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三维编织C_(f)/Al复合材料T型件振动疲劳性能 被引量：1
1
作者 苏新宇 蔡长春 +3 位作者 余欢 陈新 彭辉权 徐志锋 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期90-97,共8页
采用真空压力浸渗法制备的三维编织C_(f)/Al复合材料具有良好的力学性能,在航空航天等领域的应用上具有较大潜力。本工作以三维编织C_(f)/Al复合材料为研究对象,对其在不同加载应力下进行振动疲劳实验,并观察疲劳实验后其断口处的微观... 采用真空压力浸渗法制备的三维编织C_(f)/Al复合材料具有良好的力学性能,在航空航天等领域的应用上具有较大潜力。本工作以三维编织C_(f)/Al复合材料为研究对象,对其在不同加载应力下进行振动疲劳实验,并观察疲劳实验后其断口处的微观结构。结果表明:加载应力越大,达到疲劳稳定阶段时T型件的固有频率降幅百分比也越大,即对T型件内部结构的破坏也越显著;对不同加载应力下的疲劳数据进行拟合,绘制S-N曲线,得到T型件振动疲劳损伤演变规律的数学模型,可用于预测三维编织C_(f)/Al复合材料的疲劳寿命;对实验后T型件进行断口处的宏观和微观分析,发现实验后的T型件呈现典型的脆性断裂特征。 展开更多
关键词 三维编织c_(f)/al复合材料 T型件 振动疲劳 S-N曲线 脆性断裂
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三维六向编织SiC_(f)/SiC复合材料的力学行为及其损伤机制 被引量：1
2
作者 袁琼 邱海鹏 +4 位作者 谢巍杰 王岭 王晓猛 张典堂 钱坤 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期81-89,共9页
为解决陶瓷基复合材料在服役过程中因拉伸和弯曲导致的失效问题,以三维六向编织SiC_(f)/SiC复合材料为研究对象,分析了受力过程中复合材料力学行为与纤维及结构的联系机制。采用微计算机断层扫描技术获得材料结构及孔隙的三维图像,对复... 为解决陶瓷基复合材料在服役过程中因拉伸和弯曲导致的失效问题,以三维六向编织SiC_(f)/SiC复合材料为研究对象,分析了受力过程中复合材料力学行为与纤维及结构的联系机制。采用微计算机断层扫描技术获得材料结构及孔隙的三维图像,对复合材料纵向和横向进行拉伸、弯曲性能测试,并阐明其损伤机制。结果表明:复合材料呈现明显的各向异性特性,纵向拉伸强度和弯曲强度分别是横向的10.37、5.06倍;复合材料不同方向受力的损伤模式不同,拉伸载荷下纵向试样裂纹沿着六向纱呈Z字形扩展,而横向试样裂纹沿着编织轴向扩展,最终导致拉伸破坏;弯曲载荷下裂纹沿着厚度方向扩展,并最终导致纵向及横向试样的韧性断裂,且纵向韧性优于横向。 展开更多
关键词 三维六向编织物 Sic_(f)/Sic复合材料 复合材料失效 单轴拉伸 三点弯曲测试 损伤机制
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纤维预热温度对3D-C_f/Al复合材料显微组织及力学性能的影响 被引量：16
3
作者 聂明明 徐志锋 +2 位作者 徐鹏 余欢 王振军 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1001-1009,共9页
采用真空气压浸渗法制备纤维体积分数为51%的三维五向编织M40碳纤维增强铝基复合材料(3D-C_f/Al),研究纤维预热温度对3D-C_f/Al复合材料显微组织与力学性能的影响,并对比研究3D-C_f/Al复合材料与单向连续C_f/Al复合材料的差异。结果表明... 采用真空气压浸渗法制备纤维体积分数为51%的三维五向编织M40碳纤维增强铝基复合材料(3D-C_f/Al),研究纤维预热温度对3D-C_f/Al复合材料显微组织与力学性能的影响,并对比研究3D-C_f/Al复合材料与单向连续C_f/Al复合材料的差异。结果表明:复合材料致密度随着编织体预热温度的提高而增大,提高预热温度可有效减少复合材料内部孔洞和纤维偏聚等浸渗缺陷;复合材料的拉伸强度随纤维预制体预热温度的提高而显著降低。其中,在预热温度500℃、浸渗温度720℃、浸渗压力7 MPa和保压时间20 min的工艺条件下,所制备的3D-C_f/Al复合材料致密度为97.3%,拉伸强度为777.8 MPa,弹性模量为186.1 GPa。 展开更多
关键词 三维编织 c_f/al复合材料 纤维预热温度 力学性能 显微组织
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2.5D机织C_(f)/Al复合材料热残余应力与热变形细观力学分析 被引量：1
4
作者 童德 蔡长春 +4 位作者 王振军 刘燕武 张益豪 余欢 徐志锋 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期73-82,共10页
采用细观力学数值模拟与热性能实验结合的方法,研究2.5D机织C_(f)/Al复合材料降温热变形行为和热残余应力分布。根据解析法计算的纱线轴/横向热膨胀性能和纱线空间分布结构,建立复合材料细观力学有限元模型,计算得到的宏观热应变-温度... 采用细观力学数值模拟与热性能实验结合的方法,研究2.5D机织C_(f)/Al复合材料降温热变形行为和热残余应力分布。根据解析法计算的纱线轴/横向热膨胀性能和纱线空间分布结构,建立复合材料细观力学有限元模型,计算得到的宏观热应变-温度曲线与热变形实验曲线吻合较好。复合材料制备后经纱和纬纱主要处于残余压应力状态,且纬纱表现出较高的残余应力水平;基体合金则主要处于残余拉应力状态,最大拉应力出现在经纱界面处并导致经纱与纬纱之间的区域出现局部界面脱粘,降低热残余应力是改善复合材料力学性能的重要技术手段。 展开更多
关键词 2.5D机织 c_(f)/al复合材料 残余应力 细观力学 有限元分析
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三维五向Cf/Al复合材料不同温度下的轴向弯曲变形力学行为 被引量：3
5
作者 帅亮 余欢 +3 位作者 徐志锋 蔡长春 王振军 胡银生 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期20137-20142,共6页
以三维五向结构编织M40J碳纤维预制体为增强体,ZL301为基体合金,采用真空压力浸渗法制备三维五向C f/Al复合材料,研究了三维五向C f/Al复合材料微观组织特征和相组成,分析了轴向弯曲变形力学行为及其弯曲破坏处的宏观形貌。结果表明:轴... 以三维五向结构编织M40J碳纤维预制体为增强体,ZL301为基体合金,采用真空压力浸渗法制备三维五向C f/Al复合材料,研究了三维五向C f/Al复合材料微观组织特征和相组成,分析了轴向弯曲变形力学行为及其弯曲破坏处的宏观形貌。结果表明:轴向纤维分布均匀,编织纱存在少量浸渗缺陷,界面存在脆性Al 4C 3相,均是影响弯曲力学性能的关键。复合材料轴向弯曲变形力学行为均呈现出显著的非线性特征,复合材料的室温、350℃和400℃变形过程均可划分为弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和塑性断裂阶段。 展开更多
关键词 三维五向编织结构 c f/al复合材料 弯曲性能 力学行为
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3D-C_(f)/Al复合材料的微观组织与剪切性能 被引量：2
6
作者 冯景鹏 余欢 +4 位作者 徐志锋 蔡长春 王振军 帅亮 单嘉立 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期673-679,706,共8页
研究了真空压力浸渗法制备的两种3D-C_(f)/Al复合材料的微观组织,测试了在25、350及400℃时的剪切性能并分析了剪切失效机制。结果表明,三维五向与三维正交C_(f)/Al复合材料的致密度分别为97.8%和99.2%,两种复合材料都存在少量微孔缺陷... 研究了真空压力浸渗法制备的两种3D-C_(f)/Al复合材料的微观组织,测试了在25、350及400℃时的剪切性能并分析了剪切失效机制。结果表明,三维五向与三维正交C_(f)/Al复合材料的致密度分别为97.8%和99.2%,两种复合材料都存在少量微孔缺陷,由于三维五向较三维正交结构而言,纤维束间的交织点数量多、纤维丝间的间隙小以及浸渗过程中铝液受到多个方向纤维束作用而导致的微孔缺陷要多;三维五向C_(f)/Al复合材料25、350和400℃的剪切强度分别为90.8、55.1和43.6 MPa,三维正交C_(f)/Al复合材料的则为27.3、33.7和25.2 MPa。造成两者复合材料剪切强度差异的原因主要是由于两者预制体中纤维承载方式不一样。其中,两种复合材料剪切破坏产生于“V”型口铝合金与碳纤维界面损伤处,剪切断口呈近似45°破坏,纤维束的受力变形导致两种复合材料剪切行为失效。 展开更多
关键词 c_(f)/al复合材料 三维正交 三维五向 微观组织 剪切性能
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国产M50J级碳纤维/铝基复合材料的微观特征及拉伸性能研究 被引量：3
7
作者 李阳 蔡长春 +5 位作者 余欢 徐志锋 王振军 张永刚 钱鑫 钟俊俊 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第21期126-131,共6页
聚丙烯腈(PAN)基碳纤维因具有高强高模的特性而在众多领域被广泛使用。近年来,我国高性能碳纤维的制备技术取得了较大突破,为促进国产高性能碳纤维在铝基复合材料领域的实际工程应用,本工作以国内研制的M50J碳纤维为增强体材料,选用ZL30... 聚丙烯腈(PAN)基碳纤维因具有高强高模的特性而在众多领域被广泛使用。近年来,我国高性能碳纤维的制备技术取得了较大突破,为促进国产高性能碳纤维在铝基复合材料领域的实际工程应用,本工作以国内研制的M50J碳纤维为增强体材料,选用ZL301为基体合金,采用真空压力浸渗法制备了纤维体积分数为45%的单向连续M50J/Al复合材料。研究了该工艺条件下M50J/Al复合材料的微观组织和界面反应程度及其在室温、350℃下的拉伸性能。结果表明:M50J/Al复合材料的平均致密度为98.86%,碳纤维在复合材料中的分布较为均匀,在基体合金中未发现明显的缩孔缩松现象,复合材料主要由C、Al以及少量Al_(3)Mg_(2)和Al_(4)C_(3)相组成,M50J与ZL301基体在界面处出现反应产物,应为脆性离子碳化物Al_(4)C_(3),其尺寸较小,呈细杆状;复合材料在室温及350℃下的平均拉伸强度分别为856 MPa和774.7 MPa,平均拉伸模量分别为204.3 GPa和197.3 GPa,从复合材料中萃取出的M50J碳纤维单丝的平均拉伸强度和模量分别为3280 MPa、447 GPa,与铝合金复合后纤维丝强度发生一定程度的下降,界面结合和微观缺陷是影响复合材料拉伸性能的主要因素。 展开更多
关键词 国产碳纤维 c_(f)/al复合材料 拉伸性能 微观组织 真空压力浸渗
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叠层缝合碳纤维增强铝基复合材料低速冲击及冲击后剩余压缩力学性能 被引量：2
8
作者 顾姝 蔡长春 +2 位作者 余欢 徐志锋 王振军 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期80-88,共9页
以铝合金ZL301为基体,碳纤维叠层缝合织物为增强体,采用真空压力浸渗工艺制备叠层缝合碳纤维增强铝基(叠层缝合C_(f)/Al)复合材料。通过室温落锤冲击实验,研究冲击载荷及能量随时间的变化行为规律,采用光学显微镜和工业数字X射线成像系... 以铝合金ZL301为基体,碳纤维叠层缝合织物为增强体,采用真空压力浸渗工艺制备叠层缝合碳纤维增强铝基(叠层缝合C_(f)/Al)复合材料。通过室温落锤冲击实验,研究冲击载荷及能量随时间的变化行为规律,采用光学显微镜和工业数字X射线成像系统观测其冲击损伤形貌,分析冲击损伤机理。通过冲击后压缩(CAI)实验,研究复合材料在不同冲击能量下沿经纱方向的剩余强度,观察压缩试样宏观与微观断口形貌,分析压缩失效机制。结果表明:冲击载荷作用下叠层缝合C_(f)/Al复合材料发生了显著的局部损伤,正面损伤区域出现了较明显的凹坑,而其背面出现明显的沿经向的裂纹,裂纹长度随冲击能量增加而增大,损伤模式主要表现为基体开裂和纤维断裂拔出;冲击后的经向压缩强度随冲击能量的增大而下降,压缩后的复合材料出现了从冲击裂纹端部沿纬纱方向扩展到试样边缘的横向裂纹,压缩宏观断口中纱线结构破坏严重程度随冲击能量的增加而加重,而压缩后的微观断口均呈现出纤维剪切断裂后参差不齐的形貌。 展开更多
关键词 叠层缝合 c_(f)/al复合材料 低速冲击 冲击后压缩 失效机制
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