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《NiTi纖維增強Ti-Al金屬-金屬間化合物層狀復合材料的制備與性能》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號:密級:UDC:編號:工學碩士學位論文-NiTi纖維增強TiAl金屬-金屬間化合物層狀復合材料的制備與性能碩士研究生:田瑤指導教師:姜風春教授學科、專業(yè):材料科學與工程論文主審人:張中武教授哈爾濱工程大學2018年3月分類號:密級:UDC:編號:工學碩士學位論文NiTi纖維增強Ti-Al金屬-金屬間化合物層狀復合材料的制備與性能碩士研究生:田瑤指導教師:姜風春教授學位級別:工學碩士學科、專業(yè):材料科學與工程所在單位:材料科學與化學工程學院論文提交日期:2018年1月論文答辯日期:2018年3月學位授予單位:哈爾濱工程
2、大學ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngFabricationandPropertiesofNiTiFiber-ReinforcedTi-AlMetal-IntermetallicLaminateCompositeCandidate:TianYaoSupervisor:Prof.JiangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialsScienceandEngineeringDateofSubmission:Jan.
3、2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversityNiTi纖維增強Ti-Al金屬-金屬間化合物層狀復合材料的制備與性能摘要纖維增強Ti-Al金屬-金屬間化合物層狀復合材料的特殊結(jié)構(gòu)使其具有一系列的性能特點,如材料的各向異性,以及幾何與物理非線性等,因此在研究、制造和應(yīng)用過程中面臨許多重要和復雜的性能問題。本文針對NiTi纖維增強Ti-Al金屬-金屬間化合物層狀復合材料(SMAFRMIL復合材料)性能的各向異性問題,通過改變纖維鋪設(shè)角設(shè)計出了正交NiTi纖維增強Ti-Al金屬
4、-金屬間化合物層狀復合材料(正交SMAFRMIL復合材料)的新結(jié)構(gòu),同時制備出了單向NiTi纖維增強Ti-Al金屬-金屬間化合物層狀復合材料(單向SMAFRMIL復合材料)進行性能比較;主要研究了單向SMAFRMIL復合材料和正交SMAFRMIL復合材料的制備工藝和反應(yīng)機理,重點研究了NiTi纖維鋪排方式對SMAFRMIL復合材料力學性能和阻尼性能的影響,并揭示了NiTi纖維鋪排方式在SMAFRMIL復合材料中的作用機理。研究結(jié)果表明:(1)無論初始單元結(jié)構(gòu)為“Ti-NiTi-Al-Ti”還是“Ti-Al-NiTi-Al-Ti”疊層,經(jīng)過熱壓燒結(jié)后NiTi纖維均是均
5、勻地分布在金屬間化合物層中心,且在金屬間化合物層中形成由NiTi纖維、Al3Ti單相區(qū)和兩相混合區(qū)構(gòu)成的“block單元”。通過HSC6.0軟件對Al3Ni相和Al3Ti相形成自由能計算和實驗驗證發(fā)現(xiàn),Al3Ni相優(yōu)先于Al3Ti相形成,兩者交替形成兩相混合區(qū)獨特的片層結(jié)構(gòu),并在兩相區(qū)周圍形成單相區(qū)。(2)對不同相體積分數(shù)SMAFRMIL復合材料的密度和彈性模量進行測量,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)SMAFRMIL復合材料的密度為3.8~4.1g/cm3,彈性模量為140~165Gpa。對SMAFRMIL復合材料的顯微硬度測試發(fā)現(xiàn),垂直于層向的顯微硬度呈周期性規(guī)律分布。(3)通過對
6、單向SMAFRMIL復合材料和正交SMAFRMIL復合材料進行拉伸、壓縮和三點彎曲測試及斷口形貌分析表明,當材料受拉應(yīng)力時,材料中界面對拉伸性能起到重要的作用,由于正交SMAFRMIL復合材料中與拉應(yīng)力垂直的界面對材料的拉伸性能起到弱化的影響,因此正交SMAFRMIL復合材料的抗拉強度低于單向SMAFRMIL復合材料。在壓應(yīng)力狀態(tài)下,正交NiTi纖維鋪排方式在裂紋擴展過程中起到止裂作用,使得正交SMAFRMIL復合材料的抗壓性能優(yōu)于單向SMAFRMIL復合材料。通過斷裂能量計算,在彎曲應(yīng)力狀態(tài)下NiTi纖維的塑性變形和斷裂對材料的斷裂韌性起到重要的貢獻,而正交NiT
7、i纖維鋪排方式所引起的部分層纖維僅發(fā)生脫粘過程使正交SMAFRMIL復合材料的韌性低于單向SMAFRMIL復合材料。(4)通過對單向和正交SMAFRMIL復合材料的阻尼性能分析發(fā)現(xiàn),經(jīng)過熱壓燒結(jié)后,NiTi纖維失去了其某些阻尼特性,但其偽彈性的存在仍然使NiTi纖維表現(xiàn)出良哈爾濱工程大學碩士學位論文好的阻尼特性,因此SMAFRMIL復合材料中NiTi纖維的固有阻尼和界面阻尼對復合材料的阻尼性能起到主導作用。正交SMAFRMIL復合材料的界面數(shù)和NiTi纖維的數(shù)量較單向SMAFRMIL復合材料的多,因而表現(xiàn)出較高的阻尼性能。關(guān)鍵詞:纖維鋪排方式;反應(yīng)機理;力學性能