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针对航天航空领域对可以在600~800℃使用的轻质、高强、耐热结构材料的迫切需求,制备一种TiB晶须呈空间网状分布的Ti60基复合材料,研究复合材料的热压缩、热挤压、热轧制和热处理相关的理论基础和技术问题,探索复合材料高温强化和高温抗氧化机制,最终实现具有优异室温塑性和高温特性的钛基复合材料及其构件的制备与成形技术。基于前期网状结构钛基复合材料制备及其体系设计经验,采用粒径为110μm的Ti60钛合金粉末与细小TiB2粉为原料,针对Ti60基体合金特点优化了低能球磨工艺与反应热压烧结工艺,成功制备出成功制备了增强体体积分数为0%,1.7%,3.4%,5.1% TiBw/Ti60复合材料。针对烧结态TiBw/Ti60复合材料组织特点,通过高温固溶空冷热处理手段,使得复合材料的室温塑性和强度得到同时提高,进一步优化这种复合材料的力学性能。通过对TiBw/Ti60复合材料进行高温压缩试验,结合变形组织分析,揭示了网状结构TiBw/Ti60复合材料在两相区和β单相区高温变形机制。基于复合材料高温压缩应力应变行为,采用由Sellars和Tegart提出的双曲正弦本构模型来模拟网状结构TiBw/Ti60复合材料的流变应力阶段,建立不同温度区间的本构方程,并根据流变应力数据计算复合材料的变形激活能。结合复合材料高温压缩变形构造的热加工图,对烧结态TiBw/Ti60复合材料进行热挤压变形,揭示了热挤压变形对系列TiBw/Ti60复合材料室温和高温力学性能的影响规律及挤压变形强韧化机制。通过对变形态复合材料进行热处理,揭示了TiBw/Ti60复合材料热处理过程中组织与性能的影响规律及热处理强化机制。通过测试TiBw/Ti60复合材料的高温抗氧化性能,揭示了TiBw/Ti60复合材料氧化动力学规律及网状结构特征对其氧化过程的影响规律。发表学术论文32篇,其中SCI收录28篇,单篇最高影响因子31.083;在国防工业出版社出版《网状结构钛基复合材料》专著1部,参编专著1部;申请国家发明专利9项,已授权6项。培养博士研究生6名,已毕业3名;培养硕士生8名均已毕业。 2100433B
以TiB2颗粒和Ti60耐热钛合金颗粒为原料,以TiB2颗粒与基体Ti发生化学反应生成TiB晶须增强相为原理,以具有自主知识产权的低能球磨和真空反应热压烧结技术为方法,制备TiB晶须呈网状分布的Ti60高温钛合金基复合材料。采用高温压缩变形方法研究复合材料在不同变形温度和应变速率下的应力-应变特性与组织性能演化规律,提出本构方程和热加工图,揭示变形机制。研究热挤压和热轧制变形对复合材料组织性能的影响规律和机制,优化热成形工艺参数。研究热处理对复合材料组织与性能影响规律,优化热处理工艺参数。测试复合材料的高温拉伸、高温蠕变和高温抗氧化性能,揭示高温强化与高温氧化机理,阐明网状分布的TiB晶须在复合材料高温特性中的作用机制。该复合材料的耐热性接近TiAl金属间化合物,同时有良好的塑性成形能力。本项目将为航天航空对可在700-800℃使用的轻质、高强、耐热结构材料的需求提供理论支撑和技术保障。
物体在受到外力时发生形变,去掉外力时变形不回复,这是塑性变形,实质是物体内部的晶粒和晶粒之间发生滑移和晶粒发生转动
热塑性木塑复合材料专门为混凝土面板坝接缝止水而研制的嵌缝、封缝止水材料,是SR防渗体系止水结构中的主要防渗材料,是我国已建面板坝周边缝及垂直缝的的主要止水材料,已先后在包括世界第一高面板堆石坝——水布...
弹性变形是在物体受到外力时,其内部只存在晶格变形而无位移,外力消失后,晶格复位,物体形状也随之复原塑性变形是受外力后,其内部不単有晶格变形而且产生晶格移位 ,外力消失后,晶格不能复位,物体形状也不能复...
电弧喷涂铁铬铝/铝复合涂层的高温抗氧化机理
为了进一步提高涂层体系的抗高温氧化性能及使用寿命,采用铁铬铝做底层,纯铝做外面的涂层,形成了铁铬铝/铝复合涂层.通过对电弧喷涂铁铬铝/铝复合涂层在900℃下加热试验后的试件进行分析表明,由于铁铬铝底层与碳钢基体之间发生冶金结合,增加了涂层体系的可靠性,并且铁铬铝底层还为铝涂层提供了极好的沉积表面.铝层的应用不但增加了涂层中的铝元素,还有助于提高铁铬铝涂层的自封孔能力.研究还进一步表明,铁铬铝/铝复合涂层有利于阻止氧的扩散,可提高涂层体系的高温防护作用.
热塑性氧化淀粉复合材料疏水性能的研究
采用氧化改性得到具有初步疏水性能的氧化淀粉,并且进一步采用纳米二氧化硅乳液、丁腈橡胶乳液(NBR)以及聚氨酯乳液(PU)与氧化淀粉进行乳液混合制备氧化淀粉复合材料。对热塑性氧化淀粉复合材料进行吸湿、表面接触角试验,并采用SEM对其微观形貌进行分析。结果表明,热塑性氧化淀粉/丁腈橡胶(TPOS/NBR)的吸湿率最低,表面接触角数值最大值达到108.5°;而当纳米SiO2含量超过3%,热塑性氧化淀粉/二氧化硅的接触角数值下降为52.5°,吸湿率高达33.8%。其主要原因可能是氧化淀粉颗粒物理形貌对于其疏水性能影响起到较为重要的作用:氧化淀粉/二氧化硅呈现多孔的微观结构,因而更具有吸水性能;而含量高于5%以上的NBR和PU能够较好地覆盖在氧化淀粉颗粒的表面,并且形成一定的连续结构,实现物理隔离作用,使得TPOS/NBR表面接触角数值较热塑性淀粉提高约61.7°。以丁腈橡胶乳液物理包覆氧化淀粉是一种新颖而有效果的淀粉疏水性改性方法。
网状结构钛基复合材料具有优异的综合性能,并且调控网状结构参数可以获得不同性能特点,具有广泛的应用前景。为了满足航天航空对轻质耐热高强韧网状结构钛基复合材料及其成形技术的迫切需求,本项目以网状结构TiBw/TC4复合材料为例,采用高温压缩与超塑性拉伸的方法,研究了其变形行为与机理。采用不同尺寸的TC4球形粉与不同比例的TiB2细粉为原料,成功制备出不同网状结构参数的TiBw/TC4复合材料。通过对不同网状结构参数TiBw/TC4复合材料进行高温压缩变形试验,揭示了网状结构参数与变形条件对其应力-应变行为的影响规律,并建立了TiBw/TC4复合材料的高温压缩热变形本构方程。建立了不同网状结构参数TiBw/TC4复合材料在不同应变量及应变速率下的高温压缩热加工图,并将热变形工艺同变形后组织相对应,实现了对材料热变形性能及变形后组织的可预测、可调控。使用显微硬度计对不同温度及变形速率下热压缩变形后的TiBw/TC4复合材料硬度进行了测试以预测热变形试样性能。在优化的工艺参数下制备了大尺寸等温锻造TiBw/TC4复合材料,并对材料各部位的力学性能进行了测试,阐明了变形条件对其组织与性能的影响规律。对TiBw/TC4复合材料在900℃~1000℃温度范围内,0.0005~0.01s-1应变速率范围内进行了高温超塑性拉伸试验,并观察了超塑性变形后试样组织,阐明了TiBw/TC4复合材料的超塑性变形行为、变形机制与组织演变规律。建立了网状结构钛基复合材料热变形与热处理改性新方法,实现了组织与性能进一步调控,满足了航天航空飞行器减重提速的迫切需求,研制出的某新型导弹发动机钛基复合材料气动格栅(Φ580mm),已成功通过了地面例试。发表学术论文37篇,其中SCI收录34篇,单篇最高影响因子23.75;在Springer与国防工业出版社出版专著2部,参编专著2部;已授权国家发明专利10项。培养博士研究生6名,已毕业2名;培养硕士生8名均已毕业。 2100433B
增强相呈三维准连续网状分布的TiB晶须增强TC4基(TiBw/TC4)复合材料表现出优异的综合性能(室温与高温的强度与塑性),并且调控网状结构参数(局部与整体增强相含量、网状尺寸)可以获得不同性能特点(高强度、高塑性、高强韧性、高耐热性),具有较大的应用潜力。进一步采用高温压缩与超塑性拉伸的方法,研究不同网状结构参数TiBw/TC4复合材料在不同变形方式(压缩与拉伸)及不同变形条件(温度、应变速率、变形量)下的应力-应变行为,建立其高温压缩与高温拉伸本构方程及热加工图,借助其增强相三维网状分布特征,阐明网状结构参数、变形方式、变形条件对TiBw/TC4复合材料组织与性能演变的影响规律,全面揭示其塑性变形机理,并优化其高温压缩与超塑性拉伸最佳变形条件。为不同网状结构参数TiBw/TC4复合材料塑性变形加工与超塑性成形建立理论与实验基础,为其在航空航天上广泛应用提供可靠的理论支撑和技术保障。
玻璃强化炉、强化玻璃设备、高温强化炉等