检索结果-南通市图书馆

作者：唐会聪石家庄铁道大学

学位级别：硕士

SiC/ti基复合材料由于具有高比强度、高比刚度、耐高温以及耐疲劳等优异性能,是热门的空天材料。将SiC/ti基复合材料用于飞行器蒙皮能够提高飞行器表面耐高温性能,提升飞行器飞行速度上限以及在不降低强度的情况下减轻飞机重量。传统制... 详细信息

SiC/ti基复合材料由于具有高比强度、高比刚度、耐高温以及耐疲劳等优异性能,是热门的空天材料。将SiC/ti基复合材料用于飞行器蒙皮能够提高飞行器表面耐高温性能,提升飞行器飞行速度上限以及在不降低强度的情况下减轻飞机重量。传统制造该材料的方法存在制造成本高、周期长、需要专用工装和模具等缺点。本文采用制造周期短、制造成本低、无需专用工模具、制造零件形状复杂等特点的激光熔覆叠层复合增材制造技术(LCLD)制备SiC纤维增强钛基复合材料,主要在专用成形装置设计、控制系统开发及三维成形工艺三个方面开展研究工作。首先,针对SiC/ti基复合材料激光熔覆叠层复合增材制造工艺要求,设计了SiC/ti复合材料激光熔覆叠层复合增材制造装置。设计的铺拉丝装置,实现了将SiC纤维精准铺放到成形平面的功能;设计的四轴运动平台,成形尺寸为300 mm×300 mm×20 mm,成形精度达±0.2 mm;设计的成形室实现了钛合金粉末、保护气、激光、冷却水等输入功能,并能够为SiC/ti基复合材料LCLD成形提供所需氩气环境功能。然后,利用控制卡和驱动器等元件搭建了控制上述设计装置的运动系统,实现了对激光、送粉器、载气、保护气及夹丝钳等通断控制,实现了对四个线性运动平台的运动控制;利用MFC语言,研发出配套该装置的控制软件,实现了PC机与控制卡通讯、CLI数据读取与显示、运动调试、工艺参数管理、I/O控制、成形代码生成、成形过程监控等功能。最后,利用研发的装置和控制系统进行了SiC/ti基复合材料工艺实验。一维成形及纤维铺设研究表明:设计的铺拉丝装置能够将纤维精准铺放到成形平面上;送粉速率越大,纤维保持度越高;激光功率和扫描速率对纤维烧损影响较大,且随激光功率增加,纤维烧损的临界扫描速率逐渐增加。当激光功率为360 W时,纤维烧损的临界扫描速率为6 mm/s。二维成形研究表明:初步成形加重熔能减少道间缺陷,提高表面成形质量;界面厚度随重熔扫描速度增加而减小;ti和Si元素在界面反应层中的含量呈线性变化,且变化趋势相反;由基体到纤维,纤维与基体界面可能存在ti C、tiSiC及SiC等物相。三维初步成形研究表明:重熔后纤维保持度较好,且基本无缺陷,后续成形对底层纤维保持度没有影响。

关键词： sicf/ti-6al-4v复合材料激光熔覆叠层复合增材制造装置硬件系统软件系统成形工艺

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激光熔覆sicf/ti-6al-4v复合材料界面特性与性能研究

激光熔覆SiCf/Ti-6Al-4V复合材料界面特性与性能研究

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作者：韩振中石家庄铁道大学

学位级别：硕士

SiC/ti-6al-4v复合材料因其质量轻、性能优异,在高端装备制造领域将有着极大的应用前景。本课题组采用激光熔覆叠层技术不同于箔-纤维-箔法(FFF)、纤维涂层法(MCF)等传统制备方法,其急冷急热的特点使SiC纤维和金属之间的元素扩散时间短... 详细信息

SiC/ti-6al-4v复合材料因其质量轻、性能优异,在高端装备制造领域将有着极大的应用前景。本课题组采用激光熔覆叠层技术不同于箔-纤维-箔法(FFF)、纤维涂层法(MCF)等传统制备方法,其急冷急热的特点使SiC纤维和金属之间的元素扩散时间短,界面均匀程度和界面产物的难以控制。首先,利用激光熔覆叠层复合增材制造系统和优化的工艺参数,采用国产有C涂层的SiC纤维和无C涂层的SiC纤维,制备了纤维单向增强的SiC/ti-6al-4v板材复合材料和SiC/C/ti-6al-4v板材复合材料30 mm×20 mm的长方形试样面板,厚度约为1 mm。其次,使用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱仪对900℃、950℃下短时热暴露态下的SiC/ti复合材料的微观组织、界面反应层成分和厚度及基体和纤维元素扩散进行了分析。研究结果表明,采用激光熔覆叠层技术制备SiC/ti-6al-4v复合材料虽成形时间短,但SiC纤维、C涂层、基体之间也会发生界面反应,界面反应产物主要为ti C。与纤维表面无C涂层的SiC/ti-6al-4v相比较,纤维C涂层可有效抑制纤维表面损伤,起到保护纤维的作用,反应的动力学参数频率因子k和反应激活能Q略微增大。然后,采用纳米压痕仪、显微硬度仪对复合材料进行微观力学性能分析,通过对拉伸断口及界面结合强度,研究发现经短时真空高温热暴露,SiC纤维、C涂层、基体及界面反应层的硬度值和弹性模量没有发生明显的变化,表明该材料在900℃及以下温度具有良好的短时热稳定性。C涂层的弹性模量介于ti-6al-4v和SiC,在一定程度上可有效避免在SiC纤维上产生应力集中。最后,利用电子万能材料拉伸试验机对SiC/ti-6al-4v复合材料进行纵向拉伸测试。研究发现,由于复合材料在制备过程中会生成脆性界面产物、纤维含量占比低、融合不良等缺陷,使得复合材料的纵向拉伸强度略微降低。

关键词： sicf/ti-6al-4v复合材料短时高温真空热暴露显微组织界面特性力学性能

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热暴露对SiC_f/ti-6al-4v复合材料热膨胀行为的影响(英文)

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稀有金属材料与工程 2010年第8期39卷 1329-1333页

作者：黄斌杨延清张荣军罗贤梅运旺陈彦西北工业大学陕西西安710072

研究了热暴露对sicf/ti-6al-4v复合材料热膨胀行为的影响。对基体合金、制备态复合材料、经900℃热暴露10,25及75h的复合材料的热膨胀行为进行了实验测量。结果表明,无论纵向和横向,热暴露的复合材料其热膨胀系数均高于制备态复合材料... 详细信息

研究了热暴露对sicf/ti-6al-4v复合材料热膨胀行为的影响。对基体合金、制备态复合材料、经900℃热暴露10,25及75h的复合材料的热膨胀行为进行了实验测量。结果表明,无论纵向和横向,热暴露的复合材料其热膨胀系数均高于制备态复合材料。且无论纵向和横向,经900℃热暴露10和75h的复合材料热膨胀系数均高于经900℃热暴露25h的复合材料。这是因为经900℃热暴露25h的复合材料拥有较为合适的界面反应。另外,在对复合材料纵向热膨胀系数进行预测时,因为Schapery模型在整个加热过程中都考虑了热拉伸残余应力对复合材料热膨胀系数的影响,因此在CTE曲线的高温阶段,预测值低于实验值。

关键词： sicf/ti-6al-4v复合材料热膨胀系数(CTE) 热暴露界面反应

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sicf/ti-6al-4v的激光熔覆工艺与界面产物研究

SiCf/Ti-6Al-4V的激光熔覆工艺与界面产物研究

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作者：林齐石家庄铁道大学

学位级别：硕士

SiC/ti-6al-4v复合材料结合了纤维和金属的优异性能,是非常理想的航空航天材料,但其传统制备方法有诸多局限。本课题基于叠层实体制造技术和激光熔覆沉积技术,提出了一种可以制备SiC/ti-6al-4v复合材料的激光熔覆叠层复合增材制造技术,... 详细信息

SiC/ti-6al-4v复合材料结合了纤维和金属的优异性能,是非常理想的航空航天材料,但其传统制备方法有诸多局限。本课题基于叠层实体制造技术和激光熔覆沉积技术,提出了一种可以制备SiC/ti-6al-4v复合材料的激光熔覆叠层复合增材制造技术,并从纤维的表面处理、激光熔覆工艺参数及纤维与基体的界面产物三个方面进行研究。分别对无涂层、C涂层、Cu涂层和ti-6al-4v涂层SiC纤维在激光作用下的分解情况进行研究。结果表明:不同涂层对纤维的保护情况是:ti-6al-4v涂层>Cu涂层>C涂层>无涂层;成本较低的化学镀铜最佳工艺参数是:氢氧化钠2.5 g,反应时间60 min。针对SiC纤维在激光作用下易分解的特点,研究了保护气体流量、离焦量、送粉速率、激光功率和扫描速度对纤维分解情况的影响规律。结果表明:保护气体流量和离焦量最佳参数分别为15 L/min和1 mm;当激光功率大于225W小于300 W,扫描速度大于3 mm/s时,SiC纤维不发生分解;当激光功率大于300 W小于330 W,扫描速度大于4 mm/s时,SiC纤维不发生高温分解行为;当激光功率大于330 W小于360 W,扫描速度大于6 mm/s时,SiC纤维不发生高温分解行为;当激光功率为大于360 W小于400 W,扫描速度大于20 mm/s时,SiC纤维不分解;激光功率大于400 W,熔覆层内纤维完全分解。激光功率越小,扫描速度越大,纤维越不容易分解,优化的工艺参数区间为后续成形提供了依据。分别对有C涂层、Cu涂层和ti-6al-4v涂层的SiC/ti-6al-4v界面产物进行研究。结果表明,对于涂C层SiC/ti-6al-4v复合材料,当激光功率为300W、扫描速度为3 mm/s时,在纤维和基体的上部反应区,界面产物为C涂层、tiSi和tiC|tiC和tiSi|tiC和tiSi,在纤维和基体下部反应区,界面产物为C涂层、tiSi和tiC|tiC和tiSi(C)|tiC和tiSi(C);当激光功率为300W、扫描速度为20 mm/s时,界面产物为C涂层、tiSi和tiC|tiC。对于涂Cu层的SiC/ti-6al-4v复合材料,Cu涂层与纤维结合力极弱,在复合材料制备环节发生剥落。对于涂ti-6al-4v层SiC/ti-6al-4v的复合材料,界面产物为C涂层、tiSi和tiC|tiC。有ti-6al-4v涂层的SiC纤维与其他涂层的SiC纤维相比,与基体反应层薄,反应产物简单、化学性质稳定,是课题中最理想的涂层。

关键词： sicf/ti-6al-4v复合材料激光熔覆叠层复合增材制造技术纤维分解纤维涂层界面产物

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