含脫粘界面陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料彈性常數(shù)預(yù)報(bào)

基于eshelby等效夾雜理論和mori-tanaka平均場(chǎng)理論,導(dǎo)出含損傷兩相復(fù)合材料的剛度張量.認(rèn)為顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的界面脫黏受控于顆粒所受的拉應(yīng)力,引入weibull分布函數(shù)描述顆粒脫黏概率,且受單向拉伸載荷作用時(shí),僅在沿受力方向的上下兩側(cè)發(fā)生部分界面脫黏,從而將部分脫黏的各向同性顆粒由一完好的橫觀各向同性顆粒來(lái)等效,建立了部分脫黏模型.假定基體為各向同性材料,顆粒僅產(chǎn)生彈性變形,基體產(chǎn)生彈塑性變形且滿足mises屈服準(zhǔn)則和等向強(qiáng)化準(zhǔn)則,采用割線模量法討論了球形顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料部分界面脫黏時(shí)的彈塑性性能,理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好.

為研究粉末冶金制備的碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料(sicp/al)中sicp含量對(duì)材料機(jī)械性能的影響,使用彈性波法測(cè)量了sicp含量不同的標(biāo)準(zhǔn)試樣的彈性常數(shù)矩陣.利用christoffel方程建立了橫觀各向同性材料波速與彈性常數(shù)之間的關(guān)系,介紹了水浸斜入射法測(cè)量準(zhǔn)橫波和準(zhǔn)縱波波速的基本原理和測(cè)量過(guò)程,基于上述原理進(jìn)行了試驗(yàn),計(jì)算出了被測(cè)試件的彈性常數(shù).結(jié)果表明,sicp/al沿?cái)D壓方向的機(jī)械性能最高,并且隨著sicp含量的增加,彈性常數(shù)變大,材料的強(qiáng)度升高.

用鋁和陶瓷顆粒制成復(fù)合材料,在7.62mm穿甲彈的侵徹下,復(fù)合材料的抗彈性能表現(xiàn)為:當(dāng)復(fù)合材料中的陶瓷顆粒尺寸小于8mm時(shí),防護(hù)系數(shù)隨陶瓷尺寸的增加而緩慢增加;當(dāng)陶瓷尺寸大于8mm時(shí),防護(hù)系數(shù)隨陶瓷尺寸的增加快速增加。在抗彈過(guò)程中,由于鋁對(duì)陶瓷的約束作用,和鋁與陶瓷界面的波阻特性,用鋁復(fù)合陶瓷塊制備陶瓷復(fù)合材料可以提高復(fù)合材料的抗彈性能

應(yīng)用細(xì)觀力學(xué)理論研究顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料界面損傷問(wèn)題，分析顆粒界面局部開(kāi)裂與均勻開(kāi)裂同時(shí)存在時(shí)材料彈性性能的改變，討論損傷顆粒形狀對(duì)材料有效彈性模量的影響。所有分析結(jié)果均以顯式給出，以便于研究者參考及工程應(yīng)用。

混雜增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料是一種剛剛發(fā)展起來(lái)的新材料,它在各個(gè)領(lǐng)域已得到應(yīng)用。對(duì)混雜增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料增強(qiáng)相預(yù)制塊從不同方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,對(duì)混雜增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料增強(qiáng)相預(yù)制塊制備工藝技術(shù)、粘結(jié)劑類別、烘干燒結(jié)工藝等研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,指出了預(yù)制塊制備中存在的問(wèn)題,提出了今后的發(fā)展方向。

如何由增強(qiáng)纖維及樹(shù)脂基體的力學(xué)性能估算單向纖維增強(qiáng)材料的彈性性能,是許多復(fù)合材料力學(xué)研究者極為關(guān)注的問(wèn)題之一。本文用玻璃/環(huán)氧單向復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與著名學(xué)者建議的計(jì)算公式做了比較,指出計(jì)算玻璃/環(huán)氧單向復(fù)合材料彈性性能的適用公式。

金屬陶瓷基復(fù)合材料課件

通過(guò)模擬顆粒隨機(jī)分布的復(fù)合材料,應(yīng)用均勻化方法預(yù)測(cè)出材料的宏觀等效彈性性能,研究其統(tǒng)計(jì)特性,探討顆粒大小、分布和幾何形狀的變化對(duì)材料等效彈性性能的影響。結(jié)果表明:所取代表體元尺寸與顆粒尺寸之比大于某臨界值時(shí),材料的宏觀等效楊氏模量趨于某恒定值;顆粒位置的隨機(jī)性使材料等效楊氏模量的概率分布近似為正態(tài)分布;橢圓形截面的增強(qiáng)相有助于提高材料的等效楊氏模量。

本文研究了非晶態(tài)硅酸鋁纖維的晶化原理及晶化工藝，以便改善纖維和復(fù)合材料的成本和性能，并用ｘ－射線能譜、ｘ－射線衍射、電子探針和透射電鏡分析技術(shù)研究了纖維與鋁硅合金的界面反應(yīng)現(xiàn)象。與非晶態(tài)硅酸鋁短纖維相比，晶化硅酸鋁纖維的硬度高，與熔融金屬有穩(wěn)定的化學(xué)反應(yīng)，晶化硅酸鋁纖維增強(qiáng)鋁硅合金復(fù)合材料的高溫抗拉強(qiáng)度得到提高。

用細(xì)觀力學(xué)的方法對(duì)陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料進(jìn)行研究,把材料簡(jiǎn)化為三相模型,陶瓷粒子和基體殼簡(jiǎn)化為橢球形二相胞元,用mori-tanaka法建立二相胞元的剛度預(yù)報(bào)模型。結(jié)果表明,二相胞元為橫觀各向同性,具有5個(gè)獨(dú)立的彈性常數(shù)。據(jù)二相胞元方位的隨機(jī)性,由應(yīng)力應(yīng)變換軸公式和物理方程確定復(fù)合材料的平均應(yīng)變,進(jìn)而得到復(fù)合材料的等效彈性模量和等效泊松比以及等效剛度模量的理論計(jì)算公式,并通過(guò)對(duì)所建模型的分析,確定各參量與陶瓷顆粒含量之間的關(guān)系。

題目：碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料 抗氧化研究 學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 院（系）：材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)：無(wú)機(jī)非金屬材料工程 指導(dǎo)教師： 2013年05月22日 碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料抗氧化研究 （陝西科技大學(xué)710021） 摘要：碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料(cfrcmcs)具有良好的高溫力學(xué)性能和熱性 能，是航空航天領(lǐng)域非常理想的熱結(jié)構(gòu)材料．但cfrcmcs中的碳纖維極易 發(fā)生氧化，因此cfrcmcs的氧化防護(hù)問(wèn)題一直是cfrcmcs研究的熱點(diǎn)。 文章對(duì)碳纖維改性、基體抗氧化技術(shù)、界面層抗氧化技術(shù)和表面涂層技術(shù)這四種 cfrcmcs的抗氧化技術(shù)及其原理進(jìn)行了評(píng)述，分析了各類抗氧化技術(shù)的特點(diǎn) 并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望． 關(guān)鍵詞:碳纖維;陶瓷基復(fù)合材料;抗氧化涂層,氧化保護(hù) 1前言 碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料（ｃｆｒｃｍｃ

非金屬基復(fù)合材料 1、聚合物基復(fù)合材料 聚合物基復(fù)合材料又被稱為增強(qiáng)塑料，作為一種最實(shí)用的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料， 在復(fù)合材料工業(yè)中占有主導(dǎo)地位。聚合物基復(fù)合材料主要分為兩大類，即顆粒、 晶須、短纖維復(fù)合材料以及連續(xù)纖維復(fù)合材料。短纖維復(fù)合材料主要作為次結(jié)構(gòu) 件，比如汽車的車殼等。連續(xù)纖維復(fù)合材料是在樹(shù)脂基體中適當(dāng)排列高強(qiáng)、高剛 度的連續(xù)長(zhǎng)纖維組成的材料體系，可用作次結(jié)構(gòu)件，也可用作主結(jié)構(gòu)件。從基體 材料來(lái)講，聚合物基復(fù)合材料可分為熱固性樹(shù)脂、熱塑性樹(shù)脂和橡膠基復(fù)合材料。 與鋼、鋁等傳統(tǒng)的金屬材料相比，聚合物基復(fù)合材料比強(qiáng)度高，比拉伸 模量大，熱膨脹系數(shù)低。表1為典型的單向纖維復(fù)合材料的性能。 1）非連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 非連續(xù)纖維（顆粒、晶須、短纖維）可以用來(lái)增強(qiáng)各種聚合 物，根據(jù)組分、制備方法、性能以及應(yīng)用的不同主要分為4類： （1）熱塑成型組合物 （2）可熱成型板材 （

以sicp/6066al復(fù)合材料為例,計(jì)算和分析了界面性能參數(shù)(界面/基體模量比、界面泊松比和界面體積含量)及細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)(顆粒形狀、排列方式和尺寸變化方式)對(duì)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料彈性模量的影響.結(jié)果表明:組分性能與界面性能對(duì)復(fù)合材料的彈性模量影響顯著,細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響不明顯,在工程應(yīng)用中可以忽略細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響.在保證復(fù)合材料延伸率的前提下,最有效增加復(fù)合材料彈性模量的途徑是改善復(fù)合材料的界面結(jié)合情況.當(dāng)界面模量為基體模量的20%~30%時(shí)即可獲得滿意的增強(qiáng)效果.

顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料研究進(jìn)展

利用mts810材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)體積含量為3%的tic顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料tp-650及基體鈦合金進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn),獲得了材料彈塑性變形的應(yīng)力應(yīng)變曲線。結(jié)果表明,復(fù)合材料及基體材料達(dá)到屈服后,直至材料的迅速失效,幾乎沒(méi)有應(yīng)變硬化效應(yīng)。由斷口分析可以看出,tp-650斷口平齊,無(wú)頸縮現(xiàn)象,斷口無(wú)韌窩,呈明顯的脆性斷裂特征,顆粒與基體界面有明顯的脫粘現(xiàn)象。最后,基于mori-tanaka平均場(chǎng)理論和割線模量法討論了顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料tp-650的彈塑性性能,理論預(yù)測(cè)與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。

復(fù)合材料第十三章-金屬基復(fù)合材料

基于對(duì)埋入無(wú)限大基體中的夾雜作微"膨脹"型體積擾動(dòng)的假設(shè),提出復(fù)合材料有效彈性模量的一種預(yù)測(cè)模型。以自洽理論為出發(fā)點(diǎn),推導(dǎo)出基體和夾雜均為各向同性的顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料有效彈性模量的細(xì)觀力學(xué)解析計(jì)算公式。以顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料和納米增強(qiáng)相復(fù)合材料為算例對(duì)有效彈性模量進(jìn)行了預(yù)測(cè),并與已有的實(shí)驗(yàn)及用傳統(tǒng)的mori-tnanka法的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較,證明所提出的解析公式的合理性和工程實(shí)用性。

通過(guò)對(duì)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料中增強(qiáng)顆粒長(zhǎng)徑的統(tǒng)計(jì)分析，推導(dǎo)出顆粒長(zhǎng)徑比與其所占體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系，并將其納入到復(fù)合材料有效彈性模量的計(jì)算公式中。測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)修正后的預(yù)報(bào)公式具有較高的精度。

提出了一種用于預(yù)測(cè)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料有效彈性模量的多步法.將基體與部分顆粒均質(zhì)化為一種混合物,計(jì)算得到其力學(xué)性能后再當(dāng)成新的基體,如此反復(fù),直到計(jì)算出復(fù)合材料的有效模量.利用四種多步法計(jì)算了不同填充分?jǐn)?shù)和不同模量比復(fù)合材料的有效彈性模量,并與全尺寸有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比.結(jié)果顯示,低體積分?jǐn)?shù)下多步法結(jié)果與有限元模型計(jì)算結(jié)果誤差較小,并隨著體積分?jǐn)?shù)的提高而增大,其中fem-fem法精度最高.有限元多步法可有效解決因復(fù)合材料填充比高、顆粒尺寸相差大而造成的計(jì)算模型過(guò)大等困難,可在一定精度要求下代替全尺寸有限元預(yù)測(cè)復(fù)合材料有效性能.

顆粒增強(qiáng)方法是實(shí)現(xiàn)材料高性能化的重要手段。預(yù)測(cè)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系是實(shí)現(xiàn)材料增強(qiáng)增韌的基礎(chǔ)。為更好地分析、設(shè)計(jì)和優(yōu)化復(fù)合材料,需要引入多尺度計(jì)算模型來(lái)考察細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀力學(xué)性能的影響?；诰鶆蚧碚?采用voronoi有限元法對(duì)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行細(xì)觀數(shù)值模擬,從而預(yù)測(cè)材料的宏觀等效彈性常數(shù),并直接得到材料的細(xì)觀應(yīng)力場(chǎng)。在細(xì)觀尺度,首先假設(shè)滿足平衡條件的應(yīng)力場(chǎng),采用voronoi應(yīng)力單元建立余能泛函并得到細(xì)觀控制方程,最終形成可直接求解的線性代數(shù)方程組,從而求得應(yīng)力系數(shù)并得到細(xì)觀應(yīng)力場(chǎng)。在宏觀尺度,利用商業(yè)有限元軟件ansys來(lái)進(jìn)行宏觀結(jié)構(gòu)分析。通過(guò)均勻化方法求得彈性模量的宏觀平均值,將其輸入ansys系統(tǒng)即可進(jìn)行計(jì)算,由此把宏細(xì)觀兩個(gè)尺度耦合起來(lái),可以對(duì)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體進(jìn)行有效的力學(xué)分析。

碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料(cfrcmcs)具有良好的高溫力學(xué)性能和熱性能,是航空航天領(lǐng)域非常理想的熱結(jié)構(gòu)材料.但cfrcmcs中的碳纖維極易發(fā)生氧化,因此cfrcmcs的氧化防護(hù)問(wèn)題一直是cfrcmcs研究的熱點(diǎn).文章對(duì)碳纖維改性、基體抗氧化技術(shù)、界面層抗氧化技術(shù)和表面涂層技術(shù)這四種cfrcmcs的抗氧化技術(shù)及其原理進(jìn)行了評(píng)述,分析了各類抗氧化技術(shù)的特點(diǎn)并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望.

1 纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的制備及其發(fā)展和應(yīng)用 說(shuō)明：本文為學(xué)生課堂作業(yè)論文，有多處引用之處，非正規(guī)意義上的論文，只 是供學(xué)習(xí)之用，不要和正規(guī)論文比較！ 摘要：作為結(jié)構(gòu)材料，陶瓷具有耐高溫能力強(qiáng)、抗氧化能力強(qiáng)、硬度大、耐化 學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是呈現(xiàn)脆性，不能承受劇烈的機(jī)械沖擊和熱沖擊，因而嚴(yán)重 影響了它的實(shí)際應(yīng)用．為此，人們通過(guò)采用連續(xù)纖維增韌方法改進(jìn)其特性，進(jìn)而 研發(fā)出連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料。該種材料采用碳或陶瓷等纖維進(jìn)行增強(qiáng)， 使陶瓷基體在斷裂過(guò)程中發(fā)生裂紋偏轉(zhuǎn)，纖維斷裂和纖維拔出等的同時(shí)，吸收能 量，既增強(qiáng)了強(qiáng)度和韌性，又保持了良好的高溫性能。 本文主要是綜述了陶瓷基連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，并分析了 各種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。在總結(jié)了現(xiàn)階段連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料研究中存在的問(wèn)題的 基礎(chǔ)上，提出了今后連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的主要研究方向。 關(guān)鍵字：陶瓷基增強(qiáng)復(fù)合