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界面反应对SiC纤维增强钛基复合材料界面剪切强度的影响

, 杨延清 , 黄斌 , 吴耀金

稀有金属材料与工程

利用考虑界面反应层的有限元模型,分析了界面反应对复合材料界面剪切强度的影响.有限元预测得出,界面剪切强度随着界面反应增强而增大.并且,建立了界面反应层厚度和界面剪切强度的关系式.

关键词: 金属基复合材料 , 有限元分析 , 界面剪切强度

贝壳珍珠母增韧机理研究进展?

王振兴 , , 李立州 , 郎贤忠

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.015.018

基于国内外对贝壳材料微结构研究的实验照片与力学性能的研究成果,描述了贝壳珍珠母独特的微观结构,包括无机层与有机基质层“砖-泥”式交错层叠结构、文石层波纹表面和文石表面纳米凸起与矿物桥结构等,同时也揭示了贝壳珍珠母微结构对其韧性的增强机理。对国内力学家近年来提出的微观结构“缺陷不敏感”增韧理论进行了理论阐述。

关键词: 珍珠母 , 微结构 , 增韧机理 , 文石 , 仿生复合材料

评定钛基复合材料界面强度的新方法

, 杨延清 , 李健康 , 罗贤 , 罗恒军

稀有金属材料与工程

从微区角度建立了评定界面剪切强度的理论公式,用有限元方法验证该公式的准确性.此外,分析了钛基复合材料底部脱粘现象的原因以及热残余应力对纤维顶出最大载荷的影响.

关键词: 钛基复合材料 , SiC纤维 , 界面强度 , 有限元分析

钛合金复杂构件等温锻造工艺研究

郭拉凤 , 朱艳春 , 孔虎星 , , 吴伏家

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2012.03.004

针对钛合金复杂构件采用机加工成形成本高,材料利用率低的现状,提出钛合金复杂构件的新工艺,即先等温锻造成复杂构件形状,然后辅以机械加工的方法成形.通过有限元模拟分析和实验研究,提出非对称变截面钛合金复杂构件等温锻造成形工艺为:锻造温度900~950℃,应变速率0 03 mm·s-1,采用玻璃润滑剂,模具材料选用K3合金和空冷的锻后处理.实验结果表明:采用该等温锻造成形工艺获得的钛合金复杂构件完全满足系统的性能要求,并可替代机械加工产品;按新工艺加工成形的钛合金复杂构件,不但降低成本,缩短机加工时间,而且材料利用率也提高到60%以上.

关键词: 钛合金 , 复杂构件 , 等温锻造 , 数值模拟

连续SiC纤维增强Ti基复合材料中的残余热应力

李建康 , 杨延清 , 罗贤 , , 李丽丽 , 张立武

稀有金属材料与工程

提出了用"残余应变不平衡法"来检测SiCf/Ti基复合材料的残余热应力.即在复合材料中单边多加入基体合金而形成层状材料,冷却中因残余热应变不平衡而产生弯曲,测量弯曲变形量,计算复合层间的热应力和应变,得出产生残余热应力的起始温度为704℃.采用Schapery模型计算不同温度下SiCf体积分数为35%的SiCf/Ti6Al4V复合材料热膨胀系数,获得了SiCf/Ti6Al4V复合材料中Ti6Al4V基体和SiC纤维中的平均残余热应力分别为349 MPa和648MPa.

关键词: 钛基复合材料 , 弯曲变形 , 热膨胀 , 残余热应力

C涂层对SiC纤维增强Ti基复合材料界面的影响

罗恒军 , 杨延清 , 黄斌 , 罗贤 ,

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.03.004

采用透射电镜和扫描电镜研究了SiC纤维增强Ti基复合材料的界面反应,重点分析了C涂层对界面行为的影响.结果表明,C涂层可以明显改善纤维和基体之间的界面结合状况;SiC/C/Ti-6Al-4V复合材料的界面反应产物是主要为TiC,而无C涂层SiC/Ti-6Al-4V的界面反应产物为TiC,Ti5Si3和Ti3SiC2界面反应层生长受扩散控制,其厚度增长满足抛物线生长规律,SiC/C/Ti-6Al-4V由于C涂层消耗完毕前后的不同情况,其界面反应层生长并不完全符合这一规律,C涂层的存在可以有效的抑制界面反应的进行.

关键词: 复合材料 , SiC纤维 , C涂层 , 界面

金属基复合材料界面性能对残余应力的影响

, 杨延清 , 黄斌 , 娄菊红

材料热处理学报

采用ANSYS有限元软件计算涂层法制备的SCS-6 SiC/Ti-6Al-4V复合材料内热残余应力,分析了界面性能对热残余应力的影响。结果表明:较高的热膨胀系数(CTE)导致界面层产生高的应力梯度,使环向残余应力由低热膨胀系数时的压应力转变为较高的热膨胀系数时的拉应力;界面层弹性模量的增加,使得纤维和界面层内径向残余压应力明显增加,但对基体中的残余应力影响并不大;界面层厚度的变化对基体中径向残余应力影响不大,但随着界面层厚度增加,基体中残余应力有所减小。

关键词: 复合材料 , 界面性能 , 热残余应力 , 有限元模拟

Ti在SiCf/Cu复合材料中用作界面改性剂的研究

罗贤 , 杨延清 , 黄斌 , 李建康 , , 陈彦

稀有金属材料与工程

利用箔-纤维-箔法制备了SiCf/Ti/Cu复合材料,用于模拟研究Ti在SiC纤维增强铜基复合材料中用作界面改性涂层时的作用及其界面反应情况.室温拉伸测试表明,该复合材料的轴向抗拉强度相对于基体Cu和Ti的提高了58%.采用SEM,EDS和XRD等方法研究了断口特征、SiCf/Ti界面和Ti/Cu界面反应产物.结果表明:SiC纤维与Ti的结合良好,Ti/Cu界面有多层反应产物,而Ti层与Cu层的脱粘多发生在不同反应层之间;SiC/Ti界面反应产物为TiC;Ti/Cu界面的反应产物主要为4层分布,分别为CuTi2、CuTi、Cu4Ti3和Cu4Ti.

关键词: SiC纤维 , 界面反应 , 铜基复合材料 , 强度

SiC纤维增强钛基复合材料界面强度研究进展

, 杨延清 , 马志军 , 吕祥鸿 , 李健康 , 陈彦

稀有金属材料与工程

综述SiC纤维增强钛基复合材料界面强度的影响因素、微观实验测试技术以及数值模拟技术.在此基础上着重分析了微观实验测试技术与数值模拟技术存在的问题,指出了界面强度定量研究的发展方向.

关键词: 钛基复合材料 , SiC纤维 , 界面强度

复合材料界面模态混合度研究

范学领 , 孙秦 , , 菊池正纪

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2009.02.001

综述了消除复合材料界面裂纹应力奇异性及求解界面模态混合度的主要方法,分析讨论了各个方法的优缺点.通过分析讨论发现:模态混合度表征界面力学性能可以准确地描述界面裂纹尖端处各应变能释放率分量的振荡特性;求解与裂纹扩展长度无关的各应变能释放率分量及模态混合度是研究复合材料界面裂纹问题的难点;采用混合模态界面力学性能试验方法验证基于正则化长度等求解模态混合度方法的有效性,进而准确预测复合材料分层的发生及扩展是今后研究复合材料界面力学问题的发展方向.

关键词: 模态混合度 , 应变能释放率 , 界面结合强度 , 复合材料分层 , 虚裂纹闭合方法

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