不同晶粒的纯铜表面划痕实验研究

金属薄板成形过程中由于模具与材料表面粗糙度相近,摩擦中的犁沟效应会对材料表面的变形行为产生重要影响,进而影响薄板材料的成形性能.为此,通过圆锥划伤实验,研究不同圆锥角度下不同晶粒尺寸材料的变形及损伤行为.结果表明:随着圆锥角度的增大,材料内裂纹产生的位置从划痕顶部逐渐转变为划痕中上部,材料的流动方向则从沿圆锥表面向上逐渐转变为向圆锥两侧扩展;晶粒尺寸的增大能够抑制划伤过程中材料内部裂纹的产生,从而减少划痕内的裂纹区域;材料的划伤硬度和划痕前端的材料堆积高度随着晶粒尺寸的增大而减小;材料划伤行为的晶粒尺度效应主要来自于晶粒尺寸对材料流动及断裂性能的影响.研究结果能够加深对金属成形过程中摩擦行为的认识,并对金属成形工艺的参数设计提供理论指导.     

带有支撑层的一体式再生燃料电池新结构及性能分析

针对一体式再生燃料电池(URFC)双向性能低的问题，以多孔传输层(PTL)与催化剂涂覆膜(CCM)之间界面接触为切入点，提出一种包含支撑层的新型URFC结构，并对PTL结构参数进行优化。通过极化曲线和电化学阻抗谱分析了不同结构URFC的性能。实验发现：钛毡纤维结构细密化有利于提升URFC双向性能，当电流密度为1.5 A/cm²时，带有支撑层的URFC相比传统URFC,在燃料电池模式下电压上升了69 mV,在电解槽模式下电压下降了12 mV;新结构URFC具有更小的接触阻抗及质子传输阻抗，比燃料电池模式的高频阻抗下降了16.2%。压敏纸实验和电镜测试表明，支撑层可以使催化层与PTL之间的宏观接触应力分布更加均匀，改善了钛纤维与催化层之间界面的微观接触状态，有利于提高电子传输效率及反应动力。研究可为一体式再生燃料电池结构设计及优化提供参考。     

基于反应状态原位测试的空冷型燃料电池运行参数分析

空冷型质子交换膜燃料电池内部反应状态是影响电池输出性能和稳定性的关键因素.通过研制空冷燃料电池反应状态的原位测试装置,实现电池温度和电流密度的实时测量,揭示氢气出口脉排间隔、氢气入口气压和阴极风速对电池性能的影响机制.研究表明：空冷电池中温度和电流密度分布不均,平均电流密度为500 mA/cm²时,电池内温度极差达到20℃,电流密度极差达到400 mA/cm².氢气出口脉排间隔越短、入口气压越大,氢气出口区域性能越好,分布均匀性越好,电流密度波动也越小,输出稳定性提高.如果阴极风速过低,电池局部温度高,温度分布均匀性降低;风速过高则导致生成水被吹走,质子膜含水量下降,电流密度分布均匀性变差.     

薄板微冲压成形失稳分析与实验研究

针对薄板微冲压成形过程中产生的尺度效应现象,以塑性应变梯度理论的本构方程为基础,推导出基于应变梯度的集中性失稳准则,并对薄板微冲压成形过程进行分析,得到冲压成形深度与极限应变值的关系,以及材料发生极限应变时的极限成形深度.同时,设计了相应的微冲压成形实验.结果表明,材料在微冲压成形过程中的成形极限小于宏观成形过程的成形极限,新的失稳准则能够更为准确地预测薄板微冲压成形过程中的成形极限.