耐高温树脂及其复合材料性能研究

摘要:针对固体火箭发动机复杂管路一体化成型工艺技术要求,进行了TDS 型苯并噁嗪树脂的粘度、热重曲线、流变性能以及复合材料的力学性能测试,得到了TDS 型苯并噁嗪在注胶温度下粘度小于0.3 Pa.s,工艺窗口大于6 h,该树脂在800 ℃氮气气氛下,残碳率为55.6%,也获得了复合材料的拉伸强度、压缩强度、压缩模量、弯曲强度和层间剪切强度等参数。研究结果表明:TDS 型苯并噁嗪耐高温树脂初步满足了固体火箭发动机复杂管路一体化成型工艺技术要求。

铝基复合材料弹性模量研究进展

摘要:随着高端制造领域对轻质高刚度结构材料需求的持续增长,铝基复合材料因其优异的比强度、导热性和可加工性成为研究焦点。然而,传统铝合金弹性模量较低(约70 GPa),难以满足高刚度构件的性能要求。为此,研究者通过引入高模量增强相、优化界面结构与组织致密性等策略,致力于改善其弹性响应性能。本文系统综述了近年来铝基复合材料模量提升的研究进展,重点聚焦于增强相设计(陶瓷颗粒、纳米碳材料等)、界面工程(载荷传递机制与残余应力调控)、微观结构调控(粒径、取向、致密度)及制备工艺(粉末冶金、熔体法、增材制造等)的协同作用机理。特别指出,多尺度杂化增强与结构-功能一体化设计正逐步成为实现模量-强度-韧性协同优化的关键路径。最后,本文展望了模量定向调控策略在智能构件及极端环境服役等领域的潜在应用前景。

陶瓷基复合材料可磨耗环境障涂层制备及性能

摘要:随着碳化硅陶瓷基复材制备的涡轮外环的逐步应用,与其匹配的可磨耗涂层技术需求迫切。本工作采用大气等离子喷涂技术,制备4 层结构的BSAS(Ba0.75Sr0.25Al2Si2O8)-聚酯基可磨耗环境障涂层(A/EBCs),探究工艺参数对可磨耗面层孔隙率的影响规律以及涂层在1300 ℃ 下的相结构和组织演变。利用X 射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)对涂层相结构、微观组织及成分进行分析表征。结果表明:BSAS-聚酯基可磨耗面层的孔隙率为26.4%~36.8%,BSAS-聚酯粒子温度敏感的参量是主气(氩气)流量、辅气(氢气)流量和喷涂距离,速度敏感的参量是主气(氩气)流量;其中主气(氩气)流量同时对BSAS-聚酯的粒子温度和速度具有反向影响作用。该可磨耗面层在1300 ℃ 高温氧化300 h 保持单斜相结构,组织和成分稳定,局部析出球状非晶氧化硅颗粒。采用高温高速刮削实验对涂层可磨耗性能进行评价,涂层表面发现纳米高温合金微粒黏附,叶片高度磨损比(IDR)为20%,达到可磨耗封严涂层使用要求。

Al-Mg-MnS复合材料的制备及性能

摘要:自润滑铝基复合材料有着密度小、比强度高、导电导热性好、热膨胀系数低、价格便宜等诸多优点.因此在航空航天、国防军工以及诸多民用领域都有着广阔的应用前景.在对Al-MnS复合材料的研究过程中,发现MnS与铝基体的界面存在润湿性较差的问题.因此,为了解决MnS颗粒与铝基体之间的界面结合问题,基于Mg元素在铝基体中具有较高的固溶度,在Al-MnS复合材料中加入Mg元素,采用粉末冶金方法制备Al-Mg-MnS复合材料.讨论了不同Mg元素含量对复合材料微观组织、力电性能、摩擦磨损性能的影响,并对润滑机理进行分析.结果表明:烧结过程中,Mg元素能显著改善复合材料的界面结合强度,进一步提高了复合材料的耐磨性能;当Mg元素含量为5%时复合材料的综合性能最优,抗拉强度为338MPa,延伸率为10.9%;少量Mg元素的加入并不影响材料的导电率,可以获得综合性能优异的Al-Mg-MnS复合材料.

基于原位合成技术的石墨烯/铜复合材料研究进展

摘要:纯铜因其独特的可加工性、优异的电、热传导性而广泛应用于微电子元器件、集成电路引线框架、电机绕组等诸多现代工业场所。然而,目前对纯铜的使用要求已趋其理论性能上限,难以满足当今铜产业化需求。近年来,研究者们提出将物理、力学性能优异的石墨烯与铜进行原位复合,有望协同提高铜在力学、导电、导热、耐蚀等方面性能。基于此,本文综述了国内外在铜衬底表面原位生长石墨烯,基于原位合成技术制备石墨烯/铜复合材料的工艺流程、组织构型以及性能方面进展。分析了原位石墨烯/铜复合材料界面结构和特征,讨论了石墨烯/铜复合材料组织构型对复合材料强韧化机制、导电导热等行为的影响,并展望了面向未来高性能、多功能石墨烯/铜材料需求的原位复合技术发展前景。

碳纤维/聚合物复合材料热导率近十年研究进展

摘要 :本文综述了过去十年间在提升碳纤维增强聚合物(CFRP) 复合材料热导性能方面取得的进展。具体从聚合物复合材料的导热原理入手,重点分析了碳纤维(CFs) 自身对CFRP 复合材料热导率的影响,包括含量、长度、取向等。此外,综述了提升CFRP 复合材料热导率的4 种方法,包括CFs 表面改性、CFs 定向处理、加入导热填料及构建三维连续导热通道等策略对改善CFRP 复合材料热导率的作用。最后进行了展望,将CFs 同向排列并与多种形状尺寸的高热导率填料耦合构建连续的导热通道,制备低负载填料、高热导率的CFRP 复合材料将成为未来的研究方向,为下一代导热材料的开发和优化提供指导。

陶瓷增强石墨复合材料研究进展

摘要:石墨具有高导热、耐高温、耐热冲击和抗辐照等优异性能,可广泛应用于航空航天、电力电子和能源化工等领域。然而石墨较低的力学性能、较差的抗氧化性能、垂直石墨片层方向的高热膨胀和难以与其他材料相连接等问题限制了其进一步应用。采用高强度、抗氧化、低热膨 胀系数的陶瓷作为增强相与石墨基体相复合,制备出陶瓷/石墨复合材料,有望解决上述问题。然而大量研究表明,陶瓷与石墨的微观结构复合方式对于改善石墨基体的性能至关重要。本文从陶瓷/石墨复合材料的微观结构设计制备及性能研究方面,综述了近年来不同种类的弥散陶瓷 增强和连续陶瓷增强的石墨复合材料的结构特点、制备工艺、综合性能和应用现状,并展望了未来陶瓷增强石墨复合材料的发展方向。

异质结构钛基复合材料综述

摘要:钛基复合材料(titanium matrix composites, TMCs)因其高的比强度和比模量,而被广泛应用于航空航天等关键承载部件,但其室温强度-塑韧性倒置瓶颈问题限制了其广泛应用。近年来随着异质结构材料的异变诱导(HDI)强化和硬化效应理论的提出,为突破TMCs强韧性倒置难题带来希望。本综述在概述异质结构钛合金研究进展的基础上,综述了TMCs的复合化策略和研究现状,讨论了均质TMCs的失效机制,总结了近年来TMCs利用增强相的钉扎效应进行构型化设计的最新进展。以“硬包软”的网状结构和“软包硬”的球团结构为例,从异质结构TMCs的分类、设计、制备方法、强化机制等方面进行讨论分析,为开发高强高韧TMCs提供研究参考和依据。

电化学储能及传感用细菌纤维素及其复合材料的研究进展

摘要:细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC) 来源丰富,是一种绿色环保的可再生材料。BC 具有优异的物理化学特性,是具有多样性应用潜力的生物聚合物材料,随着能源和生态环境的持续恶化,对于开发先进储能技术亟待实现,BC 在电化学储能、传感及能源转换领域展现出广阔的应用前景,受到诸多关注。本文对BC 做了简要介绍,以BC 及其复合材料在电化学储能及传感领域的种类、不同处理及改性手段对BC 结构与性能的影响为线索,系统地对BC 在电化学储能及传感领域的应用进展进行了概述,对其在新型电子器件及能源转换领域的发展也有所涉及,最后对BC 在电化学储能及传感材料的研究进展及发展方向进行了总结和展望。

激光复合制造技术研究进展

摘要:激光复合制造技术通过耦合能场/工艺,弥补了单一激光制造的缺点与不足,成为当前激光制造领域的研究热点。提出了激光复合制造技术定义及分类,并从多能场复合与多技术协同两方面介绍了当前国内外激光复合制造技术的发展现状,揭示了多能场、多技术的协同作用机理,阐述了激光复合制造技术的优势,分析了激光复合制造技术面临的挑战与发展趋势。