国家自然科学基金(51365043)
- 作品数：25 被引量：110H指数：9
- 相关作者：王振军余欢徐志锋聂明明姚菁更多>>
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- 3D-C_f/Al复合材料真空气压浸渗工艺研究被引量：10
- 2015年
- 三维编织碳纤维增强铝基复合材料（3D-Cf/Al复合材料）具有耐冲击、不分层、抗开裂、耐疲劳、整体性强等优点,但浸渗过程中存在难以浸渗和过度界面反应等问题。在采用真空气压浸渗制备单向排布Cf/Al复合材料的工艺试验基础上,进行了三维五向编织Cf/Al复合材料的真空气压浸渗工艺研究,得到了3D-Cf/Al复合材料真空气压浸渗成形工艺参数。在预热温度为500~550℃、浸渗温度为730℃、保压时间为20min时,制备出的3D-Cf/Al复合材料浸渗良好,其致密度达到95.88%,抗拉强度达到782.33 MPa。
- 徐鹏徐志锋余欢王振军姚菁聂明明
- 关键词：CF/AL复合材料
- 连续石墨纤维增强铝基复合材料准静态拉伸损伤演化与断裂力学行为被引量：10
- 2020年
- 针对连续石墨纤维增强铝基(CF/Al)复合材料,采用三种纤维排布方式的代表体积单元(RVE)建立了其细观力学有限元模型,采用准静态拉伸试验与数值模拟结合的方法,研究了其在轴向拉伸载荷下的渐进损伤与断裂力学行为。结果表明,采用基体合金和纤维原位力学性能建立的细观力学有限元模型,对轴向拉伸弹性模量和极限强度的计算结果与实验结果吻合良好,而断裂应变计算值较实验结果偏低。轴向拉伸变形中首先出现界面和基体合金损伤现象,随应变增加界面发生失效并诱发基体合金的局部失效,最后复合材料因纤维发生失效而破坏,从而出现界面脱粘后纤维拔出与基体合金撕裂共存的微观形貌。细观力学有限元分析结果表明,在复合材料制备后纤维性能衰减而强度较低条件下,改变界面强度和刚度对复合材料轴向拉伸弹塑性力学行为的影响较小,复合材料中纤维强度水平是决定该复合材料轴向拉伸力学性能的主要因素。
- 周金秋王振军杨思远蔡长春余欢徐志锋
- 关键词：细观力学力学性能
- 基体合金对连续SiC_f/Al复合材料界面及拉伸强度的影响被引量：7
- 2016年
- 分别以ZL102、ZL114A、ZL205A及ZL301这4种合金为基体,以Si C纤维为增强体,采用真空气压浸渗法制备SiC_f体积分数为40%的连续SiC_f/Al复合材料。采用TEM和SEM对不同基体合金的SiC_f/Al复合材料界面及断口形貌进行观察,并测试其拉伸强度。结果表明:不同基体合金的连续SiC_f/Al复合材料界面形貌存在明显差异,其力学性能及断口形貌亦存在较大的差异。其中,SiC_f/ZL102复合材料的界面存在细小的针状Al_4C_3相,无明显界面层,呈弱界面结合,平均拉伸强度为615.7 MPa,断口纤维拔出现象明显;SiC_f/ZL205A复合材料的界面存在块状的Al_4C_3相及CuAl_2相,呈强界面结合,平均拉伸强度为385.1 MPa,断口平齐;SiC_f/ZL114A复合材料的界面结合较SiC_f/ZL102复合材料的强,平均拉伸强度为475.9 MPa;SiC_f/ZL301复合材料的界面存在棒状Al_4C_3相,大量Mg元素的富集降低界面反应,界面结合强度适中,平均拉伸强度为769.3 MPa,断口出现韧窝,基体改变裂纹横向传播的方向。
- 聂明明徐志锋徐燕杰余欢王振军
- 关键词：基体合金
- 增强纤维对连续纤维增强铝基复合材料界面和力学性能的影响被引量：13
- 2019年
- 选用M40J碳纤维、KD-Ⅱ型碳化硅纤维和Nextel610型氧化铝纤维为增强体材料,采用真空压力浸渗法制备纤维单向排布,基体合金为ZL301的连续纤维增强铝基复合材料,研究增强纤维对复合材料致密度、界面及力学性能的影响。结果表明:增强纤维对复合材料的致密度有着明显影响,Cf/Al复合材料的致密度最大,达到99.9%,密度最小,仅为2.248g/cm^3,且其纤维排布均匀,组织缺陷最少;不同增强纤维与基体会发生不同程度的界面反应,最后表现为不同的纤维损伤程度,界面层厚度和界面相的大小,Al2O3f/Al复合材料未发现明显界面层,SiCf/Al复合材料和Cf/Al复合材料的界面层厚度分别为275.3 nm和327.4 nm,界面上都发现有短棒状的Al4C3相;SiCf/Al,Cf/Al和Al2O3f/Al复合材料的拉伸强度分别为780.3 MPa,670.2 MPa和587 MPa,组织缺陷、纤维损伤和界面结合强度是影响复合材料强度的主要因素。
- 胡银生余欢徐志锋聂明明徐燕杰姚菁
- 关键词：增强纤维连续纤维增强铝基复合材料真空压力浸渗
- 编织结构对3D-C_f/Al复合材料显微组织与力学性能的影响被引量：14
- 2016年
- 选用三维五向和三维正交两种编织结构的纤维预制体,采用真空气压浸渗法制备纤维3D-C_f/Al复合材料,研究编织结构对3D-C_f/Al复合材料显微组织和拉伸强度的影响。结果表明:编织结构对3D-C_f/Al复合材料的显微组织与力学性能具有显著影响。其中,三维五向和三维正交C_f/Al复合材料平均致密度分别为97.7%和98.3%,三维五向C_f/Al复合材料存在少量的束间孔洞、气孔缺陷,而三维正交C_f/Al复合材料存在少量纤维团聚缺陷;三维五向C_f/Al复合材料的拉伸强度、拉伸模量及泊松比均明显高于三维正交C_f/Al复合材料的,二者的平均拉伸强度分别为753.5 MPa和644.1 MPa,拉伸模量分别为194 GPa和150 GPa,泊松比分别为0.89和0.04;三维五向C_f/Al复合材料的抗弯强度、弯曲模量均明显低于三维正交C_f/Al复合材料的,二者平均抗弯强度分别为931.8 MPa和1010.3 MPa,弯曲模量分别为134.2 GPa和154.6 GPa。通过对预制体编织结构的设计,可实现3D-C_f/Al复合材料性能设计。
- 周珍珍徐志锋余欢王振军
- 关键词：显微组织力学性能
- 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：14
- 2016年
- 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。
- 聂明明徐志锋徐鹏余欢王振军
- 关键词：力学性能显微组织
- 基体合金对连续Al_2O_(3f)/Al复合材料微观组织及抗拉强度的影响
- 2018年
- 选用Nextel610型Al_2O_3纤维作为增强体,采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数为40%、基体合金分别为1A99、ZL210A、ZL301及7075合金的单向连续Al_2O_(3f)/Al复合材料,并用NaOH溶液萃取出Al_2O_3纤维,研究了基体合金对连续Al_2O_(3f)/Al复合材料的致密度、纤维损伤及抗拉强度的影响。结果表明:基体合金对连续Al_2O_(3f)/Al复合材料的致密度和微观组织有明显影响,其中连续Al_2O_(3f)/ZL301复合材料致密度最高为99.2%,组织缺陷最少;连续Al_2O_(3f)/1A99复合材料致密度最低,为96.8%,这种差异是由于不同基体与纤维之间的润湿性不同导致的。不同基体与纤维发生了不同程度的界面反应,最后表现为对纤维的损伤程度不同。连续Al_2O_(3f)/1A99、Al_2O_(3f)/ZL210A、Al_2O_(3f)/ZL301及Al_2O_(3f)/70754种复合材料的抗拉强度分别为465、479、680和389 MPa,缺陷、纤维损伤和界面结合强度是影响连续Al_2O_(3f)/Al复合材料抗拉强度的主要因素。
- 聂明明徐志锋王振军余欢蔡长春王德清
- 关键词：基体合金致密度纤维损伤抗拉强度
- 真空辅助差压浸渗制备C_f/Al复合材料的组织与性能被引量：6
- 2014年
- 基于差压铸造原理开发出连续碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al)真空辅助差压浸渗制备新工艺。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)分析了Cf/Al复合材料的微观组织、纤维分布、界面结构成分和试样断口形貌,通过三点弯曲试验测试了Cf/Al复合材料的室温抗弯强度。结果表明,制备的复合材料组织致密,纤维分布均匀且与基体结合良好;复合材料中界面反应物尺寸细小且呈非连续分布状态,其主要成分为Al4C3相和Mg2Si相;复合材料室温抗弯强度达到了1 078MPa,断口有部分纤维拔出和C/Al界面脱粘现象,呈现出明显的韧性断裂特征。
- 王振军陈智张良徐志锋余欢
- 关键词：CF力学性能
- Cf/Al复合材料横向拉伸微观损伤与力学性能的有限元分析被引量：1
- 2020年
- 根据石墨纤维增强铝基复合材料(Cf/Al基复合材料)显微组织特征构建了其代表性体积单元(RVE),通过基体合金的延性损伤模型和纤维的最大应力失效模型,建立了基于内聚力界面模型的细观力学有限元模型并结合试验结果验证了其可靠性,在此基础上分析了纤维含量对复合材料横向拉伸损伤演化与力学行为的影响。结果表明,基于正六边形纤维排布RVE建立的细观力学模型能够准确预测复合材料横向拉伸力学性能。横向拉伸过程中首先发生界面损伤,随应变增加界面损伤累积,引起局部界面失效并诱发附近基体合金的损伤与失效,最终导致复合材料横向开裂,拉伸断口呈现界面脱粘和基体合金撕裂共存的微观形貌。提高纤维含量增加了界面数量和面积,从而降低了复合材料横向拉伸弹性模量和极限强度。
- 王忠远江善元王振军王振军张奥迪周金秋蔡长春
- 关键词：CF/AL复合材料细观力学纤维含量力学性能
- C_(sf)/Mg复合材料热压缩流变行为及本构关系被引量：2
- 2014年
- 利用Gleeble1500D试验机对真空浸渗法制备的Csf/Mg复合材料进行热压缩试验,研究了在596~696 K,应变速率5×10-3~5×10-1s-1,最大真应变0.6变形条件下的塑性变形力学行为。根据Csf/Mg复合材料热压缩试验数据及其力学行为特征,采用多元非线性回归方法建立了其高温粘塑性力学本构关系模型,克服了以往Arrhenius模型只能计算峰值应力或稳态应力的不足。结果表明,流变应力的预测值与试验值绝对误差平均值为8.95%,相关系数0.9549。
- 张良王振军尚鸿甫朱世学
- 关键词：塑性变形本构关系
