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纤维增强复合材料渗流过程的研究模拟
Published in 2018
连续纤维增强金属基复合材料（Continuous Fiber Reinforcement Metal Matrix Composites）因其优异的性能而在汽车领域航空航天领域、兵器武装领域及电子及光学领域备受关注。但是，目前其制备工艺的不成熟，使得产品存在较多的空隙缺陷，对材料性能造成不良的影响，而压力浸渗制备的FRM相对致密、缺陷少而具有广阔的发展前景。本文以FRM的压力浸渗制备工艺为研究对象，利用Comsol Multiphysics软件进行二维数值模拟计算，分别研究了流体动力粘度、入口压力以及纤维排布方式等对渗流过程的影响，并判断出孔隙高频出现的区域，对改善FRM的性能具有重要意义。同时研究了双尺度与单尺度情况下，不同纤维排列方式的渗流行为与气孔形成机理。研究结果表明：在纤维理想排布的状况下，材料中仅存有少数气隙，能制得更优的产品；过大的压力入口或过低的金属液动力粘度会造成渗流过程不完全，在纤维束内留下更多的孔隙，过低的入口压力会使渗流的进程过于缓慢，使基体与增强体之间较差的润湿性问题不能得到解决，基体与增强体之间发生不良反应；在纤维随机排布的情况下，纤维排布过于紧密的位置，或者部分纤维黏结的位置，会阻滞流体的流动，更易产生空隙，对渗流过程造成不良的影响。
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