含脱粘界面陶瓷颗粒增强金属基复合材料弹性常数预报

基于eshelby等效夹杂理论和mori-tanaka平均场理论,导出含损伤两相复合材料的刚度张量.认为颗粒增强金属基复合材料的界面脱黏受控于颗粒所受的拉应力,引入weibull分布函数描述颗粒脱黏概率,且受单向拉伸载荷作用时,仅在沿受力方向的上下两侧发生部分界面脱黏,从而将部分脱黏的各向同性颗粒由一完好的横观各向同性颗粒来等效,建立了部分脱黏模型.假定基体为各向同性材料,颗粒仅产生弹性变形,基体产生弹塑性变形且满足mises屈服准则和等向强化准则,采用割线模量法讨论了球形颗粒增强金属基复合材料部分界面脱黏时的弹塑性性能,理论预测与实验结果吻合较好.

为研究粉末冶金制备的碳化硅颗粒增强铝基复合材料(sicp/al)中sicp含量对材料机械性能的影响,使用弹性波法测量了sicp含量不同的标准试样的弹性常数矩阵.利用christoffel方程建立了横观各向同性材料波速与弹性常数之间的关系,介绍了水浸斜入射法测量准横波和准纵波波速的基本原理和测量过程,基于上述原理进行了试验,计算出了被测试件的弹性常数.结果表明,sicp/al沿挤压方向的机械性能最高,并且随着sicp含量的增加,弹性常数变大,材料的强度升高.

用铝和陶瓷颗粒制成复合材料,在7.62mm穿甲弹的侵彻下,复合材料的抗弹性能表现为:当复合材料中的陶瓷颗粒尺寸小于8mm时,防护系数随陶瓷尺寸的增加而缓慢增加;当陶瓷尺寸大于8mm时,防护系数随陶瓷尺寸的增加快速增加。在抗弹过程中,由于铝对陶瓷的约束作用,和铝与陶瓷界面的波阻特性,用铝复合陶瓷块制备陶瓷复合材料可以提高复合材料的抗弹性能

应用细观力学理论研究颗粒增强复合材料界面损伤问题，分析颗粒界面局部开裂与均匀开裂同时存在时材料弹性性能的改变，讨论损伤颗粒形状对材料有效弹性模量的影响。所有分析结果均以显式给出，以便于研究者参考及工程应用。

混杂增强金属基复合材料是一种刚刚发展起来的新材料,它在各个领域已得到应用。对混杂增强金属基复合材料增强相预制块从不同方面进行了详细的介绍,对混杂增强金属基复合材料增强相预制块制备工艺技术、粘结剂类别、烘干烧结工艺等研究现状进行了综述,指出了预制块制备中存在的问题,提出了今后的发展方向。

如何由增强纤维及树脂基体的力学性能估算单向纤维增强材料的弹性性能,是许多复合材料力学研究者极为关注的问题之一。本文用玻璃/环氧单向复合材料的实验数据与著名学者建议的计算公式做了比较,指出计算玻璃/环氧单向复合材料弹性性能的适用公式。

金属陶瓷基复合材料课件

通过模拟颗粒随机分布的复合材料,应用均匀化方法预测出材料的宏观等效弹性性能,研究其统计特性,探讨颗粒大小、分布和几何形状的变化对材料等效弹性性能的影响。结果表明:所取代表体元尺寸与颗粒尺寸之比大于某临界值时,材料的宏观等效杨氏模量趋于某恒定值;颗粒位置的随机性使材料等效杨氏模量的概率分布近似为正态分布;椭圆形截面的增强相有助于提高材料的等效杨氏模量。

本文研究了非晶态硅酸铝纤维的晶化原理及晶化工艺，以便改善纤维和复合材料的成本和性能，并用ｘ－射线能谱、ｘ－射线衍射、电子探针和透射电镜分析技术研究了纤维与铝硅合金的界面反应现象。与非晶态硅酸铝短纤维相比，晶化硅酸铝纤维的硬度高，与熔融金属有稳定的化学反应，晶化硅酸铝纤维增强铝硅合金复合材料的高温抗拉强度得到提高。

用细观力学的方法对陶瓷颗粒增强金属基复合材料进行研究,把材料简化为三相模型,陶瓷粒子和基体壳简化为椭球形二相胞元,用mori-tanaka法建立二相胞元的刚度预报模型。结果表明,二相胞元为横观各向同性,具有5个独立的弹性常数。据二相胞元方位的随机性,由应力应变换轴公式和物理方程确定复合材料的平均应变,进而得到复合材料的等效弹性模量和等效泊松比以及等效刚度模量的理论计算公式,并通过对所建模型的分析,确定各参量与陶瓷颗粒含量之间的关系。

题目：碳纤维增强陶瓷基复合材料 抗氧化研究 学生： 学号： 院（系）：材料科学与工程学院 专业：无机非金属材料工程 指导教师： 2013年05月22日 碳纤维增强陶瓷基复合材料抗氧化研究 （陝西科技大学710021） 摘要：碳纤维增强陶瓷基复合材料(cfrcmcs)具有良好的高温力学性能和热性 能，是航空航天领域非常理想的热结构材料．但cfrcmcs中的碳纤维极易 发生氧化，因此cfrcmcs的氧化防护问题一直是cfrcmcs研究的热点。 文章对碳纤维改性、基体抗氧化技术、界面层抗氧化技术和表面涂层技术这四种 cfrcmcs的抗氧化技术及其原理进行了评述，分析了各类抗氧化技术的特点 并对其发展趋势进行了展望． 关键词:碳纤维;陶瓷基复合材料;抗氧化涂层,氧化保护 1前言 碳纤维增强陶瓷基复合材料（ｃｆｒｃｍｃ

非金属基复合材料 1、聚合物基复合材料 聚合物基复合材料又被称为增强塑料，作为一种最实用的轻质结构材料， 在复合材料工业中占有主导地位。聚合物基复合材料主要分为两大类，即颗粒、 晶须、短纤维复合材料以及连续纤维复合材料。短纤维复合材料主要作为次结构 件，比如汽车的车壳等。连续纤维复合材料是在树脂基体中适当排列高强、高刚 度的连续长纤维组成的材料体系，可用作次结构件，也可用作主结构件。从基体 材料来讲，聚合物基复合材料可分为热固性树脂、热塑性树脂和橡胶基复合材料。 与钢、铝等传统的金属材料相比，聚合物基复合材料比强度高，比拉伸 模量大，热膨胀系数低。表1为典型的单向纤维复合材料的性能。 1）非连续纤维增强复合材料 非连续纤维（颗粒、晶须、短纤维）可以用来增强各种聚合 物，根据组分、制备方法、性能以及应用的不同主要分为4类： （1）热塑成型组合物 （2）可热成型板材 （

以sicp/6066al复合材料为例,计算和分析了界面性能参数(界面/基体模量比、界面泊松比和界面体积含量)及细观结构参数(颗粒形状、排列方式和尺寸变化方式)对颗粒增强铝基复合材料弹性模量的影响.结果表明:组分性能与界面性能对复合材料的弹性模量影响显著,细观结构的影响不明显,在工程应用中可以忽略细观结构的影响.在保证复合材料延伸率的前提下,最有效增加复合材料弹性模量的途径是改善复合材料的界面结合情况.当界面模量为基体模量的20%~30%时即可获得满意的增强效果.

颗粒增强铜基复合材料研究进展

利用mts810材料试验机对体积含量为3%的tic颗粒增强钛基复合材料tp-650及基体钛合金进行了准静态拉伸试验,获得了材料弹塑性变形的应力应变曲线。结果表明,复合材料及基体材料达到屈服后,直至材料的迅速失效,几乎没有应变硬化效应。由断口分析可以看出,tp-650断口平齐,无颈缩现象,断口无韧窝,呈明显的脆性断裂特征,颗粒与基体界面有明显的脱粘现象。最后,基于mori-tanaka平均场理论和割线模量法讨论了颗粒增强钛基复合材料tp-650的弹塑性性能,理论预测与试验结果基本吻合。

复合材料第十三章-金属基复合材料

基于对埋入无限大基体中的夹杂作微"膨胀"型体积扰动的假设,提出复合材料有效弹性模量的一种预测模型。以自洽理论为出发点,推导出基体和夹杂均为各向同性的颗粒增强复合材料有效弹性模量的细观力学解析计算公式。以颗粒增强金属基复合材料和纳米增强相复合材料为算例对有效弹性模量进行了预测,并与已有的实验及用传统的mori-tnanka法的预测结果进行比较,证明所提出的解析公式的合理性和工程实用性。

通过对颗粒增强复合材料中增强颗粒长径的统计分析，推导出颗粒长径比与其所占体积分数的关系，并将其纳入到复合材料有效弹性模量的计算公式中。测试结果表明，经修正后的预报公式具有较高的精度。

提出了一种用于预测颗粒增强复合材料有效弹性模量的多步法.将基体与部分颗粒均质化为一种混合物,计算得到其力学性能后再当成新的基体,如此反复,直到计算出复合材料的有效模量.利用四种多步法计算了不同填充分数和不同模量比复合材料的有效弹性模量,并与全尺寸有限元计算结果进行了对比.结果显示,低体积分数下多步法结果与有限元模型计算结果误差较小,并随着体积分数的提高而增大,其中fem-fem法精度最高.有限元多步法可有效解决因复合材料填充比高、颗粒尺寸相差大而造成的计算模型过大等困难,可在一定精度要求下代替全尺寸有限元预测复合材料有效性能.

颗粒增强方法是实现材料高性能化的重要手段。预测颗粒增强复合材料的细观结构与力学性能的关系是实现材料增强增韧的基础。为更好地分析、设计和优化复合材料,需要引入多尺度计算模型来考察细观结构对宏观力学性能的影响。基于均匀化理论,采用voronoi有限元法对颗粒增强复合材料进行细观数值模拟,从而预测材料的宏观等效弹性常数,并直接得到材料的细观应力场。在细观尺度,首先假设满足平衡条件的应力场,采用voronoi应力单元建立余能泛函并得到细观控制方程,最终形成可直接求解的线性代数方程组,从而求得应力系数并得到细观应力场。在宏观尺度,利用商业有限元软件ansys来进行宏观结构分析。通过均匀化方法求得弹性模量的宏观平均值,将其输入ansys系统即可进行计算,由此把宏细观两个尺度耦合起来,可以对颗粒增强复合材料构成的结构体进行有效的力学分析。

碳纤维增强陶瓷基复合材料(cfrcmcs)具有良好的高温力学性能和热性能,是航空航天领域非常理想的热结构材料.但cfrcmcs中的碳纤维极易发生氧化,因此cfrcmcs的氧化防护问题一直是cfrcmcs研究的热点.文章对碳纤维改性、基体抗氧化技术、界面层抗氧化技术和表面涂层技术这四种cfrcmcs的抗氧化技术及其原理进行了评述,分析了各类抗氧化技术的特点并对其发展趋势进行了展望.

1 纤维增强陶瓷基复合材料的制备及其发展和应用 说明：本文为学生课堂作业论文，有多处引用之处，非正规意义上的论文，只 是供学习之用，不要和正规论文比较！ 摘要：作为结构材料，陶瓷具有耐高温能力强、抗氧化能力强、硬度大、耐化 学腐蚀等优点，缺点是呈现脆性，不能承受剧烈的机械冲击和热冲击，因而严重 影响了它的实际应用．为此，人们通过采用连续纤维增韧方法改进其特性，进而 研发出连续纤维增强陶瓷基复合材料。该种材料采用碳或陶瓷等纤维进行增强， 使陶瓷基体在断裂过程中发生裂纹偏转，纤维断裂和纤维拔出等的同时，吸收能 量，既增强了强度和韧性，又保持了良好的高温性能。 本文主要是综述了陶瓷基连续纤维增强复合材料的制备方法，并分析了 各种工艺的优缺点。在总结了现阶段连续纤维增强复合材料研究中存在的问题的 基础上，提出了今后连续纤维增强复合材料的主要研究方向。 关键字：陶瓷基增强复合