检索结果-南通市图书馆

作者：谢薇上海交通大学

学位级别：硕士

三维碳纤维增强镁基复合材料(3D-C/Mg)具有高比强度、高比刚度和低热膨胀系数等优点,同时,三维编织结构克服了一维和二维复合材料各向异性明显的缺点,因此在航天、航空、以及先进武器系统等领域有广阔的应用前景。但是,高温制备的3D-C/M... 详细信息

三维碳纤维增强镁基复合材料(3D-C/Mg)具有高比强度、高比刚度和低热膨胀系数等优点,同时,三维编织结构克服了一维和二维复合材料各向异性明显的缺点,因此在航天、航空、以及先进武器系统等领域有广阔的应用前景。但是,高温制备的3D-C/Mg复合材料在冷却过程中,由于基体镁合金的热膨胀系数(CTE)是碳纤维的250倍,两者严重不匹配,造成复合材料内部存在很大的热残余应力,严重影响了材料的力学性能,甚至会引发材料开裂。本文以调整和改善3D-C/Mg复合材料残余应力为目标,研究了温度形变处理对复合材料残余应力的影响。首先,采用随动硬化有限元模型,研究了3D-C/Mg复合材料基体热残余应力的大小、分布以及不同工艺处理对热残余应力的影响。然后,根据数值模拟的结果,设计方案对复合材料进行了高、低温处理,并对比分析了处理前后复合材料的组织结构;最后研究不同方案处理后复合材料的力学性能,分析总结了残余应力改善以后,复合材料强度、模量和硬度的变化。有限元分析的结果表明:高温制备的3D-C/Mg复合材料冷却后,基体内产生很大的热残余应力,平均为147.32MPa。120℃和240℃高温处理后,基体中热残余应力的大小和分布变化不明显,平均热残余应力分别为138.38MPa和138.25MPa。但经过低温处理后,复合材料基体的残余应力明显减小,且随着处理温度的降低,热残余应力呈下降趋势,经过-78℃和-196℃处理后,基体平均热残余应力分别降低至99.40MPa和34.16MPa。实验进行对材料120℃高温处理和-196℃液氮处理,利用SEM和XRD衍射对比分析处理前后复合材料的微观形貌和晶面间距发现:高温制备的3D-C/Mg复合材料冷却后产生很大的热残余应力,一方面,使碳纤维微丝发生了严重的扭曲和变形,截面呈现椭圆或豆瓣状;另一方面,造成镁合金基体晶面间距变大。高温(120℃)处理后,残余应力变化微小,碳纤维截面仍呈椭圆形,镁基体晶面间距略大于处理前。液氮处理后,热残余应力明显减小,一方面,碳纤维微丝的截面回复至圆形;另一方面,镁基体的晶面间距更接近AZ91D合金。最后研究了残余应力改善对复合材料性能的影响,结果表明:120℃高温处理后,复合材料仍存在较大残余应力,弹性模量、硬度与处理前相比,分别降低了5.5%和4.2%,但由于基体韧性提高,弯曲强度提高了7.0%,断口呈现韧性断裂。液氮处理后,复合材料残余应力明显减小,弹性模量提高了9.2%,但由于残余应力下降,硬化作用消失,弯曲强度和硬度明显下降,分别降低了19.9%和17.2%,断口呈现准解离断裂,且与处理前相比,小断面更多。

关键词：三维碳纤维镁基复合材料残余应力温度形变处理有限元

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Al_2O_3-SiO_2-TiO_2表面涂层对3D-C_f/SiC复合材料力学性能的影响

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人工晶体学报 2018年第3期47卷 489-493页

作者：张善伟林文松王静静方宁象傅肃嘉上海工程技术大学材料科学与工程学院上海201620 浙江立泰复合材料股份有限公司湖州313219

采用溶胶凝胶法在三维碳纤维预制体(3D-Cf)表面形成Al2O3-SiO_2-TiO_2涂层,而后采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备了3D-Cf/Si C复合材料,通过SEM、XRD等分析测试手段以及三点弯曲等试验方法,研究了碳纤维的界面对复合材料的微观结构、力... 详细信息

采用溶胶凝胶法在三维碳纤维预制体(3D-Cf)表面形成Al2O3-SiO_2-TiO_2涂层,而后采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备了3D-Cf/Si C复合材料,通过SEM、XRD等分析测试手段以及三点弯曲等试验方法,研究了碳纤维的界面对复合材料的微观结构、力学性能的影响。结果表明,Al2O3-SiO_2-TiO_2涂覆处理后的碳纤维的强度约为原始碳纤维的96.8%,涂层碳纤维在复合材料断裂过程中起到了较好的增韧作用,涂层处理后的3D-Cf/Si C复合材料的抗弯强度达303 MPa,断裂韧度达6.5 MPa/m1/2。

关键词：三维碳纤维 Al2O3-SiO2-TiO2涂层 Cf/SiC复合材料力学性能

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3D-C_f/Mg复合材料的热残余应力研究

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宇航材料工艺 2012年第3期42卷 75-77,85页

作者：谢薇周聪马乃恒王浩伟上海交通大学材料科学与工程学院航空航天新材料研究中心上海200240

采用随动硬化有限元模型,研究了三维碳纤维增强镁基复合材料(3D-Cf/Mg)基体热残余应力的大小、分布以及不同工艺处理对热残余应力的影响。同时,对复合材料进行了高、低温处理,利用XRD定性分析了处理前后复合材料基体热残余应力的变化。... 详细信息

采用随动硬化有限元模型,研究了三维碳纤维增强镁基复合材料(3D-Cf/Mg)基体热残余应力的大小、分布以及不同工艺处理对热残余应力的影响。同时,对复合材料进行了高、低温处理,利用XRD定性分析了处理前后复合材料基体热残余应力的变化。计算结果表明:经过-196℃低温处理后,复合材料基体的平均Mises热残余应力由169.06 MPa减小至55.29 MPa;高温处理后,基体平均热残余应力几乎不变。该结果与实验结果吻合,证明了低温处理能明显降低复合材料基体的热残余应力。

关键词：三维碳纤维镁基复合材料热残余应力有限元

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CF表面涂层及PIP法3D-CF/SiC复合材料制备与性能研究

CF表面涂层及PIP法3D-CF/SiC复合材料制备与性能研究

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作者：王静静上海工程技术大学

学位级别：硕士

本文采用先驱体溶液浸渍裂解法、溶胶凝胶法在三维编织碳纤维预制体表面分别制备了PyC-SiC/SiO2涂层、Al2O3-SiO2-TiO2涂层。研究了界面制备条件对涂层碳纤维微观组织形貌、氧化性能及强度的影响。采用先驱体浸渍裂解工艺制备了分别含... 详细信息

本文采用先驱体溶液浸渍裂解法、溶胶凝胶法在三维编织碳纤维预制体表面分别制备了PyC-SiC/SiO2涂层、Al2O3-SiO2-TiO2涂层。研究了界面制备条件对涂层碳纤维微观组织形貌、氧化性能及强度的影响。采用先驱体浸渍裂解工艺制备了分别含两种不同界面相的3D-Cf/Si C复合材料。应用SEM、XRD等分析测试手段以及三点弯曲等试验方法,研究了碳纤维的界面对复合材料的微观组织形貌、力学性能、断裂行为的影响规律,得出了以下结论:(1)采用先驱体浸渍裂解法在三维编织碳纤维表面制备PyC-SiC/SiO2涂层,探究浸渍液的浓度和热处理温度两个因素,得到了内涂层为碳涂层的最佳制备工艺为:酚醛树脂浸渍液浓度为5 wt%、热处理温度为750°C。然后通过研究浸渍液中甲基三乙氧基硅烷(MTES)的浓度、裂解温度以及涂层涂覆次数三个因素,得到了外涂层为SiC/Si O2涂层的最佳制备工艺为:浸渍液中MTES的浓度为5 wt%、热处理温度为1400°C、涂覆次数为2次时涂层涂覆效果最好。PyC-SiC/SiO2涂层碳纤维的抗氧化性显著提高,且PyC-SiC/SiO2涂层碳纤维的强度保留率为原始碳纤维的87.7%。(2)采用溶胶凝胶法在三维编织碳纤维表面制备Al2O3-SiO2-TiO2涂层,通过探究浸渍液浸渍时间、裂解温度和涂覆次数三个因素,得到了最佳的制备工艺为:热处理温度为750°C、浸渍时间为40 min涂覆2次、涂层厚度约为470 nm时涂层的涂覆效果最好。Al2O3-SiO2-TiO2涂层碳纤维的抗氧化性明显提高,且Al2O3-SiO2-TiO2涂层碳纤维的强度保留率为原始碳纤维的96.8%。(3)通过先驱体浸渍裂解工艺制备了含两种不同界面相的3D-Cf/SiC复合材料。不同界面相及同一界面不同的涂覆工艺均对复合材料的力学性能有影响。涂层制备条件较优时的复合材料的性能也较好。含PyC-SiC/SiO2界面相的复合材料的抗弯强度为247 MPa。而含Al2O3-SiO2-TiO2界面相的复合材料的抗弯强度为303 MPa。(4)同无界面相复合材料脆性断裂相比,含界面相的复合材料均表现出韧性断裂的特征,涂层碳纤维在复合材料断裂过程中起到了较好的增韧作用。(5)通过对两种不同的界面在制备工艺与性能方面的对比,可以得出,先驱体浸渍裂解法制备的PyC-SiC/SiO2涂层相比于溶胶凝胶法制备的Al2O3-SiO2-TiO2的涂层,虽然制备周期短、涂层碳纤维的抗氧化性能较优,但是制备成本高,且纤维强度、材料性能方面均低于Al2O3-SiO2-TiO2涂层。

关键词：三维碳纤维 PyC-SiC/SiO2涂层 Al2O3-SiO2-TiO2涂层 Cf/SiC复合材料 PIP法

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