Al2O3陶瓷动态力学性能的实验研究

采用改进的SHPB实验方法对Al2O3陶瓷的动态力学性能进行了研究,得到了材料在较高应变率范围内的动态应力应变曲线.结果表明,Al2O3陶瓷为弹脆性材料,其动态应力应变呈非线性关系;在较高的应变率范围内,陶瓷材料的动态应力应变关系是与应变率相关的;材料的初始弹性模量、破坏应力、破坏应变值随应变率的增大而增大.由实验结果拟合得到了材料的动态本构方程.     

水泥砂浆应变率效应研究

为分析试件长径比和应变率对水泥砂浆动态力学性能的影响规律,采用准静态实验测量了砂浆的单轴压缩强度、弹性模量以及泊松比.利用分离式SHPB压杆进行1维应力压缩实验,对水泥砂浆试件进行了回收和比较,获得了不同长径比水泥砂浆试样在不同加载速率下的动态损伤破坏过程和应力应变曲线,研究了动态强度增强因子随应变率的变化规律.结果表明:动态压缩强度随应变率的增加而显著增大;试件直径相同时,厚度小的获得的动态强度增强因子要小于厚度大的;随着应变率提高,试件损伤增加,碎块尺寸越小,表明破坏能量随应变率的增加而提高.      

Al_2O_3基陶瓷材料与硬质合金摩擦的应力分析

利用ANSYS有限元分析软件对5种Al2O3基陶瓷材料(纯Al2O3、Al2O3/TiC、Al2O3/(W,Ti)C、Al2O3/Ti(C,N)和Al2O3/SiCw)在MRH-3环块磨损试验机上与硬质合金摩擦进行模拟仿真,得到摩擦磨损过程中的应力及分布,并与室温下的磨损实验结果相比较,同时还探讨了不同添加剂的Al2O3基陶瓷的磨损机理.结果表明:不同成分的Al2O3基陶瓷材料在摩擦磨损过程中最大主应力位于摩擦副接触区中心,最大剪应力位于摩擦副接触区边缘;载荷对主应力和剪应力大小的影响比转速的影响大;在相同的摩擦条件下,受到合应力越大的陶瓷其磨损率越大;合应力越大的陶瓷磨损后陶瓷表面越容易产生微裂纹.5种Al2O3基陶瓷磨损率的大小为:Al2O3Al2O3/(W,Ti)CAl2O3/Ti(C,N)Al2O3/TiCAl2O3/SiCw.     

花岗岩动态劈裂拉伸实验及动力作用机制

岩石作为一种常见的工程材料,其动态拉伸力学性能的准确核定及其破坏机理至关重要。借助霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)实验装置,对75块花岗岩试样进行了不同冲击速度下的动态劈裂拉伸实验,分析其动态强度与变形的应变率效应,以及冲击劈裂后的破坏形态,进而得到花岗岩试样的应变率、应力峰值、弹性模量等相关力学参数之间的关系。研究表明,在动态劈裂实验中,应变率约在100 s^-1左右,花岗岩试样开始出现裂纹;应变率在100～150 s^-1内,花岗岩试样在冲击后为破碎状态;当应变率超过150 s^-1后花岗岩在冲击加载后试样为粉碎的状态。随着应变率的逐渐增大,动态拉伸弹性模量逐渐增加,但峰值应变却随着应变率的增大而逐渐减小,表明随着应变率的提高,花岗岩的变形能力变差,更易破坏。同时提出了动态拉伸敏感性指标,该指标物理意义明确,能够准确反映岩石类准脆性介质在动态拉伸受力情况下的率效应。进而通过数值模拟,分析验证了冲击劈裂实验的应力波传播三阶段、试样破坏特性及裂纹衍生规律。进一步地,基于Hop...     

Al2O3／TiC陶瓷材料的改性研究

研究了固体润滑剂CaF2和BN对Al2O3／TiC陶瓷材料的力学性能和显微结构的影响，实验表明，Al2O3／TiC／CaF2陶瓷材料的力学性能比Al2O3／TiC/BN陶瓷材料的力学性能好，XRD衍射结果和微观结构显示，Al2O3／TiC／BN材料中的BN与Al2O3反应生成AIN，产生大量裂纹，致使材料的强度和硬度都大幅下降，Al2O3／TiC／CaF2陶瓷材料中的CaF2在烧结过程中没发生化学反应；材料晶粒大小均匀，基体组织呈网状结构，有利于提高材料的强度和硬度。     

SHPB测试中斜坡加载对应力均匀性和恒应变率的影响分析

针对传统霍普金森压杆(SHPB)研究脆性材料和粘弹性材料的动态力学性能时,主要存在早期甚至整个实验过程的应力不均匀和应变率不恒定,严重影响实验结果的有效性和精确性.根据SHPB实验中应力的传播过程,分析了斜加载脉冲在加载过程中对试样应力均匀性和恒应变率的影响.计算分析和实验结果表明,斜坡越平缓,越有助于试样内部应力的均匀分布和应变率更快地趋向恒定,从而能使应力均匀状态和恒应变率状态保持更长的时间.     

脉冲整形器在聚碳酸酯的SHPB试验中的应用

对聚碳酸酯材料进行不同应变率下SHPB试验的动态力学响应的研究,同时采用脉冲整形器技术分析了其尺寸和撞击速度与脉冲波形的影响关系,再应用到SHPB试验中以获得聚碳酸酯试件在试验过程中满足动态应力平衡的条件,以及获得近似恒应变率加载的条件.试验结果表明,聚碳酸酯材料具有应变率敏感效应,并且强度随着应变率的增大而提高.     

砂岩和花岗岩的动态性能与能量耗散分析

利用直径100mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置,对砂岩和花岗岩在应变率49~97s-1下进行了冲击压缩试验,对比分析了两种材料的动态力学特性和破坏形态.结果表明:两种材料的动态抗压强度,破坏程度和能量吸收随应变率的增大而增大,而花岗岩的能量耗散率则随着应变率增大而逐渐减少,呈现出较强的应变率相关性;初始弹性模量、峰值应变和砂岩的能量耗散率在3种应变率下的差别不大,应变率敏感性较弱.分析加载过程中两种试件能量吸收和耗散率的曲线,并从微观结构的角度对其动态破坏形态进行归纳分析.通过试验有效性的验证,证明试验较好地满足了均匀性假定.      

高应变率下混凝土动态力学性能SHPB实验

利用φ100 mm霍普金森压杆试验设备,研究了混凝土材料在冲击荷载下的动态压缩性能,分析验证了实验结果的有效性、一致性和试样中的应力均匀性问题,得到了混凝土材料在较高应变率范围内的动态应力-应变关系.研究表明,混凝土材料的动态应力-应变呈非线性关系;混凝土材料为应变率敏感性材料,在较高应变率范围内混凝土材料的动态应力-应变关系是与应变率相关的;混凝土材料的破坏应力和破坏应变随应变率的增大而增大.     

SHPB实验及其在合金材料中的应用研究

钛、铝合金材料在航空航天等工程领域中得到了广泛应用,对其动态冲击力学性能的研究需借助分离式Hopkinson压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验完成。比较并分析了SHPB实验装置及其在该两种合金材料研究上的应用,研究了影响SHPB实验结果的因素,如弥散效应、均匀性问题、惯性效应及端面摩擦效应等。通过对钛合金、铝合金材料冲击动态力学性能及其本构模型进行研究发现:钛合金和铝合金材料的流动应力和屈服强度往往会随着应变率的升高而升高,随温度的升高而降低。对钛合金和铝合金材料的冲击动态力学性能进行了比较,Johnson-Cook本构模型可以合理描述两种材料的冲击动态力学行为。     

Microstructure and properties of mullite-based porous ceramics produced from coal fly ash with added Al_2O_3

Using coal fly ash slurry samples supplemented with different amounts of Al_2O_3,we fabricated mullite-based porous ceramics via a dipping-polymer-replica approach,which is a popular method suitable for industrial application.The microstructure,phase composition,and compressive strength of the sintered samples were investigated.Mullite was identified in all of the prepared materials by X-ray diffraction analysis.The microstructure and compressive strength were strongly influenced by the content of Al_2O_3.As the Al/Si mole ratio in the starting materials was increased from 0.84 to 2.40,the amount of amorphous phases in the sintered microstructure decreased and the compressive strength of the sintered samples increased.A further increase in the Al_2O_3 content resulted in a decrease in the compressive strength of the sintered samples.The mullite-based porous ceramic with an Al/Si molar ratio of 2.40 exhibited the highest compressive strength and the greatest shrinkage among the investigated samples prepared using coal fly ash as the main starting material.     

添加Al_2O_3对95W-Ni-Fe合金微观组织与力学性能的影响

针对钨合金作为预制破片战斗部穿甲后的易碎性,研究了添加不同粒径Al2O3对95W合金微观组织与性能的影响.结果表明,随着添加的Al2O3粒径的减小,钨合金中钨颗粒的平均直径尺寸减小 获得的新型95W合金的静态抗拉强度和延伸率均低于传统95W合金,并且新型95W合金的强度和延伸率随着添加Al2O3初始粉末粒径的降低而增加 添加Al2O3初始粉末粒径的减小增大了新型95W合金的抗压强度 新型钨合金由于Al2O3的存在引发了大量初始裂纹并在承受冲击载荷时导致应力集中,微裂纹迅速连结并扩展后形成裂纹.     

Effects of BN content on the mechanical properties of nanocrystalline 3Y-TZP/Al_2O_3/BN dental ceramics

3 Y-TZP/3 wt% Al_2O_3 powder was coated with varying amounts of BN using the urea and borate reaction sintering method, and then multiphase ceramics were prepared by hot pressing sintering. The micro-topography and the compositional analysis of synthesized ceramics were conducted through scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and X-ray diffraction. A mechanical tester was used to analyze the Vickers hardness, fracture toughness, and bending strength of the synthesized ceramics. The results showed that the ceramic with a BN content of 12 wt% showed the best processability, but had diminished mechanical properties(such as fracture toughness and bending strength). The ceramic with a BN content of 9 wt% showed better processability than those with 3 wt% and 6 wt% BN. However, the fracture toughness was affected by the addition of 9 wt% BN, making this ceramic only usable as a base material for a three-unit fixed bridge. In contrast, the ceramics with a BN content of 3 wt% or 6 wt% fulfilled the criteria for use in multi-unit restoration, but their low processability made them unsuitable for milling after sintering.     

SiC/Ti(C,N)/Al2O3陶瓷复合材料的抗热震性能设计及其切削应用

抗热震性能是结构陶瓷材料的重要性能之一．以抗热震断裂参数表征材料的抗热震性能，采用理论与实验相结合的方法，建立了基于抗热震性能的陶瓷复合材料的组分设计模型，并采用计算机辅助优化设计技术求得材料的最优组分．结果表明：当Ti（C，N）和SiC的体积含量分别为10．4％和27．1％时，该材料具有最高的抗热震性能，比纯氧化铝陶瓷提高约55％．在此基础上，利用热压技术制得一种SiC／Ti（C，N）／Al2O3复合陶瓷材料．将该材料制成切削刀具，并在切削实验中通过设计切削条件使得刀具主要承受热载荷和热应力的作用，从而发生热）中击破损．实验发现，SiC／Ti（C，N）／Al2O3复合陶瓷刀具切削淬火钢时的抗热）中击破损性能较纯Al2O3陶瓷提高约62-68％，与抗热震性能设计的理论预测基本吻合．这表明，该设计方法是可行的．     

Al2O3/ZrO2(2Y)复合材料的相变行为与力学性能

研究了真空烧结法制备Al2O3/ZrO2(2Y)复合材料.讨论了ZrO2(2Y)的含量、相对密度对Al2O3陶瓷力学性能的影响,以及相变增韧、显微组织与力学性能的关系.     

Al2O3陶瓷表面二元离子复合渗镀Ni-Ti合金化研究

运用多元离子复合渗镀合金的方法,采用自制的二元复合靶对Al2O3陶瓷表面进行Ni-Ti复合渗镀,实现了Al2O3陶瓷表面的合金化。采用EDS,SEM,XRD分析方法和声发射划痕试验对Al2O3陶瓷表面的沉积层进行了分析,研究了沉积层成分、物相以及界面结合强度。结果表明,沉积层中含有镍、钛、铁等元素,各元素分布较为均匀,没有明显的成分聚集现象;沉积层由镍钛的氧化物Ni[TiO3]、镍钛化合物Ni4Ti3、镍单相组成。沉积层与Al2O3陶瓷基体界面成分过渡连续,没有显著的微观和宏观缺陷;声发射划痕实验结果表明,沉积层与陶瓷基体结合得较好,在100N的最大载荷下,沉积层没有出现剥离和崩落现象。这一方法为Al2O3陶瓷表面合金化提供了新的途径。     

纳米Al2O3和聚四氟乙烯填充聚醚醚酮基复合材料摩擦学特性研究

以热压成型法制备了纳米Al2 O3 和聚四氟乙烯 (PTFE)填充聚醚醚酮基 (PEEK)复合材料 ,利用销盘摩擦磨损试验机研究了干摩擦条件下纳米Al2 O3 和PTFE填充PEEK的摩擦磨损特性。结果表明 ,纳米Al2 O3 使PTFE填充PEEK复合材料的摩擦磨损特性得到明显改善 ,其改善程度与纳米Al2 O3 的填充量有关 ,当纳米Al2 O3 的含量较低 (3% )时 ,纳米Al2 O3 PTFE PEEK复合材料与钢对偶面产生的磨损模式以磨粒磨损和犁削为主 ;而当纳米Al2 O3 的含量较高 (10 % )时 ,纳米Al2 O3 填充PEEK的磨损模式主要是粘着磨损 ;纳米Al2 O3 的含量为 5 %～ 7%时 ,PEEK复合材料的摩擦系数和比磨损率最低。随着载荷的增加 ,纳米Al2 O3 PTFE PEEK复合材料的摩擦系数将因纳米粒子效应和表面摩擦温升呈现下降趋势     

奎宁修饰型Pt/Al_2O_3催化丙酮酸乙酯的不对称加氢反应

在常压下以乙酸为溶剂,采用奎宁修饰型Pt/Al2O3为加氢催化剂,考察了修饰剂浓度及氢化温度对丙酮酸乙酯不对称加氢反应对映选择性和反应速率的影响,并于优化条件下研究了修饰型催化剂的稳定性、循环使用及再生。结果表明:修饰剂浓度有一适宜值,低温有利于不对称加氢反应;反应体系中底物丙酮酸乙酯的存在对修饰剂奎宁的深度加氢具有抑制作用;催化剂的一次再生使催化反应的不对称性增强,经二次再生后则降低产物的对映选择性。     

铝对自保护药芯焊丝焊缝组织及力学性能的影响

通过光谱分析、Luzex.F图像分析、扫描电镜、能谱分析、力学性能试验等手段,研究了高铝BaF2渣系自保护药芯焊丝焊缝中的Al含量对焊缝中夹杂物、微观组织和力学性能的影响.研究结果表明:随焊缝中的Al含量增高,焊缝夹杂物平均尺寸增大;焊缝中的夹杂物以AlN和Al2O3为主,在低Al焊缝中以Al2O3为主的夹杂物较多,而在高Al焊缝中AlN夹杂较多;Al含量的不同会引起焊缝微观组织的改变,以Al2O3为主的夹杂物能够诱导焊缝中针状铁素体形核,而AlN夹杂会引起焊缝组织粗大;焊缝中Al含量增加使焊缝的强度增高而韧性下降.     

Comparison between the surface defects caused by Al_2O_3 and TiN inclusions in interstitial-free steel auto sheets

Al_2O_3 and TiN inclusions in interstitial-free(IF) steel deteriorate the properties of the steel. To decrease the defects of cold-rolled sheet, it is important to clearly distinguish between the degrees of damage caused by these two inclusions on the surface quality of the steel. In this study, a nanoindenter was used to test the mechanical properties of the inclusions, and the distribution and size of the inclusions were obtained by scanning electron microscopy(SEM). It was found that when only mechanical properties are considered, TiN inclusions are more likely to cause defects than Al_2O_3 inclusions of the same size during the rolling process. However, Al_2O_3 inclusions are generally more inclined to cause defects in the rolling process than TiN inclusions because of their distribution characteristic in the thickness direction. The precipitation of Al_2O_3 and TiN was obtained through thermodynamical calculations. The growth laws of inclusions at different cooling rates were calculated by solidification and segregation models. The results show that the precipitation regularity is closely related to the distribution law of the inclusions in IF slabs along the thickness direction.