新型NiTi/（Al3Ti+Al3Ni）层状复合材料界面行为研究

Metallic laminated composite is a new type of composite material with excellent properties such as low density, high strength, impact resistance and high damping. Aiming at the complex multi-interface structure of new NiTi/(Al3Ti+Al3Ni) laminated composites, this project reveals the basic scientific issues related to interface formation mechanism, interface damage evolution mechanism and interface internal friction mechanism through the study of interface diffusion theory, interface mechanical properties and damping properties. It mainly studies the relationship between interface and damage evolution and damping properties of materials. The investigation includes: analyzing interlayer microstructure and interfacial diffusion reaction mechanism, and exploring interfacial bonding and diffusion theory through thermodynamics and dynamics theory; studying interfacial damage evolution mechanism of laminated composites under quasi-static and dynamic conditions, and then establishing the relationship between material microstructures and dynamic damage evolution; studying interfacial influence mechanism of the structure on the damping properties of the composites from room temperature to high temperature and at different frequencies, establishing the interface internal friction model. The purpose of this project is to reveal the diffusion mechanism, damage evolution behavior of interface and the influence mechanism of interface on damping performance of laminated composites, and to lay a theoretical foundation for its application in the field of vibration and noise reduction under impact environment and the development of high performance laminated composites.

金属层状复合材料是一种具有低密度、高强度、耐冲击、高阻尼等优异性能的新型复合材料。本项目针对新型NiTi/（Al3Ti+Al3Ni）层状复合材料的的多界面复杂结构，通过对界面的扩散理论、界面对力学性能以及阻尼性能的研究，揭示其界面形成机理、界面损伤演化机制以及界面的内耗机理等涉及的基础科学问题，主要研究材料界面与损伤演化以及阻尼性能之间的关系。内容包括：分析层间的微观结构组织和界面扩散反应机理，通过热力学和动力学理论探究界面的结合以及扩散理论；研究准静态、动态条件下层状复合材料的界面损伤演化机制，建立材料微结构与动态损伤演化关系；研究从室温到高温、不同频率条件下，界面微结构对材料对复合材料阻尼性能的影响机制，建立的界面内耗模型。本项目旨在揭示层状复合材料的扩散机理、界面损伤演化行为及界面对阻尼性能影响机制，为其在冲击环境下减振降噪领域的应用和高性能层状复合材料的研制奠定理论基础。

金属层状复合材料具有低密度、高强度、耐冲击、高阻尼等优异性能。本项目针对新型NiTi/（Al3Ti+Al3Ni）层状复合材料的多界面复杂结构，从制备、微结构、性能、基础组分、新材料设计等方面对该种材料进行了系统地研究。.通过在不同反应时间下制备 Ti/Al3Ti、Ni/Al3Nix和 NiTi/(Al3Ti+Al3Ni) 三种MIL复合材料，分析了三种金属层状复合材料的相组成物、微结构以及反应过程，探讨了材料层间的微观结构组织和界面固液扩散反应机理。从热力力学和动力学观点解释NiTi/( Al3Ti+Al3Ni) 层状复合材料中Al3Ti和Al3Ni交替形成增长机制，为后续层状复合材料奠定了一定的基础。.研究了材料的动态压缩性能和阻尼性能。使用Hopkinson压杆对NiTi/(Al3Ti+Al3Ni) 层状复合材料进行了动态压缩测试，该种层状复合材料在垂直于叠层方向和平行于叠层方向的都具有较高的抗压强度。通过断口分析可知，与传统的合金材料不同，材料的失效形式主要包含层间开裂以及横向裂纹，这种混合断裂形式增大了材料的吸能，使材料具有抗冲击能力。通过对材料的阻尼性能进行研究，高阻尼NiTi的加入不仅帮助材料具有阻尼组元，而且增大了界面内耗，使得NiTi/(Al3Ti+Al3Ni) 层状复合材料的阻尼性能优于传统的Ti/Al3Ti层状复合材料。.以NiTi/(Al3Ti+Al3Ni) 层状复合材料为基础，引入NiTi纤维、SiC纤维、石墨烯纤维等增强Ti-Al系层状复合材料，从微结构和性能方面进行了全面地分析和讨论。此外，还对制备层状复合材料的基本材料Al合金进行了改性，为未来层状复合材料的组成基元的研究奠定了基础。.发表论文7篇，其中6篇SCI收录，1篇中文核心收录；授权中国发明专利1项；培养硕士研究生3名。