金刚石及其复合材料增材技术研究进展

摘要:金刚石在硬度、热导率、热震性能以及强度等多个性能方面具有其它材料无可比拟的优势,自金刚石人工合成后,在工业中的应用越来越广,相应的制备和应用技术也得到了快速发展,增材制造技术的出现更是为金刚石的应用带来了新的机遇。文中对金刚石及其复合材料的增材制造技术进行了系统的阐述,介绍了金刚石及其复合材料的主流增材制造技术,概述了增材制造过程的质量影响因素,梳理了主要的金刚石及复合材料结构,归纳了不同结构、不同材料的主要应用领域。结合国内外相关技术的发展现状,总结了金刚石及其复合材料增材制造技术面临的问题,提出了后续的发展建议,以期为金刚石及其复合材料的进一步研究和应用提供参考。创新点: (1) 从主流的金刚石及复合材料结构出发,阐述了国内外有关金刚石及其复合材料增材制造的研究及应用。(2) 提出金刚石及其复合材料增材制造技术面临问题,并对其发展趋势进行展望,具有重要的理论指导意义。

复合材料加工技术及装备发展综述

摘要:分析复合材料加工的主要特点和基本要求,研究加工过程中复合材料的切屑及缺陷形成机制、刀具结构及磨损特点,梳理国内外复合材料加工技术和装备的发展现状。研究认为,应该加强基础理论研究、注重技术创新。研究建议:应重点完善对复合材料微观切屑形成机制、加工缺陷的相关研究,形成复合材料加工质量评价标准;深入研究复合材料/ 金属的叠层钻削技术,形成成熟的工艺体系;坚持加工设备自主研发,降低对国外设备的依赖。

热喷涂陶瓷-树脂复合涂层的研究现状

摘要:陶瓷-树脂复合涂层兼具陶瓷材料和树脂材料的优异性能,具有良好的力学性能、摩擦磨损性能、耐腐蚀性能等,可用于防腐、减摩等领域,是当前热喷涂领域的新兴研究方向。如在先进航空发动机制造领域,通过在陶瓷涂层中添加树脂材料以增加涂层孔隙率,使高温可磨耗封严涂层的可磨耗性显著提升。然而,陶瓷与树脂的热物理性质和化学性质差异较大,导致复合涂层沉积时粒子的熔融沉积行为呈现复杂多样性,对涂层性能的影响规律尚不清晰。目前,国内外对陶瓷-树脂复合涂层的制备和应用开展了大量的研究,在不同热喷涂方法下,陶瓷材料和树脂材料对复合涂层结构、性能的影响取得了显著成果。基于此,本文综述了采用火焰喷涂、等离子喷涂、反应等离子喷涂三种热喷涂技术制备陶瓷-树脂复合涂层的国内外相关研究;比较分析了喷涂过程中,不同热喷涂技术对陶瓷材料与树脂材料的影响规律;梳理了等离子喷涂工艺的优化方法;展望了未来陶瓷-树脂复合涂层的研究重点与应用方向。

碳纳米管增强铝基复合材料界面与晶粒调控研究进展

摘要:随着碳纳米管增强铝基复合材料制备工艺的不断完善,碳纳米管的难分散问题被妥善解决,复合材料的强度有所提高,但复合材料的高模量、高强度没有得到充分利用,并出现“强度–塑性”倒置现象。本文总结了近年来对碳/铝复合材料界面结构、晶粒结构与复合构型设计的调控手段,讨论了界面结构强度对碳纳米管载荷传递效率的影响,分析了出现倒置现象的原因,并针对复合材料塑韧性差的问题,提出了调控思路,为制备强度高、韧性强的碳纳米管增强铝基复合材料提供依据。

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。

3D石墨烯气凝胶复合吸波材料的研究现状

摘要:随着信息技术的发展,电磁污染问题日益严重,开发具有“薄、轻、宽、强”特性的高性能吸波材料成为当务之急。石墨烯高电导率、高比表面积、低密度的优良特性受到研究人员的广泛关注。为解决单一石墨烯材料易引起的阻抗失配及损耗机制单一问题,引入其他组分制备多元复合材料,改善阻抗匹配、创造多样化的损耗机制是通用的设计方案。本文简要讨论了吸波机制,分述了介电型、磁复合型、有序型、压力诱导型4个类别,并通过材料选择(金属、陶瓷、铁氧体、导电聚合物、生物质材料等)、结构设计、机制分析等角度,结合领域内近年来的研究成果,总结了石墨烯基气凝胶吸波材料的研究进展,并对未来研究方向进行展望。

粉末冶金纳米颗粒增强钛基复合材料研究进展

摘要:钛基复合材料(TMCs)作为新一代轻质高性能金属结构材料在航空、航天等重大装备领域展现出广阔的应用前景。与传统微米增强TMCs 相比,纳米增强TMCs 在强塑性协同与热变形能力等方面展现出更为显著的优势,但目前由于纳米增强体分散性和热稳定性等问题,材料的性能潜力尚未充分发挥。如何设计TMCs 的复合体系和制备途径引入纳米增强体,并在热加工与热处理过程中保持稳定性,一直是纳米颗粒增强TMCs 面临的严峻挑战。本文围绕粉末冶金纳米颗粒增强TMCs 工艺特点、制备方法、组织特征与力学性能等方面分析研究现状和进展,指出纳米增强体分散性、热稳定性等制约其发展的基础问题,提出未来研究的发展方向。未来应侧重的研究方向有:(1)碳纳米材料增强TMCs 的界面反应控制与热稳定设计;(2)纳米颗粒增强TMCs 粉体的批量化低成本制备技术;(3)纳米颗粒增强TMCs 专用热变形及热处理工艺研究;(4)纳米颗粒增强TMCs 组织构型化设计及强韧化机理研究;(5)纳米颗粒增强TMCs 材料其他关键力学性能研究。

激光增材制造高温合金复合材料研究进展

摘要:对增材制造技术在高温合金复合材料中的研究进行了系统全面地梳理归纳,综述了增材制造高温合金复合材料的粉末混合、治金过程以及强化机制,并且在增材制造高温合金复合材料显微组织、缺陷及其性能方面进行详细对比分析。在此基础上,分析了增材制造高温合金复合材料研究现状及进展,并且对高温合金复合材料新增强相设计、增强相添加方式及其对蠕变、疲劳性能的影响机制等的研究进行了展望。希望对增材制造高温合金复合材料的研究和发展提供参考。