基于沖擊韌性的Ti f /Al復(fù)合材料設(shè)計(jì)與力學(xué)性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-08-21 06:13
本文以火星車車輪輪緣應(yīng)用為背景,為滿足抗沖擊,抗裂紋擴(kuò)展,耐磨及輕質(zhì)的要求,設(shè)計(jì)制備了單向的TC40.1/5056和2D-Tif/Al復(fù)合材料。鈦纖維強(qiáng)度和塑性都是金屬纖維中比較高的一種,探究了增強(qiáng)體鈦纖維的C涂層,纖維分布密度對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能影響,利用OM,XRD,SEM,EDS,TEM來觀察了Tif/Al復(fù)合材料微觀組織。利用壓力浸滲方法制備了2D-Tif/Al復(fù)合材料,研究了纖維鋪層方向(0°-90°,15°-75°,30°-60°以及±45°),纖維種類以及基體合金(2024和5056)對(duì)2D-Tif/Al復(fù)合材料強(qiáng)韌性的影響,發(fā)現(xiàn)了當(dāng)纖維鋪層方向沿著±45°時(shí),復(fù)合材料的強(qiáng)度和塑性綜合性能最佳;w合金為5056時(shí),其塑性比2024鋁基體高,并且鈦纖維與基體反應(yīng)程度比較小,塑性和沖擊韌性都得到提高。單向板TC40.1/5056復(fù)合材料的縱向抗拉強(qiáng)度達(dá)481MPa,延伸率為9%,而60°,45°和90°的抗拉強(qiáng)度分別為135MPa,121MPa和105MPa,延伸率都在1%以下,各個(gè)方向的拉伸強(qiáng)度基本符合Tsai-Hill強(qiáng)度預(yù)測(cè)。0°方向的TC40.1/5056單向板抗彎...
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:83 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 選題背景及研究目的
1.2 維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料
1.2.1 金屬纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料
1.2.2 非金屬纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料
1.2.3 連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法
1.3 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的韌化機(jī)理
1.4 Ti-Al的界面反應(yīng)
1.4.1 Ti-Al系金屬間化合物
1.4.2 Ti-Al系金屬間化合物的形成過程
1.4.3 分布在界面的Ti-Al金屬間化合物對(duì)復(fù)合材料的影響
1.5 復(fù)合材料沖擊韌性的研究
1.6 復(fù)合材料斷裂韌性的研究
1.7 本文研究的目的和主要內(nèi)容
第2章 材料與試驗(yàn)方法
2.1 實(shí)驗(yàn)材料
2.2 材料的制備
2.3 實(shí)驗(yàn)方法
2.3.1 密度測(cè)試
2.3.2 拉伸強(qiáng)度
2.3.3 彎曲性能
2.3.4 雙切口剪切測(cè)試
2.3.5 斷裂韌性
2.3.6 沖擊性能實(shí)驗(yàn)
2.3.7 微觀組織觀察
第3章 高強(qiáng)韌復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與制備
3.1 引言
3.2 復(fù)合材料的制備過程及組織演化
3.3 纖維排布方向的試驗(yàn)分析
3.4 增強(qiáng)體纖維的試驗(yàn)分析
3.5 基體合金的試驗(yàn)分析
3.6 高強(qiáng)韌性的鈦纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的優(yōu)化方案
3.7 本章小結(jié)
第4章 單向Ti_f/5056鋁基復(fù)合材料的組織及其力學(xué)性能
4.1 引言
4.2 復(fù)合材料的制備過程及組織演化
4.3 不同作用方向?qū)?fù)合材料力學(xué)性能的影響
4.3.1 0°,45°,60°和 90°的拉伸性能
4.3.2 0°,45°,60°和 90°的彎曲性能
4.4 0°方向Ti_f/5056復(fù)合材料的沖擊性能及其斷口分析
4.5 本章小結(jié)
第5章 2D-Ti_f/5056鋁基復(fù)合材料的組織及其力學(xué)性能研究
5.1 引言
5.2 2D-Ti_f/5056復(fù)合材料的顯微組織
5.3 2D-Ti_f/5056復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度
5.4 涂層對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
5.4.1 拉伸性能
5.4.2 彎曲性能
5.4.3 沖擊性能及其斷口分析
5.5 同體積分?jǐn)?shù)時(shí)纖維直徑大小對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
5.5.1 拉伸性能
5.5.2 彎曲性能
5.5.3 沖擊性能
5.6 斷裂韌性
5.7 2D-Ti_f/5056的強(qiáng)韌化分析
5.8 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剪切試驗(yàn)方法綜述[J]. 張浩. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2015(21)
[2]碳納米管增強(qiáng)聚晶金剛石復(fù)合片的抗沖擊韌性及其機(jī)制[J]. 段植元,汪冰峰,崔刊,劉嵐逸,陳作林,董婉冰,王曉燕,褚新. 礦冶工程. 2015(02)
[3]碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料高韌性化技術(shù)及應(yīng)用研究[J]. 李濤,諸靜,郝旭峰,沈峰,田杰. 宇航材料工藝. 2015(01)
[4]基體合金對(duì)連續(xù)SiCf/Al復(fù)合材料顯微組織及拉伸強(qiáng)度的影響[J]. 徐志鋒,徐燕杰,余歡,王振軍,周珍珍. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2015(02)
[5]Al-Ti液固界面的組織結(jié)構(gòu)演變(英文)[J]. 蔣淑英,李世春,張磊. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(12)
[6]SiC纖維增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料疲勞研究進(jìn)展[J]. 馮廣海,楊延清,羅賢,婁菊紅,李茂華,謝黎雄. 稀有金屬材料與工程. 2013(01)
[7]金屬纖維材料的改性及應(yīng)用新進(jìn)展[J]. 陳衍夏,肖紅艷,施亦東,李征然,張芳. 產(chǎn)業(yè)用紡織品. 2010(10)
[8]硼纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 閆潔. 上海金屬. 2009(06)
[9]纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀[J]. 孟龍. 科技信息. 2009(18)
[10]金屬基復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 王倩,高建國(guó),馬偉民. 沈陽大學(xué)學(xué)報(bào). 2007(02)
博士論文
[1]Mof/TiAl復(fù)合材料的制備及變形斷裂行為研究[D]. 周毅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]Tif/Al復(fù)合材料的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮性能及超高速撞擊行為[D]. 程思銳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[2]Tif/Al復(fù)合材料微觀組織和力學(xué)性能研究[D]. 王萌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào):3355041
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:83 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 選題背景及研究目的
1.2 維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料
1.2.1 金屬纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料
1.2.2 非金屬纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料
1.2.3 連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法
1.3 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的韌化機(jī)理
1.4 Ti-Al的界面反應(yīng)
1.4.1 Ti-Al系金屬間化合物
1.4.2 Ti-Al系金屬間化合物的形成過程
1.4.3 分布在界面的Ti-Al金屬間化合物對(duì)復(fù)合材料的影響
1.5 復(fù)合材料沖擊韌性的研究
1.6 復(fù)合材料斷裂韌性的研究
1.7 本文研究的目的和主要內(nèi)容
第2章 材料與試驗(yàn)方法
2.1 實(shí)驗(yàn)材料
2.2 材料的制備
2.3 實(shí)驗(yàn)方法
2.3.1 密度測(cè)試
2.3.2 拉伸強(qiáng)度
2.3.3 彎曲性能
2.3.4 雙切口剪切測(cè)試
2.3.5 斷裂韌性
2.3.6 沖擊性能實(shí)驗(yàn)
2.3.7 微觀組織觀察
第3章 高強(qiáng)韌復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與制備
3.1 引言
3.2 復(fù)合材料的制備過程及組織演化
3.3 纖維排布方向的試驗(yàn)分析
3.4 增強(qiáng)體纖維的試驗(yàn)分析
3.5 基體合金的試驗(yàn)分析
3.6 高強(qiáng)韌性的鈦纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的優(yōu)化方案
3.7 本章小結(jié)
第4章 單向Ti_f/5056鋁基復(fù)合材料的組織及其力學(xué)性能
4.1 引言
4.2 復(fù)合材料的制備過程及組織演化
4.3 不同作用方向?qū)?fù)合材料力學(xué)性能的影響
4.3.1 0°,45°,60°和 90°的拉伸性能
4.3.2 0°,45°,60°和 90°的彎曲性能
4.4 0°方向Ti_f/5056復(fù)合材料的沖擊性能及其斷口分析
4.5 本章小結(jié)
第5章 2D-Ti_f/5056鋁基復(fù)合材料的組織及其力學(xué)性能研究
5.1 引言
5.2 2D-Ti_f/5056復(fù)合材料的顯微組織
5.3 2D-Ti_f/5056復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度
5.4 涂層對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
5.4.1 拉伸性能
5.4.2 彎曲性能
5.4.3 沖擊性能及其斷口分析
5.5 同體積分?jǐn)?shù)時(shí)纖維直徑大小對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
5.5.1 拉伸性能
5.5.2 彎曲性能
5.5.3 沖擊性能
5.6 斷裂韌性
5.7 2D-Ti_f/5056的強(qiáng)韌化分析
5.8 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剪切試驗(yàn)方法綜述[J]. 張浩. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2015(21)
[2]碳納米管增強(qiáng)聚晶金剛石復(fù)合片的抗沖擊韌性及其機(jī)制[J]. 段植元,汪冰峰,崔刊,劉嵐逸,陳作林,董婉冰,王曉燕,褚新. 礦冶工程. 2015(02)
[3]碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料高韌性化技術(shù)及應(yīng)用研究[J]. 李濤,諸靜,郝旭峰,沈峰,田杰. 宇航材料工藝. 2015(01)
[4]基體合金對(duì)連續(xù)SiCf/Al復(fù)合材料顯微組織及拉伸強(qiáng)度的影響[J]. 徐志鋒,徐燕杰,余歡,王振軍,周珍珍. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2015(02)
[5]Al-Ti液固界面的組織結(jié)構(gòu)演變(英文)[J]. 蔣淑英,李世春,張磊. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(12)
[6]SiC纖維增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料疲勞研究進(jìn)展[J]. 馮廣海,楊延清,羅賢,婁菊紅,李茂華,謝黎雄. 稀有金屬材料與工程. 2013(01)
[7]金屬纖維材料的改性及應(yīng)用新進(jìn)展[J]. 陳衍夏,肖紅艷,施亦東,李征然,張芳. 產(chǎn)業(yè)用紡織品. 2010(10)
[8]硼纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 閆潔. 上海金屬. 2009(06)
[9]纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀[J]. 孟龍. 科技信息. 2009(18)
[10]金屬基復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 王倩,高建國(guó),馬偉民. 沈陽大學(xué)學(xué)報(bào). 2007(02)
博士論文
[1]Mof/TiAl復(fù)合材料的制備及變形斷裂行為研究[D]. 周毅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]Tif/Al復(fù)合材料的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮性能及超高速撞擊行為[D]. 程思銳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[2]Tif/Al復(fù)合材料微觀組織和力學(xué)性能研究[D]. 王萌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào):3355041
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