王艳飞
,
孙耀宁
,
孙文磊
,
海几哲
玻璃钢/复合材料
纤维增强复合材料的强度取决于微尺度开裂、脱粘和复合材料单元和组分相之间的相互作用.复合材料的损伤程度是影响工程应用中使用寿命失常的重要因素.采用细观力学模型对复合材料的强度、刚度和使用寿命进行预测,可以实现复合材料结构的宏、细观一体化分析.在此,总结了纤维增强复合材料断裂、损伤和变形的细观力学分析模型的发展,并展望了其发展趋势.
关键词:
纤维增强复合材料
,
损伤行为
,
细观力学
,
分析模型
樊丁
,
孙耀宁
,
付锐
,
张建斌
,
戴景杰
材料科学与工艺
运用激光熔覆技术修复受损的烟汽轮机叶片,在GH864镍基合金表面制备原位自生TiC颗粒增强Ni3(Si.Ti)金属间化合物复合涂层.利用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪及显微硬度计研究了(Ti+C)的加入量对熔覆层组织及硬度的影响.研究表明:在优化的工艺参数下可获得宏观质量完好,无裂纹、气孔等缺陷,且与基体呈冶金结合的激光熔覆层,熔覆层由Ni(Si)、Ni3(Si,Ti)和TiC组成;当合金粉末中(Ti+C)的加入量为20%时熔覆层的硬度最高可达780Hv,是基体材料的2.4倍.
关键词:
激光熔覆
,
原位自生
,
TiC
,
金属间化合物
孙耀宁
,
程康娜
,
孙文磊
,
张建斌
有色金属工程
doi:10.3969/j.issn.2095-1744.2015.05.003
利用激光熔覆技术合成Ni3Si涂层修复改善高温合金的使用性能,添加合金化元素改善Ni3Si的脆性问题.以镍、硅、钛元素粉末为原料,利用10 kW C02连续激光器在GH864表面激光熔覆制备Ni-Si金属硅化物复合材料涂层.采用扫描电子显微镜、X射线衍射和显微硬度计表征熔覆试样的微观组织、相组成和显微硬度.结果表明,熔覆层组织主要由镍固溶体、Ni3Si和Ni31Si12组成,随着钛含量的增加涂层组织为镍固溶体和Ni3(Si,Ti).熔覆层的平均硬度随钛含量的增加而减小,主要是因为钛的添加减小了涂层组织中硬质相的含量.随着钛含量从0增加到9％,涂层合金品格常数从0.351 00 nm增加到0.353 18 nm.
关键词:
激光熔覆
,
金属间化合物
,
合金化
,
显微组织
孙耀宁
,
王艳飞
兵器材料科学与工程
用Python脚本生成复合材料三维细观力学有限元结构模型以及施加代表性体积单元(RVE)所需的周期性边界条件,运用Abaqus材料子程序UMAT建立材料的损伤模型,研究周期性温度变化下纤维增强复合材料代表性体积单元(RVE)在横向拉伸载荷的作用下组分相损伤的演化过程以及最终产生基体裂纹破坏的趋势.并与文献中的实验结果进行对比,从细观尺度表征了周期性温度变化对横向拉伸载荷作用下复合材料失效模式的影响.从模拟结果可以看出,纤维和基体的热物理性能不同使得纤维牵制基体的热变形,将会加快纤维/基体破坏,直接在垂直于载荷的应力集中区域产生连续界面脱黏.
关键词:
周期性温度变化
,
纤维增强复合材料
,
细观损伤
,
界面失效
,
横向行为
樊丁
,
孙明
,
孙耀宁
,
张建斌
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2008.01.009
在Ni基高温合金表面预置3种不同WC含量的Ni78Si13Ti9(at%)粉末,采用激光熔覆制备了WC和原位自生TiC复相陶瓷增强Ni3(Si,Ti)基复合涂层.利用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对熔覆层组织进行分析,并测量了其显微硬度.结果表明,熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆层组织主要由Ni(Si)固溶体、Ni3(Si,Ti)金属间化合物和WC-TiC复相陶瓷组成.随WC添加量增加,涂层中复相陶瓷含量增多;孔隙率增大;碳化物形态演变历程为不规则状、花瓣状以及不规则状和花瓣状共存.
关键词:
激光熔覆
,
显微组织
,
金属间化合物
,
WC
,
TiC
王国建
,
孙耀宁
,
蒋万乐
,
张丹丹
,
杨杰
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160249
对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料在温湿环境下进行了人工紫外加速老化实验,并进行了拉伸、弯曲等试验,分析了试件紫外老化后的质量损失率、巴氏硬度、弯曲破坏形态以及力学性能的演变规律,并利用SEM观察了试样表面老化前后的形貌变化.研究表明:紫外线照射后试样的表面泛黄,且随照射时间的延长颜色不断加深;试样拉伸和弯曲性能以及巴氏硬度在紫外老化前期有所上升,160 h后开始下降;质量损失率随着紫外光照射时间的延长而逐渐增大;紫外老化后试件的弯曲破坏过程与未老化试件一致;随着老化周期的增加,孔隙量和韧性发白光带数量增加,呈现出明显的片层状海浪花样.
关键词:
纤维增强复合材料
,
紫外老化
,
拉伸性能
,
弯曲性能
,
巴氏硬度
,
SEM
宋子豪
,
孙耀宁
,
徐国强
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150204.001
为进一步提高骨修复材料的骨诱导性能,引入了BaTiO3压电涂层.首先,通过等离子喷涂法在Ti基体上制备羟基磷灰石(HA)、Ti-HA和Ti-HA-BaTiO3这3种生物涂层;然后,采用正交试验设计优化了喷涂工艺参数,用SEM/EDS对涂层的形貌和成分进行了表征,并通过划痕试验测试了涂层与基体的结合强度;最后,进行了细胞培养试验,用CCK-8法对细胞毒性进行了评价,并在SEM下观察了细胞的粘附形态.结果显示:细胞带有伪足,呈梭形和不规则多边形,且粘附在Ti-HA-BaTiO3复合涂层表面;细胞伸展形态良好,涂层的细胞毒性等级不高于1级.可见,Ti-HA-BaTiO3复合材料可以作为临床植入材料应用.
关键词:
等离子喷涂
,
生物材料
,
压电陶瓷
,
细胞相容性
,
结合强度
张丹丹
,
孙耀宁
,
王雅
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160606.004
通过对玻纤增强环氧乙烯基酯树脂(GF/EVE)和玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂(GF/UP)复合材料的多轴向铺层设计试件进行低速冲击、弯曲和剪切破坏性力学试验,分析了不同铺层方式的 GF/EVE 和 GF/UP 复合材料冲击、弯曲和剪切载荷作用下产生的损伤及失效模式。结果表明：在铺层设计与工艺相同的情况下,CF/EVE的弯曲强度、冲击韧性均优于 CF/UP；[0,90]6试件冲击能量吸收性能优于其他五种铺层方式；铺设角设计、树脂基体类型、铺层厚度对层合板剪切力学性能的影响较小。并基于 SEM与超声 C扫描成像检测(C-SAM)对复合材料的微观界面脱粘机制及损伤演化行为进行阐释。
关键词:
玻纤
,
树脂
,
复合材料
,
冲击损伤
,
界面脱粘机制
