氧化铝短纤维增强铝基复合材料回收技术研究

通过对氧化铝短纤维增强铝基复合材料中的基体铝合金进行回收,可降低复合材料的成本,增强资源利用率。试验利用铝合金精炼原理,采用自行研制的复合材料回收剂,开展复合材料废料的回收技术研究试验。试验结果表明,回收剂对复合材料的基体有较高的回收率,回收率达到86.7%。该项技术解决了复合材料的循环利用问题。     

多层泡沫铝夹芯板的抗爆性能

泡沫铝是一种具有优异吸能性能的多功能材料,多层泡沫铝和钢板组成的夹层具有良好的抗爆能力。为了研究不同密度泡沫铝排序对夹芯板抗爆能力的影响,选取相对密度分别为13%、16.7%、20.4%的三种泡沫铝组成九种不同结构的排列方式。利用LS-DYNA软件进行了爆炸过程的数值模拟,并且对部分结构进行了爆炸作用实验。结果表明,实验和数值模拟结果吻合较好。在爆炸载荷作用下,泡沫铝的变形可以分为三种模式,即弹性变形、塑性变形和胞壁断裂的致密变形;泡沫铝密度递减结构的底板横向挠度比泡沫铝密度递增结构小;并且在同样的爆炸载荷作用下,泡沫铝密度递减结构的透射波强度只有密度递增结构的31.6%;这表明泡沫铝按照密度递减的顺序排列能够提高整体结构的抗爆能力。     

泡沫铝部分填充铝管的弯曲性能研究

对泡沫铝合金部分填充方形铝管三点弯曲性能进行研究。研究发现:泡沫铝部分填充管承受的弯曲载荷和吸收的能量与空铝管相比有显著的提高,变形模式从单褶皱模式变为多褶皱模式;泡沫铝部分填充管承载能力和能量吸收能力随着泡沫铝孔隙率的减少而提高,但是达到极限载荷的位移变短;与全填充管相比,泡沫铝部分填充管仍然可以承受较高的载荷,同时有效降低结构的总质量,只有当填充长度大于有效填充长度时,泡沫铝提高铝管承载能力的作用才能充分发挥;部分填充管对空铝管的弯曲载荷相对提高量随铝管壁厚减小而增大。     

孔隙率及孔径对开孔泡沫铝导电性的影响

研究了孔隙率及孔径的变化对开孔泡沫铝导电性的影响。采用铸造渗流法制备了孔径为0.751～.75 mm,相对密度为0.4050～.436的泡沫纯铝,用“直流四端电极”法测量了不同参数泡沫铝的电阻并通过计算得到电导率。实验结果表明:对于开孔泡沫铝来说,孔隙率的变化对其导电性具有非常显著的影响,随着相对密度的提高,泡沫铝的电导率呈指数关系上升;而随孔径的变化对其电导率影响不大。     

球形孔泡沫纯铝准静态压缩性能

在球形孔泡沫纯铝压缩应力应变曲线基础上,研究了压缩强度、吸能能力,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,分为三个部分:线弹性阶段、平台阶段和密实阶段;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,吻合良好。     

熔融法分离废弃梯黑铝炸药中的TNT

分离回收是废弃炸药再利用的前期工序。利用梯黑铝炸药中梯恩梯(TNT)、黑索今(RDX)和铝(Al)粉三种组分的熔点差异,以水为加热介质,加热废弃梯黑铝炸药熔化TNT,通过压差过滤,将熔融TNT从废弃TNT/RDX/Al炸药中进行分离。结果表明,以水为加热介质、采用压差过滤,可提高分离过程的安全性和效率。TNT的回收率达76.2%,回收TNT的纯度为94.46%。熔化过程的DSC曲线峰温为81.0℃。回收T NT中的主要杂质是低共熔体系T NT-RDX中的RDX。     

泡沫铝材料防护性能的数值模拟

为了解不同材料参数对防护结构防护性能的影响,对泡沫铝材料防护性能的数值进行模拟.针对应用AUTOUDYN软件数值模拟单一泡沫铝作防护材料时对爆炸冲击波的衰减特性,设计防护结构为圆柱形的3维实体,根据圆柱形轴对称的特性,建立2维仿真简化模型,采用2维欧拉多物质算法数值模拟单一泡沫铝圆柱形防护结构,得出其对爆炸冲击波的衰减效果.结果表明:泡沫铝对冲击波有着显著的衰减作用,可为泡沫铝在相关复合防护结构中的应用提供参考.     

开孔泡沫铝压坑力学行为研究

分别采用头部为平面、球面和圆锥面的三种圆柱体压头,对泡沫纯铝和泡沫铝-硅合金进行了准静态压坑试验,研究不同性质的基体泡沫铝的压坑变形力学行为,探讨压坑变形的微观机制。结果表明:不同形状压头的压坑载荷-位移响应特征均与单轴压缩的响应相比均有较大差别,其显著特征是随着变形量的增大应力上升的速度较快,泡沫铝的压坑载荷-位移曲线的形状还与所用压头的形状密切相关;随着泡沫铝基体性质的不同,其压坑变形宏观形态和微观机制也存在较大的差异。     

闭孔泡沫铝压缩行为的有限元仿真

用DEFORM-3D有限元软件对闭孔泡沫铝的压缩行为进行模拟,探讨不同孔隙率和孔径对压缩力学特性的影响,研究孔隙率、孔径对能量吸收和吸能效率的影响。结果表明:在准静态条件下,闭孔泡沫铝的压缩过程存在线弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段;闭孔泡沫铝的抗压缩能力、吸收能力随着孔隙率的减小而增强;当孔隙率为50%,孔径分别为1.0、2.0、3.0 mm,孔径对闭孔泡沫铝的压缩性能和吸能性能影响不大;将理想吸能效率曲线和吸能效率曲线结合可以选择合适的缓冲材料,并发挥其最好吸能特性。     

泡沫铝冲击衰减特性的研究

在轻气炮试验装置上对开孔泡沫铝的冲击衰减特性进行了试验研究,得出了在冲击波加载条件下开孔泡沫铝中的冲击波压力及波速随距离的变化关系曲线.结果表明:开孔泡沫铝具有良好的冲击衰减性能,使冲击波压力在其中呈指数关系衰减,而波速则随距离呈线性关系衰减.     

黑索今基含铝炸药的铝氧比对爆轰性能及其水下爆炸性能的影响

为了分析铝氧比对爆压和爆速的影响规律,采用试验方法测定了黑索今（RDX）基含铝炸药的爆轰参数,应用KHT程序计算分析了试验测试结果;针对RDX基含铝炸药,进行了1kg柱形装药水下4.7 m爆炸试验,测量了距爆心1～3m处的冲击波压力峰值与气泡脉动周期,拟合得到了冲击波压力峰值与衰减时间常数的相似律系数。研究结果表明：RDX基含铝炸药的爆压和爆速随铝氧比的增加呈现线性减小变化,爆热在铝氧比为0.997时达到最大值;当铝氧比为0.366时,冲击波压力峰值与冲击波能达到最大值;当铝氧比为0.633时,冲击波冲量与冲击波能量密度达到最大值;当铝氧比为0.997时,气泡第一次脉动周期与半径达到最大值。     

Al粒径对富铝聚四氟乙烯基铝活性材料冲击反应性能的影响

为研究Al粒径对50％:50％质量比的富铝聚四氟乙烯基铝(PTFE/Al)活性材料在中高应变率下的冲击反应行为的影响,采用模压烧结成型法制备了50 nm、10μm、70μm、200μm 4种Al粒径的PTFE/Al活性材料试件.基于分离式霍普金森压杆(SHPB)实验,利用高速摄像机拍摄不同应变率加载下PTFE/Al活性...     

水成膜型灭火剂的复配优化及性能测试

为了探讨YM-316氟碳表面活性剂形成的水成膜型灭火剂体系的性能,将8种不同表面活性剂与YM-316进行复配,性能测试表明APG0810和APEC-10Na对其起泡能力和泡沫的稳定均有显著改善作用,且三元复配体系优于二元体系,其起泡高度最高达298mm,同时泡沫的25%析液时间可达到397s。灭火实验结果表明,三元复配体系最短灭火时间为15.1s,最长抗烧时间为6.53 min。可见该复配体系起泡能力高,泡沫稳定且析液期长,铺展迅速,可作为一种性能优良的水成膜泡沫灭火剂的核心组分。     

低温燃烧合成制备非晶氧化铝及其晶型转变

以硝酸铝和尿素为原料(质量比为2.5:1),采用低温燃烧合成法制备了不同晶态的超细Al2O3,对在300℃时点火获得的非晶Al2O3进行了煅烧处理。XRD分析发现,由低温燃烧合成制备的非晶态Al2O3向α相转变的温度≥1000℃,晶化过程中仅发生非晶→γ→α的相变。TEM与选区衍射表明当预热温度小于400℃时,可以获得非晶Al2O3,并呈现出不规则片状,尺寸在200-400nm。     

TiH2含量对Al/PTFE准静态压缩力学性能和反应特性的影响

为了研究铝/氢化钛/聚四氟乙烯(Al/TiH_2/PTFE)反应材料的力学性能和反应特性,采用冷等静压和真空烧结工艺制备了四种不同TiH_2含量(0%,5%,10%,20%)的试件,同时制备了不含活性Al颗粒的TiH_2/PTFE试件作为对比组,对所有试件开展了准静态压缩实验。得到了不同TiH_2含量下试件的应力应变曲线及反应率数据,并记录下了试件的反应现象。对反应残渣进行了X射线衍射(XRD)物相分析,讨论了材料的反应机理。结果表明,TiH_2含量对材料性能和反应率影响显著,当TiH_2含量为5%时,反应率达到90%,材料强度达到最大值108MPa,比Al/PTFE类材料强度高15.1%;在TiH_2和Al含量相同时,TiH_2颗粒对PTFE基体增强作用大于Al颗粒;与Al/PTFE相比,含TiH_2的试件反应时出现了特殊的燃烧火苗现象,且该现象随TiH_2含量增加逐渐明显;材料断裂尖端高温引发Al与PTFE反应,使TiH_2活化,释放出氢,生成Ti C,能量释放充分,达到其作为高能添加剂的目的。     

铸钢中残铝的作用及其控制

介绍了铸钢中残铝的行为，并通过大量生产数据的统计分析了钢中残铝对铸件的验收条件—纤维状断口及杆状晶断口评级的影响。结果表明，铸钢中残铝的最佳含量约为０．０２１％。控制铸钢中残铝可采用喂线工艺，喂线法比投入法加铝回收率高，可节铝５０％以上，并且吨钢可降低成本约６．２３元。     

含孔隙富铝聚四氟乙烯/铝含能材料冲击温升规律

为研究孔隙度对富铝含量聚四氟乙烯/铝（PTFE/Al）含能材料冲击温升效应的影响,采用考虑熔化效应的一维粘塑性孔洞塌缩模型,对该材料的冲击温升进行了理论分析。建立孔隙度分别为10%、20%、30%的富铝PTFE/Al细观离散化模型,并借助非线性动力有限元软件AUTODYN开展细观数值模拟,对冲击加载下含孔隙富铝PTFE/Al含能材料的孔洞压缩及温升规律进行了分析。通过分离式霍普金森压杆实验对数值模拟结果进行了验证。结果表明：材料内部温度随着入射杆的周期性加载总体呈现出间歇性升高的现象;在压缩过程中,材料内部温度升高主要受孔洞内径速度和屈服强度的影响,且孔隙度为10%的富铝PTFE/Al含能材料（质量配比50/50,试件尺寸8 mm× 5 mm）相比孔隙度为20%和30%的富铝含量PTFE/Al含能材料,其温度升高最高。研究结果可为PTFE/Al含能材料的工程化应用提供参考。     

Al/Ni和Al/Ti纳米多层薄膜制备与表征

用磁控溅射法制备了Al/Ni、Al/Ti纳米多层薄膜。用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射仪(XRD)对其进行了结构表征和成分分析。用差示扫描量热法(DSC)测定了纳米多层薄膜的反应放热量。结果表明: 工作压力为0.4 Pa,Al、Ni、Ti溅射功率分别为200,220,180 W条件下制备的Al/Ni、Al/Ti多层薄膜表面均匀致密,无尖锐峰,层状结构分明,组成成分分别为Al、Ni和Al、Ti单质状态; Al/Ni、Al/Ti多层薄膜放热量分别为1134.64,918.36 J·g-1,达到理论值的82.2%, 80.7%。