超临界二氧化碳在螺杆挤出过程中塑化混合酯发射药的研究：在线流变仪设计与实验测量（英文）

为了改善混合酯发射药的加工流动性,在其挤出过程中注入超临界二氧化碳(SC-CO₂)作为增塑剂;为了更好地研究塑化过程,设计制造了一个在线狭缝流变仪用来测量混合酯发射药的剪切黏度和流变参数。流动曲线表明,混合酯发射药和SC-CO₂/发射药混合物都是非牛顿假塑性流体,幂律模型可以用来描述SC-CO₂/发射药混合物的流变行为。实验研究了剪切黏度随加工温度和增塑剂含量的变化规律,结果显示较高的加工温度有利于降低剪切黏度。在注入SC-CO₂后,黏流活化能降低了约20kJ/mol。SC-CO₂被证明是一种有效的增塑剂,可以显著改善混合酯发射药的流动性。并且随着SC-CO₂含量的增加,挤出过程中的流动性会更好,但增塑剂含量的不断增加并不能无限制地提升塑化效果。     

SC-CO2辅助发射药代料挤出过程中物料流动性与制品冲击强度

为了研究超临界二氧化碳(SC-CO2)的注气量、醇酮溶剂比、加工温度、螺杆转速等工艺条件对SC-CO2辅助发射药代料醋酸纤维素(CA)挤出过程中物料流动性与制品冲击强度的影响,采用在线狭缝流变仪、落锤冲击试验机、扫描电镜等实验方法,对不同的工艺条件下挤出过程中的物料流动性、制品的冲击强度及内部形貌进行了表征.研究结果表明:随着SC-CO2注气量的增加,物料的挤出流动性得到有效改善,但制品的冲击强度出现了降低:在温度为50℃,SC-CO2/CA注气质量比为0.173％时,螺杆转速为10 r·min-1时,注气制品的冲击强度(6.32 kJ·m-2)仅占同条件未注气下冲击强度(11.90 kJ·m-2)的53.11％;提高螺杆转速可改善制品的冲击强度和制品形貌,螺杆转速为14 r·min-1时制得的制品冲击强度(7.12 kJ·m-2)是螺杆转速为6 r·min-1时制品冲击强度(4.18 kJ·m-2)的170.33％;制品断裂截面处的扫描电镜结果显示,SC-CO2辅助挤出的制品中存在较多的泡孔:在温度为50℃,SC-CO2/CA注气质量比由0.173％提高到0.347％时,制品内部的泡孔尺寸均大于2μm,部分甚至达到15～25μm.在SC-CO2辅助发射药代料挤出过程中,提高SC-CO2的注气量、醇酮溶剂比、加工温度、螺杆转速均能改善物料的流动性,提高螺杆转速能改善制品的冲击强度.     

S390粉末高速钢高温变形流动应力行为与预测

在变形温度为950~1200℃、应变速率为0.002~1 s-1和变形程度为50%的条件下,采用Gleeble-1500D热模拟机进行S390粉末高速钢等温压缩实验,研究其热变形行为。S390粉末高速钢的流动应力随着变形温度的降低和应变速率的升高而显著增大,可通过Zener-Hollomon参数综合反映。通过实验测定的数据,建立了基于双曲正弦Arrhenius方程的综合性本构模型。考虑变形程度对S390粉末高速钢变形行为的影响,材料常数如α、n、ln A、Q等均为应变的函数。所建立本构方程的流动应力预测值与实验值吻合较好,平均相对误差为5.055%,表明该本构方程用于分析S390粉末高速钢的热变形行为是可靠的。     

超临界CO2塑化双基药挤出计量段流动状态的数值模拟

为了掌握超临界二氧化碳(SC-CO₂)塑化双基药在挤出计量段内的流动情况，了解流场内压力、流体速度、剪切速率、剪切黏度等参数的分布与变化情况，使用有限元法的CFD模拟软件Polyflow，对SC-CO₂辅助双基药塑化挤出成型过程中物料在计量段的流动状态进行模拟研究。结果表明，流体压力和剪切黏度都随着工艺温度、注气流率和溶剂比的增大而减小，螺杆转速的提升导致剪切黏度降低，但流体压力却急剧增加。流体外壁面的压力逐级升高，截面处的压力呈现近似环状分布，由机筒内壁面向螺杆表面逐渐减小。截面处的剪切黏度形成以螺杆中心点为圆心的环带状高黏度区域，越贴近机筒内壁和螺杆表面区域的剪切黏度越小，且工艺参数改变不影响剪切黏度的分布规律。流体外壁面的剪切速率随螺杆转速加快而增大，且高剪切速率集中在螺纹处。截面处最大流体速度出现在螺纹附近，紧贴机筒内壁处的流体速度最小，随着远离机筒内壁和螺杆表面流体速度迅速增大，且越靠近螺杆表面及机筒内壁区域的速度梯度越大。