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C/SiC复合材料高温氧化损伤演化及氧化后力学性能退化的数值预测模型
1
作者 刘斌 胡定国 +3 位作者 林晔 杨浩楠 杨腾飞 刘永胜 《航空制造技术》 北大核心 2025年第19期68-76,共9页
高温氧化引起的性能退化是制约C/SiC陶瓷基复合材料在航空航天热端部件中应用的关键因素。为准确预测其氧化损伤演化机制与力学性能退化行为,本文基于数值模拟方法开展了系统研究。首先,基于Fick扩散定律与氧化反应特征,引入化学反应消... 高温氧化引起的性能退化是制约C/SiC陶瓷基复合材料在航空航天热端部件中应用的关键因素。为准确预测其氧化损伤演化机制与力学性能退化行为,本文基于数值模拟方法开展了系统研究。首先,基于Fick扩散定律与氧化反应特征,引入化学反应消耗项与损伤因子,构建耦合扩散-反应的氧浓度控制方程及氧化状态演化模型。基于COMSOL平台,模拟二维织物叠层C/SiC复合材料在650℃下分别氧化2 h、4 h、6 h的氧气浓度场与氧化损伤因子分布,揭示氧浓度在不同结构区域的传输规律与损伤演化特征。进一步结合连续介质力学与渐进损伤理论,提出刚度有限退化与连续退化耦合的损伤演化方法,并在ABAQUS平台预测材料在氧化后的拉伸响应。研究表明,数值模拟所得应力-应变曲线及剩余强度与试验结果吻合良好,误差均小于10%。本文为C/SiC复合材料在高温服役条件下的氧化后力学性能预测及工程应用提供了理论支撑与数值分析手段。 展开更多
关键词 C/SIC复合材料 高温氧化 氧扩散 渐进损伤分析 力学性能退化
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“钙钛矿单晶与薄膜材料”专题
2
作者 陶绪堂 吴云涛 +2 位作者 徐亚东 张国栋 陈召来 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第7期1089-1090,I0002,I0003,共4页
钙钛矿材料具有优异的光电性能和可调控的结构形态,在太阳能电池、发光二极管、辐射探测及光催化等领域展现出巨大的应用潜力。金属卤化物单晶与薄膜钙钛矿是一类重要的钙钛矿材料,凭借其结构、性能可设计性及工艺兼容性等特点,已成为... 钙钛矿材料具有优异的光电性能和可调控的结构形态,在太阳能电池、发光二极管、辐射探测及光催化等领域展现出巨大的应用潜力。金属卤化物单晶与薄膜钙钛矿是一类重要的钙钛矿材料,凭借其结构、性能可设计性及工艺兼容性等特点,已成为领域的核心研究方向。然而,单晶生长与结构调控、薄膜均匀性和稳定性、规模化量产,以及含铅材料的环保性等问题仍是该类材料产业化进程中面临的核心挑战。为此,我国广大科技工作者凝心聚力,面向科技前沿和国家重大需求着力解决“卡脖子”问题,在相关研究领域取得了令人瞩目的成绩。 展开更多
关键词 钙钛矿材料 光电性能 光催化 发光二极管
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陶瓷基复合材料连接和修复技术研究进展与发展趋势
3
作者 刘永胜 刘明扬 +5 位作者 周喆 王羽熙 李旭勤 王雪 刘斌 张毅 《航空制造技术》 北大核心 2025年第19期24-40,共17页
陶瓷基复合材料是国际公认的新一代热结构材料,已建立完善材料牌号标准,并形成了系统化的积木式设计方法,在航空航天领域多个热端部件中实现了广泛应用和验证。随陶瓷基复合材料由实验室研制阶段进入工程化应用和批量化生产阶段,连接和... 陶瓷基复合材料是国际公认的新一代热结构材料,已建立完善材料牌号标准,并形成了系统化的积木式设计方法,在航空航天领域多个热端部件中实现了广泛应用和验证。随陶瓷基复合材料由实验室研制阶段进入工程化应用和批量化生产阶段,连接和修复技术成为推动该复材批量化应用的关键技术。鉴于连接和修复技术之间的关联性,本文对陶瓷基复合材料连接和修复技术的研究进展和发展趋势进行了系统总结。针对连接技术需要解决的化学相容性与物理匹配性问题,综述了活性钎焊连接、金属扩散连接、纳米渗透与瞬态共晶连接、反应渗硅焊接和胶粘剂连接的研究进展。针对陶瓷基复合材料表面损伤快速高效修复需求,梳理了自修复技术、化学气相沉积、浆料涂刷法和激光熔覆技术的应用进展。最后,展望了陶瓷基复合材料连接修复一体化设计的发展趋势。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 连接 表面修复 制备工艺 自愈合
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第一性原理研究取代基对含能材料撞击感度的影响 被引量：1
4
作者 黎红艳 卢妹 +4 位作者 包恃缘 刘福生 刘正堂 白志鑫 刘其军 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第3期124-134,共11页
取代基的种类和位置会影响含能材料的分子结构和化学键强度,从而对其撞击感度产生影响.本文基于第一性原理计算方法分析了氨基基团和甲基基团对三硝基苯类含能材料撞击感度的影响.根据计算得到的弹性常数,通过Voigt-Reuss-Hill平均法计... 取代基的种类和位置会影响含能材料的分子结构和化学键强度,从而对其撞击感度产生影响.本文基于第一性原理计算方法分析了氨基基团和甲基基团对三硝基苯类含能材料撞击感度的影响.根据计算得到的弹性常数,通过Voigt-Reuss-Hill平均法计算得到了几种含能材料的体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E和泊松比v.接着,尝试通过分析氨基和甲基取代基的种类和数量对力学参数、能带结构、态密度等性质的影响.在一定程度下,氨基个数与撞击感度之间呈负相关,与禁带宽度呈正相关,可以通过比较带隙值来判断一组含氨基的多硝基芳烃材料的撞击感度大小关系.相较于氨基,甲基数量与力学性能的相关性较氨基取代基更好,甲基数量变化对材料的总态密度能量影响更大;甲基数量与材料的撞击感度之间没有相关性但与禁带宽度呈负相关,无法通过带隙值的大小来确定一组含甲基的硝基芳烃类含能材料的撞击感度大小关系. 展开更多
关键词 含能材料 撞击感度 取代基 力学性质 电子性质
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国产Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)复合材料的室温和1000℃拉伸性能 被引量：1
5
作者 张珂 许平 +5 位作者 张超 李陈晨 应雯清 邢宁 李玫 张程煜 《材料工程》 北大核心 2025年第1期195-201,共7页
连续氧化铝纤维增强氧化铝复合材料(Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3))是发展高性能航空发动机热端部件的理想材料。本工作研究了国产Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)复合材料的室温和1000℃拉伸力学性能,使用SEM观察拉伸试样的微观形貌和断口形貌,使... 连续氧化铝纤维增强氧化铝复合材料(Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3))是发展高性能航空发动机热端部件的理想材料。本工作研究了国产Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)复合材料的室温和1000℃拉伸力学性能,使用SEM观察拉伸试样的微观形貌和断口形貌,使用TEM观察纤维的微观结构,采用Weibull分布统计分析抗拉强度,利用纤维推入法得到纤维/基体界面剪切强度。结果表明,国产Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)复合材料室温抗拉强度为(257±31)MPa,1000℃的抗拉强度为室温的78%,已达到国际Nextel610/Al_(2)O_(3)水平。研究发现,界面结合强度是影响抗拉强度的主要因素。界面结合强度较低,纤维拔出长且分散,抗拉强度高;界面结合强度较高,发生纤维束断裂,且纤维拔出变短,抗拉强度低。 展开更多
关键词 氧化铝纤维 Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)复合材料 拉伸性能 强度分散性 界面结合强度
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连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料低成本制备工艺研究进展 被引量：1
6
作者 商剑钊 吴小飞 +5 位作者 曹晔洁 吕云蕾 李精鑫 王晶 董宁 刘永胜 《材料工程》 北大核心 2025年第1期15-27,共13页
连续纤维增强陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温等优异性能,已被广泛应用于航空航天、国防军工和新兴民用等领域,但连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺大多存在成本较高、周期过长等问题,限制其应用和推广,发展低成本制备工艺... 连续纤维增强陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温等优异性能,已被广泛应用于航空航天、国防军工和新兴民用等领域,但连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺大多存在成本较高、周期过长等问题,限制其应用和推广,发展低成本制备工艺是推动连续纤维增强陶瓷基复合材料广泛应用的关键。本文简要介绍了连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺现状,总结了反应熔渗、纳米浆料浸渗瞬时共晶、浆料浸渗结合热压等低成本工艺的研究现状,围绕制备工艺优化、复合材料微观结构和性能等方面进行综述,提出了低成本制备工艺的未来研究方向,如熔盐法制备超高温陶瓷界面和反应诱导相分离制备具有孔隙结构均匀的多孔基体,可显著提升连续纤维增强陶瓷基复合材料的综合性能。 展开更多
关键词 连续纤维增强陶瓷基复合材料 制备工艺 低成本 反应熔渗 纳米浆料浸渗瞬时共晶
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冷喷涂Ti-Al复合材料的搅拌摩擦加工改性研究 被引量：1
7
作者 刘杨 徐雅欣 李文亚 《表面技术》 北大核心 2025年第3期210-219,共10页
目的解决冷喷涂直接沉积钛铝金属间化合物时因金属颗粒硬脆而出现的沉积率极低或无法沉积等问题,针对增材制造钛铝合金的需求,采用冷喷涂和搅拌摩擦加工相结合的方法原位制备钛铝金属间化合物。方法采用纯铝板为冷喷涂基板,经冷喷涂沉积... 目的解决冷喷涂直接沉积钛铝金属间化合物时因金属颗粒硬脆而出现的沉积率极低或无法沉积等问题,针对增材制造钛铝合金的需求,采用冷喷涂和搅拌摩擦加工相结合的方法原位制备钛铝金属间化合物。方法采用纯铝板为冷喷涂基板,经冷喷涂沉积纯Ti、Al后得到预沉积体,对已沉积的Ti-Al复合材料进行不同参数的搅拌摩擦加工后制备出试样,并采用光镜、扫描电镜、X射线衍射、硬度测试对比研究不同处理状态复合材料的组织和性能。结果喷涂态沉积体并未形成Ti-Al金属间化合物。经FSP处理后,沉积体中形成了含有细小晶粒的Ti和Ti-Al金属间化合物复合组织。由XRD结果可知,FSP制备的金属间化合物为TiAl3,且复合材料中存在未反应的原始Ti颗粒。冷喷涂沉积体经热处理因Kirkendall效应会产生较大孔隙,但经FSP处理后组织致密,无明显孔隙,硬度显著提高到256HV,复合材料的组织得到细化。结论通过高压冷喷涂技术和搅拌摩擦加工原位制备了组织均匀且致密、内部结合良好的钛铝金属间化合物,并使用优化后的搅拌摩擦工艺参数完成了良好的钛铝金属间化合物的增材制造,达到试验预期要求。 展开更多
关键词 原位生成 TIAL复合材料 冷喷涂 搅拌摩擦加工 微观组织 力学性能
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海绵状氧化石墨烯/聚乙二醇复合相变材料的制备及性能
8
作者 蔡磊 李立哲 +2 位作者 李昊 蔡畅 李铁虎 《高等学校化学学报》 北大核心 2025年第10期145-155,共11页
针对现有复合相变材料(Composite phase change material,CPCM)中载体质量较大且导热性能不佳的问题,采用改进的Hummers方法制备了氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)胶体溶液,并通过冷冻干燥技术进一步制备成具有多孔结构的海绵状氧化石墨... 针对现有复合相变材料(Composite phase change material,CPCM)中载体质量较大且导热性能不佳的问题,采用改进的Hummers方法制备了氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)胶体溶液,并通过冷冻干燥技术进一步制备成具有多孔结构的海绵状氧化石墨烯(Sponge-like graphene oxide,SLGO).以SLGO为载体,聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)为相变介质,通过真空浸渍结合超声辅助工艺,制备了SLGO/PEG复合相变材料.采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和激光导热等表征技术分析了复合相变材料的微观结构和热物理性能.研究结果表明,PEG在SLGO孔隙中的有效填充和片层吸附作用不仅显著增大了石墨烯层间距,并通过氢键与SLGO表面的含氧官能团形成了稳定的相互作用.复合相变材料具有超过179 J/g的高潜热值和172.7 J/g的结晶焓,相对焓效率均超过90%,表明其优异的相变储能性能.尤为重要的是,SLGO的添加显著提升了材料的热导率,当SLGO的质量分数增至1%时,复合相变材料的热导率可达0.98 W·m^(−1)·K^(−1).此外,随着SLGO含量的增加,复合相变材料的定形效果得到显著增强. 展开更多
关键词 复合相变材料 海绵状氧化石墨烯 聚乙二醇 潜热值 热导率
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大厚度复合材料蜂窝夹芯结构超声检测方法
9
作者 高晓进 梁成瑜 +2 位作者 王丙阳 付亮 梅辉 《声学技术》 北大核心 2025年第2期189-195,共7页
新型飞行器的舱门、机翼、尾翼等结构大量采用了大厚度复合材料蜂窝夹芯粘接结构。针对该结构的材料组成和结构特点,分析了常规超声反射法和超声穿透法检测蜂窝夹芯与面板粘接质量的适用性,发现常规的超声反射法和穿透法均难以检测大厚... 新型飞行器的舱门、机翼、尾翼等结构大量采用了大厚度复合材料蜂窝夹芯粘接结构。针对该结构的材料组成和结构特点,分析了常规超声反射法和超声穿透法检测蜂窝夹芯与面板粘接质量的适用性,发现常规的超声反射法和穿透法均难以检测大厚度复合材料蜂窝夹芯结构的脱粘缺陷。提出了喷水耦合超声C扫描反射法和接触耦合高分辨力聚焦超声A扫描反射法结合的检测方法。采用提出的检测方法对含有人工缺陷的大厚度复合材料蜂窝夹芯粘接结构试样进行检测。检测结果表明,采用提出的检测方法能够检出试样中I界面、Ⅱ界面的所有人工脱粘缺陷,可检测出Φ5 mm的脱粘缺陷,实现60 mm厚度的蜂窝夹芯与复合材料面板粘接质量的超声检测。 展开更多
关键词 复合材料 大厚度 蜂窝 脱粘 超声 检测
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2.5D编织石英/酚醛复合材料高温拉伸性能与损伤演化
10
作者 焦磊 阮浩 +3 位作者 苏瑞意 葛志福 李玫 张程煜 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第8期54-65,共12页
石英/酚醛复合材料是一种广泛应用于航天飞行器的热防护材料,研究其高温拉伸性能及损伤机理对树脂基热防护材料应用具有重要价值。为此,本文测试了一种2.5D编织石英/酚醛复合材料的拉伸性能,测试温度范围为室温至800℃。利用声发射技术... 石英/酚醛复合材料是一种广泛应用于航天飞行器的热防护材料,研究其高温拉伸性能及损伤机理对树脂基热防护材料应用具有重要价值。为此,本文测试了一种2.5D编织石英/酚醛复合材料的拉伸性能,测试温度范围为室温至800℃。利用声发射技术对室温拉伸试样损伤演化进行动态监测,结合扫描电子显微镜观察断口形貌,分析其拉伸损伤机理。结果表明,室温拉伸强度可达275 MPa,模量可达17 GPa,在室温至800℃范围内,2.5D编织石英/酚醛复合材料拉伸性能随温度升高逐渐下降。本文揭示了2.5D编织石英/酚醛复合材料拉伸过程中主要存在70~100 kHz、220~270 kHz、300~330 kHz三种频率范围的损伤信号,对应的损伤模式分别为基体开裂、纤维与基体脱黏和纤维断裂,并分析了拉伸损伤演化过程。 展开更多
关键词 2.5D编织石英/酚醛 拉伸性能 损伤演化 声发射 复合材料
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MI SiC_(f)/SiC-SiYBC复合材料的蠕变性能及损伤机理
11
作者 张立 管皞阳 +6 位作者 郑琪宁 洪智亮 王佳璇 邢宁 李玫 刘永胜 张程煜 《无机材料学报》 北大核心 2025年第1期23-30,共8页
随着航空发动机的服役环境日益严苛,SiC_(f)/SiC在高温空气/水氧环境中的服役温度和应力亟需提升。为此,研究人员尝试采用自愈合基体改性的方法提升SiC_(f)/SiC复合材料的抗氧化性能和抗蠕变性能。本工作研究了熔体渗透工艺(MI)制备的... 随着航空发动机的服役环境日益严苛,SiC_(f)/SiC在高温空气/水氧环境中的服役温度和应力亟需提升。为此,研究人员尝试采用自愈合基体改性的方法提升SiC_(f)/SiC复合材料的抗氧化性能和抗蠕变性能。本工作研究了熔体渗透工艺(MI)制备的碳化硅纤维平纹布增强的SiYBC改性碳化硅复合材料(MISiC_(f)/SiC-SiYBC)在空气中的拉伸蠕变性能及损伤机理,蠕变温度为1300、1350和1400℃,应力为60~120 MPa。结果显示:在1300~1400℃范围内,MISiC_(f)/SiC-SiYBC的蠕变断裂时间(tu)与应力、温度密切相关,随温度或应力升高而降低。当蠕变应力高于比例极限应力(σ_(PLS))时,基体开裂,氧气会进入材料内部侵蚀纤维和BN界面,使其发生氧化退化,大幅降低tu。此时由于基体完全开裂,载荷主要由纤维承担, tu受纤维的抗蠕变性能控制。当蠕变应力低于σ_(PLS)时, t_(u)较长,载荷由纤维和基体共同承担, tu则受纤维和基体两者的抗蠕变性能共同控制。随着温度从1300℃升高至1400℃,基体氧化物等物相填充界面间隙,导致界面黏结,促进裂纹张开和扩展。 展开更多
关键词 SiCf/SiC-SiYBC 蠕变 氧化 损伤机制
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增强相预氧化对激光粉末床熔融SiC/AlSi10Mg复合材料微观组织及力学性能的影响
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作者 李琛 万杰 +6 位作者 坚佳莹 李聪 董浩 袁满 杨海欧 林鑫 陈豫增 《热加工工艺》 北大核心 2025年第14期79-88,共10页
在铝基复合材料领域中,SiC是一种常用的增强相颗粒,但其表面通常会有较高的表面能,直接使用SiC颗粒作为增强相难以充分发挥其性能强化效果,因此,需要对SiC进行预处理工作。系统研究了粉末高温氧化预处理对选择性激光熔化成形SiC/AlSi10M... 在铝基复合材料领域中,SiC是一种常用的增强相颗粒,但其表面通常会有较高的表面能,直接使用SiC颗粒作为增强相难以充分发挥其性能强化效果,因此,需要对SiC进行预处理工作。系统研究了粉末高温氧化预处理对选择性激光熔化成形SiC/AlSi10Mg复合材料微观组织与力学性能的影响。通过对比未处理、SiC高温氧化处理的两种复合材料物相组成、致密性、晶粒取向及力学行为,揭示处理工艺对材料性能的调控机制。结果表明,SiC颗粒经高温氧化后表面生成SiO_(2)薄膜,显著抑制了SiC与熔融Al基体的有害界面反应(生成Al_(4)SiC_(4)相),减少孔隙率并降低应力集中,使复合材料的抗压强度提升至584.7 MPa,抗拉强度达到424.6 MPa,伸长率达到5.2%。未预处理的复合材料抗压强度仅为574.5 MPa,抗拉强度为397.2 MPa,伸长率为1.8%。SiC颗粒氧化抑制了SiC与熔融Al基体的原位反应,从而抑制共晶硅粗化、减少微孔缺陷,协同增强了界面结合强度与位错钉扎效应。本研究为高强韧铝基复合材料的SLM成形工艺优化提供了理论依据与实验支撑。 展开更多
关键词 SiC/AlSi10Mg复合材料 选择性激光熔化 高温预氧化 压缩性能 拉伸性能
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C/C-Ti_(3)SiC_(2)复合材料的制备及性能研究
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作者 陈旭 王言 +4 位作者 陈翔 吕雉 赵欢 孙国栋 张毅 《航空制造技术》 北大核心 2025年第19期44-50,91,共8页
本文采用反应熔渗法(Reactive melting infiltration,RMI),以TiC粉、Ti粉、Si粉、Al粉为原材料,制备C/C-Ti_(3)SiC_(2)复合材料,研究原料不同摩尔配比对复合材料的相组成、微观形貌、抗弯强度、热物理性能、电磁屏蔽效能的影响。结果表... 本文采用反应熔渗法(Reactive melting infiltration,RMI),以TiC粉、Ti粉、Si粉、Al粉为原材料,制备C/C-Ti_(3)SiC_(2)复合材料,研究原料不同摩尔配比对复合材料的相组成、微观形貌、抗弯强度、热物理性能、电磁屏蔽效能的影响。结果表明,摩尔配比为1.8TiC/1.2Ti/1.4Si/0.2Al制得的复合材料中,Ti_(3)SiC_(2)含量较高,表现出较好的力学性能、导热性能和电磁屏蔽能,抗弯强度从103.02 MPa±8 MPa提高到150.50 MPa±7 MPa,热导率在室温至1000℃下为12.651~15.193 W/(m·K),电磁屏蔽效能在8.2~12.4 GHz频率范围内从21.40 dB提高到26.68 dB。通过对3组试样的相组成及微观形貌的分析发现,随着TiC与Ti摩尔比的降低,Ti_(3)SiC_(2)的生成难度逐渐提高,主要是因为Ti含量在反应过程中对液相的产生及反应的进行程度起到了关键调控作用。 展开更多
关键词 碳/碳复合材料 反应熔渗法(Reactive melting infiltration RMI) 力学性能 导热性能 电磁屏蔽效能
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断续时效对xTiB_(2)/Al-5Cu-0.85Mn-0.35Mg-0.5Ag复合材料微观组织和力学性能的影响
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作者 王宇航 王培卿 +3 位作者 李新雷 薛彦庆 张晗 吕亚东 《材料工程》 北大核心 2025年第2期186-194,共9页
采用混合熔盐法制备xTiB_(2)/Al-5Cu-0.85Mn-0.35Mg-0.5Ag(x=0%,1%,3%,5%,质量分数,下同)复合材料,并进行单级时效和断续时效处理,研究不同热处理工艺对材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着TiB_(2)含量的增加,复合材料的硬度... 采用混合熔盐法制备xTiB_(2)/Al-5Cu-0.85Mn-0.35Mg-0.5Ag(x=0%,1%,3%,5%,质量分数,下同)复合材料,并进行单级时效和断续时效处理,研究不同热处理工艺对材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着TiB_(2)含量的增加,复合材料的硬度和强度均呈持续增加趋势,但伸长率逐渐下降。当TiB_(2)含量为3%时,单级时效处理(175℃/3 h)后,复合材料的屈服强度、抗拉强度、弹性模量和伸长率分别为465.1,496.8 MPa,78.9 GPa和4.8%,采用175℃/1.5 h+150℃/13.5 h断续时效处理后,复合材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量分别提高至479.3,507.2 MPa和79.1 GPa,比单级时效处理分别提高了5.9%,2.1%和0.25%,伸长率下降至4.1%。二次时效温度显著影响时效沉淀相的析出序列,是材料性能得以大幅提高的主要原因,当二次时效温度为100℃时,θ'-Al_(2)Cu相为主要时效强化相,二次时效温度为150℃时,Ω-Al_(2)Cu相成为主要的时效强化相。 展开更多
关键词 TiB_(2) 铝基复合材料 断续时效 微观组织 力学性能
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异质结构金属材料制备与强韧化机制研究进展
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作者 余文凯 万杰 陈豫增 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第10期3269-3290,共22页
在金属材料领域,传统材料面临强度与塑性难以兼顾的难题。为突破这一瓶颈,研究者创新地提出异质结构,即通过构建粗晶与细晶协同、软/硬域耦合的微观组织,实现材料性能的协同提升。本文系统梳理了国内外异质结构金属材料的制备方法和强... 在金属材料领域,传统材料面临强度与塑性难以兼顾的难题。为突破这一瓶颈,研究者创新地提出异质结构,即通过构建粗晶与细晶协同、软/硬域耦合的微观组织,实现材料性能的协同提升。本文系统梳理了国内外异质结构金属材料的制备方法和强韧化机制,深入剖析了表面改性法、异质基元组合法、塑性变形调控法等核心制备技术对多尺度晶粒分布的调控规律;同时,还从位错演化、应变分配、异质变形诱导强化等方面揭示协同变形机理,分析不同制备方法的优缺点及其对材料微观组织和力学性能的影响。最后,总结了现有制备方法的不足,并对异质结构金属材料的发展进行了展望。 展开更多
关键词 异质结构 制备方法 微观组织 强韧化机制
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雷达/红外兼容隐身材料设计原理及研究进展
16
作者 陈易诚 涂建勇 +1 位作者 李鑫 范晓孟 《材料导报》 北大核心 2025年第6期44-53,共10页
近年来,现代军事探测技术和精确制导武器得到飞速发展,雷达及红外探测和制导手段的广泛应用推动雷达/红外兼容隐身材料成为目前隐身材料领域的研究热点。雷达探测和红外探测在探测原理上有根本性差别,导致对这两个波段的隐身材料电磁特... 近年来,现代军事探测技术和精确制导武器得到飞速发展,雷达及红外探测和制导手段的广泛应用推动雷达/红外兼容隐身材料成为目前隐身材料领域的研究热点。雷达探测和红外探测在探测原理上有根本性差别,导致对这两个波段的隐身材料电磁特性的需求完全不同。研究人员利用两个波段电磁波波长的差异实现对电磁波的差异化响应,开展了雷达/红外兼容隐身材料的设计。本文系统阐述了雷达/红外隐身的基础理论及设计原理,综述了雷达/红外兼容隐身材料的研究现状,并对其未来发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 雷达/红外兼容隐身 设计原理 多频谱隐身 超材料结构设计
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可控ZnO阵列改性碳织物复合材料的制备及摩擦学性能研究 被引量：1
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作者 朱文婷 王小荣 +1 位作者 王晓芳 惠瑞敏 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期175-179,共5页
碳纤维表面光滑且具有惰性,削弱了其与树脂的界面黏结,进而限制了碳织物/树脂复合材料的应用前景。基于界面工程技术,采用预埋晶种层的方式诱导ZnO微纳米阵列在碳纤维表面均匀生长,并通过改变晶种层溶度优化ZnO阵列的形貌和分布,以强化... 碳纤维表面光滑且具有惰性,削弱了其与树脂的界面黏结,进而限制了碳织物/树脂复合材料的应用前景。基于界面工程技术,采用预埋晶种层的方式诱导ZnO微纳米阵列在碳纤维表面均匀生长,并通过改变晶种层溶度优化ZnO阵列的形貌和分布,以强化纤维/基体的界面,从而提升复合材料的力学强度和摩擦学性能。结果表明:通过对纤维表面形貌分析,晶种层浓度对ZnO微纳米阵列形貌和分布有较大的影响;当浓度为15mmol/L时,均匀且细化的ZnO阵列生长在碳纤维表面,使纤维的表面能大幅度提高,促进了树脂充分浸润,提高了力学强度;与原始复合材料相比,改性复合材料的磨损率降低了约35%,表明ZnO阵列的引入能够明显提高复合材料的耐磨性。 展开更多
关键词 碳织物/树脂复合材料 ZnO阵列 界面改性 摩擦学性能
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颗粒增强铝基复合材料往复挤压的数值模拟与实验研究
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作者 宛琼 李付国 李艳锋 《热加工工艺》 北大核心 2024年第23期135-140,共6页
采用Deform软件对颗粒增强铝基复合材料的往复挤压过程进行数值模拟,将熵值法和逼近理想解排序法相结合对正交模拟方案进行评价。将优选出的工艺参数用于往复挤压试验。结果表明:核壳结构的钛铝金属间化合物增强颗粒在往复挤压的过程中... 采用Deform软件对颗粒增强铝基复合材料的往复挤压过程进行数值模拟,将熵值法和逼近理想解排序法相结合对正交模拟方案进行评价。将优选出的工艺参数用于往复挤压试验。结果表明:核壳结构的钛铝金属间化合物增强颗粒在往复挤压的过程中未发生整体破碎和与基体脱离的现象,而且热压烧结时Ti Al_(3)壳体内部形成的粗大Ti晶在往复挤压后得到了有效细化。 展开更多
关键词 铝基复合材料 往复挤压 数值模拟 参数优选
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2D-SiC/SiC复合材料的弹丸冲击损伤及冲击后拉伸性能 被引量：2
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作者 李广宇 岳一凡 +3 位作者 王波 张程煜 索涛 李玉龙 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期494-500,共7页
连续纤维增韧陶瓷基复合材料以其良好的高温性能而被广泛应用在航空发动机等高温部件处,但服役过程中容易受到异物碎片冲击,这受到了广泛关注。研究采用轻气炮对化学气相渗透(CVI)技术制备的2D-SiC/SiC试样进行弹丸冲击,利用高速摄像机... 连续纤维增韧陶瓷基复合材料以其良好的高温性能而被广泛应用在航空发动机等高温部件处,但服役过程中容易受到异物碎片冲击,这受到了广泛关注。研究采用轻气炮对化学气相渗透(CVI)技术制备的2D-SiC/SiC试样进行弹丸冲击,利用高速摄像机记录冲击过程,使用光学显微镜和CT观察异物损伤(FOD)的表面和内部结构,探讨了2D-SiC/SiC复合材料的高速冲击损伤特性。结果表明,2D-SiC/SiC复合材料的高速冲击损伤形式包括锥形裂纹、层间分层、纤维断裂以及基体压溃等。通过表征损伤发现,试件背部损伤和边缘处分层损伤由反射拉伸波造成,随着冲击速度提升,弹丸与拉伸波共同作用会造成试件穿透,试件边缘分层损伤减弱。对高速冲击后的试件进行准静态拉伸试验,明确了剩余力学性能与冲击速度、弹丸直径的关系,表明剩余拉伸强度是表征冲击损伤程度的有效参数。同时,采用数字图像相关(DIC)方法获得拉伸过程中的应变分布,并结合不同弹丸直径、冲击速度冲击后的剩余拉伸强度,进一步对比探究不同变量对冲击损伤的影响。研究结果表明弹丸直径是高速冲击损伤程度的主要影响因素。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 高速冲击 异物损伤 剩余拉伸强度 数字图像相关技术
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脱合金工艺对混杂增强非晶复合材料组织与性能的影响 被引量：3
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作者 李龙丰 郭威 +2 位作者 吕书林 王锦程 吴树森 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2283-2292,共10页
基于金属熔体脱合金法制备了具有核壳混杂增强结构(核相为高熔点富Ta相,壳为B2-CuZr相)的[(Zr_(0.5)Cu_(0.5))_(92.5)Al_(7)Sn_(0.5)]_(0.95)Ta_(5)非晶复合材料,系统研究了不同脱合金工艺参数下非晶复合材料的显微组织及力学性能的演... 基于金属熔体脱合金法制备了具有核壳混杂增强结构(核相为高熔点富Ta相,壳为B2-CuZr相)的[(Zr_(0.5)Cu_(0.5))_(92.5)Al_(7)Sn_(0.5)]_(0.95)Ta_(5)非晶复合材料,系统研究了不同脱合金工艺参数下非晶复合材料的显微组织及力学性能的演变规律。结果表明:脱合金温度和时间是控制富Ta相尺寸的关键参数。当反应温度过低或反应时间过短时,会造成富Ta相聚集、增强相分布不均匀;当反应温度过高或反应时间过长时,会导致富Ta相粗化。当脱合金反应时间为2 min、脱合金反应温度为1473 K时,非晶基体中富Ta相尺寸细小且弥散分布,并促进B2-CuZr相异质形核细化,得到了尺寸更细小、分布更均匀的核壳混杂增强结构。细小均匀的增强相可有效阻碍非晶基体中主剪切带的快速扩展,复合材料的力学性能得到大幅提高,断裂强度达到2439 MPa,塑性应变为11.6%。 展开更多
关键词 非晶复合材料 核壳混杂增强结构 金属熔体 脱合金法 力学性能
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