鋁基層狀復合材料界面性能評定及其與疲勞的關系

藉助薄膜力學性能測試方法研究金屬基層狀復合材料界面結合強度及其附近微區(qū)的性能如硬度、屈服強度 等。并引入內應力，研究組織、結構和內應力對疲勞裂紋分叉、止裂等的關系。選擇既有實用意義又具有不同界面的層狀復合材料為對象。擬調變界面區(qū)狀態(tài)以考核結論的正確性，經驗證的研究結果不僅對層狀也對其他類型復合材料的設計有指導意義。 2100433B

本項目采用微粒與細絲，組成與工藝雙重和多重復合新技術配制了抗壓強度>350MPa，折壓比<1：3的超高性能水泥基復合材料；纖維混雜與微膨脹復合增強的超耐久水泥基復合材料；性能先進的特種SIFCON材料，首次通過靶體試驗揭示了該材料具有優(yōu)異的遮彈與防護特性。通過宏觀行為與微觀結構的剖析提出了產生高與超高性能的機理。綜合運用概率斷裂力學、愈滲和分形理論，在國內外首次提出反映孔結構及其隨機性的水泥基強度模型。在深層次剖析界面層強化、消失與再強化基礎上，通過力學模型的建立和有限元分析，創(chuàng)造性的提出了定量計算界面效應范圍及其隨機疊加強化的科學方法，發(fā)展了界面理論，為加速超高性能低成本水泥基復合材料的發(fā)展提供了重要理論依據。 2100433B

碳纖維增強鋁基復合材料是一種重要的復合材料，因具有輕質、高強、良好的塑性和導熱性，被認為是理想的功能材料和結構材料，可廣泛應用于航天航空、軍事和汽車工業(yè)等領域。碳纖維與鋁基體的界面結合問題是碳纖維增強鋁基復合材料制備過程中最重要也是最難控制的環(huán)節(jié)。本項目以碳纖維布增強鋁基復合材料為研究對象，研究碳纖維布與鋁基體凝固過程及塑性變形階段的界面行為。利用同步輻射原位成像、數值模擬、高分辨透射電鏡等手段表征凝固過程中碳纖維與鋁基體的界面反應、界面形貌及反應產物，研究電磁場、壓力場及表面處理對界面行為的影響機制，研究固態(tài)變形過程中界面結構的協(xié)同變形機制。掌握碳纖維與鋁基體結合過程中界面的形成和演變規(guī)律，并深入闡釋界面形成的熱力學和動力學機制。在此基礎上，解決鋁熔體對碳纖維布的浸滲問題，并實現控制碳纖維與鋁基體的結合反應過程，為研究碳纖維增強鋁基復合材料的制備方法提供理論指導。