几种不同性质基体泡沫铝的压缩性能研究

分别以高塑性低强度工业纯铝、高强度低塑性的铝-镁合金及高脆性的铝-锌合金为原材料制备出相同胞结构的开孔泡沫铝,并对其进行压缩实验研究。实验结果表明,基体性能对泡沫铝合金的压缩行为和吸能性有显著影响,虽然不同基体性质的泡沫铝合金压缩过程均出现3个明显的变形区域,但变形行为不同。以高塑性工业纯铝为基体的铝泡沫表现出典型的塑性泡沫特征和较低的坍塌屈服强度,而高强度脆性基体的铝-锌泡沫呈现典型的脆性泡沫特征和较高的弹性模量及屈服强度,在相同应变量情况下,其吸能量和吸能效率均明显高于另外2种泡沫铝。     

用实测偏差应变的方法测定б_(0.2)

航空工业等部门,对所用金属材料的机械性能要求比较严格,经常需要测定所选用金属材料的条件屈服强度σ_(0.2),以保证所设计和制造出来的飞行器等在多次正常使用的情况下不致积累过大的永久变形;断裂力学的研究和应用中,为了解裂纹端附近塑性区的范围,以便估计塑性区的影响,也普遍地要求测定金属材料的条件屈服强度σ_(0.2);至于高强度金属材料的应力腐蚀问题,常以材料条件屈服强度的大小作为该材料对应力腐蚀敏感性的一个标志,所以也需要准确地测定条件屈服强度σ_(0.2)。条件屈服强度σ_(0.2),简称屈服强度(为与物理屈服强度相区别,后者简称为屈服点σ_s,是微量塑性变形抗力指标的一种。其起始的定义是:在拉伸试验过程中,使试样计     

闭孔泡沫铝压缩力学性能的实验和三维有限元模拟

基于X射线电子计算机断层扫描技术,建立了反映闭孔泡沫铝真实结构的三维有限元模型.对闭孔泡沫铝准静态和动态压缩力学性能进行了实验和数值模拟,分析了闭孔泡沫铝的变形特性及力学性能,验证了模型的可靠性.结果表明,准静态压缩下,试件主要沿加载轴45°方向产生塑性变形.压缩速率为低速时,其变形模式与准静态相同.闭孔泡沫铝试件截面上结构薄弱处首先出现应力集中,材料达到塑性屈服.在高速压缩下,试件加载端首先达到塑性屈服.比较闭孔泡沫铝不同应变率下的屈服强度,动态压缩下的屈服强度远高于准静态压缩下的.应变率280~700 s-1下,其屈服强度变化不明显,应变率继续升高至2 000 s-1,屈服强度略微提高.      

强度、吸能与韧性兼容的新型球形孔泡沫纯铝

在球形孔泡沫纯铝压缩、拉伸应力应变曲线基础上,研究了致密化起始点、吸能能力、压缩强度和拉伸性能.结果表明:球形孔泡沫纯铝与球形孔泡沫铝合金的压缩应力应变曲线相似,分为3个部分:线弹性阶段、平台阶段和密实阶段;提出了根据压缩曲线的斜率图,确定球形孔泡沫纯铝的致密化起始点的新方法;球形孔泡沫纯铝相对于球形孔泡沫铝合金是一种吸能能力更强的、韧性性能良好的新材料.采用Gibson-Ashby的模型来分析球形孔泡沫纯铝的压缩屈服强度和抗拉强度,吻合效果良好.     

化学改性发泡剂对泡沫铝材料性能的影响

采用熔体发泡法,利用化学镀镍改性的TiH₂作为发泡剂制备了泡沫铝,分析了改性TiH₂发泡剂的热分解行为,研究了改性TiH₂发泡剂加入量对泡沫铝材料孔隙率、压缩性能和阻尼性能的影响.结果表明,改性TiH₂发泡剂有效提高了释氢反应的开始温度,将释氢反应开始温度从480℃提升至550℃,并降低了释氢速率;随着改性发泡剂添加量的增加,泡沫铝的孔隙率增大,压缩强度变小,阻尼性能呈现先增大后减小的变化趋势;当加入质量分数1.5%的改性发泡剂时,泡沫铝的孔隙率达88%,孔洞分布及尺寸相对均匀,压缩强度、阻尼性能等综合性能良好.     

硅橡胶填充多孔金属材料静态压缩力学行为研究

对两种有硅橡胶填充的多孔金属材料进行了单向压缩实验 ,一种是三维开孔泡沫铝 ,另一种是二维圆孔铝合金蜂窝 .实验结果表明 ,硅橡胶填充以后 ,泡沫铝的应力应变曲线表现为弹性变形和塑性平台两个阶段 ,密实阶段不明显 ,且屈服应力和屈服平台长度相对无填充材料有明显增加 ;圆孔铝合金蜂窝的刚度和屈服应力也显著增加 ,屈服平台明显增长 ,显示出在单向压缩情况下更好的吸能性能 .通过分析圆孔铝合金蜂窝的变形过程 ,发现由于填充的橡胶的体积不可压缩性 ,导致变形过程中孔壁被拉伸 ,改变了多孔材料的传统变形模式 ,从而改善了材料的性能     

泡沫铝合金孔隙率对泡沫铝合金/聚甲醛互穿复合材料的影响

使用硅烷偶联剂KH570对孔隙率不同的泡沫铝合金进行表面改性后,通过注塑成型法制备了聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料。研究了改性后泡沫铝合金表面的红外结构、泡沫铝合金/聚甲醛互穿复合材料的力学性能和摩擦学性能以及泡沫铝合金/聚甲醛互穿复合材料的磨损表面。研究结果表明,硅烷偶联剂KH570成功接枝到了泡沫铝合金的表面;复合材料的弯曲强度和压缩强度随着泡沫铝合金孔隙率的降低而升高;而复合材料的摩擦学性能随着泡沫铝合金孔隙率的增加而降低。     

悬臂闭孔泡沫铝板的非线性振动实验研究

为了研究闭孔泡沫铝板的非线性振动特性,首先采用电子散斑干涉技术对3个孔隙率相同的悬臂闭孔泡沫铝板共振模态进行了测量,获得了前14阶离面共振激励频率和相应的模态振型,并基于欧拉-伯努利梁模型及1阶弯振频率测量值计算得到闭孔泡沫铝的动态弹性模量.然后对相同孔隙率的闭孔泡沫铝静态单轴压缩力学行为进行了实验研究,测得了其静态压缩弹性模量.实验结果表明:由于闭孔泡沫铝存在大量不规则孔洞结构,导致其振动响应具有明显的非线性,表现为同一振动模态对应于数个谐振激励频率,是典型的超谐振.另外,基于振动分析得到的泡沫铝动态弹性模量是静态压缩弹性模量值的2倍多,这与泡沫铝是拉压双弹性模量材料有关.     

含硅橡胶的泡沫铝应变率敏感性研究

用渗流法向开孔泡沫铝中充填硅橡的方法获得含硅橡胶的泡沫铝材料,并在Hopkinson压杆实验装置上对含硅橡胶的泡沫铝进行动态压缩实验,研究这种材料的动态压缩力学行为及应变率敏感性。结果表明,含硅橡胶的泡沫铝压缩应力-应变曲线具有两阶段变形特征,即弹性段和塑性平台段,与不含硅橡胶的泡沫铝相比,这种材料具有更高的应变率敏感性,随着应变率的提高,其屈服强度和流动应力均显著升高。     

Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12非晶合金的大塑性与尺寸效应

用铜模吸铸法制备了直径为3,4和6mm的Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12阶梯形圆棒试样,研究了试样尺寸大小对室温塑性和强度的影响.结果表明：φ3mm试样的压缩屈服强度σs为1740.6MPa,极限强度σmax为2030.7MPa,断裂强度σcf为1510.5MPa,塑性应变εp为20.6%,表现出比较大的塑性,存在明显的加工硬化现象;φ4mm试样塑性应变εp为2.6%,屈服强度σs为1748.5MPa,断裂强度σcf为1856.6MPa;φ6mm试样塑性应变φp为0.2%,断裂强度σcf为1221.3MPa.该合金的压缩塑性应变随着块体非晶合金直径的增大而减小,存在明显的尺寸效应,尺寸效应与非晶合金的自由体积有关,冷却速率决定非晶合金中自由体积分数,试样尺寸越小,冷却速率就越大,凝固过程形成的自由体积分数越大,大的自由体积分数促进压缩过程多重剪切带的形成从而有利于塑性的提高.     

泡沫铝合金中稀土的增强作用及机理分析

稀土添加剂对泡沫铝合金的抗压屈服强度有较大的影响,最佳的稀土添加量为0.40%(质量分数)。在三种不同基体材料的泡沫金属中,稀土泡沫铝合金具有较高的弹性模量、抗压屈服强度以及流变平台区,进一步结合金相图分析稀土对铝合金基体的增强机理。     

我院科技成果简讯

国家科委高技术课题,下达时间为1988年8月,已拨款7万元,本研究的目的是为我国发展航空航天事业提供一种高强、高韧、成形性好、重量轻的新型材料,该课题组经10个月努力,成果显著,其中超塑铝锂合重的室温性能已经达到以下水平:强度极限σ_b≥450MPa,屈服强度σ_(0.2)≥400MPa,延伸率δ≥8％。超塑性能:最大延伸率δ_(max)=1000％,M_(max)=0.7,平均延伸率δ平均=750％。     

多孔泡沫金属材料的性能及其应用

多孔泡沫金属是一种在金属基体中含有一定数量、一定尺寸孔径、一定孔隙率的孔洞的金属材料.由于其结构特殊,因此具备了多方面的特殊性能。作为结构材料,它具有轻质、高比强度的特点;作为功能材料,它具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能,因此在国内外一般工业领域及高技术领域都得到了越来越广泛的应用.本文对这种多孔泡沫金属材料的性能及其应用进行了较为全面的介绍。     

316L奥氏体不锈钢焊接热影响区性能

为了研究316L焊接热影响区性能,采用特定的热、应力、应变模拟控制曲线,对其在20℃、600℃、1000℃及1100℃几种温度进行热模拟拉伸试验,获得了此种材料在多种应变速率下的应力-应变曲线。结果表明,在一定的应变速率下,316L的弹性模量E及屈服极限σ0.2都随温度升高明显降低;在室温及高温下,316L存在着σ0.2随应变速率提高而提高的应变率效应,且应变率敏感性随温度升高而增加。同时,还观察到316L在高温（1000℃的1100℃)塑性状态下由粘塑性引起的应力松驰现象及室温下的加工硬化现象。     

论铝合金热处理原理与技术

文章描述了铝合金热处理的原理和主要的加工技术，使得铝合金材质具有较好的刚度、强度、电磁屏蔽性能、减振和散热性能，具有广泛的应用前景。     

生物医用开孔泡沫锌的制备及力学性能

采用自制的真空渗流铸造装置制备开孔泡沫锌材料。运用压缩测试研究了孔隙参数对其压缩性能的影响。结果表明,开孔泡沫锌孔的形状呈近球形,孔洞相互连通为开孔结构,孔隙结构三维连接良好,与人骨松质骨的孔隙率和孔隙结构匹配程度较高。开孔泡沫锌准静态压缩性能的主要影响因素为材料的孔隙率。随着孔隙率的增加,材料的弹性模量、抗压强度均降低,应力平台延长。所制备的开孔泡沫锌材料的抗压强度高于人骨松质骨的抗压强度,弹性模量与人骨松质骨的弹性模量相匹配,满足移植材料的要求。     

Al-Si闭孔泡沫铝材料的压缩行为

对熔体转移发泡法制备的不同密度Al-Si闭孔泡沫铝材料进行了准静态压缩实验,研究了Al-Si闭孔泡沫铝材料的准静态压缩力学行为及变形机制,并从微观上分析了相对密度对Al-Si闭孔泡沫铝材料的力学性能影响.结果表明,Al-Si闭孔泡沫铝材料的压缩过程具有明显的脆性材料压缩变形特征,即经历三个阶段线弹性阶段、脆性崩溃阶段、致密化阶段.相对密度对Al-Si闭孔泡沫铝材料的力学性能影响显著,随着相对密度的增加,压缩强度和弹性模量逐渐增大,且理论结果与试验结果比较吻合.     

孔径及孔隙率对火山岩强度特性影响的模拟

在对火山岩圆球形孔隙结构研究的基础上,运用岩石破裂过程分析系统模拟了火山岩单轴压缩过程,研究了孔径及孔隙率对火山岩岩石变形强度特性的影响.研究结果表明:孔径从0.1 mm增加到0.3 mm,极限应变的降低百分率随着孔隙率的增加保持在一定范围内波动;弹性模量的降低百分率随着孔隙率的增加逐渐增加,并且呈现明显的线性增加趋势.在恒定孔隙率下,孔径对其影响主要表现在随孔径的增大,破坏模式由剪切破坏逐渐向劈裂破坏过渡.     

泡沫铝芯体夹层板的抗侵彻性能试验研究

本文研究了不同冲击速度下泡沫铝芯体夹层板的动态压缩应力-应变响应特性和抗侵彻性能。试验结果表明:泡沫铝夹层板的动态应力应变曲线也具有泡沫材料的应力应变曲线的"三阶段"特征(elastic region,collapse region and densification region)。泡沫铝芯体夹层板与泡沫铝相比,具有更高的屈服极限和更好的缓冲吸能特性。     

应变率与相对密度对聚氨酯泡沫压缩力学行为的影响

采用三种加载设备(万能材料实验机、冲击落锤和霍普金森压杆)对三种相对密度的聚氨酯泡沫进行了广泛应变率条件下(10-3~103s-1)的单轴压缩实验。实验结果表明:相对密度是影响聚氨酯泡沫等效力学行为(弹性模量、初始屈服强度、塑性坍塌强度)的主导因素;且聚氨酯泡沫的力学行为具有明显的应变率效应。同时,基于实验结果分析了应变率效应产生的原因。此外,结合实验结果和一个考虑了相对密度和应变率对塑性坍塌强度复合效应的理论模型,量化了上述两个重要参数对塑性坍塌强度的影响。