冷喷涂固态颗粒沉积中颗粒间结合形成机制研究进展

就目前主流的冷喷涂颗粒结合形成机理进行了系统总结和评述,为冷喷涂沉积体性能的调控和后续研究提供借鉴。分别就经典的颗粒界面绝热剪切失稳结合机理,颗粒界面应力波释放诱导材料射流形成结合机理,以及高速碰撞诱导颗粒表面氧化膜破碎、新鲜金属接触结合机理的基本概念、原理、特点进行了概括总结。通过大量系统文献的调研,指出现有理论目前存在的相悖和不足之处,并简要分析了现有颗粒间结合形成理论对冷喷涂沉积体质量调控方面的指导意义。最后基于现有研究的不足,对冷喷涂颗粒界面结合机制方面的研究进行了展望。     

相容剂HDPE-g-(MAH-co-St)的合成及对HDPE/WF复合材料力学性能和吸水率的影响

将高密度聚乙烯/木粉(HDPE/WF)复合材料熔融混合后制成,并研究了自合成相容剂高密度聚乙烯接枝马来酸酐和苯乙烯多单体共聚物(HDPE-g-(MAH-co-St))的含量对HDPE/WF复合材料力学性能和吸水率的影响,并用FTIR、SEM、DMA对其接枝情况、断面形貌、动态力学性能进行表征。同时又与相容剂高密度聚乙烯接枝马来酸酐(HDPE-g-MAH)增容HDPE/WF复合材料的力学性能和吸水率进行对比。结果表明:当HDPE-g-(MAH-co-St)添加量为5份时,HDPE/WF复合材料的力学性能最佳,其中拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量较未添加相容剂时提高了44.62%、29.09%、50.05%、32.65%;较添加5份HDPE-g-MAH增容HDPE/WF复合材料时提高了43.12%、8.06%、64.93%、22.98%。当HDPE-g-(MAH-co-St)添加量为5份时,HDPE/WF复合材料的30天吸水率最佳,较未添加相容剂时提高了68.47%,较添加5份HDPE-g-MAH增容HDPE/WF复合材料时提高了34.63%。     

基于可压缩双流体模型对射流破碎的研究

在OpenFOAM框架下,基于可压缩双流体模型,应用界面压缩法捕捉气液界面,采用大涡模型处理高速射流中的湍流流动,验证了文献中锥形喷嘴的质量流量和喷雾动量通量实验数据,数值结果和实验数据吻合较好,并在此基础上对射流破碎的机理进行了分析.为分析喷嘴几何结构对破碎的影响,修改ECN spray D喷嘴的出口直径,得到圆柱形喷嘴,结果发现圆柱形喷嘴的液柱破碎较弱,液核长度较长,因此喷嘴具有一定的锥度可以促进喷嘴出口的射流破碎.     

CMAS对热障涂层界面裂纹和残余应力的影响

随着航空发动机涡轮叶片工作温度的提升,使得一种主要由CaO,MgO,Al₂O₃和SiO₂组成的玻璃态物质(CMAS)对热障涂层的危害越来越严重,从而对热障涂层的性能和耐久性有了更高的要求。本文以电子束物理气相沉积热障涂层为研究对象,利用有限元方法研究了CMAS的渗入对界面裂纹扩展及CMAS对陶瓷层(TC)内部残余应力的影响规律。采用波长固定、振幅变化的正弦曲线表示不同粗糙度的涂层界面,同时考虑了CMAS的弹性模量变化的影响及不同界面形貌与CMAS之间的相互作用。结果表明：CMAS弹性模量的增加对界面裂纹具有抑制作用,并且TGO幅值和厚度越小,抑制作用越明显。CMAS弹性模量对TC层最大残余应力S₂₂的影响存在临界点,在临界点之前,CMAS弹性模量的变化对TC层最大残余应力的影响较大,随着CMAS弹性模量的增加,TC层最大残余应力大幅度减小；在临界点之后,TC层最大残余应力基本不受CMAS弹性模量变化的影响。这些结果对电子束物理气相沉积喷涂的热障涂层失效机理的研究具有重要意义,可以为热障涂层界面的优化提供指导。     

夏季室内热环境与分区控温床垫的被褥气候匹配舒适域

通过设计一款能够进行3个分区独立控温的床垫探究在夏季室内24℃、26℃和28℃的热环境下人体局部和整体的热感觉关系以及与被褥气候的匹配舒适域。局部平均皮肤温度与局部热感觉呈现较好的线性关系且腿足部热感觉随其皮肤温度变化最敏感。头部其次,腰背部最后。头部的最佳舒适室内操温度为24.6～27.6℃,热中性温度为26.1℃;腰背部最佳舒适的人-床界面温度为33.0～34.8℃,热中性温度为33.9℃;腿足部最佳舒适的人-床界面温度为32.1～33.0℃,热中性温度为32.6℃。平均心率的数据变化的趋势随着整体热舒适性数据进行变化,当全身热感觉投票均增大时,心率也会逐渐升高。     

石墨电极表面聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及性能

为了充分利用纳米纤维膜的多孔特性,同时克服其低机械强度的缺陷,以聚丙烯腈(PAN)为主要原料,采用静电纺丝法在石墨电极表面制备PAN纳米纤维膜,形成隔膜-电极一体化结构单元(SAA),并对SAA的孔道结构、力学性能、电解液性能、热尺寸稳定性及电池性能进行系统研究.结果表明:SAA中PAN隔膜与石墨电极的粗糙表面结合紧密,PAN隔膜呈现出发达的孔道结构,电解液亲和性良好;在150℃热处理0.5 h,SAA表面隔膜的热收缩率小于2％,显著优于市售聚烯烃隔膜.基于良好的理化特性,SAA装配的钴酸锂全电池表现出优异的循环容量和倍率容量保持性,如在0.2 C下,经历200次循环后电池的放电容量保持率为98％,在32 C下电池的放电容量为0.5 C下的44.3％.因此,电极表面直接制备纳米纤维膜可形成完整的隔膜-电极一体化单元,在充分发挥纳米纤维膜优势的同时,可优化电极与隔膜的界面相容性、改善电池的充放电性能,并能够提高电池的装配效率.     

玻璃纤维增强建筑用聚乙烯树脂复合材料的性能

采用剥离测试方法来表征制得的玻璃纤维增强建筑用聚乙烯树脂复合材料的界面黏结强度,并对其进行红外光谱、接触角、微观组织测试与分析。研究结果表明:采用浸润剂处理可以使玻璃表面生成新基团;浸润剂能够提高玻璃表面接触角,从而更易与树脂形成浸润状态,由此改善玻璃和树脂的界面结合状态,实现界面黏结特性的显著优化。在剥离测试中发现经浸润剂处理后,玻璃可以和树脂之间形成更强的界面结合作用;树脂从玻璃表面发生剥离之后,形成了光滑的玻璃片,同时还有部分纵横交错的划痕。     

焊接能量对Mg/Al超声波焊接接头微观组织与力学性能的影响

在Mg/Al超声波焊接(USW)领域,现有研究侧重于接头的组织性能,但对焊接过程中的界面应力分布和成形机制报道较少。运用USW技术制备了Mg/Al异种金属搭接接头,通过FEA、OM、SEM、EDS、XRD及剪切试验等测试手段,研究不同焊接能量对接头的界面应力分布、界面峰值温度、界面连接状态、微观组织特点以及力学性能的影响规律。研究发现:焊接过程中Mg/Al界面应力分布较均匀,连接界面较平直,未出现明显的漩涡状塑性流动和机械咬合。随着焊接能量的增加,界面应力水平提高,峰值温度升高,界面冶金结合区域逐渐增大。以有限元仿真模拟为基础,系统地分析阐述界面成形机制,指导选择合适的热输入量,以期为Mg/Al超声波焊接在实际生产应用中提供必要的技术和数据支撑。当焊接能量为500 J时,界面处生成Al_(12)Mg_(17)金属间化合物(IMC),而且随着焊接能量的增加,IMC层增厚,导致接头剪切性能随着焊接能量的增加呈现出先增加后减小的趋势,厚度适中的IMC层对提高接头力学强度具有重要意义。