开孔泡沫铝的压缩与吸能性的研究

对渗流法制备的开孔结构泡沫铝进行准静态压缩实验, 测试了其压缩应力-应变曲线, 研究了开孔泡沫铝的准静态压缩力学行为及其吸能性。实验结果表明:开孔泡沫铝的压缩过程具有明显的三阶段变形特征, 即弹性段、塑性平台段和压实段, 并且在塑性段呈现出明显的应变强化现象;随泡沫铝孔径的增加, 屈服强度上升, 泡沫铝的吸能量上升而吸能效率却随孔径增大而基本保持不变。     

高分子填充泡沫铝合金的压缩力学行为

用加压渗流法制备开孔泡沫铝及泡沫ZL102，通过向其中填充硅橡胶的方法制备填充硅橡胶泡沫铝合金，并进行准静态和动态压缩实验，研究填充硅橡胶对泡沫铝合金压缩力学行为的影；定。结果表明，在静态压缩条件下，填充硅橡胶使塑性泡沫纯铝压缩变形的塑性平台区大幅度延长，因而能有效地改善其吸能性。而对于脆性的泡沫ZL102合金，填充硅橡胶反而使其失去泡沫金属所特有的变形特征，而呈现出致密材料的特征。在动态压缩条件下，填充硅橡胶能更有效地改善脆性泡沫铝的吸能性，使其应力一应交的平台区延长、且更加平缓。     

泡沫铝的单向压缩行为及其吸能性

在SUNS电子万能材料试验机上对国产工业用泡沫铝材料进行准静态单向压缩试验，分析试件尺寸、材料相对密度及泡孔尺寸对材料静态压缩性能及吸能性能的影响。结果表明，在准静态条件下，泡沫铝泡孔孔径越大，弹性模量与塑性模量越小、屈服强度越大．但当相对密度超过32％后，塑性压垮强度却因泡孔孔径增大而降低，弹性模量在相对密度约为30％时出现拐点。孔径大吸能效率高。试件高度减小，压缩应力-应变曲线中的塑性平台长度缩短，且当试件高度小于10mm肘，塑性压垮强度明显提高。理想吸能效率最大值随试件高度增加而提高。泡沫铝微结构中的微缺陷引起材料压缩性能的降低。     

不同基体泡沫铝材料的吸能特性研究

对开孔泡沫铝、闭孔泡沫铝硅和闭孔泡沫铝铜材料进行了准静态压缩实验。研究了泡沫铝材料的准静态压缩力学行为及吸能机制,分析了相对密度和试件高度对泡沫铝吸能特性的影响。     

镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料准静态压缩力学性能及吸能特性

采用熔体发泡法制备镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料,研究泡沫铝试样准静态压缩力学性能及吸能特性。结果表明,铝/碳纤维复合泡沫材料的平台应力随相对密度的增加而增大,碳纤维含量越高,平台应力增大的速度越快,试样最大的屈服强度可达9.51 MPa。密度对试样吸能效率和平台段吸能量同样有影响,对于相同碳纤维含量的试样,密度越大,能量效率峰值对应的应变值越小,单位体积泡沫铝在平台段的吸能量越高,增加碳纤维含量,会使吸能量随密度增加而升高的趋势变得更加明显。     

镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料准静态压缩力学性能及吸能特性研究

采用熔体发泡法制备了镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料,并对泡沫铝试样开展了准静态压缩力学性能及吸能特性研究。结果表明,铝/碳纤维复合泡沫材料的平台应力随相对密度的增加而增大,碳纤维含量越高,平台应力增大的速度越快,试样最大的屈服强度可达9.51MPa。密度对试样吸能效率和平台段吸能量同样有影响,对于相同碳纤维含量的试样,密度越大,能量效率峰值对应的应变值越小,单位体积泡沫铝在平台段的吸能量越高,而增加碳纤维含量,会使吸能量随密度增加而升高的趋势变得更加明显。     

典型横截面形状岩石抗压强度和变形行为的数值模拟

为了研究典型横截面形状对岩石在单轴压缩荷载作用下的强度和变形行为的影响,分别对横截面形状为圆形、正方形和长方形的岩石试件在3种不同高径比下的单轴压缩强度与变形特征进行模拟。结果表明:相同面积不同横截面形状对岩石试件峰值强度影响不明显,但都呈现出随着高径比增加而峰值强度降低的规律。但是,横截面形状会明显影响岩石的峰后行为,圆形横截面试件峰后脆性最低,长方形横截面试件峰后脆性最高。     

Mg及TiH2添加量对熔体发泡法制备泡沫铝的性能影响

采用熔体发泡工艺,以TiH2作为发泡剂制备泡沫铝。研究了不同TiH2添加量和不同Mg添加量对铝熔体发泡效果的影响;并对泡沫铝试样的孔隙率和孔径进行测量。通过XRD对泡沫铝中物相进行分析,利用扫面电镜观测了孔隙的微观形貌。最后,对泡沫铝的压缩性能进行测试。结果表明：Mg能显著提高熔体发泡法制备泡沫铝的发泡效率和试样孔隙率,其最终主要以Al3Mg2和MgAl2O4等形式存在于泡沫铝中。当Mg和TiH2的添加量均为为1.5wt%时,制备的泡沫铝孔径均匀,压缩性能良好,且有较好的吸能能力。     

通孔泡沫铝合金的动态压缩力学性能研究

采用MTS810 2 3型万能材料试验机和分离式Hopkinson压杆 (SHPB)设备对加压渗流法制备的通孔泡沫铝合金进行了不同应变率下的准静态和动态压缩试验 ,以研究通孔泡沫铝的动态力学性能。得出了通孔泡沫铝合金的压缩应力 应变曲线。结果表明 ,不同应变率下的压缩σ ε曲线均分为线弹性、塑性变形和密实 3个阶段。通孔泡沫铝合金表现出明显的应变率效应 ,其屈服应力和流动应力随应变率的提高而上升。动态压缩下 ,通孔泡沫铝的屈服应力随相对密度的增大而升高 ,且其比强度与相对密度的 1 5次幂呈线性关系。     

某铝煤共生矿顶板砂岩声发射及破坏特征研究

针对某铝煤共生巷道顶板易离层垮塌的问题,选取顶板稳定性控制关键砂岩层为研究对象,开展砂岩的轴向动静态压缩声发射试验,分析巷道顶板砂岩的变形特性、声发射特征及破坏模式。研究结果表明：静荷载作用下巷道顶板砂岩的变形经历了压密—弹性—屈服—破坏四个阶段,且动态冲击荷载作用下压密阶段不明显;声发射事件大量出现的阶段为屈服阶段和破坏阶段,尤其是峰值应力前后,表征巷道顶板失稳前会释放内部存储的能量;顶板砂岩的动态抗冲击强度远大于静态抗压强度,且其静态破坏模式为层状剪切滑移破坏和压剪圆锥形破坏,动态破坏模式为拉—剪多次耦合型破坏;同时还发现静荷载作用下砂岩的脆性性质凸显,而动态荷载作用下的塑性性质明显。最后,基于试验研究结果,提出了适合铝煤共生矿巷道顶板的支护技术,即中空锚杆—注浆—扩浆一体化联合支护方案。     

宏观石墨颗粒增强工业纯铝金属基复合材料位错阻尼机制的研究

运用空气加压渗流技术制备了宏观石墨颗粒增强的工业纯铝金属基复合材料, 在25～400 ℃温度范围和频率为0.5、1.0和3.0 Hz条件下在多功能内耗仪上测量了材料的内耗和相对动力学模量; 用透射电子显微镜对材料的微观结构进行了观察。依据内耗测量和微观分析研究了宏观石墨颗粒增强工业纯铝金属基复合材料的位错阻尼行为。结果表明, 在频率0.5～3.0 Hz范围内, 复合材料的阻尼与致密工业纯铝的阻尼相比较, 阻尼性能提高2～3倍。复合材料阻尼能力随着石墨颗粒体积分数的增加而增加, 但相对动力学模量在减小, 材料的位错阻尼是一种重要的阻尼机制。     

三明治结构自冲铆接头力学性能及失效模式分析

为了探究泡沫金属夹层对自冲铆接头抗压能力和抗剪能力的影响，分别使用1 mm泡沫铜和泡沫铁镍作为夹层制作单搭和十字搭自冲铆接头，使用MTS拉伸试验机对试件进行拉剪和剥离试验，对比接头的力学性能，使用电子扫描显微镜对十字搭泡沫铁镍夹层接头拉脱区进行分析。结果表明: 5052-泡沫铜-5052接头的失效载荷和能量吸收值均小于相同搭接形式的5052-泡沫铁镍-5052接头；单搭接头下板拉伸方向的铆扣几乎不撕裂，朝向两端的撕裂逐渐加剧，泡沫铁镍夹层接头下板与铆钉中心线重合的位置发生断裂；十字搭接头失效模式为铆钉先变形挤压下板，再撕裂铆扣处面板脱出，钉脚经过夹层挤压的地方时刮擦突出的金属表面。     

泡沫铝三明治结构材料的制备及其组织性能分析

以Al-Si基合金为钎料, 泡沫铝为基体, 纯铝板为面板, 采用钎焊的方法制备泡沫铝三明治结构材料。应用SEM观察焊接层的组织和界面结构, EDS测定元素的扩散及分布情况, 并结合扩散原理分析Si和Al的扩散情况。对钎焊接头试样进行剪切实验, 通过正交实验的方法分析焊接温度、焊接时间、去应力退火温度和去应力退火时间对材料性能的影响。同时, 与胶粘粘结法制备的泡沫铝三明治结构材料进行对比实验。结果表明: 采用钎焊法制得的样品中面板与夹心层之间连接过度良好; Si浓度在焊接层附近呈现出阶梯状分布; 焊接温度是影响实验结果的最关键因素; 最佳工艺为: 焊接温度640 ℃, 焊接时间15 min, 去应力退火温度400 ℃, 去应力退火时间30 min。在400 ℃下, 胶粘粘结法制备的样品完全失效。     

Fe/Si比对稀土处理工业纯铝组织性能的影响

通过添加Si改变稀土处理工业纯铝的Fe/Si比,采用金相显微镜、扫描电镜、电子探针、室温拉伸试验和电导率测试研究了Fe/Si比对稀土处理工业纯铝显微组织、屈服强度以及导电率的影响。结果表明: 随着Fe/Si比增大,铸态合金的屈服强度总体呈下降趋势,导电率逐渐上升; 当Fe/Si比不大于1.00时,晶粒尺寸较小,合金强度较高,导电率较低; 当Fe/Si比大于1.00时,晶粒粗大,合金强度降低,导电率提高; Fe元素主要在晶界和晶内第二相中聚集分布,Si元素呈点状均匀分布,稀土元素容易在第二相上聚集。根据Fe/Si比-强度-导电率性能曲线,可通过添加Si改变工业纯铝的Fe/Si比,实现铝材屈服强度、导电率的良好匹配。