金属复合板加工技术的研究现状及发展趋势

摘要:在全球工业和经济飞速发展的时代背景下,单一组元的金属材料越来越难满足严苛的使用环境。于是科研工作者研究出一种将2种或2种以上的金属材料组合到一起,制成金属复合板再加工成设备的方法,使其能够在高温重载、强酸强碱等极端工况条件下使用。金属复合板兼具基板和复板两种材料的性能,降低了稀贵金属使用量,在石油化工、海洋船舶、电力环保等领域得到了广泛应用。本文介绍了目前金属复合板加工领域主流的3种复合工艺的研究现状和发展趋势,并分析了它们的优缺点。最后作者指出随着研究的不断深入,实现多种、多层先进功能结构一体化材料的有效组合,是金属复合板加工技术未来发展的重点方向。

碳纤维基复合吸波材料的研究进展

摘要:随着高新技术的快速发展,电磁波在民用和军工等领域的应用日益广泛,由此产生的电磁波干扰和泄露问题亟待解决。作为重要的解决方案,电磁波吸收材料受到广泛关注。其中,碳纤维(Carbon fibres,CFs) 因具有质量轻、成本低、电性能优异及化学稳定性好等特点而备受青睐。然而,单一碳纤维难以满足综合吸波要求,需通过引入不同吸波材料并设计出合理的微观结构,以调节电磁参数,优化阻抗匹配,增强电磁波衰减能力。本文重点综述了国内外利用金属、金属化合物、碳材料、导电聚合物及其他多组分材料等改性碳纤维的研究进展,分析了结构和组分变化对吸波性能的影响规律。同时,总结了当前碳纤维基复合吸波材料面临的主要挑战,并对其发展前景进行了展望。

铝基碳化硅复合材料超快激光表面加工研究现状

摘要:铝基碳化硅(SiC/Al)复合材料具有高强度、低密度等优异性能,广泛应用于航空、航天等领域。然而,SiC/Al复合材料的硬度和熔点都较高,电火花、机械加工等传统加工方法存在加工效率低、质量一致性差等问题。近年来,超快激光因具有极短脉冲宽度、极高脉冲能量等特点,有望成为SiC/Al复合材料新的高效高质表面加工方法。阐明材料对激光能量的吸收及传递是揭示超快激光加工复杂物理化学过程的首要解决的问题。此外,明确材料的去除机制是实现高精高效超快激光加工的关键,为按需制备表面微纳功能性结构提供了理论基础。因此,针对SiC/Al复合材料超快激光表面加工过程,总结了超快激光与材料相互作用时的能量吸收、能量传递和材料去除机制的研究现状;其次,分析了SiC/Al复合材料超快激光表面微纳结构制备工艺与表面润湿性、胶接性能等应用现状;最后,梳理了SiC/Al复合材料超快激光表面加工目前面临的挑战和未来发展趋势。

环保型氧化物增强银基电接触功能复合材料研究进展

摘要:围绕研制开发具有与AgCdO性能相媲美的银基电接触材料,报道了近3 年来传统Ag/SnO2、Ag/ZnO、Ag/CuO三种银基电接触材料体系的研究现状,主要论述国内外研究学者从掺杂改性、制备方法、材料模拟仿真、第一性原理计算等方面开展的大量优化研究;梳理了目前制备银基电接触材料体系的常规制备技术及其工作原理;简述了当前部分学者研制开发的诸如Zn2SnO4、LaSrCuO4、Ti2AlN、La2Sn2O7等新型增强相改性银基电接触材料体系;论述了关于材料模拟仿真、第一性原理等理论计算在电接触材料中的应用现状,这些理论计算为银基电接触材料的成分-结构-性能的优化设计提供了相应的指导意义,有助于缩短材料筛选与研发周期。采用新型表征技术检测Ag/CdO等电接触材料的本质特性,为新材料体系研发推导出最本质的设计判据,而关于电弧能量场作用下银基电接触材料的表面熔池特性、熔池内部冶金反应行为及其电寿命失效机制有待深入探究。

基于数据驱动的纤维增强复合材料性能预测研究进展

摘要:随着数据资源获取、深度学习演化和模型推理生成等技术的不断发展,数据驱动方法凭借其在挖掘高维非线性关系、构建代理模型及处理多模态数据方面的独特优势,为纤维增强复合材料的性能预测提供了强有力的工具。系统介绍了该领域的研究进展,对复合材料关键参数的数字化表征方法进行梳理,重点描述了材料本征参数归集、图像驱动特征提取、物理信息特征工程以及跨尺度数据驱动4 类数字化表征方法,评述了数据驱动模型在复合材料力学、热学、声学及电学性能预测中的建模策略和预测精度,阐述了可解释性分析与不确定性量化技术在增强模型透明度、量化预测风险方面的工程意义,并展望了构建多尺度融合、物理引导与主动学习相结合的可解释机器学习框架等方向,以期为数据驱动方法在复合材料性能预测领域的深化应用提供从理论基础到工程实践的完整视角。

基于相分离法的微米级微球复合材料制备综述

摘要:微球复合材料是一类由多组分物质组成、可综合多种材料性质的微米级球状复合材料。此类材料兼具体积小、多结构形态的结构特点与选择性包覆、定向运输的物质特点,已在多个领域得到广泛应用。微球复合材料的组成与结构特性与其制备方法紧密相关,用于制备微球合材料的相分离法具有相分离前驱体溶液的溶质溶剂易复合、相分离后微球易自发成形的特点。基于此方法可制备出多孔状、核壳状、洋葱状、Janus 状、多凸起状、凹坑状、纤维状、双连续状、相反转状等形貌复合微球。相分离为微球带来的复合结构赋予其更广阔的应用场景。本文综述了基于传质、传热、光固化、溶胶凝胶反应等物理、化学方法诱导相分离发生的原理,总结了基于相分离方法制备的微球复合材料的成形结构与成形机制,并分析了各相分离方法的优势与不足。

高性能热塑性树脂基复合材料的诱导结晶行为研究

摘要:在热塑性树脂基复合材料中,优化界面性能对于提升复合材料的整体性能表现具有非常重要的作用。当碳纤维(CF) 作为增强体与半结晶型的高性能热塑性树脂基体,如聚醚醚酮(PEEK)、聚芳醚酮(PAEK) 或聚苯硫醚(PPS) 等复合时,纤维与树脂界面上发生的诱导结晶现象,会对复合材料的界面性能产生显著影响。本文以高性能热塑性树脂基复合材料研究中诱导结晶问题为切入点,综述了该领域的研究进展。本文涵盖了从诱导结晶样品的制备方法到其最终性能变化的全过程,并分析了诱导结晶的类型及其影响因素,同时描述了高性能热塑性树脂中几种典型的横晶(TC) 形态。此外,本文还着重探讨了TC 结构对高性能热塑性树脂基复合材料界面性能的具体影响,并提出了当前该领域仍然存在的问题和面临的挑战。

钢-混凝土组合梁表面复合涂层在风沙环境中的冲蚀磨损特征

摘 要: 针对钢-混凝土组合梁表面复合涂层在风沙环境中发生冲蚀损伤劣化的问题,制作了两种钢基体复合涂层试件,采用气流挟沙喷射法,研究了风沙侵蚀下复合涂层的冲蚀磨损特征,基于Bitter冲蚀理论建立了复合涂层的冲蚀损伤计算模型,并应用计算流体力学(CFD)的方法和试验数据对该模型进行了验证。结果表明:聚氨酯面漆与环氧云铁中间漆的抗冲蚀性能相近,二者主要起抗风沙冲蚀的作用;当冲蚀角度为60°时,复合涂层的冲蚀磨损量最大,其冲蚀特性介于塑性材料与脆性材料之间,且仿真值与试验值较为接近,验证了该模型的可靠性。

碳纳米管/石墨烯杂化碳纤维织物复合材料的力学、导电和雷击性能

摘要:采用涂覆法制备了碳纳米管(CNT)改性和CNT与多层石墨烯(MLG)共改性的织物及其复合材料。力学性能研究表明,织物CNT杂化对复合材料的力学性能影响较小,而织物CNT/MLG 共杂化后复合材料层间剪切强度下降了41.6%。导电性研究表明,CNT杂化和CNT/MLG 共杂化的织物导电性分别提高了7.78% 和10.2%,相应的复合材料厚度向电导率(σz)分别提高了472% 和124%,达到0.79 S/cm 和0.31 S/cm,面内电导率分别提高43.2% 和17.8%。2A区雷击损伤研究表明,CNT 杂化织物复合材料分层损伤面积和损伤深度分别为240 mm2和0.343 mm,相比对比样降低了62.3% 和35%。CNT/MLG 共杂化织物复合材料的分层损伤面积扩大了79.3%,但损伤深度降低了42.2%。作为对比,调降σz 至0.011 S/cm 的对比样分层损伤面积大幅扩大到30.5 倍,损伤深度提高了150%。机制分析表明,这类复合材料σz的提高同时降低了分层损伤面积和损伤深度,而织物层导电性的提高降低了损伤深度,但扩大了浅表层的分层损伤面积。

长时耐300 ℃易成型聚酰亚胺树脂及其复合材料

摘要:以苯炔基苯酐为封端剂,异丙醇为酯化试剂和溶剂,采用原位聚合法合成一系列耐高温、易成型聚酰亚胺树脂。所制备的聚酰亚胺树脂溶液在室温下储存16周依然没有固体析出,且溶液黏度没有明显变化,显示出较好的室温储存稳定性。树脂低聚物的最低熔体黏度