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镀镍石墨烯/钛复合材料界面力学行为的分子动力学研究

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精密成形工程 2024年第4期16卷 45-52页

作者：王锐韩秀丽康鹏超李婉莹武高辉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150000

目的研究拉伸载荷下镀镍石墨烯/钛复合材料界面的应力-应变行为。方法采用分子动力学模拟方法,建立了镀镍石墨烯/钛复合材料界面的单晶模型,研究了不同方向拉伸载荷下材料的力学行为。结果镀镍石墨烯复合材料的力学性能随着镀层厚度的... 详细信息

目的研究拉伸载荷下镀镍石墨烯/钛复合材料界面的应力-应变行为。方法采用分子动力学模拟方法,建立了镀镍石墨烯/钛复合材料界面的单晶模型,研究了不同方向拉伸载荷下材料的力学行为。结果镀镍石墨烯复合材料的力学性能随着镀层厚度的增大而提高,镀层镍可以作为位错源使复合材料的位错密度提高,镀层镍塑性变形的滞后使镀镍石墨烯/钛复合材料具有更高的塑性变形能力。结论材料的力学性能更多依赖于镀镍层数,随着镀层厚度的增大,镀镍石墨烯/钛复合材料表现出了更高的抗拉强度,但界面处的裂纹和空洞数量也有所增加,材料的延伸率有所下降。

关键词：镀镍石墨烯钛基复合材料分子动力学界面力学行为

影响惯性仪表精度长期稳定的材料学问题与对策

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导航定位与授时 2024年第2期11卷 46-56页

作者：宫灯曹又方赵之赫姜龙涛武高辉中国航发控制系统研究所江苏无锡214063 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900 哈尔滨工业大学材料学院哈尔滨150001

陀螺仪和加速度计等惯性仪表的精度对零组件的尺寸变化有着极其敏感的反应。随着对惯性仪表精度及其稳定性研究的深入,发现材料的尺寸不稳定是导致精度稳定性差的主要原因之一。以多种惯性仪表构件的常用材料为例,从材料学角度系统综述... 详细信息

陀螺仪和加速度计等惯性仪表的精度对零组件的尺寸变化有着极其敏感的反应。随着对惯性仪表精度及其稳定性研究的深入,发现材料的尺寸不稳定是导致精度稳定性差的主要原因之一。以多种惯性仪表构件的常用材料为例,从材料学角度系统综述了微观缺陷、第二相、晶粒和织构、内应力以及环境因素对材料尺寸稳定性的影响规律,并提出了如何从材料内禀特性出发改善惯性仪表精度长期稳定性,展望了惯性仪表材料与工艺的未来发展方向。

关键词：惯性仪表铝基复合材料尺寸变化精度稳定性微观组织

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金属基复合材料发展的挑战与机遇

复合材料学报 2014年第5期31卷 1228-1237页

作者：武高辉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

装备技术的升级换代和转型为材料研发带来了前所未有的挑战,金属基复合材料(MMCs)具有极好的可设计性,可迎接这种挑战。有效地利用不同性质、形态、尺度的无机非金属及碳等材料作为MMCS增强体,可为其获得丰富的性能与功能,这是MMCs的未... 详细信息

装备技术的升级换代和转型为材料研发带来了前所未有的挑战,金属基复合材料(MMCs)具有极好的可设计性,可迎接这种挑战。有效地利用不同性质、形态、尺度的无机非金属及碳等材料作为MMCS增强体,可为其获得丰富的性能与功能,这是MMCs的未来发展趋势和机遇。简要介绍了笔者在MMCs设计研究中的几项尝试经验和实例,包括自润滑功能性界面设计、非烧蚀功能性设计、材料高温恒刚度性能设计、地磁屏蔽结构-功能一体化设计和高强韧固溶体界面设计,证明了MMCs性能与功能设计的有效性。

关键词：金属基复合材料自润滑非烧蚀恒刚度地磁屏蔽界面设计

无压浸渗法制备氧化态SiC颗粒增强铝基复合材料

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无机材料学报 2012年第4期27卷 353-357页

作者：张强姜龙涛武高辉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

研究了SiC颗粒在1000~1200℃的氧化行为,其氧化增重率与保温时间符合抛物线规律,氧化增重受扩散过程控制,氧化激活能为219 kJ/mol.采用预氧化处理的SiC颗粒为增强体,含Si、Mg的铝合金为基体,通过无压浸渗方法制备了SiCp/Al复合材料,分... 详细信息

研究了SiC颗粒在1000~1200℃的氧化行为,其氧化增重率与保温时间符合抛物线规律,氧化增重受扩散过程控制,氧化激活能为219 kJ/mol.采用预氧化处理的SiC颗粒为增强体,含Si、Mg的铝合金为基体,通过无压浸渗方法制备了SiCp/Al复合材料,分析了复合材料的微观组织与界面形貌,探讨了无压浸渗机理.复合材料中颗粒分布均匀,无偏聚现象.材料制备过程中存在界面反应,SiC颗粒表面的氧化层与铝合金中的Mg、Al反应形成了一定数量的MgAl2O4.界面反应的存在提高了润湿性,促进了无压自发浸渗.

关键词： SiC颗粒氧化无压浸渗界面反应

轴向冲击载荷作用下铝基复合泡沫填充管的实验研究（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2023年第11期 978-991页

作者：王理张博一张箭蒋月新王伟武高辉哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨工业大学金属基复合材料工程技术中心

目的：本文旨在分析铝基复合泡沫在轴向冲击荷载作用下不同参数（泡沫芯材平均粒径和冲击速度等）对填充管力学性能和吸能能力的影响，并研究填充管试件的设计方法，以提高泡沫填充管试件的耐撞性。创新点：1.利用三种新型铝基复合泡沫... 详细信息

目的：本文旨在分析铝基复合泡沫在轴向冲击荷载作用下不同参数（泡沫芯材平均粒径和冲击速度等）对填充管力学性能和吸能能力的影响，并研究填充管试件的设计方法，以提高泡沫填充管试件的耐撞性。创新点：1.利用三种新型铝基复合泡沫材料与铝管结合，制备具有优异性能的铝基复合泡沫填充管试件；2.对比分析复合泡沫填充管在不同类型荷载作用下的吸能表现。方法：1.通过冲击加载实验，研究轴向冲击荷载作用下复合泡沫平均粒径和加载速度对填充管试件力学性能的影响（图12和13）;2.通过结合静力加载实验，对比分析填充管在两种荷载作用下变形模式和吸能能力的特点，并验证复合泡沫填充管缓冲吸能的优越性（图22）。结论：1.随着复合泡沫芯材平均孔径的增加，试件的塑性变形能力增强。2.铝管能有效限制芯材的开裂，使试件的初始峰值压碎载荷和平均压碎载荷均有明显提高。3.所有铝复合泡沫填充管在冲击加载下的比吸能均高于15 J/g；其中150SFFT的比吸能可达25 J/g，优于普通泡沫铝试件。4.150SFFT在轴向冲击载荷下的峰值载荷是静态压缩载荷下的1.93倍；冲击载荷下材料的应力水平提高，且填充管试件的有效吸能率可达97.8%。

关键词：铝基复合泡沫耐撞性力学性能能量吸收

亚微米级Al_2O_(3P)/6061Al复合材料的断裂行为

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复合材料学报 1998年第3期15卷 27-31页

作者：赵永春武高辉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院

本文通过对亚微米级Ａｌ２Ｏ３Ｐ／６０６１Ａｌ复合材料的ＳＥＭ的动态拉伸观察，研究了该材料的微观断裂行为及其与宏观力学性能的关系，定量地描述了亚微米级Ａｌ２Ｏ３Ｐ／６０６１Ａｌ复合材料的断裂过程，并讨论了该种复合材料的... 详细信息

本文通过对亚微米级Ａｌ２Ｏ３Ｐ／６０６１Ａｌ复合材料的ＳＥＭ的动态拉伸观察，研究了该材料的微观断裂行为及其与宏观力学性能的关系，定量地描述了亚微米级Ａｌ２Ｏ３Ｐ／６０６１Ａｌ复合材料的断裂过程，并讨论了该种复合材料的断裂机制。

关键词：亚微米断裂三氧化二铝铝基复合材料

复合添加Sc、Zr、Ti对Al-Mg合金组织与性能的影响

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稀有金属材料与工程 2010年第4期39卷 719-722页

作者：王旭陈国钦李冰武高辉蒋大鸣哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001

采用布氏硬度计、金相显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了微量Sc、Zr、Ti以及Mg含量对Al-Mg合金的显微组织与布氏硬度的影响。结果表明,单独添加Sc、Zr元素的合金与未添加的Al-Mg合金的铸态组织相比,合金的晶粒组织得到了一定... 详细信息

采用布氏硬度计、金相显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了微量Sc、Zr、Ti以及Mg含量对Al-Mg合金的显微组织与布氏硬度的影响。结果表明,单独添加Sc、Zr元素的合金与未添加的Al-Mg合金的铸态组织相比,合金的晶粒组织得到了一定的细化,复合添加Sc、Zr、Ti3种元素的合金铸态组织的晶粒细化程度更为明显。同时在Sc、Zr、Ti相同含量下,Mg元素的增加也能进一步细化合金的晶粒组织,这是由于Mg元素固溶强化的结果,使得合金的布氏硬度提高。对Al-10Mg-Sc-Zr-Ti合金进行均匀化退火处理后,合金的硬度较铸态组织提高了10%,这是Al3(Sc1-xZrx)、Al3(Sc1-xTix)及Al3(Sc1-x-yZrxTiy)大量沉淀相二次析出,弥散度增大、分布更加均匀的结果。

关键词： Al-Mg合金显微组织 Al3(Sc1-x-yZrxTiy) 布氏硬度

金属基复合材料性能设计——创新性思维的尝试

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中国材料进展 2015年第6期34卷 432-438,461页

作者：武高辉哈尔滨工业大学材料科学与工程学院金属复合材料与工程研究所黑龙江哈尔滨150001

空间技术、信息技术等现代工业技术的发展对材料性能提出了前所未有的挑战。金属基复合材料可以通过选择不同种类、不同形态的增强体和不同力学、化学、物理特性的基体,通过调整二者的分布和结合方式,便可以获得丰富多彩的材料性能和功... 详细信息

空间技术、信息技术等现代工业技术的发展对材料性能提出了前所未有的挑战。金属基复合材料可以通过选择不同种类、不同形态的增强体和不同力学、化学、物理特性的基体,通过调整二者的分布和结合方式,便可以获得丰富多彩的材料性能和功能。金属基复合材料的可设计性是迎接这种挑战的巨大优势,因此其性能与功能的设计研究会是金属基复合材料研究的大趋势。从研究思路和实际效果等方面简要介绍了近期在金属基复合材料性能设计研究中的几项典型案例,包括高尺寸稳定性设计、自润滑功能设计和高温恒刚度设计等,证明了金属基复合材料性能与功能设计对促进材料研究进步的有效性,相关深入的基础理论分析将在其他研究论文中详述。

关键词：金属基复合材料性能设计尺寸稳定性自润滑恒弹性

Al及其复合材料尺寸稳定性原理与稳定化设计研究进展

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金属学报 2019年第1期55卷 33-44页

作者：武高辉乔菁姜龙涛哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

尺寸稳定性是指材料在长期贮存或者服役环境下保持原始尺寸不变的能力。陀螺仪、星敏感器、光学观瞄设备等角度、速度、位置传感器的关键零部件对材料的微变形十分敏感,材料的尺寸不稳定性问题已经成为制约装备精度的"卡脖子"问题。国外... 详细信息

尺寸稳定性是指材料在长期贮存或者服役环境下保持原始尺寸不变的能力。陀螺仪、星敏感器、光学观瞄设备等角度、速度、位置传感器的关键零部件对材料的微变形十分敏感,材料的尺寸不稳定性问题已经成为制约装备精度的"卡脖子"问题。国外自20世纪70年代从金属的热处理、预拉伸变形等组织调控方法入手做了较深入的研究,我国关于材料尺寸稳定性的研究十分薄弱,主要集中于残余应力的影响上,工程效果不明显。本文介绍作者及其团队长期从事材料尺寸稳定性研究的体会与成果,包括长期贮存(无应力)条件下尺寸稳定性的表征新方法,基于该方法发现了铝合金相稳定、组织稳定及其各向异性的基本规律;总结了铝基复合材料尺寸稳定性设计的基本原理和基于增强体弥散度的设计思路;高尺寸稳定性的光学级、仪表级SiC/2024Al复合材料的微观构型特征及其在实际工程中应用的效果。理论和实践表明,仪表精度及其精度稳定性取决于材料的尺寸稳定性,而材料的稳定性首要因素是其内禀变形特性,而残余应力是次要的。本工作也表明,尺寸稳定性原理的应用对于精密轴承一类高精度零件的技术提升也将有启发性。

关键词：尺寸稳定性金属基复合材料评价方法复合材料设计