Cf/Mg复合材料板材尺寸稳定性表征及评估研究

摘要

在精密机械领域内，新型材料及其构件的尺寸稳定性为评价其是否具有应用价值的最重要依据，直接影响着其在制造、存储、装配等过程的尺寸精度及机械性能。真空吸渗——液固挤压工艺制备的Cf/Mg复合材料板材料的的比强度及比刚度高，具有优良的机械加工性能，作为结构材料表现出了巨大的应用前景，然而在其尺寸稳定性等相关方面的表征及评估研究还不够充分。
　　本文以真空吸渗——液固挤压工艺制备的Cf/Mg复合材料板材为研究对象，研究确定了其尺寸稳定性表征方法，设计了一套适于连续碳纤维增强金属基复合材料的弹性模量、微屈服强度的测试方案。通过材料的表面物理特性及试验中实际问题的分析，并结合电测法中应变测量方法，基于电子万能试验机建立了应变片采集拉伸应变量的实验系统，结合试样加工方法设计了此试验方法下的试样制备工艺方法。
　　利用拉伸实验系统，采用AZ91D及ZL102两种合金进行拉伸方法的验证性试验，结果验证了此实验系统稳定可靠；并通过79组由此工艺制备的Cf/Mg复合材料进行拉伸试验，经插值拟合计算得到其材料的弹性模量试验值的上下限；然后经过理论分析及Weibull分布统计确定了其材料可靠的弹性模量数值范围；最后分析研究了Cf/Mg复合材料拉伸变形导致断裂失效的三种拉伸失效模式。
　　通过分析不同的微屈服强度试验方法，研究确定了微屈服强度试验方案、试样尺寸及Cf/Mg复合材料微屈服强度实验步骤，用以表征材料抗微塑性变形的性能；通过实验结果的分析及对比，探讨了Cf/Mg复合材料抗微塑性变形性能，为其短期负载作用下尺寸稳定性表征方法的研究及评估奠定基础。
　　针对Cf/Mg复合材料环形薄板件确定了其厚度方向尺寸的长期监测方案及监测装置，通过近一年的长期尺寸变形监测结果的数据统计，结合文献探讨了复合材料件尺寸变形过程及其形成的原因。
　　通过本文研究，针对连续碳纤维增强金属基复合材料，建立了一套同时满足常规拉伸力学试验及微屈服强度试验的实验系统，并对真空吸渗液固挤压工艺制备的Cf/Mg复合材料弹性模量与微屈服强度进行表征及评估，初步掌握了其环形薄板件尺寸变化规律，为进一步推广复合材料在精密机械、航天仪器仪表等领域的应用奠定了基础。

目录

第1章绪论

1.1引言

1.3相关领域研究现状

1.4研究目的及意义

1.5 主要研究内容

第2章材料制备及总体实验方案设计

2.2材料制备

2.3尺寸稳定性的表征方案设计

2.4材料弹性模量及微塑性实验系统

2.5 本章小节

第3章Cf/Mg复合材料弹性变形性能研究

3.3 Cf/Mg复合材料弹性模量实验研究

3.4 Cf/Mg复合材料弹性变形性能理论分析

3.5 本章小节

第4章Cf/Mg复合材料微塑性变形性能研究

4.2微屈服强度试验原理

4.3 实验方法

4.4 实验结果及分析

4.5 本章小节

第5章Cf/Mg复合材料板件整体变形监测

5.2 实验材料及监测方法设计

5.3构建长期无负载监测实验结果统计

5.4 Cf/Mg复合材料构件整体变形研究

5.5 本章小节

第6章结论与展望

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及参加科研情况

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