金属箔材轧制过程中第二相颗粒的尺寸效应研究

金属箔材轧制时,箔材的厚度最小为几个微米.微米级甚至是亚微米量级尺寸的第二相颗粒都可能对基体的力学性能,甚至是箔材的表面形状造成影响.相对于基体而言,颗粒的软硬程度及其大小对轧制过程中箔材的影响是截然不同的.该文通过有限元模拟的方法研究了单个的硬质及软质第二相颗粒对箔材基体性能及形状的影响.论文中引入参量：颗粒直径/箔材厚度比(以下简称d/T).结果表明,箔轧时,相较于硬质颗粒而言,不同尺寸的软质颗粒对箔材的影响较大.第二相颗粒为软质颗粒时,应力集中程度及箔材表面变形程度随着颗粒尺寸的增大而增大,当d/T小于1/20时,第二相颗粒周边基体应力集中现象不明显;当d/T为1/20～1/5时,应力集中比较明显,箔材表面发生轻微变形;当d/T大于1/5时,基体中应力集中明显,箔材表面变形严重.第二相颗粒为硬质颗粒时,随着d/T的增加应力集中现象越不明显,基体表面几乎没有变形.     

硬脆颗粒增强金属基复合材料切削区的变形

在切削力作用下硬脆颗粒增强金属基复合材料内部应力分布不均匀,基体发生弹性变形—塑性变形,增强颗粒发生弹性变形并可能破碎,然后基体夹裹颗粒协调变形并流动．在成屑的层积阶段剪切变形区和层积区中易生裂纹,其后裂纹在切削层中可能沿基体—增强颗粒结合界面扩展、颗粒穿晶解理或破碎、绕过颗粒只在基体中扩展．复合材料的组织和性能,尤其增强颗粒的含量、粒度和与基体的界面结合强度是影响其切削变形的主要因素．     

颗粒增强复合材料机械性能细观分析模型研究

假设立方体颗粒均匀分布于树脂基体材料中，借助于单元串联、并联和Halpin-Tsai模型算法导出了复合材料杨氏模量的计算公式。利用三维有限元数值方法对立方体和球体颗粒增强复合材料代表性体积元进行了数值模拟，得到了应力分量σ33及von MiseS应力的分布规律，阐述了应力分布和材料破坏之间的联系。研究结果发现，颗粒的几何形状对复合材料杨氏模量的影响甚微，由分析预测模型、有限元数值模拟和实验测量所得到的结果符合良好。     

SiC颗粒增强镁基复合材料的研究

ＳｉＣ颗粒增强镁基复合材料的研究权高峰（西安交通大学，７１００４９，西安）１实验方法及材料本研究采用常规粉末冶金方法，将基体表观成分为ＭＢ１５镁合金（Ｍｇ－５Ｚｎ－０．６Ｚｒ，镁粉粒度约２５０目，Ｚｎ、Ｚｒ粉均细于３００目）的混合金属粉与ＳｉＣ颗粒（...     

基体含量对土体屈服强度影响的试验分析

土体的强度特性与其颗粒的矿物成分、粒度几何尺寸大小及相对含量密切相关,具有尺度效应.为探究基体的含量和增强颗粒对土体剪切屈服强度的影响,以高岭土为基体、以不同粒径的石英砂为增强颗粒,均匀混合,制备不同比例含量的人工土,进行系列直接剪切试验与三轴不固结不排水试验.针对基体含量较小的试样,结合试验分析,提出了能够解释其力学...     

反复塑性变形法制备SiCp/AZ31镁基复合材料

采用反复塑性变形（RPW）技术,再结合挤压工艺可制备出SiC颗粒增强AZ31镁基复合材料,RPW次数和SiC颗粒的加入量对SiCP/AZ31镁基复合材料显微组织和性能的影响也得到了研究。研究结果表明,随着RPW次数的增加,SiC颗粒逐渐被细化并最终在基体中弥散分布,在RPW为300次时的力学性能最佳;随着SiC颗粒加入量的增加,其室温抗拉强度和硬度都逐渐增大,在SiC颗粒体积分数为6%时达到最大值,分别为371MPa和112。     

原位生成TiC/Al基复合材料的制备

采用原位法（ＸＤ法）成功地制备了ＴｉＣ／Ａｌ基复合材料,并通过ｘ－射线衍射仪及显微镜研究了自生增强体ＴｉＣ颗粒在α－Ａｌ基体中的浸润情况。结果表明：原位生成ＴｉＣ／Ａｌ基复合材料中自生增强体ＴｉＣ在基体中浸润良好,加入Ｍｇ后可使ＴｉＣ颗粒溶入的数目增多,且使其弥散细小均布于α－Ａｌ基体中（ＴｉＣ颗粒直径为（０．１～１０．０）μｍ）,晶界上无明显的偏聚。     

Ti,B 化合物制取颗粒增强 TiB_2/Al 复合材料

用熔炼法制备ＴｉＢ２／Ａｌ复合材料．通过添加Ｔｉ，Ｂ化合物，在纯铝基体中原位生成ＴｉＢ２颗粒，基体得以增强．就ＴｉＢ２的体积分数对复合材料机械性能和显微组织的影响进行了研究，并对两种Ｔｉ，Ｂ化合物（Ⅰ，Ⅱ号）的增强效果进行了比较．结果表明，ＴｉＢ２／Ａｌ复合材料的机械性能明显优于铝基体．与Ⅰ号Ｔｉ，Ｂ化合物相比，Ⅱ号Ｔｉ，Ｂ化合物能更有效地提高复合材料的强度和硬度．ＴｉＢ２／Ａｌ复合材料的拉伸强度和硬度随Ｔｉ，Ｂ化合物加入量增多而提高，而延伸率降低．含２．０％（体积分数）ＴｉＢ２的复合材料其热轧退火态的拉伸强度和铸态布氏硬度分别为１５８ＭＰａ和３８８ＭＰａ，与纯铝基体相比，拉伸强度和硬度分别提高了１１１％和５１％．     

SiC/ZL复合材料的切削力

从切削力角度研究了ＳｉＣ颗粒增强铝基复合材料的切削机理。实验数据分析表明：传统刀具切削粗大颗粒增强复合材料的平均切削力和切削力波动幅度随机时间推移迅速增大,且径向和进化切削力的增长快速主切削力的增,而切削细小颗粒增强复合材料的切削力变速度和幅度都比较小;采用低速和较大切削深度时,复合材料的切削力比切削未增强合金时更小,较高切削速度和较小切削深度时则反之。     

Al2O3颗粒增强不锈钢基表面复合材料腐蚀性能的研究

针对湿法磷酸工况,设计了不锈钢基体的化学成分;在Ａｌ２Ｏ３颗粒表面,通过化学气相沉积Ｎｉ涂层,解决了颗粒与基体的润湿性问题;采用负压铸渗工艺制备了氧化铝－锈钢基表面复合材料,并研究了该复合材料在此工况下的静态耐蚀性能,发现了耐蚀性能超过了高铬钢。     

气固两相圆柱绕流背风区颗粒的运动特性

为了考察颗粒在圆柱绕流背风区中的运动特性,采用欧拉双流体模型结合雷诺应力模型对气固两相微细颗粒圆柱绕流进行了数值模拟。比较了不同粒径固体颗粒在圆柱背风区中的速度和浓度分布,模拟结果表明:气流在绕圆柱流动后形成漩涡,漩涡湍流强度影响到微细颗粒在圆柱背风区的浓度分布与速度变化;气流对颗粒的漩涡卷吸作用及其自身惯性作用决定微细颗粒绕圆柱流动的形式,同时影响到颗粒在壁面附近的浓度分布;微细颗粒在圆柱背风区浓度随粒径的增加先增大后减小。     

St-BA-羧基单体无皂乳液聚合的研究

研究了苯乙烯、丙烯酸丁酯和羧基单体（甲基丙烯酸和衣康酸）无皂乳液聚合，考察了引发剂（Ｋ２Ｓ２Ｏ８）浓度、电解质（ＮａＣｌ）浓度和甲基丙烯酸与衣康酸配比改变对乳胶粒径和表面羧基含量的影响。实验结果表明：引发剂浓度是影响粒径大小的重要因素；当ｎ（甲基丙烯酸）：ｎ（衣康酸）＝１：１时，乳胶粒表面羧基含量最高。采用无皂乳液聚合，可制得表面羧基含量高、粒径较大且具有单分散的Ｓｔ－ＢＡ－ＭＡＡ－ＩＡ乳液。     

高压共轨柴油机Sub-220 nm超细颗粒物排放特性研究

超细颗粒物是雾霾的重要组分,对人体健康影响极大。在一台六缸高压共轨柴油机上研究不同工况下Sub-220 nm超细颗粒物的排放特性,结果表明:碳烟排放在小负荷时极低,且随着负荷的增加而增加;Sub-220 nm超细颗粒物排放数量浓度在小负荷时高,且随负荷的增加而降低;Sub-220 nm超细颗粒物数量浓度的粒径分布为在小负荷和满负荷时是双峰特性,其余工况是单峰特性;转速升高,缸内气流运动加强,超细颗粒物排放数量浓度明显降低,各特征直径明显降低。     

浆料鼓泡塔内吸附剂微粒增强气液传质的研究

为了考察吸附剂微粒对气液传质的增强,研究了浆料鼓泡塔内异丙醇-水/4A分子筛和叔丁醇-水/分子筛浆料系统内吸附剂微粒对气液传质的过程.考虑液相返混及气液两相间传质,建立了浆料鼓泡塔内气液传质模型,数值求解该模型,数值模拟计算结果与实验结果吻合较好.考察了系统中加入吸附剂微粒后,不同固含率对不同平均粒径下增强因子的影响及粒径对液相传质系数的影响.结果表明,吸附剂微粒的加入使气液传质得到增强.固含率增加,气液传质增强,当固含率超过4%后,气液传质的增强变得缓慢.微粒的粒径越小,对气液传质增强越大.     

颗粒形状对砂性土宏细观力学性质的影响

针对多数关于颗粒形状对砂性土宏细观力学性质的影响方面的研究中忽略的两个问题,天然砂性土中颗粒的随机不规则形状和对比试验中颗粒的体积不相等问题,基于已有的研究成果,对天然的硅质粗砂做了直剪试验,然后通过离散元程序PFC对其进行模拟,并设计了基于圆形颗粒的对比试验。试验结果表明,颗粒形状只有在较高的法向应力下才可以增加砂性土的剪切峰值强度,当法向应力较低时,不规则形状颗粒组成的砂性土的剪切峰值强度还不如圆形颗粒组成的砂性土,且当颗粒间的摩擦作用较弱时会有类似的现象,临界值强度并没有因颗粒形状的不规则而有明显差别。对此结果的细观机理也做了浅析,认为在较低法向应力时,圆形砂性土较大的剪胀角是其剪切峰值强度较大的主要原因。     

基于机器学习的柴油机纳米级微粒预测模型

预测柴油机燃烧产生的纳米级微粒是减少空气污染的有效方法之一,为车辆颗粒物(particulate matter, PM)的排放监管与控制提供支持,协助标定工程师制定严格的排放法规。采用气缸压力传感器测量柴油机在不同行驶工况下的气缸压力,利用主成分分析(principal component analysis, PCA)方法提取前4、7、10主成分作为神经网络的训练输入,粒径为7～990 nm的颗粒物浓度作为模型的输出,分析不同工况下气缸压力主成分贡献率对纳米颗粒的预测效果。结果表明:利用较少的主成分即可代表不同工况下的缸压燃烧特性;当主成分贡献率达到91.57%时,粒径为7～990 nm的颗粒物浓度试验数据与模型预测的平均绝对误差为90.74 cm~3,均方根误差为1.612×10~4 cm~3,回归系数R~2达到0.95,预测精度较高。因此,利用气缸压力预测柴油机PM的排放是一种可行方案。     

桥梁基桩下伏溶洞围岩应力状态分析

运用弹塑性力学基本理论,首先分析了地基中下伏溶洞围压应力状态,辨识应力集中影响范围,并讨论了溶洞洞体形状以及地下水位埋深对溶洞壁应力状态的影响。研究表明,基于厚壁圆筒分析的溶洞围岩应力集中效应带大于6a,基于厚壁圆球分析的溶洞围岩应力集中效应带大于4a;溶洞几何尺寸、土体侧压力系数、m值和地下水位埋深均会对溶洞围岩应力状态产生显著影响。     

部分界面脱黏时颗粒增强金属基复合材料的弹塑性性能

基于Eshelby等效夹杂理论和 Mori-Tanaka平均场理论,导出含损伤两相复合材料的刚度张量.认为颗粒增强金属基复合材料的界面脱黏受控于颗粒所受的拉应力,引入Weibull分布函数描述颗粒脱黏概率,且受单向拉伸载荷作用时,仅在沿受力方向的上下两侧发生部分界面脱黏,从而将部分脱黏的各向同性颗粒由一完好的横观各向同性颗粒来等效,建立了部分脱黏模型.假定基体为各向同性材料,颗粒仅产生弹性变形.基体产生弹塑性变形且满足Mises屈服准则和等向强化准则,采用割线模量法讨论了球形颗粒增强金属基复合材料部分界面脱黏时的弹塑性性能,理论预测与实验结果吻合较好.     

甲壳胺与蓖麻油组成的悬浮体系的电流变性能研究

制备了甲壳胺～蓖麻油电流变（ＥＲ）悬浮液,研究了外加电场强度（Ｅ）、剪切速率（γ）大小及体颗粒浓度（Ｃ）对甲壳胺～蓖麻油电流变液性能的影响。结果表明,随外加电场强度的增加,ＥＲ液的表观剪切应力增大;随剪切速率的提高,ＥＲ液的表现剪切应力反而减小,ＥＲ液中存在生产ＥＲ效应的临界颗粒浓度,只有当固体颗粒浓度高于临界值时,ＥＲ液的表观剪应力才有明显增大。