不锈钢/铝/不锈钢复合板的力学及拉深成形性能

通过单向拉伸实验、Swift杯形实验研究了组元金属、组元金属厚度比对不锈钢/铝/不锈钢三层复合板力学性能及拉深成形性能的影响.结果表明:复合板的力学性能及拉深性能并不是各组元金属相应性能的简单叠加,而是受三种组元金属的相互影响;复合板的力学性能及拉深性能更接近于组元金属中相应性能最好的组元;增加抗拉强度较高的材料层厚度比,复合板的整体力学性能增强,拉深成形性能变好;表征组元金属拉深性能的力学性能指标硬化指数和抗拉强度越大,复合板整体的力学性能和拉深成形性能也越好;将抗拉强度高的材料一面与凹模接触进行拉深具有更好的拉深成形性能.     

钛-铝层状复合板冷塑性变形过程损伤演化行为

基于原位拉伸试验方法,对钛-铝层状复合板冷塑性成形过程中的损伤演化行为进行了研究。获得了钛-铝层状复合板在拉伸变形过程中微裂纹的萌生和扩展规律,研究了钛-铝层状复合板界面区、钛层、铝层的拉伸断口形貌,揭示了钛-铝层状复合板冷塑性变形过程中界面区和各异质层的损伤演化机制。研究结果表明:裂纹首先在钛-铝层状复合板的界面区萌生、扩展和连接,导致钛层和铝层发生分层;随后,裂纹由界面区向钛层扩展,当钛层发生断裂后裂纹由界面区向铝层扩展。界面区的断裂呈典型的脆性断裂。     

镁铝层合板的界面结合强度对其单轴拉伸行为的影响研究

同质或异质组元板通过轧制连接而成的层合板,其界面结合强度是影响层合板力学性能和力学行为的主要因素。对用不同热轧工艺下制备的镁铝层合板(Al5052/AZ31B Mg/Al5052),采用不同的界面结合强度测试方法,得到了其法向结合强度、剪切强度、剥离强度,并讨论了各种结合强度对轴向拉伸力学性能和行为的影响。实验结果表明,不同的热轧工艺下获得的镁铝复合板,由于具有不同的界面微结构,导致了完全不同的界面结合强度,且界面的结合强度极大地影响了层合板的轴向拉伸力学性能;随着界面结合强度的增强,层合板的轴向拉伸力学性能得到了极大的提高;同时其断裂方式也由一道次的颈缩破坏转变成二道次的层间断裂破坏。     

玄武岩纤维/铝合金层合板的力学性能研究

通过单向拉伸、剪切以及三点弯曲实验研究了玄武岩纤维/铝合金层合板在不同加载方式下的准静态力学性能。利用空气动力枪对玄武岩纤维/铝合金层合板进行了子弹冲击加载实验。实验中得到了层合板材料不同的力学参数以及子弹冲击下典型的变形失效模式。实验结果表明:在单向拉伸载荷作用下层合板中纤维层将首先发生断裂破坏从而导致材料失效,45°拉伸剪切作用下由于纤维不承受拉伸载荷,其剪切强度较低而剪切应变较大,从而导致铝板发生面内弯曲变形。在12 mm子弹冲击载荷下玄武岩纤维/铝合金层合板具有较好的抗冲击性能,其弹道极限为97.9 m/s。     

铝-金属玻璃-铝复合板的抗破甲性能研究

利用爆炸焊接技术成功制备出铝-金属玻璃-铝三层复合板, 并对其抗破甲性能进行了试验及数值分析。针对复合板的尺寸较小的特点, 建立了适用于小试件( 特征尺寸小于 50 mm) 的破甲实验方案;基于动力学软件ANSYS/ LS-DYNA 提出了一套对破甲过程进行数值模拟的计算方案。研究结果表明, 破甲试验装置产生的聚能射流直径较小、稳定性良好, 铝-金属玻璃-铝三层复合板在聚能射流作用下其上表面呈大范围的花瓣形破坏, 中间层的金属玻璃材料呈粉末状破碎, 对后续的射流过程起到了干扰的作用; 计算方案可有效地模拟聚能射流的形成及其对铝-金属玻璃-铝三层复合板的侵彻; 数值模拟得到的破甲深度、稳定阶段侵彻通道的直径、材料的破坏模式与实验结果相符。     

原位观察铜网格增强Al/Cu复合材料的断裂行为

将一种按正交法编织的铜网格作为增强体引入到铝基体中制备了Al/Cu复合材料,再借助原位拉伸扫描电镜(SEM),观察了铝铜复合材料的组织演变,研究了其断裂机理与力学性能之间的关系.结果表明:在相同轧制变形量下,25 ℃冷轧和400 ℃热轧均可破碎增强体铜网格,并使其均匀分布于基体铝板.复合板原位拉伸下的载荷-位移曲线均表现出明显的弹性阶段、塑性阶段和失效阶段,微裂纹在Cu颗粒周围和应力集中处萌生,主裂纹及其扩展主要是Cu颗粒周围界面分层开裂与微裂纹沿滑移线方向的扩展共同作用下形成的,并且最终沿滑移线的断裂路径与单轴拉伸方向呈45°.发生在Al层的塑性断裂和Al/Cu结合界面上的界面分层断裂是Al/Cu复合板两种主要的失效方式.     

铝/钢爆炸焊复合板界面裂纹的扩展路径

以双向受均匀拉伸的铝/钢爆炸焊复合板为研究对象,采用应变能密度因子理论,分析表面对称中心的Ⅰ型裂纹扩展到复合板结合处时的扩展方向,讨论泊松比μ和裂纹尺寸对裂纹扩展路径的影响.结果表明:双向受均匀拉伸的铝/钢爆炸焊复合板中垂直于表面对称中心的Ⅰ型裂纹扩展到复合板结合处时,其扩展方向存在两种可能,一是裂纹继续沿着垂直于复合板结合处的方向扩展,二是裂纹扩展方向发生改变,沿着平行于复合板结合处的方向扩展,对此起决定性作用的是铝/钢爆炸焊复合板结合处熔化层材料的泊松比μ,并且当|μ-0.25|越大,复合板的板宽w越小、裂纹长度a越大,这种作用就越明显.     

SBS/蒙脱土纳米复合材料的研制

分别采用溶液插层法和熔融插层法制备苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物/蒙脱土纳米复合材料.采用X射线衍射和红外光谱仪对材料的结构进行表征,并对产品的力学性能和耐热性能进行分析.结果表明,添加有机蒙脱土(OMMT)对于所有复合材料均产生增强效果,拉伸强度、断裂伸长率增加50%左右,耐热性能有所增强.     

边部冲裁对双相钢拉伸性能影响的实验研究

为研究边部冲裁对双相钢(DP590、DP780和DP980)拉伸性能的影响,采用冲裁和线切割2种方法制备实验试样.基于MTS793材料试验机,使用非接触式视频应变测量方法,在常温下完成静拉伸实验.通过材料的力学性能曲线,分析原始标距对拉伸性能的影响以及不同断面质量下拉伸试样的力学性能响应、颈缩过程与断口形貌.结果表明:原始标距减小,基本不影响屈服强度、抗拉强度和最大力非比例伸长率,而断裂总伸长率显著增大;冲裁试样与线切割试样在拉伸颈缩段存在较大差别,断裂总伸长率低于线切割试样,且随着冲裁间隙的增大而减小;DP590和DP780冲裁试样在非均匀颈缩和横向裂纹出现后,呈现折线状断口,而DP980冲裁试样则与线切割试样的剪切滑移型断口类似,颈缩时产生显著的剪切带.     

钛-铝扩散焊及接头拉伸性能的分子动力学模拟

利用分子动力学软件LAMMPS模拟钛-铝扩散焊过程,分析700K,50 MPa时接触表面附近钛原子和铝原子扩散情况,并对不同冷却速率下的过渡层结构进行分析,发现过快的冷却速率导致过渡层结构的非晶化.同时,研究接触表面粗糙度对扩散的影响.结果表明:表面粗糙度是影响扩散过程的重要因素.对扩散后试样在不同应变率下进行拉伸测试,研究接头力学性能,发现高应变率下拉伸性能要好于低应变率下的拉伸性能,拉伸时,钛部分的变形机制为孪晶,铝部分的变形机制为滑移,接头屈服强度为相同尺寸单晶钛的62%左右,单晶铝的74%左右.     

龟壳角质层的微结构特征及拉伸力学性能

龟壳是由角质层和骨质层构筑而成的复合层状结构材料,具有轻质、高比强度、高韧性的优异力学性能.本文以龟壳角质层为研究对象,实验研究了角质层的多尺度微结构特征及其拉伸力学性能,主要表征了角质层的基本构元特征、界面构筑方式及角质层拉伸力学性能的影响因素.结果表明,龟壳角质层主要由微米尺度的蛋白质薄片无规则堆叠构筑,叠层厚度方向存在蛋白质桥连,面内方向由粗糙表面的薄片互相搭接;角质层具有明显的拉伸各向异性力学性能,且含水量对角质层的宏观材料特性、拉伸强度和断裂韧性具有一定的影响;薄片的拉伸断裂伴随薄片的层间拔出是角质层最终拉伸断裂的微观损伤模式.简单的有限元模型初步分析了层状结构材料的微观破坏方式,与实验结果定性一致.本文结果在进一步系统分析龟壳结构材料的多尺度力学性能及多尺度物理关联,进而提出轻质、高强韧复合结构材料的仿生优化设计方法等方面,具有一定的理论意义.     

TC1+1060+6061钛/铝爆炸复合板界面特征分析

采用爆炸焊接工艺对TC1钛板及6061铝板进行爆炸复合，在TC1钛板与6061铝板之间放置1060铝板作为过渡层。对制备的钛/铝复合板进行金相试验（OM试验）、扫描电镜试验（SEM试验）、能谱分析试验（EDS试验）、X射线衍射试验（XRD试验）等界面表征试验和显微硬度测试，探究钛/铝爆炸复合板结合界面的微观特征及硬度分布。研究表明：沿着爆炸复合方向，钛/铝爆炸复合板结合质量良好，钛/铝爆炸复合板结合界面以直线结合为主，在部分区域存在波形，部分波形界面附近存在“全岛”组织；结合界面出现元素扩散现象，具有扩散焊的特征，未出现金属间化合物；由于金属塑性变形的影响，结合界面的硬度值增高，产生变形强化的现象。通过分析钛/铝爆炸复合板结合界面的微观特征及形成的机理，钛/铝爆炸复合板结合界面具有压力焊、熔化焊、扩散焊的特征。     

交联改性PBS材料降解性能研究

借助对交联改性聚丁二酸丁二醇酯(PBS)材料的水蒸气透过量测试、失重率测试、力学性能测试和电镜扫描等,研究了该材料的透水性能、降解性能和力学性能。结果表明,聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)的加入提高了交联改性PBS材料的断裂伸长率,降低了材料的拉伸强度、透水性能和降解性能;聚乳酸(PLA)可以提高该材料的拉伸强度和断裂伸长率,并提高PBS/PBAT材料的降解性能。通过聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)改性提高了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)在可降解农膜上的应用。     

钢/FRP复合板的力学性能

对由高强钢DP980和碳纤维(CF)或芳纶纤维(AF)单向布通过环氧树脂粘贴制成钢/纤维增强复合材料(FRP)复合板,在拉伸、弯曲和压缩条件下进行了力学性能试验研究。通过单向拉伸、单向压缩和三点弯曲试验,获得了包含不同FRP种类、纤维方向的钢/FRP复合板的承载–位移关系。与单一高强钢板DP980比较,钢/FRP复合板具有更高的刚度、承载能力以及抗屈曲失稳能力。粘贴300 g碳纤维单向布的钢/FRP复合板在拉伸、压缩及弯曲条件下最大载荷较单一高强钢板DP980分别提升了44.0%、104.9%和170.1%,初始刚度分别提升了20.5%、28.7%和126.8%。     

表面处理方式对钛/钢复合板界面结合性能的影响

采用真空制坯轧制复合法,在相同的加热温度、轧制道次和压下量等工艺条件下,分别对钢丝刷打磨、酸洗和带水砂带机打磨的表面处理方式,研究了3组钛/钢复合板的界面组织和力学性能.分析了表面处理方式对界面结合性能的影响.结果表明:带水砂带机表面处理方式下的钛/钢复合界面生成连续均匀的TiC层,剪切断口呈韧窝状,界面剪切强度稳定,平均强度达到242.6MPa.其他两种表面处理方式下的钛/钢复合板界面生成断续的TiC层,其剪切强度均未满足国家标准.     

冷轧对铸轧钛铝复合板界面组织与性能的影响

采用铸轧法制备钛铝复合板并对其进行冷轧处理,使用万能试验机对不同变形量的复合板进行力学性能检测,用显微硬度计测量界面层附近的显微硬度,通过光学显微镜及扫描电子显微镜观察其界面结合情况、微观组织及拉伸断口形貌。研究结果表明:随着压下率的增加,界面层两侧的硬度逐渐增大。当压下率为23%时,复合板的抗拉强度从铸轧态的172 MPa增加到215 MPa,延伸率从34%下降到16%,界面层仅有少量裂纹。随着压下率的增加,抗拉强度缓慢增加,界面处裂纹的长度和宽度迅速增加,界面层迅速减薄。当压下率达到53%时,界面层破损严重,钛铝两种金属的主要结合方式由冶金结合变为机械啮合。     

湿热作用对聚氨酯材料力学性能影响的研究

利用SDH—401型高低温恒湿箱对聚氨酯弹性体进行了7 d的实验。选取Ⅱ型哑铃状标准件利用W-WDW-20型非金属材料万能试验机进行了大变形拉伸试验。研究了聚氨酯弹性体材料在不同的试验周期下拉伸力学行为,得到了未湿热老化和不同试验周期共八组材料的拉伸应力-应变关系曲线和聚氨酯弹性体材料各力学性能指标。由此分析了随着试验周期的不同湿热作用对聚氨酯弹性体力学性能影响及其老化率随湿热作用的变化规律。结果表明,湿热作用对材料的弹性模量,屈服强度,定伸应力与断裂伸长率等力学性能及其老化率有显著的影响,随着试验周期的增长材料的这些力学指标下降明显。     

乙二醛交联对明胶/PVA可生物降解复合膜性能的影响

采用流延成型法以乙二醛作为交联剂成功制备了明胶/聚乙烯醇复合膜,考察了交联剂浓度、交联时间、反应温度、反应pH等对共混膜力学性能的影响以及交联剂用量对复合膜溶解性能的影响。研究结果表明:在反应温度40℃左右,复合膜具有较高的拉伸强度,而断裂伸长率随着温度的升高呈下降的趋势;随着乙二醛用量的增加,复合膜的拉伸强度呈现先增加而后逐渐降低的趋势,而断裂伸长率呈现逐渐降低的趋势;随着交联时间的增加,复合膜的拉伸强度先增加而后逐渐降低;在pH值为3时,复合膜具有较大的拉伸强度和断裂伸长率,而pH值为4和5时,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率基本上都处于最低值。     

铜铝复合板界面组织与性能

针对双辊铸轧工艺制备的铜铝复合板材,采用剥离试验和拉伸试验,对其力学性能进行了检测。采用扫描电镜、能谱分析仪和透射电镜等仪器对复合板界面层组织的微观形貌、结构和成分进行了分析。分析结果表明:铜铝复合板界面层的主要组成物为α-Al和Cu Al2。采用双辊铸轧工艺制备的铜铝复合板材,其剥离强度达到30 N/mm,其抗拉强度与延伸率介于同规格铜、铝板材之间。     

有机黏土/聚脲纳米复合材料的制备及性能研究

采用高速匀质剪切法和加热膨胀法制备有机黏土/聚脲纳米复合材料.实验结果表明,高速匀质剪切法和加热膨胀法能有效促进黏土与聚脲单组分的插层反应;OREC可提高聚脲材料的热分解性能和拉伸强度,当OREC的添加量为5w t％ 时,复合材料拉伸强度增幅为72.9％;当OREC的含量为4.2w t％ 时,复合材料的断裂伸长率增幅为...