基于气凝胶毡复合材料智能生产的关键技术分析与规划建设

摘要:气凝胶毡复合材料是一种具有纳米孔结构的轻质隔热材料,凭借其极低的导热系数和易于加工的特点,广泛应用于建筑保温、工业装备隔热和电池热防护等领域。随着国内需求的持续增长,气凝胶毡复合材料的生产规模不断扩大。然而,现行生产主要依赖间歇式或半连续式流程,普遍面临自动化水平低、人工依赖强、质量稳定性不足及效率低下等挑战。为改善上述生产过程中的诸多弊端,研究了气凝胶毡智能生产线的规划设计,对气凝胶毡复合材料的生产流程进行了系统梳理与整体规划设计,提供了一套覆盖原料入库、配料、复合、改性、超临界、包装至成品入库的全流程智能生产线设计方案。设计方案融合智能工厂理念,集成智能管理软件、自动化机械臂及智能物流系统等控制媒介,实现了生产过程的高度自动化、生产数据的实时可视化和工艺流程的优化,从而有效提升了生产效率和产品综合质量。

非金属矿物强韧氧化物陶瓷基复合材料研究进展

摘要:氧化物陶瓷基复合材料具有高硬度、高强度、高耐磨损性、低线膨胀系数、抗氧化、耐高温、耐化学腐蚀和抗高温蠕变等优点,在制造业、航空航天、齿科修复等领域得到广泛应用。非金属矿物与氧化物陶瓷基复合材料的有效复合,不仅能够发挥我国典型非金属矿物的资源赋特征和结构特点,也能够降低氧化物陶瓷基复合材料强韧化成本、提高制备过程的可控性。本文重点介绍了白云石、电气石、海泡石等三种非金属矿物在强韧氧化物陶瓷基(Al2O3、ZrO2和“磷酸钙-高岭土-石英”)复合材料方面的研究进展,归纳了非金属矿物的组分、结构等对氧化物陶瓷基复合材料强韧化的作用成效,并对其发展趋势进行了展望。

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。

超高温陶瓷改性碳/碳复合材料制备工艺研究进展

摘要:超高温陶瓷(UHTC)改性碳/ 碳(C/C)复合材料因其优异的高温稳定性与抗烧蚀性能,在航空航天热防护领域展现出重要应用潜力。制备工艺时决定UHTC 在C/C 基体中分布特征、界面结构及服役性能的关键因素。本文系统综述了UHTC 改性C/C 复合材料的主要单一制备工艺(包括化学气相渗透、浆料浸渍、前驱体浸渍裂解和反应熔渗)及其组合制备工艺,重点分析了不同工艺对材料微观结构、力学性能与抗烧蚀行为的影响机制。通过对比各类工艺的优势与局限,阐明了组合工艺在提高致密化效率、优化界面结构及协同提升综合性能方面的突出优势。本文旨在为UHTC 改性 C/C 复合材料的制备工艺优化与高性能设计提供系统参考。

机器学习在复合材料力学领域的应用研究进展

摘要:复合材料因其优异的综合性能在众多领域有广泛的应用。然而,随着复合材料的组成、结构和性能要求变得愈加复杂,以实验研究和计算模拟等复合材料领域传统研究方法,面临成本高、周期长、数据需求大、模型复杂和可解释性不足等问题。机器学习(Machine learning,ML) 方法作为一种人工智能技术,具有自动学习能力、高维数据处理能力、分析预测和分类决策能力,能有效解决上述传统复合材料研究方法存在的问题,被认为是复合材料结构设计、分析与预测中的一种新兴技术,已成为复合材料研究领域的发展趋势。本文综述并评价了ML 方法应用于复合材料力学领域的最新研究成果,重点关注复合材料力学性能预测、结构优化设计和损伤检测3 个方面的研究进展,并对其未来发展方向进行了讨论和展望。

MAX相增强金属基复合材料的研究进展

摘要:新型三元层状化合物MAX相因特殊的晶体结构而兼具金属和陶瓷的优良性能,是制备金属基复合材料的理想增强体。采用粉末冶金、浸渗法、机械搅拌铸造等方法制备了MAX相增强金属基复合材料,并深入研究了材料的成分、界面反应、制备工艺对其抗电弧侵蚀、摩擦磨损、阻尼等性能的影响。研究表明其在电接触、核反应堆、微波吸收和机械轴承等领域展现了广阔的应用前景。本文介绍了MAX相的性能和应用以及MAX相增强金属基复合材料的制备方法,并就MAX相增强金属基复合材料的微观组织和性能进行了综述,最后对其未来的研究方向进行了展望和总结。

二氧化硅复合气凝胶

摘要:二氧化硅复合气凝胶具有低密度,高比表面积,高孔隙率等优异性能,广泛应用于高温窑炉、石油天然气、航空航天等领域。本文先对无机复合、有机复合、纤维增强的二氧化硅气凝胶进行综述,并对复合气凝胶的导热系数、耐压强度,孔隙率、密度等物理性质进行对比。然后,总结了二氧化硅复合气凝胶的增材制造策略。最后,提出了二氧化硅复合气凝胶在制备和性能方面的问题,并展望了二氧化硅气凝胶复合材料在未来的发展方向。

网格互穿结构金属-多相复合材料研究综述及其工程减震应用

摘要:网格互穿结构金属-多相复合材料不仅保留了各组成相的材料特性,还通过互穿结构实现了性能的协同提升。通过内部各相的摩擦和粘弹性效应,网格互穿结构金属-多相复合材料在循环载荷作用下可有效地耗散能量,表现出优异的阻尼性能,在工程减震领域具有广阔的应用前景。本文综述了现有的3 种网格互穿结构金属-多相复合材料的研究进展,包括陶瓷/金属、金属/金属和高分子聚合物/金属复合材料,在此基础上对其制备工艺(熔体渗流法、金属取代法) 和主要性能(压缩和吸能性能、阻尼性能和吸声减噪性能) 进行了阐述。并以高分子聚合物/金属材料为例,介绍了网格互穿结构金属-多相复合材料在工程减震中的应用,对其存在问题以及未来研究趋势进行了分析展望。

商用飞机复合材料应用之路——基于系统工程理念

摘要:基于系统工程设计理念,探讨了复合材料在民用飞机设计制造中的应用过程。鉴于大型客机对高性能的要求,复合材料以其独特的轻质、高强、耐腐蚀等特性,已成为飞机发展的关键因素。旨在让潜在的材料供应商和合作伙伴更好地了解新材料应用与大型客机研制的具体过程和方法,从而促进技术创新与合作,共同推动航空制造业的发展。

纱线基柔性应变传感器制备方法研究进展

摘要:纱线基柔性应变传感器作为一维传感器具有较好的柔韧性、可编织特性及可拉伸性能,使其在人体运动监测方面有很大的应用优势。纱线基柔性应变传感器的制备方法主要包括纺丝法、纺纱法、后整理及复合方法,以其制备方法为切入点阐述了各类纱线基柔性应变传感器的制备过程及研究进展,并归纳了各类制备方法的特征和优缺点,最后提出了纱线基柔性应变传感器的未来研究方向,为进一步制备和研究该类传感器提供参考。