基于冲击韧性的Ti f /Al复合材料设计与力学性能研究

发布时间：2021-08-21 06:13

　　本文以火星车车轮轮缘应用为背景,为满足抗冲击,抗裂纹扩展,耐磨及轻质的要求,设计制备了单向的TC40.1/5056和2D-Tif/Al复合材料。钛纤维强度和塑性都是金属纤维中比较高的一种,探究了增强体钛纤维的C涂层,纤维分布密度对复合材料的力学性能影响,利用OM,XRD,SEM,EDS,TEM来观察了Tif/Al复合材料微观组织。利用压力浸渗方法制备了2D-Tif/Al复合材料,研究了纤维铺层方向（0°-90°,15°-75°,30°-60°以及±45°）,纤维种类以及基体合金（2024和5056）对2D-Tif/Al复合材料强韧性的影响,发现了当纤维铺层方向沿着±45°时,复合材料的强度和塑性综合性能最佳。基体合金为5056时,其塑性比2024铝基体高,并且钛纤维与基体反应程度比较小,塑性和冲击韧性都得到提高。单向板TC40.1/5056复合材料的纵向抗拉强度达481MPa,延伸率为9%,而60°,45°和90°的抗拉强度分别为135MPa,121MPa和105MPa,延伸率都在1%以下,各个方向的拉伸强度基本符合Tsai-Hill强度预测。0°方向的TC40.1/5056单向板抗弯... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究目的
    1.2 维增强铝基复合材料
        1.2.1 金属纤维增强铝基复合材料
        1.2.2 非金属纤维增强铝基复合材料
        1.2.3 连续纤维增强复合材料的制备方法
    1.3 纤维增强复合材料的韧化机理
    1.4 Ti-Al的界面反应
        1.4.1 Ti-Al系金属间化合物
        1.4.2 Ti-Al系金属间化合物的形成过程
        1.4.3 分布在界面的Ti-Al金属间化合物对复合材料的影响
    1.5 复合材料冲击韧性的研究
    1.6 复合材料断裂韧性的研究
    1.7 本文研究的目的和主要内容
第2章 材料与试验方法
    2.1 实验材料
    2.2 材料的制备
    2.3 实验方法
        2.3.1 密度测试
        2.3.2 拉伸强度
        2.3.3 弯曲性能
        2.3.4 双切口剪切测试
        2.3.5 断裂韧性
        2.3.6 冲击性能实验
        2.3.7 微观组织观察
第3章 高强韧复合材料的设计与制备
    3.1 引言
    3.2 复合材料的制备过程及组织演化
    3.3 纤维排布方向的试验分析
    3.4 增强体纤维的试验分析
    3.5 基体合金的试验分析
    3.6 高强韧性的钛纤维增强铝基复合材料的优化方案
    3.7 本章小结
第4章 单向Ti_f/5056铝基复合材料的组织及其力学性能
    4.1 引言
    4.2 复合材料的制备过程及组织演化
    4.3 不同作用方向对复合材料力学性能的影响
        4.3.1 0°，45°，60°和 90°的拉伸性能
        4.3.2 0°，45°，60°和 90°的弯曲性能
    4.4 0°方向Ti_f/5056复合材料的冲击性能及其断口分析
    4.5 本章小结
第5章 2D-Ti_f/5056铝基复合材料的组织及其力学性能研究
    5.1 引言
    5.2 2D-Ti_f/5056复合材料的显微组织
    5.3 2D-Ti_f/5056复合材料的层间剪切强度
    5.4 涂层对复合材料力学性能的影响
        5.4.1 拉伸性能
        5.4.2 弯曲性能
        5.4.3 冲击性能及其断口分析
    5.5 同体积分数时纤维直径大小对复合材料力学性能的影响
        5.5.1 拉伸性能
        5.5.2 弯曲性能
        5.5.3 冲击性能
    5.6 断裂韧性
    5.7 2D-Ti_f/5056的强韧化分析
    5.8 小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维增强复合材料剪切试验方法综述[J]. 张浩.  科技创新导报. 2015(21)
[2]碳纳米管增强聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性及其机制[J]. 段植元,汪冰峰,崔刊,刘岚逸,陈作林,董婉冰,王晓燕,褚新.  矿冶工程. 2015(02)
[3]碳纤维增强复合材料高韧性化技术及应用研究[J]. 李涛,诸静,郝旭峰,沈峰,田杰.  宇航材料工艺. 2015(01)
[4]基体合金对连续SiCf/Al复合材料显微组织及拉伸强度的影响[J]. 徐志锋,徐燕杰,余欢,王振军,周珍珍.  中国有色金属学报. 2015(02)
[5]Al-Ti液固界面的组织结构演变（英文）[J]. 蒋淑英,李世春,张磊.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(12)
[6]SiC纤维增强Ti基复合材料疲劳研究进展[J]. 冯广海,杨延清,罗贤,娄菊红,李茂华,谢黎雄.  稀有金属材料与工程. 2013(01)
[7]金属纤维材料的改性及应用新进展[J]. 陈衍夏,肖红艳,施亦东,李征然,张芳.  产业用纺织品. 2010(10)
[8]硼纤维增强铝基复合材料的研究进展[J]. 闫洁.  上海金属. 2009(06)
[9]纤维增强铝基复合材料的研究现状[J]. 孟龙.  科技信息. 2009(18)
[10]金属基复合材料的发展与应用[J]. 王倩,高建国,马伟民.  沈阳大学学报. 2007(02)

博士论文
[1]Mof/TiAl复合材料的制备及变形断裂行为研究[D]. 周毅.哈尔滨工业大学 2013

硕士论文
[1]Tif/Al复合材料的准静态压缩性能及超高速撞击行为[D]. 程思锐.哈尔滨工业大学 2011
[2]Tif/Al复合材料微观组织和力学性能研究[D]. 王萌.哈尔滨工业大学 2010



本文编号：3355041