基于等效刚度方法的形状记忆合金与CFRP加固钢筋混凝土梁的性能对比

《Journal of Composites Science》：Comparative Performance of Reinforced Concrete Beams Strengthened with Shape Memory Alloys and CFRP Using an Equivalent Stiffness Approach

　　

摘要

采用热压固技术制备了以机械合金化粉末为增强相的高性能铝基复合材料。通过高能球磨法合成的两种不同增强相Al₆₅Cu₂₀Nb₁₅和Al₆₅Co₂₀Nb₁₅，在Turbula WAB混合器中均匀处理2小时后，以20 wt%的比例掺入Al₉₅(AlSi)₅基体中。通过激光粒度分析、扫描电子显微镜和X射线衍射对微观结构进行表征，发现球磨过程中颗粒尺寸显著减小，且形成了稳定的金属间相。Al₆₅Cu₂₀Nb₁₅体系形成了Al₂Cu和含Nb的金属间化合物，而Al₆₅Co₂₀Nb₁₅体系则形成了Al₃Nb、AlNb₂和Al₁₃Co₄等增强相。经过热压固处理的复合材料的致密度很高，复合材料1和复合材料2的相对致密度分别达到了99.6%和96.77%。此外，其维氏硬度也显著高于未经增强的铝基体，复合材料1和复合材料2的硬度分别为96.34 HV和68.28 HV，硬度提升幅度分别约为182%和100%。复合材料1之所以具有更高的致密度和硬度，是由于界面结合力增强、微观结构更加精细以及增强相的有效强化作用。这些结果表明，将高能机械合金化与热压固技术相结合，是一种有效的方法，可用于制造具有优异微观结构和力学性能的轻质铝基复合材料，这类材料非常适合用于先进的结构应用领域。