復(fù)合材料論文精選(九篇)

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第1篇：復(fù)合材料論文范文

高職復(fù)合材料工程技術(shù)專業(yè)是培養(yǎng)具備良好的職業(yè)素養(yǎng)，掌握復(fù)合材料科學(xué)理論基礎(chǔ)及復(fù)合材料專業(yè)技能，掌握復(fù)合材料制備技術(shù)，重點掌握高性能纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的制備技術(shù)，具有復(fù)合材料成型操作能力，能夠從事復(fù)合材料制造技術(shù)操作的高素質(zhì)技能型專門人才。高職院校的人才培養(yǎng)模式可以通過利用學(xué)校和企業(yè)兩種不同的教育環(huán)境和教育資源，采用課堂教學(xué)與學(xué)生參加實際工作有機(jī)結(jié)合，來培養(yǎng)適合不同用人單位需要的應(yīng)用型人才的教學(xué)模式。開展以就業(yè)為導(dǎo)向，采用“校企合作，工學(xué)結(jié)合”的人才培養(yǎng)模式培養(yǎng)學(xué)生。

2高職復(fù)合材料工程技術(shù)專業(yè)課程體系的構(gòu)建

高職復(fù)合材料工程技術(shù)專業(yè)應(yīng)該依據(jù)產(chǎn)業(yè)背景調(diào)研和人才需求調(diào)研，按照職業(yè)崗位和培養(yǎng)規(guī)格的要求構(gòu)建課程體系和課程標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)復(fù)合材料企業(yè)調(diào)研結(jié)論，首先對工作崗位的典型任務(wù)進(jìn)行分析，提煉出崗位職業(yè)能力，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建出復(fù)合材料工程技術(shù)專業(yè)的課程體系，課程體系應(yīng)該圍繞著三大職業(yè)崗位構(gòu)建：復(fù)合材料成型操作崗位：以復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、成型工藝、成型設(shè)備為基礎(chǔ)，具備復(fù)合材料制造技術(shù)操作能力。復(fù)合材料膠接操作能力：以復(fù)合材料樹脂基體、膠接工藝為基礎(chǔ)，具備復(fù)合材料連接操作能力。復(fù)合材料檢測與修補(bǔ)技術(shù)能力：以復(fù)合材料檢測技術(shù)、修補(bǔ)技術(shù)為基礎(chǔ)，具有復(fù)合材料檢測與修補(bǔ)的能力。

3高職復(fù)合材料工程技術(shù)專業(yè)建設(shè)的實施與保障條件

3.1專任教師應(yīng)具備條件專任專業(yè)教師一方面具備本專業(yè)或相近專業(yè)大學(xué)本科以上學(xué)歷（含本科）；另一方面必須有一定的企業(yè)經(jīng)歷，具有“雙師”素質(zhì)；專任實訓(xùn)教師要具備專業(yè)高級工以上的資格證書（含高級工）或工程師及其以上職稱。專業(yè)帶頭人必須是雙師型教師，職稱應(yīng)在副高職稱以上，接受過職業(yè)教育教學(xué)方法論的培訓(xùn)，具有開發(fā)職業(yè)課程的能力；校外兼職教師應(yīng)具備高級工或工程師以上職稱，具備豐富的實踐經(jīng)驗和較強(qiáng)的專業(yè)技能；其中企業(yè)兼職教師占教師總數(shù)的比例不低于50%。

3.2實踐教學(xué)條件高職復(fù)合材料工程技術(shù)專業(yè)實訓(xùn)基地必須滿足復(fù)合材料成型技術(shù)、復(fù)合材料模具設(shè)計與制造、熱壓罐操作及復(fù)合材料成品檢測的基本實踐教學(xué)條件，讓學(xué)生在一個真實的職業(yè)環(huán)境下按照未來專業(yè)崗位（群）對基本技能的要求，得到實際操作訓(xùn)練和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。復(fù)合材料成型技術(shù)是教學(xué)研究的重點，也是培養(yǎng)學(xué)生的主要途徑。實訓(xùn)基地應(yīng)該包括小型熱壓罐、烘箱、清潔操作間、復(fù)合材料加工設(shè)備、復(fù)合材料檢測儀器等基本實踐教學(xué)設(shè)備，一方面能滿足生產(chǎn)的要求，又能完全滿足教學(xué)任務(wù)，而且能夠開展材料性能試驗、制作試驗件。同時高職院校發(fā)展復(fù)合材料工程技術(shù)專業(yè)，還必須加強(qiáng)校企合作，加大校外實訓(xùn)基地合作的深度和廣度。通過校外實訓(xùn)基地的建設(shè)，安排學(xué)生在企業(yè)進(jìn)行專業(yè)對口頂崗實習(xí)，以利于學(xué)生掌握崗位技能，提高實踐能力，縮短他們的工作適應(yīng)期，提高學(xué)生的社會競爭力。

4高職復(fù)合材料工程技術(shù)專業(yè)未來發(fā)展思考

第2篇：復(fù)合材料論文范文

面對高技術(shù)時代對高性能鈦合金材料日益緊迫的要求，非連續(xù)增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料因其具有的高比強(qiáng)、高比剛度、耐高溫和耐蝕性能已成為研究的熱點。人們對其制備工藝、微結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能等進(jìn)行了一系列的研究，而這些研究的主要目標(biāo)為外加法制備的鈦基復(fù)合材料。而本研究則采用原位合成工藝制備非連續(xù)增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料。與外加法比較，原位合成法因其工藝簡單、材料性能優(yōu)異，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上更為可行。增強(qiáng)體的原位合成，避免了增強(qiáng)體的污染問題，也避免了熔鑄過程中存在的潤濕性問題，有利于制備性能更好的復(fù)合材料。然而，為了低成本高效制備高性能的鈦基復(fù)合材料尚有許多問題需要解決。因此，從理論和實驗上研究這些問題，對低成本高效制備高性能的鈦基復(fù)合材料具有非常重要的理論和實際意義。

針對金屬基復(fù)合材料發(fā)展應(yīng)用中的關(guān)鍵問題??成本和性能，本文開發(fā)設(shè)計了新型的鈦基復(fù)合材料的制備工藝，可以低成本高效制備性能優(yōu)異的鈦基復(fù)合材料。即可利用鈦與碳化硼、硼及石墨之間的自蔓燃高溫合成反應(yīng)，采用普通的鈦合金冶煉工藝制備出單純TiB晶須、單純TiC顆粒增強(qiáng)或TiB晶須和TiC粒子混雜增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料。為了拓展鈦基復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，為制備高性能的鈦基復(fù)合材料打下堅實的基礎(chǔ)，本文的研究主要包括以下幾個方面工作：

1、研究了利用鈦與石墨、硼及碳化硼之間的反應(yīng)制備TiB和TiC增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的原位合成機(jī)理。利用熱力學(xué)理論計算了鈦與石墨、硼、碳化硼反應(yīng)的Gi自由能DG和反應(yīng)生成焓DH，結(jié)果表明：各個反應(yīng)的Gi自由能DG值都為負(fù)值，說明在熱力學(xué)上上述反應(yīng)是可行的。雖然在熱力學(xué)上可以利用鈦與碳化硼之間的化學(xué)反應(yīng)合成TiB2和TiC增強(qiáng)體，但從化學(xué)平衡考慮，TiB2不能穩(wěn)定存在于過量鈦中，因此能夠穩(wěn)定存在于普通鈦合金中的增強(qiáng)體為TiB和TiC。上述反應(yīng)都為高放熱的反應(yīng)，從理論上講絕熱溫度都大于自蔓燃高溫合成的判據(jù)，表明反應(yīng)能自發(fā)維持。

2、利用非自耗電弧爐和自耗電弧爐經(jīng)普通的鈦合金鑄造工藝制備出單純TiB晶須、單純TiC顆粒增強(qiáng)或TiB晶須和TiC粒子混雜增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料。X射線衍射分析結(jié)果表明：原位合成的增強(qiáng)體為TiB、TiC。這些增強(qiáng)體分布非常均勻，主要呈現(xiàn)為短纖維狀、樹枝晶狀和等軸或近似等軸狀。電子探針和帶能譜的掃描電鏡分析結(jié)果表明：短纖維狀增強(qiáng)體為TiB，而樹枝晶狀和等軸或近似等軸狀增強(qiáng)體為TiC。實驗結(jié)果與理論分析一致，這為原位自生鈦基復(fù)合材料的工業(yè)化生產(chǎn)提供了依據(jù)。

3、研究了原位合成鈦基復(fù)合材料增強(qiáng)體的生長機(jī)制，結(jié)果表明：增強(qiáng)體的生長機(jī)制與凝固過程及增強(qiáng)體的晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。原位合成的增強(qiáng)體以形核與長大的方式從熔體中析出而長大。對于原位合成TiB和TiC混雜增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料，經(jīng)歷了析出初晶、二元共晶和三元共晶三個階段。由于不同的晶體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)體TiB與TiC形成不同的生長形態(tài)。TiB具有B27晶體結(jié)構(gòu)，易于沿[010]方向生長長成短纖維狀，而且TiB橫截面的形狀呈多邊形，其晶面主要由(100)、(10)和(101)組成。同時，在TiB的(100)面上容易形成層錯。而TiC具有NaCl型對稱結(jié)構(gòu)，容易長成樹枝晶狀、等軸狀和近似等軸狀。發(fā)現(xiàn)原位合成的增強(qiáng)體TiB容易在（100）面上形成高密度的層錯，層錯的形成與增強(qiáng)體的晶體結(jié)構(gòu)、生長機(jī)制有關(guān)，同時也有利于降低增強(qiáng)體與基體合金界面的晶格畸變。而原位合成增強(qiáng)體TiC的晶格比較完整，偶爾在(111)面上形成孿晶，該孿晶結(jié)構(gòu)在增強(qiáng)體形核與長大的過程中形成。

4、研究了合金元素鋁的加入對原位合成鈦基復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響。合金元素鋁的加入，并不改變復(fù)合材料的物相組成，也不改變復(fù)合材料的凝固過程，但由于合金元素的存在，阻礙了增強(qiáng)體的形核與長大過程，導(dǎo)致形成的TiB和TiC初晶更為細(xì)小，尤其是使TiC增強(qiáng)體易于形成等軸狀。合金元素鋁不僅固溶強(qiáng)化了基體合金，而且細(xì)化增強(qiáng)體也有利于提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

5、利用透射電鏡、高分辨透射電鏡對原位合成(TiB TiC)/Ti復(fù)合材料界面微結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和分析，發(fā)現(xiàn)兩種增強(qiáng)體與基體的界面均為清潔界面，為直接的原子結(jié)合、界面結(jié)合狀況良好。TiC增強(qiáng)體與基體合金沒有確定的位相關(guān)系，而TiB增強(qiáng)體與基體合金存在以下位相關(guān)系：、、(0002)Ti//(001)TiB和以及、(0002)Ti//(200)TiB和。該位相關(guān)系在凝固過程中形成，與增強(qiáng)體的晶體結(jié)構(gòu)及基體合金的晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，形成該位相關(guān)系有利于降低增強(qiáng)體與基體合金界面的晶格畸變能。

6、研究了鑄態(tài)鈦基復(fù)合材料和熱鍛后高溫鈦基復(fù)合材料的力學(xué)性能。由于原位合成增強(qiáng)體的加入，鈦基復(fù)合材料的力學(xué)性能與相應(yīng)基體合金比較有了明顯的提高，在增強(qiáng)體含量為8％時，其彈性模量E、屈服強(qiáng)度s0.2和抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到131.2GPa，1243.7MPa和1329.8MPa，與基體合金Ti6242比較分別提高了19.3，47.4和45.5。其強(qiáng)化機(jī)理主要來源于增強(qiáng)體承載、晶粒細(xì)化及高密度位錯的形成。石墨的加入，形成更多等軸狀、近似等軸狀TiC粒子有利于提高復(fù)合材料的室溫性能，這與短纖維狀TiB的存在導(dǎo)致復(fù)合材料低應(yīng)力斷裂有關(guān)。

7、研究了原位合成鈦基復(fù)合材料的高溫瞬時拉伸性能。在600oC、650oC和700oC的抗拉強(qiáng)度分別超過800MPa，750MPa和650MPa，與高溫性能較好的IMI834合金比較，在600oC的抗拉強(qiáng)度提高幅度超過25。隨著溫度的提高，其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度降低，塑性提高，但與基體合金比較高溫強(qiáng)度有了明顯的提高。斷口分析表明：低溫時，裂紋由增強(qiáng)體斷裂引起，而在高溫時裂紋最先在短纖維晶須TiB的端面上形核，然后裂紋擴(kuò)展到基體合金中，最后導(dǎo)致材料失效。說明低溫時，增強(qiáng)體承載對提高復(fù)合材料的力學(xué)性能非常有利，而在高溫時，其強(qiáng)化作用主要由增強(qiáng)體與位錯的交互作用引起。位錯容易在短纖維狀晶須TiB的端面處塞積，形成裂紋源導(dǎo)致材料失效。因此與等軸狀及近似等軸狀增強(qiáng)體TiC比較，短纖維狀增強(qiáng)體TiB對復(fù)合材料高溫力學(xué)性能的強(qiáng)化效果要低一些。這也是石墨的加入形成等摩爾的TiB和TiC增強(qiáng)體有利于提高復(fù)合材料高溫性能的主要原因。

8、研究了原位合成鈦基復(fù)合材料的高溫蠕變性能和持久斷裂性能。原位合成鈦基復(fù)合材料的高溫蠕變經(jīng)歷了典型的蠕變變形的三個階段。蠕變持久強(qiáng)度與基體合金比較有了明顯的提高。持久強(qiáng)度與溫度及載荷密切相關(guān)，溫度和載荷的提高都降低復(fù)合材料的高溫蠕變和高溫持久性能。石墨的加入形成更多的TiC粒子，同樣有利于提高鈦基材料的持久強(qiáng)度。在高溫、持久載荷作用下，材料的失效仍然主要由短纖維端面處形成裂紋而導(dǎo)致材料失效引起。

本研究首先從理論上分析了原位合成TiB、TiC及TiB和TiC混雜增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的原位合成機(jī)制，并以此為基礎(chǔ)開發(fā)出了一種新型鈦基復(fù)合材料加工工藝。利用該工藝鈦合金生產(chǎn)廠家可以在不改變設(shè)備和工藝的條件下，低成本高效制備高性能的鈦基復(fù)合材料。而采用該原位合成工藝制備復(fù)合材料的性能是可設(shè)計和可控制的，針對不同的應(yīng)用條件，可以設(shè)計不同成分的基體合金及不同含量、不同配比增強(qiáng)體的復(fù)合材料以滿足不同的需求。從合金相圖、增強(qiáng)體晶體結(jié)構(gòu)及凝固理論相結(jié)合分析了原位合成增強(qiáng)體的生長機(jī)制、生長形態(tài)、分布狀態(tài)以及界面微區(qū)特征。研究了鈦基復(fù)合材料的微觀組織對鈦基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響規(guī)律。這些研究為以后制備高性能的鈦基復(fù)合材料和拓展 鈦基復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域打下了堅實的理論基礎(chǔ)和為批量生成提供了實用途徑。近兩年來，研究成果引起了國家航空航天部門的關(guān)注，國家“十五”軍工重點課題和航天支撐基金、航天創(chuàng)新基金課題獲得了批準(zhǔn)。并將用于我國的先進(jìn)戰(zhàn)略導(dǎo)彈XX－2改，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈XX－19及新一代洲際導(dǎo)彈和潛地導(dǎo)彈的構(gòu)件。鑒于該技術(shù)在國防軍工方面具有的戰(zhàn)略意義以及在民用領(lǐng)域的潛在應(yīng)用前景，與國內(nèi)大型鈦合金加工企業(yè)—寶鋼集團(tuán)五鋼有限公司開展產(chǎn)業(yè)化研究，完成了該材料的中試過程，實現(xiàn)了新型鈦基復(fù)合材料的工業(yè)化生產(chǎn)。研制開發(fā)的材料近期將在國家戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)武器、宇宙飛船等方面得到驗證和應(yīng)用。并將逐漸推廣應(yīng)用于民用領(lǐng)域，為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞非連續(xù)增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料，原位合成，生長機(jī)制，凝固，晶體結(jié)構(gòu)，微觀結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能，位向關(guān)系，界面結(jié)構(gòu)

Fabrication,MicrostructureandMechanicalPropertiesofinsituSynthesizedTitaniumMatrixComposites

ATRACT

Duetoincreasingrequirementfortitaniumalloywithhighpropertiesinhightechnologyera,discontinuouslyreinforcedtitaniummatrixcompositesownthefollowingadvantages:highecificstrength,highecificmodulus,highelevatedtemperatureproperty,wearresistanceandlowfabricatingcost,sotheyhavebecometheresearchhotot.Theproceingtechnique,microstructureandmechanicalpropertieshavebeenexteivelystudied.However,themainaimisdiscontinuouslyreinforcedtitaniummatrixcompositepreparedbytraditionaltechniquesuchaspowdertechnologyandliquidmetallurgy,wheretheceramicparticlesaredirectlyincorporatedintosolidorliquidmatricesreectively.Inthispaper,paredwithtraditionaltechnique,insitutechniqueownthefollowingadvantages:thetechniqueisverysimpleandthepropertiesareexcellent,soitiseasiertofabricatetitaniummatrixcompositesintechnologyandeconomic.Theinsitusynthesisofceramicparticleavoidsthepollutionofreinforcementsandwettabilityexistingincastingtechnique,soitisvaluabletofabricatetitaniummatrixcompositeswithbetterproperties.However,therearestillquitealotofproblemstoberesolvedinordertofabricatetitaniummatrixcompositeswithhighpropertiessimplyandatlowfabricationcost.Therefore,theresearchontheseproblemsintheoryandexperimentisveryimportant.

Itiswellknownthatthekeyproblemindevelopmentandalicationofmetalmatrixcompositesiscostandproperty.Anewtechniquehasbeendesignedtoproducetitaniummatrixcomposites,inwhichitispoibletofabricatetitaniummatrixcompositeswithhighpropertiessimplyandatlowfabricationcost.TitaniummatrixcompositesreinforcedwithTiBwhisker,TiCparticleorTiBwhiskerandTiCparticle,wereproducedbycommontitaniumalloycastingtechniqueutilizingtheself-propagationhigh-temperaturesynthesisreactiobetweentitaniumandboron,graphite,B4C.Inordertodeveloptheutilizationareaoftitaniummatrixcompositesandmakebasisforproducingtitaniummatrixcompositeswithhighproperties,thefollowingworkshavebeendeveloped.

1.InsitusynthesismechanismoftitaniummatrixcompositesreinforcedwithTiB,TiCorTiBandTiCutilizingthereactiobetweentitaniumandboron,graphite,B4Chavebeeninvestigated.GifreeenergyDGandformationenthalpyDHofreactiobetweentitaniumandboron,graphite,B4Cwerecalculatedbythermodynamictheory.TheGifreeenergyDGofabovereactioisnegative,whichindicatesthattheabovereactioallcantakeplace.ItispoibletosynthesizeTiB2andTiCutilizingthereactionbetweentitaniumandB4C.However,coideringfromchemicalbalance,TiB2cannotexistintitaniummatrixalloystably.Theabovereactioreleasequitealotofheat.Moreover,theadiabatictemperatureisgreaterthanthetheoreticalcriterion,whichindicatesthatthereactioncanbesustainedbyitself,namelyself-propagationhigh-temperaturesynthesisreactioncanoccur.

2.TitaniummatrixcompositesreinforcedwithTiBwhisker,TiCparticleorTiBwhiskerandTiCpart iclehavebeenproducedbynon-coumablevacuumarcremeltingfurnaceandcoumablevacuumarcremeltingfurnace.TheresultsofX-raydiffractionshowthattheinsitusynthesizedreinforcementsareTiBandTiC.Thereinforcementsweredistributeduniformlyinmatrixalloy.Theshapesofreinforcementsareshort-fibreshape,dendriticshapeandequiaxedshapeornear-equiaxedshape.Thereinforcementwithshort-fibreshapeisTiB,thereinforcementwithdendriticshapeandequiaxedshapeornear-equiaxedshapeisTiC.Theexperimentalresultisingoodagreementwiththeoreticalresult,whichprovidesgistforcommercialproductionofinsitusynthesizedtitaniummatrixcomposites.

3.Thegrowthmechanismsofreinforcementsininsitusynthesizedtitaniummatrixcompositeshavebeeninvestigated.Thegrowthmechanismsarecloselyrelatedtosolidificationpathsandcrystalstructures.Thereinforcementsdiersefrommeltandgrowinthewayofnucleationandgrowth.FortheinsitusynthesizedTiBwhiskerandTiCparticlereinforcedtitaniummatrixcomposites,thereinforcementsundertakethefollowingthreestages:primarycrystal,binaryeutecticandternaryeutectic.Duetothedifferentcrystalstructures,TiBandTiCgrowindifferentshapes.TiBisliabletogrowalong[010]directionandformshort-fibreshapeduetoit’sB27crystalstructure.TheshapeofTiBatcrosectionispolygon,thecrystalfacesarecomposedwith(100),(101)and(10).Moreover,thereisstackingfaultinTiBandthestackingfaultislikelytoformat(100)crystalface.TiCwithNaClcrystalstructuregrowsindendritic,equiaxedornear-equiaxedshape.

4.Theeffectsofaluminumadditiononmicrostructureandmechanicalpropertiesofinsitusynthesizedtitaniummatrixcompositeshavebeeninvestigated.Theadditionofalloyingelementaluminumdoe’tchangephasesandadjustthesolidificationpath.However,thealloyingelementhindersthenucleationandgrowthofreinforcementsthatresultinmorefineTiBandTiCreinforcementsandmakeTiCreinforcementsgrowwithequiaxedparticleseasily.Aluminumnotonlystrengthethematrixalloybysolidsolutionstrengthening,butalsoimprovesthemechanicalpropertiesbyrefiningthereinforcements.

5.TheinterfacialmicrostructuresofinsitusynthesizedTiBwhiskerandTiCparticlesreinforcedtitaniummatrixcompositeshavebeenoervedbymeaoftramiionelectronicmicroscopyandhigh-resolutiontramiionelectronicmicroscopy.Theresultsshowthattheinterfacesareveryclean.Theyarebondedwell.ThereisnocoistentcrystallographicrelatiohipbetweenTiCandtitanium.However,therearefollowingcoistentcrystallographicrelatiohibetweenTiBandtitanium:,,(0002)Ti//(001)TiB,and,,(0002)Ti//(200)TiB.Moreover,itiscloselyrelatedtothecrystalstructuresofreinforcementandmatrixalloy.Theformationofabovecrystallographicrelatiohiisvaluabletodecreasetheenergyoflatticestrainbetweenreinforcementandmatrixalloy.

6.Themechanicalpropertiesofcast-titaniummatrixcompositesandhigh-temperaturetitaniummatrixcompositesafterhot-forginghavebeeninvestigated.Duetotheincorporationofinsitusynthesizedreinforcements,themechanicalpropertiesimproveobviouslycomparedwithmatrixalloy.Whenthevolumeofreinforcementsis8,theYoung’smodulusE,yieldstrengths0.2andteilestrengthare131.2GPa,1243.7MPaand1329.8MPa,reectively.Theyimprove19.3,47.4and45.5,reectively.Thestrengtheningmechanismsincludethefollowingfactors:undertakingloadofreinforcements,refinementofgrainsizeandformationofhigh-deitydislocatio.TheadditionofgraphiteformsmoreTiCparticleswithequiaxedornear-equiaxedshapethatisvaluabletoimprovethemechanicalpropertiesoftitaniummatrixcompositesatroomtemperature.ThisisrelatedtoexistingofTiBthatresultfractureofcompositesatlowlevelofaliedstrain.

7.Theultimateteilemechanicalpropertiesoftitaniummatrixcompositesatelevatedtemperaturehavebeeninvestigated.Theultimateteilestrengthsofinsitusynthesizedtitaniummatrixc ompositesat600oC,650oCand700oCare786.1MPa,657.4MPaand564.3MPa,paredwithIMI834alloy,theultimateteilestrengthat600oCimproves23.8.Astemperatureincreases,theyieldstrengthandultimatestrengthdecrease,paredwithmatrixalloy,themechanicalpropertiesathightemperatureofinsitusynthesizedtitaniummatrixcompositesimproveobviously.Theanalysisoffracturesurfacesshowthatcrackareformedduetothefractureofreinforcementsatlowtemperature,whilethecracksarelikelytonucleateattheendsofshort-fibreTiBandpropagatetomatrixalloyathightemperaturesothatcompositesfailure.Theyindicatethatundertakingloadofreinforcementsisvaluabletoimprovethemechanicalpropertiesatlowtemperature.Athightemperature,thestrengtheningeffectresultsfromtheinteractionbetweenreinforcementsanddislocatio.DislocatioareliabletoaccumulateandentangleattheendsofTiBwhiskers,paredwithequiaxedornear-equiaxedTiCparticle,thestrengtheningeffectofTiBwhiskerontitaniummatrixcompositesislowerthanthatofTiC.ThisisalsothemainreasonthattheadditionofgraphitetoformmoreTiCisvaluabletoimprovethemechanicalpropertiesathightemperature.

第3篇：復(fù)合材料論文范文

論文關(guān)鍵詞：TiC_P復(fù)合材料,動態(tài)拉伸性能,高應(yīng)變率,位錯

 

1　引言

顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料因其具有較高的比強(qiáng)度、比剛度以及良好的加工性能在結(jié)構(gòu)和工程上得到越來越廣泛的應(yīng)用［1］。但復(fù)合材料強(qiáng)度提高的同時，其延性卻明顯下降。近年來，國內(nèi)外的學(xué)者對復(fù)合材料的彈塑性性能進(jìn)行了廣泛的研究［2-7］，內(nèi)容涉及失效機(jī)制，如顆粒的斷裂、基體和增強(qiáng)顆粒界面的脫粘、基體的延性失效及加工工藝及熱處理對復(fù)合材料性能的影響等。

大多數(shù)金屬材料和金屬基復(fù)合材料的強(qiáng)度會隨應(yīng)變率的提高而提高，且復(fù)合材料的應(yīng)變率敏感性通常取決于基體的應(yīng)變率敏感性以及基體和增強(qiáng)顆粒界面的結(jié)合情況等。本文將對TiCp/Ti 復(fù)合材料的動態(tài)拉伸性能進(jìn)行研究，建立其率相關(guān)的本構(gòu)關(guān)系，并從微觀角度討論其強(qiáng)化斷裂機(jī)理、應(yīng)變率敏感性以及復(fù)合材料應(yīng)變率敏感性高于基體的原因。

2動態(tài)拉伸試驗

2.1　試驗系統(tǒng)及原理

沖擊拉伸試驗在中國科技大學(xué)的旋轉(zhuǎn)盤式桿—桿型沖擊拉伸試驗機(jī)（SHTB）上進(jìn)行，試驗裝置如圖1所示。SHTB實驗裝置由旋轉(zhuǎn)盤式加載系統(tǒng)、撞塊、輸入桿和輸出桿組成。加載裝置是一個直徑為1.4米，轉(zhuǎn)動線速度可以達(dá)到100m/s的飛輪。前置理想彈塑性金屬短桿通過螺紋與撞塊和輸入桿連接，受拉伸試件用耐沖擊高強(qiáng)度聚炳烯酸粘接劑與輸入桿和輸出桿的叉口相粘接。當(dāng)飛輪邊緣的線速度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時，安裝在高速旋轉(zhuǎn)盤上的雙片錘頭（1）瞬間被彈出并以該線速度打擊撞塊（2），這時同輸入桿相連的理想彈塑性前置金屬短桿（3）被拉斷，從而在輸入桿（4）中產(chǎn)生一近似拉應(yīng)力方波脈沖。當(dāng)入射應(yīng)力脈沖沿輸入桿向右傳播到試件（5）后，一部分反射回輸入桿（6）中，另一部分通過試件傳入輸出桿中，并在輸入桿和輸出桿中分別產(chǎn)生反射波和透射波。拉伸脈沖的幅度、寬度、和上升沿是由金屬短桿的直徑、長度和錘頭的打擊速度來決定的。貼在輸入桿和輸出桿上的三組半導(dǎo)體應(yīng)變片（7）分別測得入射波、反射波和透射波，通過超動態(tài)應(yīng)變儀（8）放大后被存

TCL雙通道瞬態(tài)波形存儲器（9）中。

根據(jù)一維應(yīng)力波理論可得試件中的應(yīng)力、應(yīng)變和應(yīng)變率分別為

（1）

國家自然科學(xué)基金(No.90305018)資助項目、北京林業(yè)大學(xué)優(yōu)秀青年教師科技創(chuàng)新項目（YX2010-6）.

（2）

（3）

其中，和分別為試件的橫截面面積和長度； ，和 E 分別為輸入/輸出桿中彈性波的波速、桿的橫截面面積以及彈性模量。

2.2　試驗材料

試驗所用的鈦合金基體（T650）和TiC顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料（TP650）均由西北有色金屬研究院自行研制并提供。TiC增強(qiáng)顆粒的平均粒度為5，體積百分比為3%；復(fù)合材料TP650采用PTMP（Pre-treatment melt process）法制備，顆粒在復(fù)合材料中呈彌散分布，界面反應(yīng)層穩(wěn)定。基體和復(fù)合材料試樣均采用簡單的退火，其熱處理參數(shù)為：800℃/1小時＋空冷。

試件設(shè)計成扁平的啞鈴狀，厚度1.1mm，形狀、尺寸和形位公差設(shè)計如圖2所示。

TiC顆粒和鈦合金基體的物理和力學(xué)性能如表1所示。

表1 TiC顆粒和鈦合金基體的物理和力學(xué)性能

Table 1 The Mechanical properties of TiCPparticles and Titanium alloy matrix

 

材料

TiC顆粒

基體T650

密度/ g/cm3

4.43

4.51

楊氏模量E/ GPa

460

118

剪切模量G/ GPa

193

43

泊松比

0.188

0.35

熱膨脹系數(shù)/ ×10-6/K

第4篇：復(fù)合材料論文范文

[關(guān)鍵詞] 知識圖譜;共詞分析法;焊接學(xué);材料學(xué)

[中圖分類號] G434 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A 文章編號：1671-0037（2015）08-80-6

Analysis of the Hot Spot and Research Trend of the Material Engineering Discipline based on the Common Word Knowledge Map

Zhang Xuezhao1，2

（1.Library of Henan University of Science and Technology， Luoyang Henan 471023; 2. Libraryof Zhoukou science and technology Career Academy， Zhoukou Henan 466000）

Abstract：In this paper， the latest scientific metrology technology―knowledge map is applied to the material engineeringdiscipline in our country. Through taking the two disciplines （Materials Science and Welding） as the research objects， a total common word knowledge mapsof thetwo disciplines were constructed， tohighlight the research hotspot， research trends and development of thetwo disciplines.

Keywords：knowledge map; commonword analysis; welding; Materials Science

1 研究內(nèi)容

將材料學(xué)和焊接學(xué)兩門學(xué)科作為研究對象，以CSCD國內(nèi)權(quán)威數(shù)據(jù)庫的作為數(shù)據(jù)源，采用計量學(xué)中的共詞分析方法，對1989～2013年材料學(xué)、焊接學(xué)等學(xué)科文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計，并利用聚類分析、因子分析、多維尺度分析以及社會網(wǎng)絡(luò)分析等方法和相關(guān)軟件，構(gòu)建這兩門學(xué)科的關(guān)鍵詞詞頻分布表、類團(tuán)關(guān)系圖等，通過對所構(gòu)建的兩個學(xué)科的共詞知識圖譜進(jìn)行詳細(xì)比較對比，分析兩門學(xué)科的當(dāng)前研究熱點、研究趨勢及前景。

2 研究方法及過程

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文采用的數(shù)據(jù)來源于《中文社會科學(xué)引文索引》檢索系統(tǒng)。本文選取CSSCI1989～2013年收錄的期刊----鋼鐵研究學(xué)報和復(fù)合材料學(xué)報、電焊機(jī)和焊接技術(shù)做樣本，套錄該期刊文獻(xiàn)的所有題錄信息。具體方法：打開CSSCI檢索界面，收錄年限選定為1989～2013，在[來源文獻(xiàn)]檢索界面的[期刊名稱]中分別輸入“鋼鐵研究學(xué)報、復(fù)合材料學(xué)報和電焊機(jī)、焊接技術(shù)”期刊刊名，[匹配]限定為“精確”，同時[每屏顯示]設(shè)定為50條，套錄這些期刊在這一時期內(nèi)文獻(xiàn)的題錄信息，然后將得到的數(shù)據(jù)分別整理后，分別得出在這一時期內(nèi)材料學(xué)和焊接學(xué)題錄數(shù)據(jù)庫。然后通過利用C#自編的計算機(jī)程序，按照頻次由高到低排列，得到一個材料學(xué)和焊接學(xué)的關(guān)鍵詞排名，頻次總數(shù)分別是16 057個和21 622個。

2.2 數(shù)據(jù)處理說明

從兩個學(xué)科關(guān)鍵詞排序中分別截取一定頻次的關(guān)鍵詞，其中材料學(xué)關(guān)鍵詞截取詞頻大于22次、焊接學(xué)關(guān)鍵詞截取詞頻大于50次，由此，得出了兩個學(xué)科的99個和102個高頻關(guān)鍵詞。再將這些類似性質(zhì)的關(guān)鍵詞進(jìn)行歸整，從而分別確定了兩個學(xué)科的80個和63個高頻關(guān)鍵詞表，將這兩個關(guān)鍵詞表（見表1-1、表1-2）作為共詞分析我國材料工程學(xué)科的基礎(chǔ)。

2.3 構(gòu)造關(guān)鍵詞共詞矩陣

2.3.1 構(gòu)造原始共詞矩陣

由于以上兩個學(xué)科選定的關(guān)鍵詞是材料工程學(xué)科論文中出現(xiàn)頻率最高的詞，它們代表了當(dāng)前我國材料工程學(xué)科的研究熱點。為了能進(jìn)一步更好地反映這些關(guān)鍵詞之間的關(guān)系，本論文對這些高頻關(guān)鍵詞作如下處理：在已建立的題錄數(shù)據(jù)庫中，利用自編的計算機(jī)程序分別對兩個學(xué)科確定的80個和63個高頻關(guān)鍵詞兩兩進(jìn)行共詞檢索，經(jīng)過統(tǒng)計分析，得到了一個80×80的共詞矩陣（部分?jǐn)?shù)據(jù)見表1-3）和一個63×63的共詞矩陣（部分?jǐn)?shù)據(jù)見表1-4）。

以上兩個表格中的共詞矩陣是一個相關(guān)、對稱矩陣，對角線上的數(shù)據(jù)為該詞出現(xiàn)的頻次，主對角線單元格的數(shù)據(jù)為兩個關(guān)鍵詞共同出現(xiàn)的頻次。

2.3.2 構(gòu)造相關(guān)矩陣

本文在對兩個學(xué)科的原始矩陣進(jìn)行包容處理時采取Salton指數(shù)法，處理數(shù)據(jù)部分結(jié)果見表1-5和表1-6，Salton指數(shù)法的計算公式為[3]：S=Nij/（Ni×Nj）1/2（3-1）。其中，Ni，Nj分別表示關(guān)鍵詞i和j的頻次，Nij表示關(guān)鍵詞i和j共現(xiàn)的頻次。

以上兩個表格相關(guān)矩陣中的數(shù)字為相似數(shù)據(jù)，數(shù)字的大小表明了相應(yīng)兩個關(guān)鍵詞之間的距離遠(yuǎn)近，數(shù)值越大則表明關(guān)鍵詞之間的距離越近，相似度越好;反之，數(shù)值越小則表明關(guān)鍵詞之間的距離越遠(yuǎn)，相似度越差。

2.3.3 構(gòu)造相異矩陣

由于相關(guān)矩陣中的‘0’值過多，統(tǒng)計時容易造成誤差過大，為了方便進(jìn)一步處理，兩個學(xué)科相異矩陣的部分?jǐn)?shù)據(jù)詳見表1-7和表1-8。

以上兩個表格相異矩陣中的數(shù)據(jù)，正好與相關(guān)矩陣相反，數(shù)值越大則表明關(guān)鍵詞之間的距越遠(yuǎn)，相似度越差;反之，數(shù)值越小則表明關(guān)鍵詞之間的距離越近，相似度越好。

2.4 聚類方法與聚類圖

具體方法：在SPSS17.0軟件界面中輸入要分析的相異矩陣，然后選擇[分析]――[分類]――[系統(tǒng)聚類]進(jìn)行聚類分析。聚類方法選擇組間距離法;度量標(biāo)準(zhǔn)--區(qū)間選擇共詞聚類分析中最常用的歐氏距離（Euclideandistance）。

3.5 構(gòu)建類團(tuán)關(guān)系圖

類團(tuán)關(guān)系圖主要用連線的粗細(xì)來明確類團(tuán)間的關(guān)系強(qiáng)弱，類團(tuán)間的關(guān)系強(qiáng)弱以連線的粗細(xì)來表示，兩個類團(tuán)之間的連接線就越粗，說明他們之間的關(guān)系的關(guān)系越強(qiáng)，反之則亦然[4]。具體方法是首先計算出各個類團(tuán)的內(nèi)部聯(lián)系強(qiáng)度與其外部聯(lián)系強(qiáng)度，然后利用先進(jìn)的社會網(wǎng)絡(luò)分析軟件pajek繪制出兩個學(xué)科的類團(tuán)關(guān)系圖。通過對兩學(xué)科類團(tuán)的形成、演化、新增及消失的過程研究，動態(tài)地揭示我國材料工程學(xué)科的研究的現(xiàn)狀、熱點及發(fā)展。

3 研究結(jié)果與分析

3.1總體狀況描述

材料學(xué)科（以鋼鐵研究學(xué)報和復(fù)合材料學(xué)報為代表）從1983年到2013年共有9 302篇論文，每種期刊年均155.03篇，平均每篇論文的關(guān)鍵詞數(shù)為1.73個。經(jīng)過規(guī)整、縮減后，這一階段頻次不小于22次的高頻詞共80個，其中，復(fù)合材料、力學(xué)性能、顯微組織、有限元分析、層合板、數(shù)值模擬等出現(xiàn)200次以上，說明網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以復(fù)合材料為核心的材料性能分析是這一階段的研究熱點，具體分析內(nèi)容主要體現(xiàn)在材料的力學(xué)性能分析、有限元分析、數(shù)值模擬分析等方面。

焊接學(xué)科（以電焊機(jī)和焊接技術(shù)為代表）從1984年到2013年共有11 778篇論文，每種期刊年均196.3篇，平均每篇論文的關(guān)鍵詞為1.84個。這一學(xué)科（焊接學(xué)科）論文總數(shù)與材料學(xué)科相比基本持平，但是篇均關(guān)鍵詞數(shù)卻略有上升。經(jīng)過規(guī)整、縮減后，這一階段頻次不小于50次的高頻詞共63個，與材料學(xué)科相比，焊接工藝以2 368次居于首位，焊機(jī)、焊縫、焊接電源、焊接控制、焊接質(zhì)量、焊接電流、電焊、埋弧焊、焊條等是出現(xiàn)200次上的高頻詞，可見，在該學(xué)科目前的主要研究熱點是焊接設(shè)備、焊接工藝、焊接工業(yè)參數(shù)等方面。這些方面的研究直接決定或影響到焊接質(zhì)量和焊接效果，這也與生產(chǎn)實際緊密結(jié)合，充分體現(xiàn)了這一學(xué)科的實踐性。

3.2 研究主題的異同

從材料學(xué)科形成的聚類圖可以看出，我國材料學(xué)科的主要熱點研究領(lǐng)域、研究主題、研究熱點可以總結(jié)為以下幾個方面：

3.1.1 材料工藝、參數(shù)研究

這方面的研究是我國材料學(xué)科研究領(lǐng)域研究成果最豐碩的部分之一。該類團(tuán)群主要包括“材料熱處理類團(tuán)”“材料工藝性能研究類團(tuán)”兩個類團(tuán)。在該階段，從關(guān)鍵詞聚類分析結(jié)果來看，隨著有計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)/值模擬仿真技術(shù)及材料熱處理技術(shù)的發(fā)展。材料學(xué)科研究動態(tài)主要表現(xiàn)在以下兩個方面：第一，材料分析、材料加工更加精準(zhǔn)化。第二，材料熱處理參數(shù)、方法始終是材料學(xué)科發(fā)展的重點。

3.1.2 工程材料研究

工程材料研究始終是材料學(xué)科研究的主要方向。工程材料類團(tuán)群主要包括金屬材料類團(tuán)、非金屬材料類團(tuán)、復(fù)合材料類團(tuán)。金屬材料類團(tuán)一直是材料學(xué)科發(fā)展的主流，各種有色金屬它們是現(xiàn)代各種機(jī)器零部件的生力軍，它們?yōu)椴牧蠈W(xué)科的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。復(fù)合材料類團(tuán)的研究是材料學(xué)科發(fā)展的延續(xù)和補(bǔ)充。在現(xiàn)當(dāng)代化生產(chǎn)中，隨著對材料性能需求的日益提高，單純的金屬材料性能已經(jīng)不能滿足各類機(jī)器零部件的使用要求，為此復(fù)合材料的研究被材料學(xué)家們納入了研究領(lǐng)域，并且自從復(fù)合材料進(jìn)入研究領(lǐng)域開始，到現(xiàn)在，乃至未來，復(fù)合材料的研究都將經(jīng)久不衰，這一點從關(guān)鍵詞詞頻分布都可以看出：復(fù)合材料出現(xiàn)的頻次排列第一、層合板、金屬基復(fù)合材料、高溫合金、陶瓷基復(fù)合材料、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵詞的都屬于這一類團(tuán)，并且頻次分布也很靠前。

3.1.3 材料性能缺陷研究

材料性能缺陷研究也是我國材料學(xué)科乃至全世界材料學(xué)科研究的主題。這一研究類團(tuán)群主要包括材料加工方法類團(tuán)和材料缺陷類團(tuán)。材料缺陷類團(tuán)包含的關(guān)鍵詞主要有：疲勞、裂紋、磨損、斷裂、夾雜物等，這些關(guān)鍵詞頻次的分布在本研究統(tǒng)計中占有相當(dāng)?shù)谋戎?，由此可以看出怎樣預(yù)防材料的各種缺陷，提高材料的加工及使用性能，至關(guān)重要。緊接著引出了材料學(xué)家們所關(guān)注的材料的加工類團(tuán)（轉(zhuǎn)爐、電弧爐、熱軋、冷軋、軋制等）。雖然這一類團(tuán)群的關(guān)注度不如工程材料研究，也不如材料工藝參數(shù)的研究。但是無論從各種工程材料來說，還是從各種材料的工藝參數(shù)研究來說其目的都是怎樣去避免材料的各種缺陷，從而提高和改善材料的加工性能、使用性能，達(dá)到人們生產(chǎn)加工的目的。

從焊接學(xué)科的聚類圖可以看出，我國焊接學(xué)科的主要熱點研究領(lǐng)域、研究主題、研究熱點可以總結(jié)為以下幾個研究方向：

3.1.3.1 焊接工藝參數(shù)研究。同材料學(xué)科一樣，焊接學(xué)科的焊接接工藝參數(shù)研究是本學(xué)科的研究主題和重點。在這一類團(tuán)群中焊接工藝這一關(guān)鍵詞在頻次表中出現(xiàn)的次數(shù)達(dá)到了2 368次，可見在焊接學(xué)科中，工藝參數(shù)研究所站的比重和地位。焊接工藝規(guī)范、焊接工藝參數(shù)、焊接手法等方面是這一類團(tuán)研究的主題，而這一研究主題隨著焊接設(shè)備和焊接方法的不同焊接工藝亦有不同。

3.1.3.2 焊接類型方法研究。這一類團(tuán)是一個大面類團(tuán)，焊接類型和方法直接決定或影響焊接工藝、決定了焊接設(shè)備、焊接工具的選擇。這一類團(tuán)的關(guān)鍵詞主要有：手工電弧焊、堆焊、焊接方法、激光焊接、攪拌摩擦焊、點焊、埋弧焊、釬焊、氬弧焊、氣體保護(hù)焊等。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展及焊接質(zhì)量要求的提高，該類團(tuán)正朝著自動焊接、機(jī)器人焊接等自動化方向發(fā)展。

3.1.3.3 焊接工程、工具、材料研究。焊接工程、工具、材料這一類團(tuán)群涉及焊接材料、焊接環(huán)境、焊接設(shè)備工具，從而間接地決定焊接方法的選擇、焊接工藝流程。這一研究類團(tuán)，從各種焊接對象材料（管道、鋁合金、不銹鋼、奧氏體不銹鋼等）說起，涉及了焊接結(jié)構(gòu)、焊接工程、工程建設(shè)及焊接應(yīng)用。分析了焊條、藥芯焊絲的使用環(huán)境、使用方法等。這一主題類團(tuán)的研究，是該學(xué)科研究的基礎(chǔ)，研究主題關(guān)鍵詞雖然詞頻分布沒有排在前列，但關(guān)鍵詞詞頻分布的范圍廣。未來該主題的研究將朝著細(xì)化焊接工具方向，具體可能以焊接工具研究所形式出現(xiàn)。

3.1.3.4 焊接質(zhì)量控制研究。這一類團(tuán)的研究主題是焊接學(xué)科研究的目的所在。不管焊接工藝如何合理、焊接方法如何選擇、焊機(jī)及焊接工具的選擇的多么具有針對性，其最終目的是獲得優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量。在這一研究主題中，分析了各種焊接缺陷（裂紋、缺陷、變形等）各作者、學(xué)者提出了如何規(guī)避焊接缺陷的各種方法、技巧。目前這一研究主題隨著焊接材料的多樣化，生產(chǎn)要求的提高而日益嚴(yán)峻，機(jī)器人技術(shù)、自動焊技術(shù)的發(fā)展對焊接質(zhì)量的提高起著決定性的作用，但其普及應(yīng)用任重而道遠(yuǎn)。

4 類團(tuán)關(guān)系分析

確定了材料學(xué)科、焊接學(xué)科類團(tuán)后，就可以研究各學(xué)科類團(tuán)間的相互關(guān)系，找出哪些類團(tuán)是核心類團(tuán)，它與其他類團(tuán)之間聯(lián)系密切;哪些類團(tuán)是非核心類團(tuán)，它與其他類團(tuán)之間聯(lián)系疏松;哪些類團(tuán)與其他任何類團(tuán)都沒有任何關(guān)系，屬于相對獨立類團(tuán)。為此，筆者根據(jù)各類團(tuán)之間的內(nèi)、外相互關(guān)系，利用pajek軟件繪制出了既能反映自身類團(tuán)的內(nèi)部聯(lián)系強(qiáng)度又能反映這個類團(tuán)與其他類團(tuán)的外部聯(lián)系強(qiáng)度的類團(tuán)關(guān)系圖（如圖1-1、圖1-2所示）。在圖中，類團(tuán)的內(nèi)部聯(lián)系強(qiáng)弱用節(jié)點的大小來表示，節(jié)點越大，表明該類團(tuán)的內(nèi)部聯(lián)系強(qiáng)度越小，反之，則相反;節(jié)點連線的顏色深淺和連線的粗細(xì)程度和表示兩節(jié)點間的外部聯(lián)系強(qiáng)度，兩節(jié)點間連線顏色越深、連線越粗，則表示兩類團(tuán)之間的外部聯(lián)系強(qiáng)度越大，反之，則相反。

圖1-2 焊接學(xué)類團(tuán)關(guān)系圖

5 結(jié)語

本部分研究采用共詞分析方法，利用聚類分析、先進(jìn)的社會網(wǎng)絡(luò)分析方法和軟件Pajek，分別繪制出材料學(xué)科和焊接學(xué)科兩學(xué)科的聚類圖、類團(tuán)關(guān)系圖，對兩個學(xué)科：材料學(xué)科和焊接學(xué)科研究主題進(jìn)行了較為詳細(xì)的對比分析。通過分析對比得出兩個學(xué)科的發(fā)展變化特點：

5.1 材料學(xué)科和焊接學(xué)科都屬于工學(xué)學(xué)科，其發(fā)展研究主題存在共性

從兩個學(xué)科的研究主題來看，我國材料學(xué)科研究領(lǐng)域、研究熱點體現(xiàn)在復(fù)合材料、材料工藝參數(shù)研究、材料性能缺陷研究上，而焊接學(xué)科體現(xiàn)在焊接工程、工具材料、焊接工藝參數(shù)研究、焊接質(zhì)量（缺陷）控制上。兩個學(xué)科之間研究主題框架基本一致，其目的都是為了滿足生產(chǎn)實踐，都是為了規(guī)避缺陷（材料缺陷、焊接缺陷），提升加工質(zhì)量。

5.2 熱點研究領(lǐng)域顯現(xiàn)新特征

兩大學(xué)科的熱點研究領(lǐng)域各有新特征：材料學(xué)科的陶瓷基復(fù)合材料、鋁基復(fù)合材料、有限元分析、數(shù)值模擬等;焊接學(xué)科的自動焊技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)等。

5.3 兩個學(xué)科研究范圍和內(nèi)容具有一定的連續(xù)性、階段性、變化性

兩個學(xué)科不論是材料學(xué)科還是焊接學(xué)科都是從工程材料研究到工藝參數(shù)研究，最后再到性能缺陷研究，整個研究過程呈現(xiàn)出連續(xù)性、穩(wěn)定性、階段性、變化性的特點。每個階段在各自基礎(chǔ)上由細(xì)化整體上呈現(xiàn)發(fā)展性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 秦長江.基于共詞知識圖譜的人文學(xué)科研究熱點可視化的實證研究[J].圖書館理論與實踐，2010（12）.

第5篇：復(fù)合材料論文范文

關(guān)鍵詞：納米復(fù)合材料；納米粘土；碳納米管；納米石墨片；阻隔性；阻燃性

[中圖分類號]TQ323.6[文獻(xiàn)識別碼]A[文章編號]

納米復(fù)合材料的發(fā)展還處于成長期，據(jù)預(yù)測，在未來幾十年內(nèi)，它們將被證明是改變塑料工業(yè)面貌的最強(qiáng)有力的事物。只要通過熔融共混或原位聚合在聚合物中添加2％～5％的納米顆粒，復(fù)合材料的熱－機(jī)械性能、阻隔性能和阻燃性能將會得到戲劇性的提高。在提高耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、導(dǎo)電性方面，它們也能超越普通填料和纖維填料。

納米尺度的增強(qiáng)塑料在汽車和包裝業(yè)已經(jīng)市場化，盡管利潤不是太高，發(fā)展速度也比預(yù)期的慢。但是就像熱心的研究人員和商業(yè)界人土在最近發(fā)表的多篇論文所指出的，納米復(fù)合材料的發(fā)展步伐將大大加快[1-3]。

美國商業(yè)通訊有限公司（BCC）的市場調(diào)查報告指出，在2003年，世界市場上的聚合物納米復(fù)合材料的總產(chǎn)量為二千四百五十萬鎊，價值九千余萬美元。BCC還指出，納米復(fù)合材料的市場年增長率將會達(dá)到18.4％，到2008年產(chǎn)值將會達(dá)到兩億多美元。

在研究開發(fā)和實際應(yīng)用中處于領(lǐng)先地位的納米填料是納米粘土、納米滑石、碳納米管和石墨片。但是其它如合成粘土、多面體低聚硅倍半氧烷(POSS)、以及像亞麻和苧麻之類的天然纖維也在被積極地開發(fā)。

1．最常用的納米填料

目前最受人們關(guān)注并率先投入商業(yè)應(yīng)用的兩類納米填料是納米粘土和碳納米管。這兩種納米填料必須進(jìn)行化學(xué)處理來改變其表面性質(zhì)，以促進(jìn)填料在樹脂中的均勻分散，改善填料和樹脂的相容性，這樣才有可能達(dá)到最佳的改性效果。這兩種納米填料能顯著地改善塑料的結(jié)構(gòu)、熱性能、阻隔性和阻燃性。碳納米管還能提高塑料的導(dǎo)電性。

到目前為止，由于價格低，納米粘土顯示出了最強(qiáng)的商業(yè)競爭能力，它的價格為2.25-3.25美元/鎊，可以被廣泛地用于熱塑性聚烯烴、絳綸、聚苯乙烯和尼龍等。

研發(fā)和應(yīng)用最多的是蒙脫土（一種層狀硅鋁酸鹽），它的單個片層直徑約1微米，厚度約1納米。美國國內(nèi)兩家主要的生產(chǎn)商是Nanomer公司和南方粘土產(chǎn)品公司。這兩家公司和樹脂與改性劑供應(yīng)商、復(fù)合材料生產(chǎn)商、汽車零部件生產(chǎn)商和包裝公司聯(lián)合進(jìn)行研究開發(fā)，相關(guān)研究成果都申請了專利,不少研究成果在商業(yè)上取得了成功。

通用汽車公司已經(jīng)率先將納米復(fù)合材料用于汽車上。通用汽車公司宣布在2002款GMC旅行車和ChevroletAstro客貨兩用車車體外的腳踏板上使用了納米復(fù)合材料。在2003和2004款車型上也使用了納米復(fù)合材料部件。稍后，通用汽車公司在它的體積最大的車型，2004款的ChevroletImpala汽車的車體兩側(cè)使用了聚丙烯／粘土納米復(fù)合材料。這種復(fù)合物是由密執(zhí)根州Warren市的通用汽車公司研發(fā)中心與Basell北美公司、南方粘土產(chǎn)品公司聯(lián)合開發(fā)的。

最新的應(yīng)用是在20__款的GMHummerH2汽車上。這種車車箱底的中心大梁、方向盤和車尾的保險杠上用了大約7鎊重模塑成型的彩色納米復(fù)合材料部件。這種材料是Basell公司研發(fā)的熱塑性聚烯烴/納米粘土復(fù)合材料。

納米粘土能提高塑料的力學(xué)強(qiáng)度，而碳納米管則能賦予塑料以導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。碳納米管的商業(yè)潛力受到它的高價格的制約，其價格高達(dá)100美元/克，它的聚合物母料在市場上可以50美元／鎊左右的價格購得。但從上世紀(jì)九十年代未以來，美國生產(chǎn)的幾乎每一輛汽車中都使用了碳納米管，典型的應(yīng)用是將碳納米管與尼龍混合以改進(jìn)燃料系統(tǒng)的抗靜電性能。含碳納米管的防靜電復(fù)合材料也能用于保護(hù)計算機(jī)的讀寫頭。

碳納米管包括單層和多層結(jié)構(gòu)兩種類型。前者的外徑通常是1-2納米，后者的外徑通常是8-12納米。他們的長度在10-100微米之間，至少有1000：1的長徑比。碳納米管的拉伸強(qiáng)度是不銹鋼的50倍，導(dǎo)熱性是銅的5倍。與炭黑、金屬粉之類的傳統(tǒng)填料相比，碳納米管在增加塑料的導(dǎo)熱性與導(dǎo)電性方面的能力強(qiáng)很多倍。

美國國內(nèi)的碳納米管供應(yīng)商主要有HyperionCatalysis公司和后來的Zyvex公司。這兩個供應(yīng)商提供的碳納米管聚合物母料通常含15-20的碳納米管。

一種不同但有關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品是PyrografProduct公司提供的氣相生長的碳納米纖維。據(jù)稱它的PyrografⅢ納米纖維在改善導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性方面能與碳納米管媲美，能大幅度地提高復(fù)合材料的機(jī)械性能和阻燃性（炭化）。更重要的是，碳納米纖維的價格低得多，大約100-150美元/鎊。碳納米纖維可用于尼龍、聚丙烯和聚氨酯。

2．主要的納米粘土復(fù)合物品種

Nanocor公司和另兩家專業(yè)復(fù)合材料生產(chǎn)商聯(lián)合開發(fā)的納米復(fù)合材料和母料在結(jié)構(gòu)材料和阻隔材料方面的應(yīng)用達(dá)到了商業(yè)規(guī)模。

NoblePolymers公司新的Forte牌聚丙烯納米復(fù)合材料已用于本田AcuraTL20__汽車。Forte取代了玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯，玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯成型困難、不透明、易于彎曲。Forte的密度只有0.928g/cc,機(jī)械性能優(yōu)異,外觀得到了改善,且可多次回收使用。

Noble公司報告說Forte納米復(fù)合材料將被用于生產(chǎn)2006款輕型卡車的中央控制臺。其它方面的應(yīng)用包括辦公家具（取代20％的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯）和設(shè)備零部件，F(xiàn)orte能降低重量和成本。

PolyOne公司最近推出了Ma__amLST系列的聚丙烯均聚物／納米粘土復(fù)合物，聲稱這種材料具有高硬度和高沖擊強(qiáng)度。PolyOne公司還報告說通過其專利工藝,這種材料已克服了納米粘土剝離和分散不完全的問題，它的性能達(dá)到甚至超越許多熱塑性工程塑料。并稱這種材料質(zhì)輕、美觀、易于成型、成本低。

PolyOne公司也提供納米粘土含量達(dá)40％的納米粘土母料（商品名為Nanoblend），Nanoblend的基體可以是均聚聚丙烯、改性聚丙烯、線型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和乙烯共聚物。一些品種專門被用于提高阻隔性能。PolyOne公司報告說最近的商業(yè)應(yīng)用包括了貨盤和日常用品，并詳細(xì)說明了Ma__amLST可以做為工程塑料的替代品，因為它們具有良好的尺寸穩(wěn)定性（這對于機(jī)器零部件是至關(guān)重要的）。而且，他們還稱這種材料具有好的沖擊強(qiáng)度和更輕的重量。Ma__amLST也可以考慮用于消費者可隨意使用的用具，這是因為它具有很好的耐化學(xué)腐蝕性和硬度，其可循環(huán)使用的次數(shù)也得到了大幅度的提高。

Nanoblend也正在被考慮用于汽車內(nèi)外的

熱塑性聚烯烴部件。其主要優(yōu)點是尺寸穩(wěn)定、質(zhì)輕、硬度高而沖擊強(qiáng)度不降低。Nanoblend用于膜片，可提高其阻隔性、硬度和熱變形溫度，控制抗菌劑、染料等其它添加劑的遷移和揮發(fā)。用于吹塑料成型包裝材料，可提高其阻隔性能，降低厚度，縮短成型周期。薄壁化和更快的成型速度對注塑成型也是有吸引力的[4,5]。3．增強(qiáng)效果更好的TPOs

由通用汽車公司和南方粘土產(chǎn)品公司發(fā)表的論文提及了汽車上的熱塑性聚烯烴（TPOs）部件，其性能通過納米粘土得到了大幅度的改進(jìn)。這些改進(jìn)來之不易：早先由于粘土凝聚導(dǎo)致的成型問題最終通過優(yōu)化粘土在擠出機(jī)上的進(jìn)料位置、螺桿設(shè)計、螺桿轉(zhuǎn)速、成型溫度和成型壓力得到了解決。成型問題解決以后，TPOs納米復(fù)合材料與傳統(tǒng)的滑石粉填充TPOs相比，性能得到了全面的改善，性能更穩(wěn)定、低溫韌性更好、消除了水紋、減小了涂層的剝離和熔合痕、改進(jìn)了著色能力、抗抓撓能力、抗磨損能力和再生能力。而且，更低的填料含量意味著更低的密度（密度降低3％－21％），更輕的重量粘合時需要的粘合劑更少，這有利于降低成本[6]。

在汽車上，納米復(fù)合材料適用的部件包括儀器儀表板、搖桿套、裝飾件、格柵、車蓋氣窗、儀器控制臺、座位上的泡沫材料、車門的芯層結(jié)構(gòu)材料、軸套、垂直和水平支柱、檔板、引擎蓋、風(fēng)扇罩、進(jìn)氣口、燃料箱和輸油管線。

除了TPO／粘土納米復(fù)合材料外，通用汽車公司還嘗試了用碳納米管復(fù)合材料取代現(xiàn)在的熱固性結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。通用汽車公司對用碳納米管或短納米纖維取代連續(xù)的碳纖維后填料含量可以降低感興趣。碳納米管有潛力增加塑料的導(dǎo)熱性。

4．更好的阻隔材料

聚合物阻隔技術(shù)也通過納米粘土得到了很大發(fā)展。三菱氣體化學(xué)品公司(MGC)和Honeywell專業(yè)聚合物公司正在將Nanocor公司的納米粘土用于尼龍以作為多層聚酯瓶和食品包裝膜中的阻隔層。MGC的一種叫ImpermN的尼龍納米復(fù)合材料在歐州已用于生產(chǎn)裝啤酒和其它酒精類飲料的多層聚酯瓶。也正在被考慮用于生產(chǎn)裝碳酸類軟飲料的瓶子。接下來將被考慮用于生產(chǎn)多層熱成型的裝熟肉制品和干酪的包裝容器，以及用于生產(chǎn)包裝土豆片和番茄醬的軟質(zhì)薄膜。

Honeywell公司起初將它的Aegis牌尼龍6納米復(fù)合材料定位于生產(chǎn)聚酯（PET）啤酒瓶。在2003年底，韓國的HiteBrewery公司生產(chǎn)了一種叫HitePitcher牌的啤酒瓶，在這種啤酒瓶中使用了含抗氧劑的Aegis，但在商業(yè)上并不成功。Aegis是三層結(jié)構(gòu)中的阻隔層，據(jù)說可以提供26周的保質(zhì)期。

Honeywell公司現(xiàn)在正將其它的不含抗氧劑的Aegis納米復(fù)合材料代替乙烯－乙烯醇共聚物（EVOH）用于制作薄膜和包裝袋。據(jù)報導(dǎo)，這些材料成本比EVOH低，質(zhì)輕，阻隔性能更好，而且有更好的抗穿刺能力和更好的透明度（因為納米顆粒的體積小，不會妨礙光線透過）。

美國軍方和美國航空和宇宙航行局（NASA）聯(lián)合馬薩諸塞州Chelmsford市的TritonSystems公司正在尋求用納米粘土提高EVOH的阻隔性能，以制備長效包裝材料。它們在EVOH中加入3％的南方粘土產(chǎn)品公司的Cloisite納米粘土并制成薄片，夾在兩層PP片之間，通過熱成型試驗性地制成了食品包裝盒。據(jù)報導(dǎo)，它不用冷藏就有3－5年的保質(zhì)期，而且具有良好的透明度、成型加工性和可循環(huán)使用性能。

AlcoaCSICrawfordsville公司正在尋求一項有關(guān)共擠出阻隔材料的專利，這種材料用于生產(chǎn)啤酒、果汁和碳酸軟飲料的塑料瓶蓋。這種材料包括一層尼龍6／納米粘土復(fù)合材料，再加上一到二層含抗氧劑的EVA。這種材料據(jù)說在高濕度（相對溫度95％－96％）環(huán)境中勝過其它阻隔材料[7]。

韓國的LG化學(xué)品有限公司已經(jīng)開發(fā)了一種高阻隔性的單層吹塑模塑容器，這種容器是用含3％－5％的納米粘土的HDPE制成的，用于裝甲苯和輕質(zhì)的液態(tài)烴。LG報導(dǎo)說，與純HDPE相比，烴溶劑在這種材料中的滲透性降低了40－200倍。

5．多用途的納米碳

從上世紀(jì)九十年代初以來，象快速連接器、過濾器之類的汽車供油管路中的零部件中就使用了由尼龍12和納米碳組成的內(nèi)部阻隔層。HyperionCatalysis公司現(xiàn)在致力于將碳納米管引入到用在汽車燃料系統(tǒng)中的改性尼龍和氟塑料之類的其它樹脂中。一種新的氟塑料／碳納米管復(fù)合材料正被用于制造汽車燃料管路連接器的O型圈。

在電子領(lǐng)域，計算機(jī)硬驅(qū)中的聚碳酸酯和聚醚酰亞胺（通用電氣公司的Ultem）部件用碳納米管進(jìn)行了增強(qiáng)，加碳納米管后其傳導(dǎo)性更好，也更平滑。

在過去的三年以來，歐州一家主要的汽車零部件供應(yīng)商一直在將碳納米管用于通用電氣公司的NorylGTX牌尼龍／聚苯醚合金中以制造外部的檔泥板。這種導(dǎo)電性的納米復(fù)合材料可以進(jìn)行靜電涂覆。

位于東蘭辛市的密執(zhí)根州立大學(xué)的復(fù)合物材料與結(jié)構(gòu)中心研發(fā)了一種新的表面處理的石墨納米片。石墨有粘土幾倍的模量，有優(yōu)異的導(dǎo)電與導(dǎo)熱性。當(dāng)加入環(huán)氧樹脂后，與普通的的碳纖維和納米尺度的炭黑相比，它導(dǎo)致了更好的機(jī)械性能和優(yōu)異的導(dǎo)電性。密執(zhí)根州立大學(xué)看到了它在回聲探測保護(hù)和電磁干擾領(lǐng)域的潛在用途。塑料納米石墨復(fù)合物預(yù)計售價為5美元／鎊，比碳納米管和氣相生成的碳纖維要便宜得多。

碳納米管除了具有傳導(dǎo)性外，還具有其它性能。位于馬里蘭州Gaithersburg市的國立標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)的研究人員報告說在聚丙烯中加入碳納米管不僅提高了材料的強(qiáng)度和性能，而且顯著地改變了聚合物熔體的流動方式，事實上消除了出口膨脹。

6．納米阻燃劑

NIST的研究人員大量的研究表明納米粘土能有效地提高材料的阻燃性能。NIST發(fā)現(xiàn)在尼龍6中加2％和5％的納米粘土后，其放熱速度分別減小了32％和63％。

專業(yè)復(fù)合材料公司Foster公司最近闡述了更高含量（13.9）的納米粘土能被加入到尼龍12彈性體中。由于能促進(jìn)炭化，納米粘土使得通常含量為50％的含鹵化合物／三氧化二銻阻燃體系含量降低了一半，這顯著地減小了阻燃劑對聚合物機(jī)械性能的影響。這家公司首先在2001年將尼龍12／納米粘土復(fù)合物用于管材和薄膜。

德國的Sud-Chemie公司供應(yīng)一種叫Nanofil的改性納米粘土，Nanofil是一種阻燃劑。它最近研發(fā)了不含鹵素的EVA／PE電線電纜復(fù)合材料，這種復(fù)合材料含3％－5％的新型NanofilSE3000、含52％－55％的氫氧化鋁或65％的氫氧化鎂。據(jù)說結(jié)果導(dǎo)致產(chǎn)品機(jī)械性能得到了改進(jìn)、外觀更光滑、擠出速度更快。

根據(jù)HyperionCatalysis公司的報告，兩次最近的研究表明多層碳納米管在不用鹵素的情況下就可以用作阻燃劑。在EVA和順丁烯二酸酐改性聚丙烯中，加2.4-4.8的碳納米管后，其放熱速度的降低就可以和含納米粘土的相應(yīng)復(fù)合材料媲美甚至更好。

7．納米成核劑

納米粘土的許多優(yōu)點之一就是可以做為成核劑控制泡沫材料的泡孔結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)泡沫塑料包裝材料的隔熱性能。多倫多大學(xué)機(jī)械與工業(yè)工程系研究了化學(xué)發(fā)泡的LDPE／木材纖維復(fù)合材料的擠出成型。在復(fù)合材料中加入5％的納米粘土減小了泡孔尺寸、增加了泡孔密度、促進(jìn)了泡沫的擴(kuò)散。在燃燒時，泡沫材料更易于炭化。在二氧化碳?xì)怏w發(fā)泡的LDPE／納米粘土上也得到了類似結(jié)果。

俄亥俄州立大學(xué)化工系的研究者發(fā)現(xiàn)少量的表面接枝了PMMA的納米粘土能減小二氧化碳?xì)怏w發(fā)泡的小孔聚苯乙烯泡沫塑料的泡孔尺寸，增加泡孔密度。俄亥俄州立大學(xué)的另一項研究成果表明在戊烷或水發(fā)泡的聚氨酯泡沫塑料中加入5％的納米粘土可以得到更小的泡孔和更高的泡孔密度。

路易斯安娜州立大學(xué)機(jī)械工程系報導(dǎo)加入4％－5％納米粘土能提高環(huán)氧樹脂復(fù)合泡沫塑料的柔韌度和伸長率，這種材料是三層結(jié)構(gòu)材料中的芯層材料。

參考文獻(xiàn)：

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[3]S.S.Ray,K.Yamada,M.Okamoto,etal.Newpolylactide-layeredsilicatenanocomposites.2.Concurrentimprovementsofmaterialproperties,biodegradabilityandmeltrheology[J].Polymer,20__,44(3):857-866.

[4]余麗秀，洲，王秋霞等.蒙脫石／尼龍66納米復(fù)合材料制備及性能表征[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用，20__,(5):14-17.

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第6篇：復(fù)合材料論文范文

口腔種植體：

口腔種植體又稱為牙種植體，還稱為人工牙根。是通過外科手術(shù)的方式將其植入人體缺牙部位的上下頜骨內(nèi)，待其手術(shù)傷口愈合后，在其上部安裝修復(fù)假牙的裝置。

陶瓷材料類：包括生物惰性陶瓷、生物活性陶瓷、生物降解性陶瓷等。具有機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕，無刺激和毒性，與組織相容性等特點。目前在臨床上也在使用。

碳素材料類：包括玻璃碳、低溫各向同性碳等。優(yōu)點是生物體內(nèi)有較高的穩(wěn)定性，無生物降解作用。

金屬與合金材料類：包括金、316L不銹鋼（鐵一鉻一鎳合金）、鑄造鈷鉻合金、鈦及合金等。其優(yōu)點是強(qiáng)度高、剛性好，但生物機(jī)械適應(yīng)性和組織、骨適應(yīng)性均較差。

高分子材料類：包括丙烯酸酯類、聚四氟乙烯類等。某些高分子材料與人體結(jié)構(gòu)中的天然高分子有較近似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但易被生物體降解并刺激生物體。

第7篇：復(fù)合材料論文范文

[關(guān)鍵詞] CNTs；鎂基；復(fù)合材料；制備方法

[中圖分類號] TB331 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A 文章編號：1671-0037（2014）01-66-1.5

鎂及鎂合金具有密度低，比強(qiáng)度、比剛度高，鑄造性能和切削加工性好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天、通訊、光學(xué)儀器和計算機(jī)制造業(yè)。但鎂合金強(qiáng)度低，耐腐蝕性能差嚴(yán)重阻礙其廣泛應(yīng)用。

碳納米管不僅具有極高的強(qiáng)度、韌性和彈性模量，而且具有良好的導(dǎo)電性能，還是目前最好的導(dǎo)熱材料。這些獨特的性能使之特別適宜作為復(fù)合材料的納米增強(qiáng)相。近年來，碳納米管作為金屬的增強(qiáng)材料來強(qiáng)度、硬度、耐摩擦、磨損性能以及熱穩(wěn)定性等方面發(fā)揮了重要作用。

近些年，鎂基復(fù)合材料成為了金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域的新興研究熱點之一，碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的研究也逐漸成為材料學(xué)者研究重點之一。本文就目前有關(guān)碳納米管增強(qiáng)鎂基合金復(fù)合材料的制備技術(shù)做綜述，以供研究者參考。

1 熔體攪拌法

熔體攪拌法是通過機(jī)械或電磁攪拌使增強(qiáng)相充分彌散到基體熔體中，最終凝固成形的工藝方法。主要原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌器攪動金屬熔體，將CNTS加入到熔體漩渦中，依靠漩渦的負(fù)壓抽吸作用使CNTS進(jìn)入金屬熔體中，并隨著熔體的強(qiáng)烈流動迅速擴(kuò)散[1]。

周國華[2]等人采用攪拌鑄造法制備了CNTs/AM60鎂基復(fù)合材料。研究采用機(jī)械攪拌法，在精煉處理后，在機(jī)械攪拌過程下不斷加入碳納米管到鎂熔體中，攪拌時間20 min，然后采用真空吸鑄法制得拉伸試樣。研究結(jié)果顯示，碳納米管具有細(xì)化鎂合金組織的作用，在拉伸過程中，能夠起到搭接晶粒和承載變形抗力的作用。

C.S.Goh[3]等采用攪拌鑄造法制備了CNTS / Mg基復(fù)合材料時，金屬熔化后采用攪拌槳以450 r / min的轉(zhuǎn)速攪拌，然后用氬氣噴槍將熔體均勻地噴射沉積到基板上，從而制得CNTS / Mg基復(fù)合材料。力學(xué)性能測試表明，復(fù)合材料具有較好的力學(xué)性能。

李四年[4]等人采用液態(tài)攪拌鑄造法制備了CNTS/Mg基復(fù)合材料。CNTS加入前首先經(jīng)過了化學(xué)鍍鎳處理，研究采用了正交實驗，考察了CNTS加入量、加入溫度和攪拌時間對復(fù)合材料組織和性能的影響。研究結(jié)果表表明，CNTS加入量在1.0%、加熱溫度在680 ℃、攪拌3 min時，能獲得綜合性能較好的復(fù)合材料。

攪拌鑄造法優(yōu)點是工藝簡單、成本低、操作簡單，因此在研究CNTS增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料方面得到廣泛應(yīng)用。但攪拌鑄造法在熔煉和澆鑄時，金屬鎂液容易氧化，CNTS均勻地分散到基體中也存在一定難度。

2 消失模鑄造法

消失模鑄造是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型黏結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。

周國華[5]等人就通過消失模鑄造法制備CNTs / ZM5鎂合金復(fù)合材料。將PVC母粒加入到二甲苯中溶解，把CNTs加入上述溶液中超聲分散10 min后過濾、靜置20 h，裝入發(fā)泡模具發(fā)泡成型，用線切割機(jī)加工制得消失模。把制得的含碳納米管的消失模具放入砂箱內(nèi)，填滿砂并緊實，將自行配制的ZM5鎂合金熔體澆注制得復(fù)合材料。實驗結(jié)果表明，碳納米管對鎂合金有較強(qiáng)的增強(qiáng)效果，對ZM5合金的晶粒有明顯的細(xì)化作用。

3 粉末冶金法

粉末冶金法是把CNTS與鎂合金基體粉末進(jìn)行機(jī)械混合，通過模壓等方法制坯，然后加入到合金兩相區(qū)進(jìn)行燒結(jié)成型的一種成型工藝。粉末冶金法的優(yōu)點在于合金成分體積分?jǐn)?shù)可任意配比而且分布比較均勻，可以避免在鑄造過程中產(chǎn)生的成分偏析現(xiàn)象，而且由于燒結(jié)溫度是在合金兩相區(qū)進(jìn)行，能夠避免由于高溫產(chǎn)生的氧化等問題。

沈金龍[6]等人采用粉末冶金的方法制備了多壁碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。試驗采用CCl4作為分散劑將鎂粉和CNTS混合，在室溫下將混合粉末采用雙向壓制成型后進(jìn)行真空燒結(jié)，制成碳納米/強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。研究結(jié)果表明：碳納米管提高了復(fù)合材料的硬度和強(qiáng)度，鎂基復(fù)合材料的強(qiáng)化主要來自增強(qiáng)體的強(qiáng)化作用、細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化。

Carreno-Morelli[7]等利用真空熱壓燒結(jié)粉末冶金法制備了碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)CNTs含量為2%時，復(fù)合材料的彈性模量提高9%。

楊益利用利用粉末冶金法，制備了碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，研究了碳納米管制備工藝和含量對復(fù)合材料組織和性能的影響。研究采用真空熱壓燒結(jié)技術(shù)，通過研究發(fā)現(xiàn)，在熱壓溫度為600 ℃、保壓時間20 min、保壓壓力在20MPa、CNTS含量為1.0%時，制得的復(fù)合材料具有強(qiáng)度最高值。TEM分析CNTS與鎂基體結(jié)合良好，增強(qiáng)機(jī)理主要有復(fù)合強(qiáng)化、橋連強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化。

4 熔體浸滲法

熔體浸滲法是先把增強(qiáng)相預(yù)制成形，然后將合金熔體傾入，在熔體的毛細(xì)現(xiàn)象作用下或者一定的壓力下使其浸滲到預(yù)制體間隙而達(dá)到復(fù)合化的目的。按施壓方式可以分為壓力浸滲、無壓浸摻和負(fù)壓浸滲三種。

Shimizu等采用無壓滲透的方法制備了碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，隨后進(jìn)行了熱擠壓，力學(xué)性能測試顯示，抗拉強(qiáng)度達(dá)到了388MPa、韌性提高了5%。

5 預(yù)制塊鑄造法

周國華等人采用碳納米管預(yù)制塊鑄造法制備了CNTS / AZ91鎂基復(fù)合材料。將AL粉、Zn粉、CNTs按比例混合分散后，用50目不銹鋼網(wǎng)篩過濾后在模具中壓制成預(yù)制塊。然后利用鐘罩將預(yù)制塊壓入鎂熔體并緩慢攪拌至預(yù)制塊完全溶解，采用真空吸鑄法制得復(fù)合材料試樣。研究結(jié)果表明，預(yù)制塊鑄造法能夠使CNTs均勻分散到鎂合金熔體中，復(fù)合材料的晶粒組織得到細(xì)化，力學(xué)性能明顯提高。

6 結(jié)語

近年來，CNTs在增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的研究越來越多，目前存在的主要問題是CNTs的分散和與基體界面的結(jié)合等問題。由于但碳納米管具有高的比表面能，使其在與其他材料的復(fù)合過程中易形成團(tuán)聚，導(dǎo)致復(fù)合材料性能不甚理想，最終起不到納米增強(qiáng)相的效果，同時碳納米管屬輕質(zhì)納米纖維，與各類金屬的比重相差太大，不易復(fù)合。目前有關(guān)碳納米管增強(qiáng)鎂基合金復(fù)合材料的研究還處于初期階段，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，新工藝和新方法不斷出現(xiàn)，CNTs的分散及與基體的界面結(jié)合等問題將逐漸被解決，開發(fā)出性能優(yōu)異的CNTs / Mg基復(fù)合材料將有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：2013年12月12日。

基金項目：鄭州市科技攻關(guān)項目（20130839），黃河科技學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐訓(xùn)練計劃項目（2013XSCX025）。

第8篇：復(fù)合材料論文范文

1.1 碳纖維加固技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

我國在利用碳纖維加固技術(shù)的研究和應(yīng)用起步較晚，發(fā)展卻很迅猛。1997年國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心率先開始了“碳纖維材料加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)”的試驗研究開發(fā)與應(yīng)用，并被定為國家“九五”重點科技攻關(guān)項目．隨后通過采用進(jìn)口的碳纖維材料在北京、上海、遼寧、江蘇等省市進(jìn)行了一些實際工程結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)加固，并取得了較好的效果。

1.2纖維復(fù)合材料嵌入式加固技術(shù)

纖維復(fù)合材料嵌人式加固技術(shù)是將加固材料放人結(jié)構(gòu)表面預(yù)先開好的槽中，并向槽中注人粘結(jié)材料使之形成整體。目前國外已經(jīng)有了一定規(guī)模的研究和應(yīng)用，國內(nèi)在國家工業(yè)建筑診斷與改造技術(shù)研究中心開展了這項技術(shù)的試驗研究，但尚未應(yīng)用于工程實踐。

2.磚混結(jié)構(gòu)裂縫種類及其產(chǎn)生的原因

2.1干縮裂縫：多發(fā)生在墻面抹灰層內(nèi)，一般沿墻面長度方向每隔一段距離形成一條裂縫，這種裂縫開始隨時問而發(fā)展，以后逐漸穩(wěn)定。另一種干縮裂縫則呈不規(guī)則的龜裂或呈放射狀裂縫，此類裂縫寬度較小。產(chǎn)生的原因有：①抹灰用砂過細(xì)或含泥量較大；②水泥安定性不好；③砂漿過稀，抹灰不實；④抹灰層失水過快，養(yǎng)護(hù)不好等造成抹灰層收縮較大而形成裂縫。

2.2磚墻溫度裂縫：一般有如下規(guī)律：① 頂層重，下層輕；兩端重，中間輕；向陽重，背陽輕；且這類裂縫與溫度變化有關(guān)。②磚墻溫度裂縫隨部位不同而呈不同的形狀。產(chǎn)生的原因有：① 屋面保溫層，隔熱保溫性能差；② 磚墻砂漿標(biāo)號較低，砌筑質(zhì)量較差；③結(jié)構(gòu)構(gòu)造上處理不當(dāng)，如采用半圈梁 。

2.3地基下沉裂縫：一般共同規(guī)律是：下層多，上層少；縱墻多，橫墻少；外墻多，內(nèi)墻少；斜向多，豎向少。產(chǎn)生的原因有：①地基不均勻下沉；②房屋過長未留縫，沉降不一；③平面復(fù)雜，轉(zhuǎn)角較多；④ 高低層相差較大，未留沉降縫；⑤荷載與分布不均勻；⑥ 使用不當(dāng)，地基浸水或地下水位上升(多發(fā)生于濕陷性黃土地區(qū))；⑦ 地基施工質(zhì)量。

3.砌體裂縫的類型和防治方法

砌體結(jié)構(gòu)裂縫的類型有斜裂縫、水平裂縫和豎向裂縫三種。斜裂縫有的發(fā)生在有現(xiàn)澆混凝土挑檐的平屋頂房屋和無保溫屋蓋的房屋頂層縱墻面的兩端，一般長度在1開間～2開間范圍內(nèi)，外縱墻兩端有窗時，裂縫沿窗口對角方向裂開。有的發(fā)生在底層至二層外縱墻的兩端，斜裂縫通過窗口的兩個對角向沉降量較大的方向傾斜，裂縫下大上小。水平裂縫有的發(fā)生在平屋頂屋檐下或頂層圈梁下2皮～3皮磚的灰縫位置，一般沿外墻頂部連續(xù)分布，兩端較中間嚴(yán)重。有的發(fā)生在底層至二層窗間墻的上下對角處，成對出現(xiàn)，沉降量大的一邊裂縫在下，沉降量小的一邊裂縫在上。豎向裂縫發(fā)生在縱墻中央的頂部和底層窗臺處，裂縫上寬下窄。

根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因，要消除砌體裂縫。必須從根源上進(jìn)行防治，盡可能在夏季或溫暖季節(jié)，澆灌屋頂挑檐及圈梁混凝土，一般不要冬季施工。挑檐上最好做保溫層，并達(dá)到規(guī)定的厚度：這樣就能減小鋼筋與混凝士和砌體之間的溫差，避免頂部出現(xiàn)裂縫。根據(jù)建筑物的實際情況設(shè)置沉降縫、伸縮縫，提高結(jié)構(gòu)剛度和施工質(zhì)量，都能減少裂縫的發(fā)生。當(dāng)然，處理好地基是防止墻體底部出現(xiàn)裂縫最有效的方法。

4.常用建筑補(bǔ)強(qiáng)加固方法

4.1 加大截面加固法

加大截面加固法是采用與原有構(gòu)件同類的材料，通過增大截面的面積，提高構(gòu)件的承載能力和剛度，達(dá)到對原構(gòu)件進(jìn)行加固的目的。

4.2 外包鋼加固法

外包鋼加固法是把型鋼或鋼板等材料包在被加固(鋼筋混凝土)構(gòu)件的外側(cè)，通過外包鋼與原有構(gòu)件的共同作用，提高構(gòu)件的承載能力和剛度，達(dá)到加固的目的。

4.3 外加預(yù)應(yīng)力加固法

外加預(yù)應(yīng)力加固法是采用外設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿對結(jié)構(gòu)構(gòu)件或整體進(jìn)行加固的方法。它通過改變原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布、降低結(jié)構(gòu)原有應(yīng)力水平來間接提高結(jié)構(gòu)的承載能力。

4.4 改變受力體系加固法

粘鋼加固法方法是以減小結(jié)構(gòu)的計算跨度和變形，間接提高承載能力的一種加固方法。為了減小構(gòu)件的計算跨度，常采用增設(shè)支點(包括柱支座和彈性支座)和采用托梁技術(shù)，從而改變結(jié)構(gòu)的受力體系，使承載能力得以提高。

4.5 粘鋼加固法

粘鋼加固法是將鋼板用結(jié)構(gòu)膠粘貼在混凝土構(gòu)件的外部，以提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。論文參考。這相當(dāng)于構(gòu)件的體外配筋。該項技術(shù)目前已趨于成熟。

4.6粘貼纖維復(fù)合材料法

粘貼纖維復(fù)合材料加固方法與貼鋼加固法相似，只是加固用的材料是纖維復(fù)合材料，如玻璃纖維(GFRP)、碳纖維(CFRP)、芳綸纖維(AFRP)等。

5.結(jié)論

第9篇：復(fù)合材料論文范文

【論文關(guān)鍵詞】復(fù)材夾芯；連接設(shè)計；鑲嵌件

復(fù)材夾芯結(jié)構(gòu)抗彎剛度高、隔音隔熱好、耐疲勞，可以在質(zhì)量最優(yōu)的情況下達(dá)到剛性結(jié)構(gòu)件的要求，因此廣泛應(yīng)用機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計中。

夾芯結(jié)構(gòu)通常是由比較薄的面板和比較厚的芯子固化膠接而成，常用的如蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)、泡沫夾芯結(jié)構(gòu)等。一般面板采用強(qiáng)度和剛度比較高的材料，而芯子支撐中間，使面板在承受應(yīng)力時能夠很好的保持彈性穩(wěn)定性。由于夾芯材料相對較軟，傳遞集中力的能力較差，但由于結(jié)構(gòu)設(shè)計需要，傳遞集中力是不可避免的。因此需要合理的進(jìn)行夾芯結(jié)構(gòu)連接設(shè)計，本文主要以蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)為例，結(jié)合實際設(shè)計制造經(jīng)驗，總結(jié)常用的連接設(shè)計形式。

1 連接設(shè)計原則

夾芯連接的基本原理就是對夾芯進(jìn)行加強(qiáng)，增強(qiáng)其承載性能，根據(jù)不同的傳力特點及實際需求確定不同的結(jié)構(gòu)形式。其基本原則主要包括：

1）結(jié)構(gòu)盡量簡單，方便裝配；

2）提高連接區(qū)面板擠壓強(qiáng)度，根據(jù)載荷大小適當(dāng)增加加強(qiáng)鋪層，以提高孔邊擠壓強(qiáng)度；

3）注意材料相容性；

4）要進(jìn)行局部強(qiáng)度計算確定連接件尺寸大小。

2 鑲嵌件形式

鑲嵌件在夾芯結(jié)構(gòu)連接中廣泛應(yīng)用，根據(jù)放置時間一般分為前置式和后置式兩種形式。前置式是鑲嵌件與夾芯結(jié)構(gòu)共固化，后置式則是在已制好的夾芯結(jié)構(gòu)上制孔，碩士論文將鑲嵌件放入后用充填膠固定，目前一般采用前者。

2.1 充填混合物

2.2 局部鑲嵌墊塊

局部鑲嵌墊塊形式連接區(qū)剛度大，嵌墊塊可標(biāo)準(zhǔn)化，同時可根據(jù)載荷類型和大小選擇不同材料和規(guī)格的鑲嵌墊塊，達(dá)到減重效果。不同材料的鑲嵌塊特點如下：

1）高密度鋁箔、鈦箔或不銹鋼箔蜂窩夾芯，質(zhì)量小、剛度大但工藝復(fù)雜，成本高；

2）層壓板，成本低，強(qiáng)度、剛度大，但質(zhì)量大；

3）硬質(zhì)泡沫塑料，成本低質(zhì)量小，但剛度、強(qiáng)度均不高。

2.3 鑲嵌襯套

為提高擠壓強(qiáng)度及拉脫強(qiáng)度，可采用鑲嵌襯套形式。鑲嵌襯套可克服填充材料抗壓強(qiáng)度和剛度低的缺點，質(zhì)量很輕，具有很大優(yōu)勢。但是襯套高度與夾芯協(xié)調(diào)困難，同時襯套孔定位復(fù)雜，對制造工藝的水平要求較高。為了保證鑲嵌襯套與夾芯連接的穩(wěn)定性，一般在襯套周圍仍需增加填充膠處理，填充范圍可考局部鑲嵌墊塊尺寸。

2.4 鑲嵌螺母

鑲嵌螺母不僅具有較高的擠壓強(qiáng)度及拉脫強(qiáng)度，且具有自鎖功能。使用中其托板螺母的作用，固定可靠，使用方便。常用于夾芯結(jié)構(gòu)的鑲嵌螺母有通孔型和盲孔型兩種。

3 結(jié)論

本文通過參考大量常用的復(fù)材結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析資料手冊，總結(jié)了相關(guān)的夾芯結(jié)構(gòu)連接鑲嵌件形式設(shè)計，供夾芯結(jié)構(gòu)連接設(shè)計時使用。

【參考文獻(xiàn)】

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