关键词： 钛基复合材料   网状构型   长径比   有限元分析   损伤断裂  

摘要： 目的针对高性能钛基复合材料开发过程中所面临的强韧性倒置问题,对网状构型钛基复合材料拉伸行为进行仿真,以揭示增强体长径比对材料强度与韧性的影响机理。方法针对TiB/Ti6Al4V网状构型复合材料体系,构建增强相长径比不同的复合材料有限元模型,分别进行拉伸行为仿真,并对其应力-应变曲线、应力集中系数、应力云图和应变云图等进行预测与分析。结果随着增强相TiB长径比的增大,复合材料的断裂伸长率单调递增,弹性模量与抗拉强度则呈先下降后上升的趋势。结论增强相长径比是影响复合材料力学性能的重要参数。增强相的长径比和局部体积分数的共同作用导致复合材料模量和强度随长径比的增大先降低后升高。此外,随着TiB长径比的增大,断口更加曲折,主裂纹多次偏转扩展方向,并沿着TiBw/Ti6Al4V-Ti6Al4V“限域”界面扩展,进而消耗了大量的体系能量,这对材料韧化有积极影响。

关键词： 吸附   沸石   牡蛎壳   复合材料  

摘要： 为实现多种污染物的低能耗、高效率地协同去除,利用正交试验法优化沸石/牡蛎壳(Z-OS)复合材料在不同条件(原料比、试剂用量、焙烧温度、焙烧时间)下对NH4^(+)-N和PO_(4)^(3-)的协同吸附效果。实验得到最优条件:吸附PO_(4)^(3-)材料优选中,m(沸石):m(牡蛎壳)为2:1,ω(乙二醇)为20%,焙烧温度为700℃,焙烧时间为90min;吸附NH4^(+)-N材料优选中,m(沸石):m(牡蛎壳)为2:1,ω(乙二醇)为20%,焙烧温度为600℃,焙烧时间为30min。在最佳吸附条件下,复合材料对PO_(4)^(3-)和NH4^(+)-N的吸附率分别可高达97.27%和83.18%。通过SEM和BET表征发现,Z-OS复合材料表面微观形态粗糙,呈现不规则的团状结构,为典型的介孔结构且孔径集中分布于2.3~7.4 nm。

关键词： 复合材料   3D间隔织物   聚氨酯基体   密度   弯曲性能   抗冲击性能  

摘要： 将3D间隔织物与轻质聚氨酯相结合,制备出3D经编间隔织物复合材料。对不同基体密度与增强体规格的3D间隔织物复合材料进行三点弯曲测试,研究其结构参数对力与位移曲线的影响;并对其抗冲击性能进行评价,获取影响复合材料冲击防护性能的因素。结果表明:基体密度对三维间隔织物复合材料力学性能的影响十分显著,基体密度越大,3D经编间隔织物复合材料的弯曲应力和弯曲强度越大,抗弯曲能力也越强,而可塑性越差,柔韧性越差;冲击吸收的冲击力逐渐减少,导致复合材料的抗冲击恢复性越差。

关键词： 聚晶立方氮化硼   混合粒径   碳纳米管   高温高压   力学性能  

摘要： 为提高高温高压制备的聚晶立方氮化硼(PcBN)复合材料的性能,以颗粒尺寸分别为0~0.5μm和0.5~1.0μm的混合粒径立方氮化硼(cBN)为原材料,Al-Ti-Al_(2)O_(3)为结合剂,加入不同质量分数的碳纳米管,在高温高压条件下烧结制备PcBN复合材料,研究碳纳米管质量分数对PcBN复合材料结构和性能的影响。结果表明:添加碳纳米管后,PcBN和碳纳米管间没有发生化学反应,碳纳米管以增强体的形式存在于复合材料内部;复合材料较致密,碳纳米管的添加使PcBN的相对密度先增大后减小。当碳纳米管添加质量分数为1.5%时,PcBN的相对密度有最大值97.9%,同时PcBN有最大的显微硬度和断裂韧性,分别为3892 HV和6.82 MPa·m^(1/2);当碳纳米管的添加质量分数为1.0%时,PcBN有最大的抗弯强度和磨耗比,分别为584 MPa和6873。碳纳米管拔出和桥连作用提高了PcBN复合材料的力学性能。

关键词： 碳纤维   束丝压缩性能   树脂   拉伸模量  

摘要： 采用碳纤维束丝法制备碳纤维复合材料,借助DSC、XRD、SEM、万能材料试验机和动态接触角等测试方法,研究了碳纤维和树脂性能对碳纤维复合材料压缩强度的影响。实验结果表明,与环氧树脂E51相比,浇铸体拉伸模量较高的环氧树脂TDE85制备的碳纤维复合材料压缩强度较高;在本研究范围内,树脂环向支撑厚度增加有利于碳纤维复合材料压缩强度的提高;受微晶结构抵抗外界破坏能力的影响,HTS40,CCF300,CCF700H三种碳纤维复合材料的压缩强度随着碳纤维拉伸强度和拉伸模量的增大而增大,而T800H,GW5535,M40J三种碳纤维复合材料的压缩强度随拉伸模量的增加呈下降趋势。

关键词： 三维织造   非接触式检测   机器视觉   张力控制   复合材料  

摘要： 为避免传统接触式测量方法导致检测设备与纱线直接接触带来的摩擦损耗,提出了纱线张力非接触式测量方法,设计了基于机器视觉的纱线张力非接触测量系统。使用双目相机检测纱线末端的消耗速度,调控纱线另一端的主动式携纱器的收放速度,使纱线平稳运行,维持纱线张力稳定。研究表明,所设计基于机器视觉的纱线张力非接触式测量系统较常规接触式张力控制方法,控制纱线张力变化幅度降低到25%左右,具有较高的精度和可靠性,能实现三维编织纱线张力的主动控制,具有较强的应用潜力。

关键词： 水声换能器   高频宽带   横向叠堆   复合材料   有限元分析  

摘要： 针对声纳系统对换能器提出的高频宽带要求,研制了高频宽带横向叠堆型换能器。该换能器通过降低品质因数和多模耦合等方式,有效地拓展了换能器的工作带宽。利用有限元分析软件对单层1-3-2型复合材料及横向叠堆型复合材料进行仿真,得到单层1-3-2型复合材料的谐振频率和带宽的变化规律,并根据仿真结果优化横向叠堆型复合材料的尺寸,使得该横向叠堆型复合材料的工作频率处于高频范围。通过特殊的制备工艺法,制作了横向叠堆型换能器。经测试,该换能器的发送电压响应最大可达158 dB,-3 dB带宽达到70 kHz,谐振频率处的-3 dB波束开角为11°。该横向叠堆型换能器实现了高频宽带的目标。

关键词： 碳纤维复合材料   轨道交通   车辆车体   应用   挑战   展望  

摘要： 碳纤维复合材料是由碳纤维以及树脂构成的复合材料。碳纤维是一种具备高强度以及轻质的材料,而树脂则可以有效的保护碳纤维,从而提供稳定的外部支持。所以,碳纤维复合材料在各领域运用广泛,包含航空航天、汽车制造以及体育器材等方面。碳纤维复合材料作为一种优异性能材料,具有轻质以及高强度的优势,正逐步在轨道车辆车体设计中推广运用。本文主要针对碳纤维复合材料在轨道车辆车体上的应用相关内容进行探讨,仅供参考。

关键词： 碳化钴锌   氮化碳   复合材料   光催化产氢   助催化剂  

摘要： 光催化产氢技术是实现太阳能到绿色氢能转化的有效途径,然而其实际应用受到高成本、低效率的限制。本文通过简单的沉淀-煅烧法合成一种独特的碳包覆Co_(3)ZnC纳米颗粒(Co_(3)ZnC@C),将其作为助催化剂,与光催化剂g-C_(3)N_(4)耦合构建新颖的不含贵金属的复合光催化剂Co_(3)ZnC@C/g-C_(3)N_(4),并对其结构和形貌进行表征,对其光催化产氢性能进行研究。实验结果表明:Co_(3)ZnC@C/g-C_(3)N_(4)的光催化产氢速率是纯g-C_(3)N_(4)的109倍,催化产氢速率大幅提高是因为Co_(3)ZnC@C作为助催化剂负载在g-C_(3)N_(4)的表面,能够促进g-C_(3)N_(4)的电荷分离,加快其表面析氢反应速率。该研究拓宽了金属碳化物材料的应用范围,为设计先进的太阳能转换光催化剂提供了新的途径。

关键词： 超声振动辅助切削   SiCp/Al复合材料   加工机理   表面质量   切削力  

摘要： 切削加工过程中材料损伤形式对加工表面质量会产生较大影响,现有仿真分析难以模拟真实颗粒失效行为,通过建立二维微观多相有限元模型能够深入了解材料损伤与表面质量的关系。基于常规切削(Conventional cutting,CC)与超声振动辅助切削(Ultrasonic vibration-assisted cutting,UVAC)两种加工方式,通过有限元仿真软件Abaqus对20%SiCp/Al复合材料的切削过程进行仿真模拟,阐释加工过程中刀具与工件的相互作用机理,并在同一参数下验证有限元仿真的准确性。通过设计单因素试验,对比两种加工方式及不同加工参数对切削力和表面粗糙度的影响规律,得出最佳加工参数组合,并对最佳加工参数下表面形貌进行分析。模拟和试验结果表明,SiC颗粒断裂、颗粒耕犁、颗粒拔出以及Al基体撕裂是影响SiCp/Al复合材料加工质量的主要原因,刀具与颗粒不同的相对作用位置会产生不同的损伤形式。与常规切削相比,施加超声振动后可以有效抑制颗粒失效和基体损伤,使加工中的平均切削力(主切削力)降低33%,工件已加工表面粗糙度值最大减小量为531 nm,显著提高了表面质量。所建立的二维微观多相有限元模型,能够有效模拟铝基复合材料的加工缺陷和裂纹损伤问题,对提高难加工材料的高质量表面制备有重要借鉴意义。