可加工氮化硼系复相陶瓷的研究发展现状和发展趋势以及应用现状分析

摘要:先进陶瓷材料具有较高的力学性能.以及较高的抗高温氧化性能等。但是先进陶瓷材料由于硬度较高、可加工性能较差,导致陶瓷材料的机械加工成本较高,所以限制了陶瓷材料的广泛应用。为了改善和提高陶瓷材料的可加工性能,向陶瓷基体中加入六方氮化硼形成可加工氮化硼系复相陶瓷。可加工氮化棚系复相陶资具有较高的力学性能和优良的可加工性能,氮化棚系复相陶瓷可以进行机械加工。目前研究和开发的可加工氣化棚系复相陶瓷主要包括:Al2O3/BN复相陶瓷,ZrO2/BN复相陶瓷,SiC/BN复相陶瓷,Si3N4/BN复相陶瓷,A1N/BN复相陶瓷等。目前可加工氮化硼系复相陶瓷的研究主要集中在氮化硼系复相陶瓷的制备工艺,力学性能,可加工性能,抗热震性能,抗高温氧化性能等。本文主要叙述可加工氮化硼系复相陶瓷的制备工艺,力学性能和可加工性能,抗热震性能,抗高温氧化性能等。并叙述可加工氮化硼系复相陶瓷的研究发展现状和发展趋势,并对可加工氮化硼系复相陶瓷的未来发展趋势进行分析和预测。

纺织复合材料多尺度网格划分方法

摘要:针对现有纺织复合材料网格划分时,由不规则纱线截面形状和材料边界引起的失真、干涉和锐化等问题,提出了一种基于织物微观几何结构的复合材料网格划分方法和单元拆分机制。该方法借助专业纺织建模软件DFMA 建立织物单胞几何结构点云。首先,基于结构点云,计算纱线路径并采用Delaunay 三角网改进的Alpha-shape 算法计算纱线截面轮廓,依此获得纱线表面初始网格。然后,将该网格置于体素网格中,通过网格映射方法引入周期性边界,并与体素网格节点相匹配,进而消除纱线间的渗透和窄间隙。最后,拆分体素单元,以保证材料的连续性。采用该方法建立了平纹、三维整体正交和层间正交复合材料网格模型,并基于应变连续损伤准则与指数衰减模型建立了纺织复合材料的损伤起始与演化准则,模拟了平纹编织复合材料在剪切载荷作用下的力学性能。结果表明,与四面体和六面体网格划分方法相比,所提网格划分方法能够较为准确地还原复合材料内部几何结构,处理二维和三维机织物结构中的尖锐边界和复杂曲面,获得光滑的纱线表面和清晰的轮廓;网格数量适中,计算耗时仅为TexGen 模型的15%。剪切模量和强度的仿真结果与实验结果对比分别相差8. 93% 和3. 73%,验证了模型的有效性与可靠性。

导热复合材料降低填料之间界面热阻研究进展

摘要:复合材料热导率增强的低效率源于其内部存在界面热阻——填料与树脂基体之间的界面热阻及填料之间的界面热阻。目前大多数研究都集中于降低填料与树脂基体之间的界面热阻,而高填充量下填料之间的界面热阻才是影响复合材料热导率的关键因素。文中从增加填料之间的接触面积和提高填料之间的键接强度两方面综述了近年来降低填料之间界面热阻的研究进展,为高导热复合材料的设计和制备提供参考。

轻量化复合材料与3D打印技术在服务机器人上的应用与展望

摘要:作为人类劳动力的替代品,服务机器人的应用方兴未艾。本文介绍了服务机器人的应用特点和应用场景,加强机器人的运动性和自主性方面仍是重要的研究方向,而发展机器人的轻量化可以增加机器人的灵活性和工作效率,并提高操作的速度和精度。通过轻量化材料的选择和结构优化设计可以实现机器人的轻量化。本文详细介绍了轻量化复合材料的概念和3D打印技术的概念,将这两种应用结合起来,特别是碳纤维复合材料的3D打印应用于服务机器人上,可以实现服务机器人的轻量化,降低机电系统的能耗,缩短开发周期。

石墨烯-聚苯乙烯复合材料的制备及阻燃性能研究

摘要: 采用溶液共混法制备了石墨烯-聚苯乙烯复合材料,通过XRD、SEM、FT-IR、力学性能测试、热失重分析、导热系数及THR分析等手段,研究了复合材料中氧化石墨烯(GO)的质量分数对复合材料物相结构、微观形貌、力学性能、热性能和阻燃性能的影响。结果表明,聚苯乙烯吸附在GO 表面,GO 与聚苯乙烯复合后增大了表面粗糙度,复合后没有改变聚合物的链结构。适量GO 的掺杂改善了石墨烯-聚苯乙烯复合材料的力学性能,PG-6%的复合材料的拉伸强度、断裂延伸率、弹性模量均达到最大值,分别为38.8MPa、10.37%和1505MPa,相比纯PS分别提高了26.38%、8.06%和31.90%。复合材料的导热系数和热扩散系数均随GO 占比的增大而先增大后降低,PG-6%复合材料的导热系数和热扩散系数达到最大值,分别为0.170 W/(m·K)和0.171mm2/s。适量GO的添加改善了复合材料的阻燃性能,使点燃难度增加,放热率降低,PG-6%的复合材料的阻燃性能最优,FPI最高为0.386。

采用不同金属材料铆接修补碳纤维复合材料板的性能对比

摘要:随着复合材料在主承力结构上的应用,复合材料修理技术已经成为复合材料服役周期内的重要一环,其中利用金属的铆接修补方法在快速修补技术中具有重要应用。采用中心挖跑道形孔法模拟碳纤维复合材料损伤,分别使用不锈钢板与钛合金板对复合材料损伤件进行铆钉修补,对损伤件和两种修补件进行轴向拉伸试验,并采用应变计监测复合材料孔边及金属板中心应变。试验结果表明:采用不锈钢和钛合金与复合材料损伤件以铆接方式得到的修补件可承受的最大载荷相同,与未修补的相比提升了65.2%,说明对复合材料损伤板使用金属材料铆接修补具有一定补强效果,并且与使用不锈钢和钛合金材料进行修补的效果相当;在修补件拉伸过程中,碳纤维复合材料先于修补用金属材料失效;2种金属铆接修补件的破坏应变比无修补的损伤件的破坏应变略有增加但影响不大。

连续纤维增强复合材料的3D打印工艺及应用进展

摘要:连续纤维增强复合材料因其优异的力学性能、灵活的设计性以及耐腐蚀、抗疲劳等一系列优点而广泛应用于航空航天、汽车制造、智能材料等各个领域. 传统的连续纤维增强复合材料制造工艺因生产成本较高和工艺的复杂性而限制了其在复杂结构中的应用, 3D打印技术的日益成熟为制造轻质复杂一体化的连续纤维增强结构提供了可能. 本文首先介绍了连续纤维增强复合材料的打印原料和打印方法, 并总结了不同工艺对打印过程和结果的影响, 其次分析了其在不同领域的应用前景, 最后讨论了当下存在的研究问题并对未来连续纤维增强复合材料3D打印的发展做出了展望.

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。

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。