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连续纤维增强复合材料的3D打印工艺及应用进展

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.
复合 2024年08月28日
超声滚压表面复合强化研究综述

超声滚压表面复合强化研究综述

摘要：超声滚压技术通过位错的湮灭和产生将晶粒细化至纳米级，提高了材料硬度和耐磨损等性能。探讨了如何进一步提升材料的使役性能，通过将超声滚压与其他处理技术相结合形成复合加工工艺，克服单一超声滚压处理工艺的局限性，如超过塑性变形的极限或过度强化带来的起皱、开裂和压溃等。超声滚压表面复合强化技术作为特种复合加工工艺，在零件高性能表面制造中具有明显优势。根据超声滚压在复合工艺中的位置顺序，分别介绍了超声滚压前端强化、同步强化和后续强化3 种加工类型。超声滚压前端复合加工技术主要包括超声滚压复合物理气相沉积技术和超声滚压复合离子注入技术等。在超声滚压同步强化方面，讨论了声电耦合和温度场辅助超声滚压对变形层厚度和摩擦磨损性能的影响。在超声滚压后续强化方面，介绍了涂层复合超声滚压技术，讨论了它对涂层裂纹、孔隙以及表面粗糙度的影响。此外，分析了超声滚压对复合强化过程中材料微观组织演化和塑性变形的作用机制，总结了这些技术在改善表面强化效果和满足复杂服役要求方面的研究现状。最后，展望了超声滚压复合强化技术的应用前景和发展方向，强调了它在提高材料使役性能方面的研究价值和目标。
复合 2024年11月07日
面向复合材料带隙预测的两段式集成学习模型构建

面向复合材料带隙预测的两段式集成学习模型构建

摘要: 带隙是钙钛矿型复合氧化物材料重要的特征参数，对材料的物理化学性质起决定性作用，如导电性能和光电性能等。为了寻找适合不同应用领域的钙钛矿型材料，利用机器学习进行带隙预测是一种重要的研究手段。构建了一个两阶段异质集成学习模型，在第一阶段使用多种不同的基础机器学习器(回归模型)进行预测；在第二阶段把对预测结果影响较大的描述子和基础机器学习器进行集成学习。利用该模型对210种钙钛矿型复合氧化物材料的带隙进行预测，并与多种独立的机器学习算法以及不同集成策略模型的预测性能相对比，评估了本模型的预测性能。结果表明，这种两段式的集成学习模型能够更好地学习到材料数据的内在关系，并具有较好的预测效果和较强的泛化能力。
复合 2024年05月14日
光催化纳米抗微生物自清洁复合材料研究进展

光催化纳米抗微生物自清洁复合材料研究进展

摘要：表面光催化材料广泛用于表面自清洁、污水处理、水制氢等领域。特别是复合半导体纳米材料，利用p-n结原理可以大幅度提高表面自由电子和电子空穴浓度，从而提高吸收太阳光的能力，具有广阔的应用前景。阐述了纳米光催化材料领域的研究进展，以及在食品包装、医疗器械、交通设备及建筑材料领域抗菌自清洁的应用前景。
复合 2024年05月14日
碳纤维复合材料高温界面性能研究进展

碳纤维复合材料高温界面性能研究进展

摘要：碳纤维复合材料以其强度高、耐腐蚀、质量轻、抗疲劳等优良特性被广泛应用于航空航天及国防军工领域。然而，航空航天用复合材料结构部件在高温、湿热环境中会发生界面损伤和失效。上浆剂是碳纤维复合材料界面相的重要组成部分，研制可以增强界面强度和耐高温的上浆剂对提高复合材料的热力学性能具有重要意义。文中从碳纤维表面上浆剂的角度出发，重点介绍了碳纤维复合材料界面特性、上浆剂的作用机理以及高温下复合材料界面的破坏机制。最后，针对环氧上浆剂耐热性差的缺点，阐述了碳纤维耐高温涂层改性和纳米粒子改性，重点介绍了聚酰亚胺、聚醚醚酮、生物活性多巴胺及氧化石墨烯、多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)纳米粒子等类型改性上浆剂的研究进展。指出发展环境友好型上浆剂和POSS纳米粒子改性将是下一步工作的重点。
复合 2025年02月27日
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

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。
复合 2024年05月14日
金刚石粒度和含量对自蔓延高温合成NiAl结合金刚石复合材料性能的影响

金刚石粒度和含量对自蔓延高温合成NiAl结合金刚石复合材料性能的影响

摘要: 以Ni粉、Al粉、金刚石为原料,采用自蔓延高温合成法制备了NiAl结合金刚石复合材料,研究了金刚石的粒度和含量对Ni-Al 体系燃烧温度和燃烧波蔓延速度的影响以及对复合材料性能的影响。结果表明:金刚石降低了Ni-Al体系的燃烧温度和燃烧波蔓延速度,并提高NiAl基体的抗压强度和维氏硬度。但随着金刚石含量的增加,复合材料的力学性能有所下降,NiAl峰升高,Ni3Al峰下降。随着金刚石的粒度降低,Ni-Al体系的燃烧温度先降低后升高,燃烧波蔓延速度则是先增大后减小,复合材料的抗压强度先升高后降低,维氏硬度降低,Ni3Al 峰先升高后降低,NiAl和Ni峰则是先降低后升高。当金刚石含量为10mass%、粒度为150~180μm 时,复合材料的综合性能最佳,体积密度为3.28g/cm3,抗压强度为92.0MPa,维氏硬度为122.06HV,Ni3Al峰达到最高。
复合 2024年06月26日
碳纳米管膜用于碳纤维增强树脂基复合材料的电热固化技术

碳纳米管膜用于碳纤维增强树脂基复合材料的电热固化技术

摘要：为探索碳纳米管膜用于树脂基复合材料电热固化成型的工艺适用范围和应用前景，以CCF800H/EC120A碳纤维增强环氧预浸料为研究对象，用柔性碳纳米管膜对其电热固化处理。为优化电热固化工艺，对比了真空电热固化和模压电热固化对复合材料内部质量、玻璃化转变温度、力学性能及微观形貌的影响，以考察真空度和外压在电热固化过程中的作用。研究结果表明，碳纳米管膜可实现快速、均匀的加热；与模压电热固化相比，碳纳米管膜真空电热固化工艺所得复材板的内部质量好，玻璃化转变温度高，力学性能更优异，表明在该预浸料的电热固化过程中，真空度比外压对复材板成型质量和性能控制的作用更显著；与传统烘箱固化方式相比，真空电热固化复材板的弯曲强度保持率为90%，弯曲模量相当，层剪性能差距较小。
复合 2024年05月14日
面向零碳制冷与热泵的电卡复合材料及柔性制冷器件

面向零碳制冷与热泵的电卡复合材料及柔性制冷器件

摘要：电卡效应是一种新型凝聚态制冷效应，其来源于极性材料的电致相变导致的偶极有序度的可逆调控。由于使用电容型场效应（无载流子输运），电卡制冷循环能量可逆性好、介电损耗低，在单次极化-退极化循环中材料能量回复效率接近85%。因此，电卡制冷器件具有理论能效高、制冷功率密度大、器件集成度高、易维护、噪音低和尺寸缩放可控等优点。同时，由于其直接使用电能作为驱动，无需压缩机、永磁体等触发二次能量转换，能更方便地与民用、商用环境结合。综合各项指标，电卡效应具有的潜在技术优势不容忽视，被国际上多个组织认为有望成为一种大规模应用的替代制冷方式。然而，目前电卡制冷系统所使用的各类单相材料各自存在难以突破的缺陷。为了结合不同体系材料的优势，设计并制备复合材料是领域内重要的研究方向。综述电卡制冷复合材料的发展与其在柔性制冷/热泵系统中的应用，并展望电卡固态热管理技术在一揽子零碳技术中的未来发展方向与潜力。
复合 2024年05月14日
耐腐蚀不锈钢/碳钢复合材料的研究现状及前景

耐腐蚀不锈钢/碳钢复合材料的研究现状及前景

摘要：主要针对钢结构存在的腐蚀引起的安全性和耐久性不够，从而制约其性能及寿命的问题，提出了一种由不锈钢/碳钢通过热轧、冷压、锻造达到冶金结合而形成的金属材料，并以不锈钢/碳钢复合材料为研究对象，提出双金属净界面复合组坯技术与双金属轧制形性协同工艺及控制技术，开发出了适合不锈钢/碳钢复合金属材料工业化大规模生产的控制工艺，同时对不锈钢/碳钢复合系列产品的研究现状及前景做了详细阐述。
复合 2025年01月06日