合材料力学性能的影响,采用真空烧结工艺制备了CNTs/SiC_(p)混杂增强Al-Cu-Mg铝合金复合材料,其CNT和SiC的质量分数分别为0.7%和10%,分别在450℃、460℃、470℃进行了80%变形量的等温锻造加工,研究了等温锻造对复合材料微观组织和力学性能的影响规律。结果表明混杂增强铝基复合材料经过等温锻造加工后的塑性相比烧结态锭坯发生明显上升,材料经470℃等温锻造后同比具有最好的综合力学性能,相比烧结态锭坯的抗拉强度提升了48%,延伸率提升了260%。等温锻造后,组织中的絮状相及细长形SiC颗粒在垂直于锻造方向上发生流线型分布,对材料的拉伸力学性能起到了强化作用。本研究为后续新型高性能铝基复合材料的开发与应用提供一定理论支撑。

橡胶减振器的失效评价研究

以某型号车辆发动机橡胶减振器(简称橡胶减振器)为研究对象,从宏观功能及橡胶材料的微观结构等方面分析服役前后橡胶减振器的性能变化。结果表明:橡胶减振器在服役过程中发生了一定程度的疲劳老化和热氧老化,橡胶减振器的尺寸发生变化,橡胶材料的交联密度减小;从静载变形量来看,服役时间较长的橡胶减振器仍具有减振效果;减小橡胶材料的蠕变及提高其耐油性能和耐高温性能是延长橡胶减振器寿命的重要途径。本研究可为橡胶减振器的设计、维护及更换提供参考。