超声法测定铝基碳化硅复合材料的SiC体积比

在用内耗法研究Al/SiCp复合材料阻尼性能的基础上,利用超声衰减法研究该复合材料的阻尼特性。通过测试粉末法制备不同体积比Al/SiCp复合材料的超声衰减系数,用1.25MHz,2.5MHz,5MHz和10MHz的超声波对体积比分别为5%,7%,9%和12%的Al/SiCp复合材料进行测试,得到各种情况下的超声衰减系数α。分析超声衰减系数α随测试频率f和SiC体积比的变化规律,其中超声吸收衰减系数与SiC体积比密切相关。实验表明超声吸收衰减系数随频率f增大而增大,也随SiC体积比的增大而增大。从而提出一种利用超声吸收衰减系数为参数来测试Al/SiCp复合材料SiC体积比的方法。     

不同结构C/SiC复合材料的摩擦磨损性能研究

采用反应熔体渗透工艺制备了短切纤维C/SiC与三维针刺C/SiC复合材料,在MM-1000型摩擦磨损试验机上考察了2种结构C/SiC复合材料在模拟飞机正常着陆时的摩擦磨损性能.结果表明:短切纤维C/SiC与三维针刺C/SiC刹车盘的平均摩擦系数分别为0.31和0.39,线磨损率分别小于1.2 μm/次以及2.3 μm/次,质量磨损率分别小于14 mg/次与19 mg/次;随着温度的升高,2种结构C/SiC复合材料的热扩散率均降低且较小,从而使得其摩擦曲线出现"翘尾"现象;由于三维针刺C/SiC复合材料在反应熔体渗透过程中纤维受到严重损伤,故在2种结构C/SiC刹车盘对摩时,三维针刺C/SiC刹车盘出现破坏性损坏,而短切纤维C/SiC刹车盘的结构完整性较好.     

炭纤维增强双基体炭/碳化硅(C/C-SiC)制动材料的性能

以针刺炭纤维整体毡为预制体,采用呋喃树脂加压浸渍、加压固化和炭化制得密度为1.45g/cm3的多孔体C/C材料,然后熔融渗硅制得密度为2.37g/cm3的炭纤维增强双基体炭/碳化硅(C/C-SiC)材料.结果表明:熔融渗硅中反应生成的SiC基体主要分布在胎网层、针刺纤维附近以及无纬布层的纤维束间;C/C-SiC材料的弯曲强度为165MPa,垂直和平行于无纬布铺层方向的压缩强度分别为210和196MPa;C/C-SiC材料的摩擦性能稳定,平均动摩擦系数为0.38,静摩擦系数为0.40,和对偶件的线磨损率分别为5.3和3.7μm/(面.次),其磨损过程是由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损共同作用的结果.     

电摩擦现象--电场对金属/陶瓷摩擦行为的影响

探讨了利用调节外加电场改变金属／陶瓷摩擦副摩擦行为的可行性及通过在线反馈控制外加电压的大小实现摩擦系数主动的控制的可能性。试验发现,在硬脂酸锌乳化液润滑条件下,施加数十伏的外加直流电压,由三氧化二铝、石英玻璃等陶瓷材料与钢、黄铜、不锈钢等构成的滑动摩擦副的摩擦系数发生显著变化,变化幅度与所加电压的大小、极性以及金属材料的种类有关。初步分析表明,发生这种电摩擦现象的原因在于摩擦副表面特别是金属表面吸     

Ni-P/金刚石复合镀层增摩行为的研究

利用复合电镀技术在低碳钢表面制得Ni-P/金刚石复合镀层,其中金刚石颗粒一部分均匀地嵌埋在低磷Ni-P基质合金镀层中,一部分凸出镀层表面.干摩擦工况下,当Ni-P复合镀层中金刚石面积含量控制在22%±5%时,Ni-P/金刚石复合镀层平均静摩擦系数最高可达0.72,且Ni-P/金刚石复合镀层的静摩擦系数随金刚石粒径增加而增大;即使在油、脂等润滑介质存在条件下,Ni-P/金刚石复合镀层的静摩擦系数仍保持在0.5左右.相对于传统钢/钢配副,Ni-P/金刚石复合镀层特殊"织构"表面设计大幅度提高了与配对面机械互锁强度,增摩幅度高达200%~300%,该表面处理技术可推广用于现代机械装备中转动或传动系统的联接构件上.     

CF/PTFE纤维混编织物增强环氧复合材料干摩擦特性

采用碳纤维与聚四氟乙烯纤维(CF/PTFE)混编织物增强,制备了环氧树脂基自润滑复合材料,研究了钢背衬复合材料与45钢在环-环端面干摩擦状态下的摩擦学特性,考查了纤维织物、摩擦热、载荷、速度对材料摩擦磨损性能的影响,用红外热像仪、热电偶及风冷方式对摩擦副温度进行监控,用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对复合材料及偶件磨损面进行了观察与能谱分析.结果表明:与碳织物相比,混编纤维织物大大改善了复合材料的摩擦学性能,改善效果极大依赖于摩擦温度、载荷和速度参数.PTFE纤维磨损后在树脂基体及偶件表面形成减摩型转移膜层,材料表现为疲劳磨损特征.摩擦高温使复合材料摩擦学特性改变,黏结磨损加剧,偶件钢环表面出现氧化磨损,树脂基体塑性流动,摩擦力增大.混编纤维的排布方式影响复合材料的摩擦磨损性能,摩擦面上大量破碎的碳纤维易使偶件表面转移膜受到破坏,复合材料转变为以磨粒磨损为主,减摩主要源于磨屑中的润滑组分.     

Joint RANS/LES Approach to Premixed Flame Modelling in the Context of the TFC Combustion Model

We present an original timesaving joint RANS/LES approach to simulate turbulent premixed combustion. It is intended mainly for industrial applications where LES may not be practical. It is based on successive RANS/LES numerical modelling, where turbulent characteristics determined from RANS simulations are used in LES equations for estimation of the subgrid chemical source and viscosity. This approach has been developed using our TFC premixed combustion model, which is based on a generalization of the Kolmogorov’s ideas. We assume existence of small-scale statistically equilibrium structures not only of turbulence but also of the reaction zones. At the same time, non-equilibrium large-scale structures of reaction sheets and turbulent eddies are described statistically by model combustion and turbulence equations in RANS simulations or follow directly without modelling in LES. Assumption of small-scale equilibrium gives an opportunity to express the mean combustion rate (controlled by small-scale coupling of turbulence and chemistry) in the RANS and LES sub-problems in terms of integral or subgrid parameters of turbulence and the chemical time, i.e. the definition of the reaction rate is similar to that of the mean dissipation rate in turbulence models where it is expressed in terms of integral or subgrid turbulent parameters. Our approach therefore renders compatible the combustion and turbulent parts of the RANS and LES sub-problems and yields reasonable agreement between the RANS and averaged LES results. Combining RANS simulations of averaged fields with LES method (and especially coupled and acoustic codes) for simulation of corresponding nonstationary process (and unsteady combustion regimes) is a promising strategy for industrial applications. In this work we present results of simulations carried out employing the joint RANS/LES approach for three examples: High velocity premixed combustion in a channel, combustion in the shear flow behind an obstacle and the impinging flame (a premixed flame attached to an obstacle).     

纤维取向对C／C复合材料滑动摩擦磨损特性的影响

采用M-2000型摩擦磨损试验机研究了干摩擦条件下纤维取向对C／C复合材料与40Cr钢摩擦副摩擦磨损特性的影响．结果表明：随着载荷增加，纤维轴向与滑动方向一致（X方向）时的摩擦系数较垂直滑动方向／摩擦表面（Y／Z方向）时的变化幅度低，X方向试样基体炭的磨屑损耗快，磨损较大；Y／Z方向试样基体炭的磨屑移动能力低，易堆积成膜，但在高载荷下纤维易被剪切．对于全光滑层热解炭材料，随着载荷增加，其X方向的磨损体积损失在0．4266～0．997mm^3之间，Y方向的磨损体积损失在0．448～1．020mm^3之间，而Z方向的磨损体积损失在0．349～1．420mm^3之间；对于全树脂炭材料，X方向的磨损体积损失随载荷增加在0．429～1．134mm^3之M波动，而Y方向的磨损体积损失在0．237～0．981mm^3之间变化．     

界面特性对短纤维金属基复合材料蠕变行为的影响

基于短纤维增强金属基复合材料(MMC)的单纤维三维模型(三相)，利用粘弹性有限元分析方法对影响金属基复合材料的蠕变行为的因素进行了较为系统的分析。研究中主要讨论了界面特性和纤维取向角对金属基复合材料的蠕变性能的影响。研究结果发现，界面特性诸如厚度、模量和应力指数都对纤维最大轴应力和稳定蠕变率产生影响：稳态蠕变率随界面模量的增大而逐渐减小，当高于基体模量时基本保持不变；纤维轴应力的变化与蠕变率正好相反。稳态蠕变率随界面厚度、应力指数的增加而增大；而轴应力则随之减小。同时不同的纤维取向也影响金属基复合材料蠕变时的轴应力分布和稳态蠕变率。     

Finite-element modelling of soil-geogrid interaction dealing with the pullout behaviour of geogrids

A two dimensional plane-stress finite-element type of analysis is presented to predict the behaviour of geogrids embedded in sand under pullout loading conditions. In the analysis the interactions between soil and geogrid are simulated by non-linear springs. The stiffnesses of the springs can be determined from simple tests in a specially designed pullout box. The proposed finite element (FE) analysis is applied to interpret test results from a large scale pullout test rig. The predicted behaviour of the geogrid under pullout load agrees well with the observed data including the load-displacement properties, the displacement distribution along the longitudinal direction and the mobilisation of the frictional and bearing resistance.     

三氧化二铝短纤维对ZA22合金干摩擦磨损性能的影响

针对无油润滑场合的实际需要，采用挤压铸造法制取了Ａｌ２Ｏ３短纤维强化ＺＡ２２合金复合材料，并对其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能进行了试验研究，同时还用扫描电子显微镜对试样磨损表面形貌进行了观察，进而对材料的磨损机理作了分析与讨论。结果表明，随着Ａｌ２Ｏ３短纤维含量的增大，ＺＡ２２／Ａｌ２Ｏ３复合材料的耐磨性能提高，但摩擦性能降低；当纤维取向垂直于摩擦而时，复合材料的摩擦磨损性能比纤维平行于摩擦面取向     

C/C复合材料微观结构对其制动摩擦磨损性能的影响

采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了基体炭分别为树脂炭和粗糙层热解炭结构的C/C复合材料的微观结构,并探讨了材料的微结构对其制动摩擦磨损性能的影响.结果表明:炭纤维附近的树脂炭被高度石墨化,导致树脂炭样件具有适当、稳定的摩擦系数;树脂炭片层之间存在明显的裂纹,远离炭纤维的树脂炭仍是各向同性结构,容易被剪切力剪断,产生大量碎屑,破坏了摩擦动态平衡,磨损量大是制约其作为优良制动摩擦材料的关键因素.     

C/C-SiC复合材料的制备及其湿式摩擦磨损性能研究

采用T700炭纤维针刺毡,经超声振动渗硅、化学气相沉积(CVD)、硅化处理及液相浸渍/炭化新工艺制备SiC呈"岛状"分布的C/C-SiC复合材料,利用偏光显微镜和扫描电子显微镜观察其微观组织结构并分析其形成机制,在MM-1000型湿式摩擦磨损试验机上研究C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能.结果表明:在初始转速恒定的条件下,动摩擦系数随制动比压的增加而逐渐减小;当制动比压恒定时,摩擦系数随初始转速的增加呈现出先增大而后降低的趋势;在本文试验条件下,摩擦系数稳定在0.088～0.126之间;在300次磨损试验后,其磨损量检测值为0.     

稀土改性对碳纤维增强聚酰亚胺复合材料在不同温度下摩擦学性能的影响

采用CSEM THT07-135高温摩擦试验机,研究了不同温度下碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损行为,重点考察了稀土改性对复合材料摩擦学性能的影响.结果表明;稀土改性处理可以提高复合材料在测试温度范围内的减摩耐磨性能.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)对纤维改性前后的形貌进行分析,发现稀土溶液对纤维表面具有一定的刻蚀作用,进而提高了其比表面积;通过XPS测试分析,发现改性后的碳纤维表面的O、N含量增加,从而提高了纤维表面的极性,最终提高了纤维与树脂间的界面结合强度和材料的耐磨性能.     

载电条件下铬青铜／纯铜摩擦副摩擦磨损性能研究

考察了纯铜销试样和铬青铜QCr0．5盘试样摩擦副在载电条件下的滑动摩擦磨损性能，并初步探讨了摩擦磨损机制．结果表明，电流对铬青铜／纯铜摩擦副的滑动干摩擦行为具有显著影响，随着电流增加，销试样的磨损率增加，摩擦系数增大，摩擦表面塑性流动和粘着加剧．     

化学液相汽化沉积法制备炭/炭复合材料的湿态摩擦磨损性能研究

采用化学液相汽化沉积工艺制备炭/炭(C/C)复合材料,通过惯量试验机对其湿态摩擦磨损性能进行研究.结果表明:C/C复合材料的组织主要以粗糙层为主;随着热处理温度升高,复合材料的石墨化度增加,制动过程平稳,动、静摩擦系数升高,摩擦稳定性增加,在较高转速和制动压力下力矩曲线尾翘现象明显减弱;石墨化度较高试样的表面能够形成一层光滑、致密的润滑膜,从而降低其磨损率;所制备的C/C复合材料能够满足湿式摩擦材料的性能要求,并大幅度降低成本.     

放电等离子快速烧结C/Cu复合材料的组织和摩擦磨损特性研究

利用机械合金化和放电等离子快速烧结法制备C/Cu复合材料,采用X射线衍射仪、显微硬度计、销-盘式摩擦磨损试验机和扫描电子显微镜对复合粉末和烧结体的组织结构、硬度、干摩擦条件下的摩擦磨损性能及其磨损机制进行分析.结果表明:C/Cu复合粉末尺寸随球磨时间的延长明显细化,C在Cu中形成过饱和固溶体;放电等离子烧结体组织致密、细小且均匀,随着碳含量增加,烧结体的硬度与密度减小;相对电解粗铜烧结样品而言,C/Cu复合材料表现出较低的摩擦系数和良好耐磨性,其磨损机制主要为粘着磨损和剥层磨损.     

磁过滤真空弧源沉积技术制备C/C多层类金刚石膜及其摩擦磨损性能研究

采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在Si基体和GCr15基体表面制备了C/C多层DLC膜,通过X射线光电子能谱仪分析薄膜结构特征;用原子力显微镜观察C/C多层DLC膜的表面形貌;采用台阶仪测试薄膜厚度;利用纳米硬度仪测试薄膜纳米硬度;在销盘式摩擦磨损试验机上进行C/C多层DLC膜在大气下的摩擦性能评价,同时比较了单层DLC膜、TiN膜和C/C多层DLC膜的耐磨性能.结果表明:C/C多层DLC膜表面光滑、致密,厚度达0.7 μm,硬度高达68 GPa,与SiC球对摩时的摩擦系数为0.10左右,耐磨性明显优于单层DLC膜和TiN膜.