2021年铝合金热力学性能
退火工艺对5083铝合金板材组织性能的影响
Material Sciences 材料科学, 2014, 4, 139-144Published Online July 2014 in Hans. /journal/ms/10.12677/ms.2014.44021The Effect of Annealing Technics on theMicrostructures and Properties of 5083Aluminum Alloy SheetHengyang Lu1,2, Yunlai Deng1,2, Qingsong Dai1,2, Jiaqi Zhang1,2, Ping Fu1,21School of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha2Key Laboratory of Nonferrous Materials Science and Engineering, Ministry of Education, Central SouthUniversity, ChangshaEmail: dai19890206@, luckdeng@Received: May 22th, 2014; revised: Jun. 19th, 2014; accepted: Jun. 26th, 2014Copyright © 2014 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractThe effect of annealing technics on the microstructures and properties of 5083 aluminum alloy sheet were analysed by metallography, tensile testing, deep drawing and texture analysis. Results indicated that: the sheet started to recrystallize after 270℃/1 h annealing and recrystallization fi-nished after 360℃/1 h annealing. The strength of 5083 Al declined while elongation rised after annealing. The sheet without annealing treatment was prone to generate cracks at the bottom of the cup under deep drawing cups testing, and the deep drawing performance was improved after annealing. The earing rate was only 2.44% when the annealing technics was 360℃/1 h. The tex-ture detection analysis found that the deformation textures of cold-roll sheet were strong, while deformation textures declined and recrystallization textures enhanced after 360℃/1 h annealing.Keywords5083 Aluminum Alloy, Annealing Technics, Microstructures and Properties退火工艺对5083铝合金板材组织性能的影响卢恒洋1,2，邓运来1,2，戴青松1,2，张佳琪1,2，付平1,21中南大学，材料科学与工程学院，长沙2中南大学，有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙Email: dai19890206@, luckdeng@收稿日期：2014年5月22日；修回日期：2014年6月19日；录用日期：2014年6月26日摘要采用金相观察、室温拉伸、冲杯实验、织构分析等方法分析了不同退火制度对5083铝合金板材组织性能的影响。
Al-Zr,Al-Y和Zr-Y二元合金熔体热力学性质的计算
Al-Zr,Al-Y和Zr-Y二元合金熔体热力学性质的计算李红英;鲁晓超;宾杰;魏冬冬;曾翠婷;高兆和【摘要】基于Miedema模型,利用热力学基本原理及元素的基本性质,计算Al-Zr,Al-Y和Zr-Y二元系统的混合焓、过剩熵、过剩吉布斯自由能以及各组元的活度.基于Al-Zr和Al-Y二元合金相图的数据,计算Al3Zr和Al3Y相析出反应的吉布斯自由能.研究结果表明:Al-Zr和Al-Y二元合金熔体的混合焓、过剩熵和过剩吉布斯自由能都小于0J,各组元的活度相对于理想溶液发生了较大的负偏差,而Zr-Y二元合金熔体的混合焓、过剩熵和过剩吉布斯自由能大于0J,各组元的活度相对于理想溶液发生了较大的正偏差,说明Al与Zr和Y原子有较强的相互作用,而Zr和Y原子相互作用不大.2种相析出反应的吉布斯自由能都小于0J,且Al3Y相的吉布斯自由能更小,表明过渡族元素Zr和稀土元素Y同时加入到纯Al时,更容易生成Al3Y；计算结果和实验结果相吻合,证明Miedema模型的合理性.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(044)005【总页数】7页(P1806-1812)【关键词】Miedema模型;混合焓;过剩熵;过剩吉布斯自由能;活度【作者】李红英;鲁晓超;宾杰;魏冬冬;曾翠婷;高兆和【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TG146.2铝及铝合金具有比强度高、塑韧性较好和可加工性能好等优点，广泛应用于建筑、航天航空、汽车和电力传输等众多领域。
随着科学技术的不断发展，对铝及铝合金的性能提出了更高的要求，必须开发新型高性能铝合金、提升传统铝合金的综合性能来满足应用需求[1]。
高分子材料的高弹性和粘弹性(2021年整理)
高分子材料的高弹性和粘弹性(word版可编辑修改)编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高分子材料的高弹性和粘弹性(word版可编辑修改)）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为高分子材料的高弹性和粘弹性(word版可编辑修改)的全部内容。
第二节高分子材料的高弹性和粘弹性本章第二、三节介绍高分子材料力学性能。
力学性能分强度与形变两大块，强度指材料抵抗破坏的能力,如屈服强度、拉伸或压缩强度、抗冲击强度、弯曲强度等；形变指在平衡外力或外力矩作用下，材料形状或体积发生的变化。
对于高分子材料而言,形变可按性质分为弹性形变、粘性形变、粘弹性形变来研究,其中弹性形变中包括普通弹性形变和高弹性形变两部分。
高弹性和粘弹性是高分子材料最具特色的性质.迄今为止,所有材料中只有高分子材料具有高弹性。
处于高弹态的橡胶类材料在小外力下就能发生100-1000%的大变形,而且形变可逆，这种宝贵性质使橡胶材料成为国防和民用工业的重要战略物资.高弹性源自于柔性大分子链因单键内旋转引起的构象熵的改变,又称熵弹性。
粘弹性是指高分子材料同时既具有弹性固体特性，又具有粘性流体特性，粘弹性结合产生了许多有趣的力学松弛现象，如应力松弛、蠕变、滞后损耗等行为。
这些现象反映高分子运动的特点，既是研究材料结构、性能关系的关键问题，又对正确而有效地加工、使用聚合物材料有重要指导意义.一、高弹形变的特点及理论分析（一）高弹形变的一般特点与金属材料、无机非金属材料的形变相比，高分子材料的典型高弹形变有以下几方面特点。
1、小应力作用下弹性形变很大,如拉应力作用下很容易伸长100%～1000%（对比普通金属弹性体的弹性形变不超过1％）；弹性模量低,约10—1～10MPa（对比金属弹性模量，约104～105MPa）。
变形铝合金的基本性能及分类(超全)..
创新实践培训（论文）题目：变形铝合金的基本性能及分类学院：材料科学与工程学院专业名称：金属材料工程班级学号：学生姓名：指导教师：二O一二年十月变形铝合金的基本性能及分类学生姓名：班级：指导老师：摘要：本课题研究了变形铝合金的基本性能及分类。
变形铝合金在我们日常生活中应用极广，对于了解变形铝合金十分必要。
变形铝合金的基本性能包括物理性能，化学性能，力学性能，电学性能等等，由于篇幅有限，在这里我们只对一些典型、常用型号的铝合金进行了一些相关介绍。
在变形铝合金的分类中我们提到了几种分类方法，主要介绍了国际四位数字体系分类，对比于其他分类方法，其具有容易记忆、便于管理等鲜明特点，也是国际上所共识的分类方法。
于此同时我们还对常用变形铝合金进行了美、日、俄、法等国牌号对照。
关键词：铝合金、分类、基本性能、牌号对照指导老师签名：Basic Broperties And Classification Of Wrought Aluminium AlloyStudent name:Liu jiaan Class:090125Advisor:Zhao QingAbstract:Research and classification of the basic properties of wrought aluminium alloy.Deformation of aluminum alloy at very wide application in our daily lives , are necessary for understanding wrought aluminium alloy.Basic properties of wrought aluminium alloy, including the physical properties and chemical properties, mechanical properties, electrical properties, and so on, because of limited space, we here only for some typical and common models of aluminum alloy for a number of related presentations. In the category of deformed aluminium we mentioned several classification methods , focuseson four-digit international classi-fication system, compared to other classifications, its easy to remember, easy to manage, and so stark, the international consensus on the classification. At the same time we are also commonly used wrought aluminium alloy for the United States, Japan, Russia, France, and other countries.Keyword:Aluminum classification basic properties grades comparisonSignature of Supervisor：目录绪论........................................................................... .. (1)第一章 1×××系铝合金................................................ . (2)1.1 纯铝的一般特性................ .....................................2.1.2 纯铝的性能 (2)1.2.1物理性能 (2)1.2.1 化学性能.......................................... . (3)1.2.3 力学性能 (3)1.3 纯铝的牌号及化学成分 (4)第二章 2×××系铝合金...................................................... .. (4)2.1 概述...................................................................... . (4)2.2 2系铝合金的基本性能 ......................................... (4)2.2.1 物理性能 (5)2.2.2 化学性能 (6)2.2.3 力学性能 (7)2.3 2系铝合金各国牌号对照 (9)第三章 3×××系铝合金...................................... . (10)3.1 化学成分........................................... (10)3.2 3系铝合金的基本性能.......................................... .. (10)3.2.1 物理性能......................................................... (10)3.2.2 化学性能......................................................... (11)3.2.3 电学性能....................................... (11)3.2.4 力学性能.............................................................. . (11)3.3 3×××系铝合金常用牌号对照 (13)第四章 4×××系合金 (13)4.1 典型牌号的化学成分 (13)4.2 4×××系铝合金的基本性能 (14)4.2.1 物理性能 (14)4.2.2 力学性能................................................................ ..14 4.3 4×××系铝合金典型牌号对照............................................. (16)第五章 5×××系铝合金.................................... . (16)5.1 5×××系铝合金的基本性能....................... .................. (16)5.1.1 物理性能 (17)5.1.2 电学性能 (18)5.1.3 化学性能 (19)5.1.4 力学性能 (20)5.2 各国5×××系合金典型牌号对照 (20)第六章 6×××系合金 (21)6.1 合金元素在6×××系铝合金中的作用 (21)6.2 6×××系铝合金常用材料的性能 (22)6.2.1 物理性能............................................................ .. (22)6.2.2化学性能 (23)6.2.3力学性能 (23)6.3 各国6×××系合金典型牌号对照 (27)第七章 7×××系合金 (27)7.1 7×××系铝合金的发展历史................................... . (27)7.2 7×××系铝合金典型牌号的物理性能.......... .. (27)7.2.1 热力学性能...................... .. (27)7.2.2 电力学性能 (28)7.2.3 力学性能 (28)7.3 化学性质 (29)7.4 7×××系铝合金国内外典型牌号对照...................................... .30 第八章 8×××系合金. (30)8.1 8×××系常用铝合金的牌号及化学成分............................. (30)8.2 化学性能................................................................... ..318.3 8×××系铝合金国内外典型牌号对照..................................... ..31 第九章 9×××系合金（备用合金组）. (32)结论................................................................................. . (32)参考文献............................................................................ .. (33)致谢................................................................................ .. (33)附录.............................................................................. . (34)绪论变形铝合金的分类方法很多, 目前, 世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类[1]:(1) 按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。
基于BP人工神经网络喷射成形7055铝合金的本构模型
基于BP 人工神经网络喷射成形7055铝合金的本构模型罗 锐1, 曹 赟1, 邱 宇2, 崔树刚1, 周皓天1, 周易名1,袁 飞1, 张肖佩佩1, 程晓农1*（1．江苏大学 材料科学与工程学院，江苏 镇江 212013；2．中国航空制造技术研究院，北京 100024）摘要：基于Gleeble 热力模拟技术对喷射成形7055铝合金的高温流变应力特征规律进行研究，并构建耦合应变量的唯象型Arrhenius 本构方程用以预测合金的流变应力，同时基于BP 人工神经网络构建该材料的神经网络型本构方程对比预测流变行为。
结果表明：喷射成形7055铝合金的流变应力状况受变形参数的影响较为显著，与变形温度呈负相关，并与应变速率呈正相关。
利用两类本构模型预测该合金的流变应力，其中唯象型Arrhenius 本构方程的平均相对误差δ值大于2%，该模型的预测误差随变形温度升高呈上升趋势，且在热加工温度区间下（450 ℃左右），平均绝对误差及平均相对误差达到峰值，较难精准预测该变形区间内合金的流变应力特征。
而BP 人工神经网络模型的预测准确度更高，平均相对误差δ值仅为0.813%，且具有较高的温度稳定性。
关键词：喷射成形；7055铝合金；本构模型；神经网络；热变形doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000089中图分类号：TG146.2 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2021)01-0035-107055铝合金属于超硬Al-Zn-Mg-Cu 系变形铝合金[1]，该合金具有优异的综合力学性能，目前已被广泛应用于航空航天领域飞行器部件的制造当中，例如空客A380大飞机的压力舱桁条与上机翼桁条均采用7055铝合金[2-4]。
但是在整个零部件制造流程中，传统铸造工艺带来的成分偏析容易使合金发生热裂失效，很难满足高标准航空航天部件的服役要求[5-6]。
而喷射成形是一种“近终形”成形技术，利用合金雾化快速沉积凝固的方式，大幅提高合金元素的固溶程度且晶粒组织均匀细小，有助于后续热加工环节的进行[7]。
7022铝合金FSJ过程温度场特点分析
另外 ， Ｆ Ｓ Ｊ 有 限元模 型还 作 了以 下假 设 ： （ １ ） 不
考虑搅拌头螺纹的影响， 搅拌针等效搅拌半径取为 搅拌 针 半径 ； （ ２ ） 夹具 的影 响 通 过施 加 等 效 的边 界 换热条件来简化处理 ； （ ３ ） 忽略金属 内部塑性流动
的影 响。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２—０ ８—２ ４
１ ． ２ 模 型建 立与 网格 划分
表２ ７ ０ ２ ２铝合金热力学性能参数
Ｆ Ｓ Ｊ 数 值模 拟 采用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ商 业 软件 建 模 。进 行温 度场 模拟 时 选 用 ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ７ ０单 元 ， 厚 度 方 向划 分 为 ４层 ； 沿 宽度 方 向划 分 网格 时 ， 按 照 离 连 接 区温
度场梯度大小不同而采用不 同密度的网格 。靠 近 连接区温度梯度大， 远离连接 区温度梯度小 ， 故在 连接区用较细的 网格 ， 在远离连接 区用较粗 的网
格 。由于 Ｆ Ｓ Ｊ过程 中板材 两侧 温度 分布 不对 称 ， 故 本 文 中采用 整体 建模 ， 建立 的有 限元 模型 如 图 １ 所
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５— ５ ０ ９ Ｘ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ０ １ ８
７ ０ ２ ２铝 合 金 Ｆ Ｓ Ｊ过 程 温 度 场 特 点 分 析
潘 玲 ， 左敦稳 ， 汪建利 ， 汪洪峰 一 ， 黄铭敏
造工程
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ ｌ ３ Ｖ０ １ ． ４ ２ Ｎｏ ． ２
Ni-Re与Co-Re二元体系的热力学研究及相图
［２１］
。 密度泛函理论（ ｄｅｎｓｉｔｙ
ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｔｈｅｏｒｙ，ＤＦＴ） ［２２］ 是第一性原理计算的基
础，其主要目标是用电荷密度函数代替复杂的多
电子波函数作为基本变量，从而实现电子结构的
计算。
本文 利 用 ＶＡＳＰ （ Ｖｉｅｎｎａ ａｂ ｉｎｉｔｉｏ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ＳＨＩ Ｚｈｏｎｇｗｅｎ１ ＸＩＡ Ｃｈｅｎｇｈｕｉ１ ＬＩＵ Ｗｅｉ２ ＬＵ Ｘｉａｏｇａｎｇ１，２
（１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００４４４， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｇｅｎｏｍｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００４４４， Ｃｈｉｎａ）
【 Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ Ｎｉ⁃ Ｒｅ ａｎｄ Ｃｏ⁃ Ｒｅ ｂｉｎａｒｙ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｅｒｅ ｒｅ⁃ ｅｖａｌｕａｔｅｄ
封在氩气保护的石英管中，再将石英管置于马弗
炉中加热至 １ ４７３ Ｋ 保温 ７２ ｈ 后水淬，以消除偏
析并提高成分均匀性。 将淬火后的试样线切割加
工成 ４ ｍｍ × ４ ｍｍ × ４ ｍｍ 的正方体和直径 ４． ９
ｍｍ、高度 １８ ｍｍ 的圆柱样，然后清洗除去表面油
污，并用金相砂纸打磨抛光，确保后续处理不会有
度。
ｅｘ
Ｇ φｍ 表示过剩吉布斯自由能，即：
ｅｘ
（２）
Ｇ φｍ ＝ ｘ ｉ ｘ ｊ Ｌ φｉ，ｊ
式中：Ｌ 表示二元交 互 作 用 参 数， 再 以 Ｒｅｄｌｉｃｈ⁃
T800H级环氧基复合材料热力学性能测试
第1期纤维复合材料㊀No.1㊀252024年3月FIBER ㊀COMPOSITES ㊀Mar.2024T800H 级环氧基复合材料热力学性能测试乔㊀巍,贾佳乐,路明坤(中建材(上海)航空技术有限公司,上海200120)摘㊀要㊀开展了T800H 级树脂基复合材料的热力学性能测量㊂采用热膨胀分析仪测量了0ħ~170ħ温度范围内复合材料热膨胀系数;对E1806树脂进行了恒温和动态DSC 扫描,基于自催化模型,建立了E1806树脂的固化动力学方程;利用旋转流变仪测量出E1806树脂的凝胶固化度为0.62;采用TMA 法测量出凝胶后单向层合板厚度方向上的收缩应变为0.88%㊂关键词㊀热力学性能;固化动力学方程;收缩应变;试验Thermodynamic Performance Test of T 800H Grade EpoxyMatrix Composite MaterialsQIAO Wei,JIA Jiale,LU Mingkun(CNBM (Shanghai)Aviation Technology Co.,Ltd.,Shanghai 200120)ABSTRACT ㊀This article conducted thermodynamic performance measurements of T800H resin based composite materials.The thermal expansion coefficient of composite materials was measured using a thermal expansion analyzer within the temper-ature range of 0ħto 170ħ;The constant temperature and dynamic DSC scanning were performed on E1806resin,and the curing kinetics equation of E1806resin was established based on an autocatalytic model;The gel curing degree of E1806resin was 0.62measured by rotary rheometer;The shrinkage strain in the thickness direction of unidirectional laminates af-ter gel is 0.88%measured by TMA method.KEYWORDS ㊀thermodynamic performance;curing kinetics equation;shrinkage strain;test基金项目:中国建材集团攻关专项资助(2021YCJS02)通讯作者:乔巍,博士㊂研究方向为复合材料结构设计及固化变形控制㊂E -mail:qiaow@1㊀引言复合材料具有高比强度,高比刚度,且具有良好的可设计性,因此,复合材料越来越多地应用于飞机机身㊁机翼等结构中[1-3]㊂复合材料热力学性能是复合材料固化过程模拟㊁残余应力和固化变形预测的基础,因此需要通过试验获得复合材料热力学性能及在固化过程中的固化反应行为㊂固化动力学方程主要描述固化过程中树脂基体固化反应程度与温度和时间的函数关系㊂众多学者对不同树脂体系固化反应行为进行了大量的理论和试验研究㊂李伟东等[4]和张晨乾等[5]研究了热压罐固化的双马聚酰亚胺树脂固化动力学行为,并绘制了树脂的时间-温度-转变(TTT)图㊂李自强等[6]在Kamal 动力学模型的基础上,通过差示扫描量热分析法(Differential Scanning Calorimetry,纤维复合材料2024年㊀DSC)获得了微波固化的环氧树脂固化反应动力方程㊂江天等[7]研究了热压罐固化的T800/环氧树脂体系的复合材料性能,其中树脂固化动力学方程和玻璃化转变温度方程的研究方法为DSC法㊂贾丽杰[8]利用江天试验测量的材料性能和固化动力学方程建立了复合材料固化变形的有限元模型,研究了结构因素对固化变形的影响㊂在固化过程中,复合材料化学收缩反应会产生收缩应变,目前获得树脂化学收缩应变的方法主要是试验法㊂Li等[9]采用重量法测量了MY750树脂凝胶前后的化学收缩率㊂杨喜等[10]采用王荣秋教授发明的毛细管膨胀计法实时监测了环氧树脂固化过程中化学收缩率的变化㊂丁安心[11]和Hu等[12]将光纤布拉格光栅传感器埋入预浸料内部,测量了固化过程中材料内应变的变化情况㊂Garstka等[13]采用静态热机械分析仪(Thermomechanical Analy-sis,TMA)测量了AS4/8552复合材料的收缩应变,江天等[7]采用了相同的方法监测了T800/环氧预浸料固化过程中的厚度变化情况㊂TMA法是目前比较主流的化学收缩应变测量方法,预浸料在一定的温度历程(复合材料厂推荐的固化工艺温度曲线)下,且在预浸料表面的特定方向上施加一定的机械力以模拟固化压力,这时测量在该方向上预浸料尺寸变化量随温度和时间的变化情况㊂目前研制的T800H环氧基复合材料的材料性能和固化动力学参数等尚不完善,亟需进行相关试验测量材料参数,为后续复合材料固化变形模拟提供输入条件㊂本文利用电液伺服试验机和热膨胀仪分别测量了复合材料力学性能和热膨胀系数,通过差示扫描量热分析仪和旋转流变仪分别研究了E1806环氧树脂的固化动力学方程和凝胶固化度,采用静态热机械分析仪研究了固化过程中T800H/E1806单向预浸料在厚度方向上的收缩应变㊂2㊀热膨胀系数测量复合材料试验件的材料牌号为T800H/E1806,纤维为T800级增强碳纤维,基体为E1806环氧基树脂,采用热压罐固化工艺成型㊂采用MST370系列电液伺服试验机测量复合材料的力学性能,其中复合材料纵向(沿着纤维方向)和横向(垂直纤维方向)弹性模量的试验标准为ASTM D3039,复合材料剪切模量和泊松比的试验标准为ASTM D7078㊂通过NETZSCH公司的DIL402Expedis热膨胀分析仪测量不同温度下复合材料热膨胀系数,试验件为固化好的单向层合板,试验标准为ASTM D696,测量范围为0ħ~170ħ,试验结果如图1所示㊂试验结果表明,复合材料横向热膨胀系数β2远大于纵向热膨胀系数β1,且β1的值很小,这是由于复合材料的纵向性能主要是由纤维性能决定的,且纤维的热膨胀系数很小㊂β1的试验结果随温度变化很小,因此可取均值-0.35με/ħ㊂β2的试验结果随温度的增加而增大,采用一次函数拟合该试验数据,拟合结果如公式(1)所示,拟合优度R2为0.978,接近于1,表明拟合效果良好㊂β2=(0.018T+30.642)με/ħ(1)式中,T为温度㊂图1㊀T800H复合材料热膨胀系数的试验结果3㊀固化动力学方程采用DSC法研究E1806树脂的固化动力学方程,获得树脂在固化过程中固化度随温度和时间的变化历程,为后续的固化变形仿真分析奠定试验基础㊂首先,采用德国NETZSCH公司的DSC200F3型号设备对树脂样品进行变温扫描,DSC试验测量设备如图2所示,样品质量为3mg,流速设定为50ml/min,时间设定为50min,升温速率有两种,分别为5ħ/min和10ħ/min㊂变温下DSC测量的热流-时间曲线如图3所示,获得了单位质量树脂固化反应释放的总热量Hr为452kJ/kg㊂在此基础上,采用DSC进行等温扫描,树脂样品质量约562㊀1期T800H 级环氧基复合材料热力学性能测试mg,流速设定为50ml /min,时间设定为60min,温度分别为165ħ㊁175ħ及185ħ,测量获得的热流-时间曲线如图4所示㊂图2㊀DSC试验测量设备图3㊀DSC 测量的热流-时间曲线图4㊀恒温下DSC 测量的热流-时间曲线假设树脂的固化率与热流变化率成正比,即[14]如公式(2)所示㊂dαdt =1H r dHdt(2)式中,t 为时间;α为固化度;dα/dt 为固化率;H 为热量;dH /dt 为热流变化率㊂将图4中的瞬时热量除以总热量Hr,再对时间进行积分,得到了固化度-固化率曲线,如图5所示㊂目前,固化动力学模型主要有宏观尺度上的唯象模型和细观尺度上的机理模型㊂由于固化反应过程过于复杂,采用机理模型进行建模和计算的难度高,因此现有的固化动力学研究主要以唯象模型为基础,再通过非线性拟合得到模型参数㊂目前常用的固化动力学模型主要有n 级动力学模型㊁Kamal 模型及自催化模型等㊂本文采用自催化模型对E1806树脂的固化反应进行动力学分析,自催化模型的表达式如公式(3)所示㊂dαdt =A exp (-ΔERT)αm (1-α)n (3)式中,A 为频率因子;ΔE 为活化能;m 和n 为动力学常数;R 为普适气体常数㊂根据图5中的固化度-固化率试验结果,采用神经网络优化算法对公式(3)进行非线性拟合,即可得到固化动力学参数㊂拟合优度R 2㊂图5同时给出了试验结果和自催化模型的拟合结果,结果表明,在固化反应阶段,自催化模型的拟合结果与试验结果吻合良好,拟合得到的E1806树脂固化动力学参数如表1所示㊂图5㊀不同温度下固化度-固化率的自催化模型拟合结果与试验结果对比表1㊀拟合的E1806树脂自催化模型固化动力学参数A /minΔE /(J /mol)mn4.824ˑ104 6.544ˑ1040.1636 1.33264㊀凝胶固化度测量随着固化的进行,树脂黏度逐渐增大,基体分子链逐渐增长,开始形成三维网状结构,此时会出72纤维复合材料2024年㊀现凝胶现象,其中树脂的凝胶点是固化反应到达一定程度的标准㊂在等温凝胶试验中,将固化反应到达凝胶点所需要的时间定义为凝胶时间t gel ,此时的固化度称为凝胶固化度αgel ㊂本文采用旋转流变仪研究了E1806树脂的凝胶固化度㊂采用美国TA 仪器公司的ARES -G2旋转流变仪在170ħ和180ħ两种温度下对树脂进行了等温扫描,获得的E1806树脂存储模量和损耗模量变化曲线如图6所示㊂结果表明,随着固化反应的进行,树脂存储模量E 和损耗模量Eᶄ均逐渐增加㊂此外,固化反应开始时E 小于Eᶄ,但到达某个时间点后E 将超过Eᶄ,且通常将E =Eᶄ对应的时刻定义为该温度下树脂的凝胶时间t gel [7],这样170ħ和180ħ对应的凝胶时间t gel 分别为31.05min 和21.12min㊂利用E1806树脂的固化动力学公式(3),计算出在170ħ和180ħ恒温下的凝胶固化度αgel 分别为0.61和0.63,因此本文通过旋转流变仪法测量得到的E1806树脂凝胶固化度取值为0.62㊂图6㊀旋转流变仪测量的E1806树脂存储模量和损耗模量曲线化学收缩应变测量采用TMA 法测量固化过程中T800H /E1806复合材料的化学收缩应变㊂试验所用TMA 为美国热流变科学仪器公司的Q400,如图7(a)所示,其温度精度为ʃ1ħ,位移精度为ʃ0.5nm㊂试验件为单向铺层的预浸料,如图7(b)所示,其面内尺寸4mm ˑ4mm,初始厚度为4.04mm㊂T800H /E1806复合材料的固化工艺温度曲线为:从室温升温至130ħ,保温一个小时,再升温至185ħ,保温两个小时,最后降至室温,升温和降温速率分别为2ħ/min 和-2ħ/min,如图8所示㊂此外,热压罐的固化压力为0.6MPa,真空袋压力为0.1MPa㊂采用TMA 进行测试时,将测量频率设定为1Hz,压头施加压强设定为0.7MPa,温度历程按工艺温度曲线,测量固化过程中试验件在厚度方向上的收缩应变历程㊂图7㊀TMA 试验仪器和试验件通过E1806树脂的固化动力学方程,计算得到135min 时的树脂固化度为0.62,即135min 时树脂将发生凝胶反应㊂由于凝胶前树脂的流动性较好,通常认为凝胶前复合材料内部的残余应变和残余应力都会随着树脂的流动而消失[13],因此可合理假设135min 时的应变为0㊂在此基础上,通过TMA 获得了固化过程中试验件厚度方向上的收缩应变变化曲线,如图8所示㊂结果表明,135min 前试验件厚度方向上的收缩应变为0;135min 至245min 时,试验件厚度方向上的收缩应变绝对值逐渐增加,需要注意的是,这里的收缩应变不仅包含了化学收缩应变,还包含了该时间段内产生的少量热应变;245min 后收缩应变保持恒定,试验件厚度方向上的收缩应变最终达到了-0.88%㊂采用一个三次多项式拟合固化过程中收缩应变的试验结果,获得的拟合式如公式(4)所示,图8表明拟合曲线与试验结果吻合较好㊂εsh 2=εsh3=0,tɤ135min -9.1076ˑ10-9t 3+6.025ˑ10-6t 2-0.00136t +0.0962,135<t <245min -0.0088,tȡ245minìîíïïïïï(4)式中,εsh 2和εsh3分别为复合材料面内横向和厚度方向上的化学收缩应变㊂由于纵向化学收缩应变εsh1主要由纤维性能决定,而纤维发生化学收缩,82㊀1期T800H 级环氧基复合材料热力学性能测试因此εsh1的值非常小,通常取为0㊂图8㊀固化过程中试验件厚度方向上的收缩应变变化曲线6㊀结语采用试验方法研究了T800H 级树脂基复合材料的热力学性能,结论如下:(1)采用热膨胀分析仪测量了E1806树脂0ħ~170ħ温度范围内复合材料热膨胀系数;(2)对E1806树脂进行了恒温和动态DSC 扫描,基于自催化模型,建立了E1806树脂的固化动力学方程;(3)利用旋转流变仪测量出E1806树脂的凝胶固化度为0.62;(4)采用TMA 法测量出凝胶后单向层合板厚度方向上的收缩应变为0.88%㊂参考文献[1]杜善义,关志东.我国大型客机先进复合材料技术应对策略思考[J].复合材料学报,2008(01):1-10.[2]王衡.先进复合材料在军用固定翼飞机上的发展历程及前景展望[J].纤维复合材料,2014,31(04):41-45.[3]张兴金,邓忠林.浅谈纤维复合材料与中国大飞机[J].纤维复合材料,2009,26(02):24-26.[4]李伟东,张金栋,刘刚,等.高韧性双马来酰亚胺树脂的固化反应动力学和TTT 图[J].复合材料学报.2016,33(07):1475-1483.[5]张晨乾,陈蔚,叶宏军,等.具有双峰反应特性的高韧性双马来酰亚胺树脂固化动力学和TTT 图[J].材料工程.2016,44(10):17-23.[6]李自强,湛利华,常腾飞,等.基于微波固化工艺的碳纤维T800/环氧树脂复合材料固化反应动力学[J].复合材料学报.2018,35(09):162-168.[7]江天,徐吉峰,刘卫平,等.整体化复合材料结构分阶段固化变形预报方法及其实验验证[J].复合材料学报.2013,30(5):61-66.[8]贾丽杰,叶金蕊,刘卫平,等.结构因素对复合材料典型结构件固化变形影响[J].复合材料学报.2013(s1):261-265.[9]Li C,Potter K,Wisnom M R,et al.In -situ measurement of chem-ical shrinkage of MY750epoxy resin by a novel gravimetric method [J].Composites Science &Technology.2004,64(1):55-64.[10]杨喜,李书欣,王继辉,等.一种实时监测环氧树脂固化过程中化学收缩的方法[J].玻璃钢/复合材料.2016(1):74-78.[11]丁安心.热固性树脂基复合材料固化变形数值模拟和理论研究[D].武汉理工大学,2016.[12]Hu H,Li S,Wang J,et al.Monitoring the gelation and effectivechemical shrinkage of composite curing process with a novel FBG ap-proach [J].Composite Structures.2017,176:187-194.[13]Garstka T,Ersoy N,Potter K D,et al.In situ measurements ofthrough -the -thickness strains during processing of AS4/8552com-posite [J].Composites Part A:Applied Science &Manufacturing.2007,38(12):2517-2526.92。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2A90
756(100℃)
798(150℃)
840(200℃)
924(250℃)
966(300℃)
1008(350℃)
1008(400℃)
T6：156(25℃)
160(100℃)
164(200℃)
172(300℃)
181(400℃)
515-520
＞520
电学性能
合金
20℃体积电导率
/%IACS
191（20℃）
191（20℃）
625
5052
649
607
605
5056
638
568
904（20℃）
120（20℃）
112（20℃）
565
5083
638
574
900（20℃）
120（20℃）
580
5086
640
585
900（20℃）
127（20℃）
585
5154
643
593
900（20℃）
127（20℃）
20℃电阻温度系数
/nΩ·m·K-1
电极电位
/V
状态
20℃
状态
20℃
3003
O
50
O
34
0.1
-0.83
H12
42
H12
41
H14
41
H14
42
H18
40
H18
43
3004
O
42
O
41
0.1
-0.84
3105
O
45
O
38.3
0.1
-0.84
3A21
O
50
34
0.1
-0.85
H14
41
H18
40
4xxx合金
2219
643
543
864
O:170
T31、T37：116
T62、T81、T87：130
535
543
545
2319
643
543
864
O:170
2618
638
549
502
875
T61：146
530
550
2A01
924
T4：122
495-505
535
2A02
840(100℃)
T6：135
495-505
515
5A05
620
580
924（20℃）
122（20℃）
5A06
924（20℃）
118（20℃）
电学性能
合金
20℃体积电导率
/%IACS
20℃电阻率
/nΩ·m
20℃电阻温度系数
/nΩ·m·K-1
电极电位
/V
O
H38
O
H38
5050
50
50
34
34
0.1
-0.83
5052
35
35
49.3
49.3
0.1
-0.85
966(250℃)
1008(300℃)
T6：164(25℃)
168(100℃)
172(200℃)
177(300℃)
181(400℃)
505-515
2A70
798(100℃)
840(150℃)
840(200℃)
882(250℃)
924(300℃)
966(400℃)
T6：143(25℃)
147(100℃)
520-530
535
540
2A50
840(25℃)
840(150℃)
882(200℃)
924(250℃)
966(300℃)
T6：177(25℃)
181(100℃)
185(200℃)
185(300℃)
189(400℃)
510-515
545
＞525
2A60
840(100℃)
882(150℃)
924(200℃)
铝合金热学性能
欧阳光明（2021.03.07）
1xxx合金
热学性能
合金
液相线（℃）
固相线（℃）
比热容（20℃）
/J·（kg·k）-1
热导率（20℃）/W·（m·k）-1
过烧温度(℃)
O状态
H18状态
1050
657
646
900（20℃）
231（20℃）
1060
657
646
900（20℃）
234（25℃）
510-515
2A06
T6：139(100℃)
503-507
510
518
2A11
639
535
924(100℃)
T4：118(25℃)
495-510
514-517
512
2A12
638
502
924(100℃)
T4：193(25℃)
496-540
505
506-507
2A10
924(100℃)
T6：147(25℃)
510-520
540
2A14
638
510
840(100℃)
T6：160(25℃)
499-505
509
515
2A16
T6：138(25℃)
143(100℃)
147(200℃)
156(300℃)
528-540
547
545
2A17
756（50℃）
T6：130(25℃)
139(100℃)
151(200℃)
168(300℃)
173
635
3A21
654
643
1092（100℃）；
1176（200℃）；
1302（300℃）；
1302（400℃）
25℃、H18：156；25℃、H14：164；25℃、O：181；100℃：181；200℃：181；300℃：185
电学性能
合金
20℃体积电导率
/%IACS
20℃电阻率
/nΩ·m
热学性能
合金
液相线（℃）
固相线（℃）
比热容（20℃）
/J·（kg·k）-1
热导率（20℃）/W·（m·k）-1
过烧温度（℃）
3003
654
643
893（20℃）
O：139；H12：163；
H14：159；H18：155
640
3004
654
629
893（20℃）
O:162
630
3105
657
638
897（20℃）
T4：55
2A06
T6：61
2A10
T6：50.4
2A11
O：45；T4：30
O、T4：54
2A12
O：50；T4：30
O：44；T4：73
2A14
T6：40
T6：43
2A16
T6：61
2A17
T6：54
2A50
T4：41
2A60
T4：43
2A70
T6：55
2A80
T6：50
2A90
T6：47
3xxx合金
T8：173
524
540
2014
638
507
-
-
O：192
T3、T4、T451：134
T6、T651、T652：155
502
505
510
513-515
2017
640
513
-
-
O：193
T4：134（25℃）
500-510
510
513
2024
638
502
502
875
O:190
T3、T36、T351、T361、T4：120
电极电位
/V
O
T6
O
T6
4032
40
36
43.1
47.9
0.1
4043
42
41
5xxx合金
热学性能
合金
液相线（℃）
固相线（℃）
比热容
/J·（kg·k）-1
热导率/W·（m·k）-1
过烧温度（℃）
O
H18
5005
652
632
900（20℃）
205（20℃）
205（20℃）
630
5050
652
627
900（20℃）
T6、T81、T851、T861：151
493
500
501
2036
650
554
510
882
O：198；T4：15
500
555
2048
926(100℃)
T851：159
2124
638
502
502
882
O:191
T851：152
493
2218
635
532
504
871
T61：148
T72：155
510
505
O、T4：0.1
-0.75
2048
T851:42
T851：40
2124
O：50；T851：39
O：34.5
O、T851：0.1
T851：-0.80