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。     

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。     

泡沫铝填充钢管横向压缩吸能特性试验

为了解填充泡沫铝对钢管吸收能量的影响及其能量吸收特性,通过试验方法研究了单个空钢管与泡沫铝填充钢管的准静态横向压缩性能及吸能特性。研究结果显示:空钢管在横向压缩作用下,其名义应力应变曲线关系与多孔金属材料比较相似。相同壁厚的钢管在横向压缩下,管径越大,其名义屈服应力越小,平台段越长。填充泡沫铝能改变其变形机制,提高钢管在横向压缩下的屈服应力值,较大地提高其能量吸收性能。泡沫铝密度对这种性能的提高影响较小,而钢管的直径对其影响较大。     

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.     

泡沫铝填充钢铝复合管的静态压缩和吸能特性研究

提出一种以泡沫铝为填充材料、钢铝复合管为外侧覆层的泡沫铝填充钢铝复合管,并采用多孔泡沫材料Crushable-foam本构模型,在ABAQUS平台上模拟分析了钢铝复合管覆层结构对其压缩变形行为和能量吸收性能的影响规律。结果表明,泡沫铝填充钢铝复合管兼具有泡沫铝填充铝管的效用性、缓冲性、结构轻量化优势,以及泡沫铝填充钢管最大压缩位移小和能承受更高的冲击能量等方面的优势,且通过改变钢铝复合管的层厚比可实现压缩与吸能性能的柔性定制和性能强化,数值模拟结果与实验结果吻合良好,为汽车保险杠等缓冲结构设计提供了新的途径。     

聚氨酯/蜂窝铝复合材料的压缩力学行为及缓冲吸能特性

对空芯蜂窝铝(六边形孔)、聚氨酯、聚氨酯/蜂窝铝复合材料进行压缩试验,分析蜂窝铝和聚氨酯复合后的压缩力学行为及缓冲吸能特性.结果表明：复合材料的应力-应变曲线表现出弹性、屈服和密实三个阶段,初始刚度和屈服应力较空芯蜂窝铝有很大提高;蜂窝铝的加入使聚氨酯的变形回复降低25%;复合材料的最大吸能效率是单纯聚氨酯的1.47倍,且较大应力下复合材料具有比单纯聚氨酯更好的吸能效率;聚氨酯填充1 mm孔径蜂窝铝复合材料的最大吸能效率是聚氨酯填充2 mm孔径蜂窝铝复合材料的1.37倍;加载速率越大,吸能效率的峰值越大,且在达到最大吸能效率时的应力越大.     

铝/硅橡胶交织复合材料压缩力学行为的研究

制备了铝/硅橡胶交织复合材料,并对其进行静态压缩实验,分析了其压缩力学行为及吸能性.铝/硅橡胶交织复合材料的压缩应力 应变曲线呈现双阶段平台的特征,平台区总的长度远大于与复合材料中相同结构参数的泡沫铝压缩曲线上的平台区长度,且压缩曲线没有明显的压实区.在相同的应力峰值下,铝/硅橡胶交织复合材料的压缩吸能性和吸能效率均高于参数相同的泡沫铝,因而可作为性能优异的吸能材料.     

泡沫硅橡胶的多孔超弹性模型

泡沫硅橡胶是一种典型的多孔材料,同时它的本构行也呈现超弹性力学性质。本文建立了泡沫硅橡胶的多孔介质力学模型,针对泡沫硅橡胶的超弹性本构行为以及由于多孔隙的结构特性所导致的材料可压缩性,考察了孔隙度对变形性能的影响,构造了应变能函数的等容部分和体积变形部分,单轴压缩实验表明,所获得的本构方程较好地描述了泡沫硅橡胶的大变形力学性质。     

铸造泡沫铝合金压缩性能及电磁屏蔽性能

对采用熔体发泡法制备的不同孔径、不同材质的Al-Si和Al-Mg泡沫铝合金进行了压缩试验和电磁屏蔽性能研究.结果表明:铝镁合金泡沫铝压缩过程中无明显断裂阶段,应力-应变曲线表现出明显的塑性特征,泡沫铝合金整体表现出较好的塑性特征;同种材质的泡沫铝材料中,随着孔隙率P的增加,泡沫铝的屈服强度σ_(0.2)以及弹性模量E均随之下降,但孔径大小对屈服强度σ_(0.2)以及弹性模量E的影响较小;随着孔隙率P的降低或者孔径的减小,泡沫铝的反射损耗与吸收损耗增大,从而泡沫铝的电磁屏蔽能力升高,研究表明泡沫铝的电磁屏蔽能力与电磁波的入射角度无关;孔隙率的变化对泡沫合金电磁屏蔽性能的影响相对于改变其他条件对电磁屏蔽的影响要小.     

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.     

泡沫A1-0．146wt．％Ti合金的制备及耐腐蚀性能研究

采用真空低压渗流铸造法,制备了泡沫A1-0．146wt．％Ti合金．分析了影响渗流法制备泡沫铝合金的主要因素,得到了制备泡沫合金的最佳条件：NaCl填料粒子预热温度300℃,合金液体浇铸温度760℃,填料粒子尺寸1～3mm．不同孔率泡沫AI-O．146wt．％Ti合金的模拟海水全浸实验结果表明：泡沫合金的耐腐蚀性能随着孔率增加显著下降．     

火灾下大空间铝合金网架受力性能

针对铝合金空间结构抗火性能较差的问题,以正放四角锥铝合金空间网架为对象,基于实用大空间建筑火灾空气升温经验模型模拟火灾温度场,采用增量法对各构件的温度进行计算,利用ANSYS WORKBENCH构建铝合金网架遭受火灾温度场的有限元模型,研究铝合金网架在火灾下不同时间段的受力效应和变形特征;并利用有限元的手段,对比分析了铝合金网架和Q355普通钢网架在火灾下的受力性能。研究结果表明:铝合金网架在火灾升温60 min时温度达到峰值,最大温度应力主要集中在角部支座附近,其变形特征为整体向上起拱;铝合金网架从角部杆件发生局部破坏,随后造成整体变形过大而导致整个网架的坍塌破坏;铝合金网架在常温下受力性能优于Q355普通钢网架,但火灾下受力性能劣于Q355普通钢网架,工程实践中应根据结构的使用功能合理选择结构的材料。     

TIG焊工艺对5083铝合金焊接接头力学性能的影响

5083铝合金焊接接头的力学性能是影响产品质量的关键因素之一.设定不同TIG焊工艺,用6012铝合金焊丝对10 mm厚的5083铝合金板进行焊接.焊接试样分为四组,在氩气流量、层间温度相同的情况下,四组试样分别采用五层不同焊接电流、焊速、不填丝自熔或加硼方式的焊接工艺.通过对四组试样进行拉伸实验、断口形貌观察,结合金相组织分析,探究TIG焊工艺对5083铝合金焊接接头力学性能的影响.结果表明：中厚板5083铝合金TIG焊接,采用6012铝合金焊丝,层间温度控制在80 ℃,第五道焊道采用不填丝自熔时,焊接接头的综合力学性能最好.     

闭孔泡沫铝应变率效应的试验和有限元分析

通过对具有不同孔隙率的闭孔泡沫铝在不同应变率下的动态压缩试验和数值模拟,研究了泡沫铝的应变率敏感性.结果表明:在准静态(0.001s-1)至2500s-1的应变率范围内,具有相同孔隙率的泡沫铝的静、动态单轴压缩变形模式相似,而具有不同孔隙率的泡沫铝的压缩变形模式则存在差异,高孔隙率和低孔隙率泡沫铝的应变率敏感性明显不同;基体材料的应变率敏感性决定了泡沫铝的应变率敏感性;微惯性、波效应和孔内气体压力对泡沫铝的平台应力不产生明显影响.     

闭孔泡沫铝的孔结构控制

为适应高技术应用中超轻闭孔泡沫铝对孔结构更高的控制要求，对过去十余年中进行的相关研究工作进行了系统整理，发现了胞体尺寸、孔隙率和孔形貌三者之间的内在关系，确定了孔结构控制的关键步骤和相互关系，建立了熔体发泡法影响孔结构控制的工艺技术框架，结合该框架系统论述了3个关键孔结构控制参数（胞体尺寸、孔隙率和孔形貌）与实际应用、制备技术、工艺过程的关系．研究表明，孔结构演变和制备技术工艺中黏度、发泡时间、凝固方式等诸多因素相互影响，互为因果，使得发泡和凝固过程变得十分复杂，给孔结构控制带来困难．要获得高孔隙率泡沫铝，对于纯铝泡沫，不仅需要根据熔体泡沫化时间与孔隙率的对应关系精确控制孔隙率，而且要在孔隙率一时间平台段适时凝固以控制孔径和均匀性，而对于泡沫铝合金，还需要采用多向凝固模式，克服凝固过程中固一液两相区的附加力场引发的收缩问题．对于新型球形孔泡沫铝合金，则需要进一步控制适量的发泡剂（1．0％）和发泡搅拌时间（100s），使平台段降至低孔隙率阶段．面对高技术领域新的需求，提出的二次发泡法较其他技术在制备异型件方面具有更大的优势，并且其延伸发展技术在多功能大型面板开发上具有进一步发展的潜质．     

工艺参数对低铝钛GH600合金显微组织及析出相的影响

利用Gleeble3800热模拟实验机,对低铝钛GH600合金进行热压缩实验;利用金相显微镜研究工艺参数对显微组织演变规律的影响;利用透射电镜及能谱观察分析析出相、位错等微观结构。结果表明:提高变形量可以得到细晶组织,改善合金的使用性能,并且在大变形量下,动态再结晶容易进行,软化效果得到提高,在一定程度上改善合金的加工性能。当变形温度升高时,再结晶比例得到很大的提高,合金动态再结晶体积分数增大,位错密度降低,使加工容易进行。但当变形温度过高时,再结晶组织会出现粗化现象。低铝钛GH600合金的优选热加工工艺参数为:温度1 100~1 150℃,变形量60%。在这种工艺条件下,合金中的再结晶程度最高,再结晶晶粒没有出现粗化现象,并且析出相的成分、尺寸也为理想状态。     

不同体系下铸造铝合金微弧氧化陶瓷膜层腐蚀性能

在硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐体系中分别对铸造铝合金进行微弧氧化L9(34)正交试验,分别找到三体系中最优的试样,再对基体和三个试样进行腐蚀试验,结果表明:在腐蚀条件相同情况下,微弧氧化试样的耐腐蚀性能与基体相比有显著提高,且在硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐体系中微弧氧化处理的试样的耐蚀性能依次增强。     

碳纤维增强铝合金层合方管轴向吸能特性

为减轻薄壁吸能结构质量、提高结构能量吸收性能,制备碳纤维增强铝合金层合方管试样。对方管试样进行准静态轴向压缩试验,研究碳纤维增强铝合金层合方管的变形模式和机理。提出分段碳纤维复合材料层合方管的设计方法;并对其轴向吸能特性进行对比验证。结果表明,外层碳纤维复合材料与内层铝合金材料的界面出现脱层断裂,内层铝合金材料对方管变形起到了引导作用,外层碳纤维复合材料阻碍铝合金材料的折叠变形,碳纤维增强层合方管较原铝合金方管有效压缩能量提高了35.79%,压缩力效率提高了28.38%;而分段碳纤维增强铝合金层合方管还能有效降低初始峰值压缩力,提高薄壁结构压缩力效率,压缩力效率较原来提高了13.53%,进一步提升碳纤维增强薄壁结构的吸能特性。