纳米硅酸镁锂对磁流变液性能的影响

以纳米硅酸镁锂、羰基铁粉、硅油等原料制备了一种稳定性好的磁流变液.用振动样品磁强计、扫描电子显微镜、比表面分析仪分别测试了羰基铁粉的磁性能、表面形貌和粒径;用磁流变仪测试了磁流变液的表观粘度和磁致剪切应力;用静置沉降法分析了磁流变液的沉降稳定性.结果表明:纳米硅酸镁锂具有良好的粘度调节功能,用其制备的磁流变液具有触变性,抗沉降性,更大的磁致剪切应力;得出了纳米硅酸镁锂浓度与磁流变液粘度和磁致剪切应力的定量关系.     

用CoFe2O4纳米粒子改性羰基铁粉磁流变液

用反相微乳法制备出了粒径和矫顽力不同的CoFe2O4纳米粒子,并将其添加到传统的羰基铁粉MR液中,研究了CoFe2O4纳米粒子的静磁特性和用量对改性MR液性能的影响.结果表明改性的羰基铁粉MR液的磁致剪切应力随CoFe2O4纳米粒子的粒径减少和矫顽力增大而显著提高,随CoFe2O4纳米粒子用量的增加在1.2%时取得最大值;并用MR液的结构模型解释了这些实验现象.     

脂肪酸对磁流变液沉降稳定性影响的研究

以羰基铁粉为悬浮相,油酸、月桂酸、硬脂酸和聚丙烯酸为添加剂制备硅油基磁流变液,分析了脂肪酸对羰基铁粉Zeta电位和磁流变液零场黏度的影响,研究了不同种类脂肪酸对磁流变液沉降稳定性能的影响。结果表明:聚丙烯酸能够同时增大羰基铁粉的Zeta电位和磁流变液的零场黏度,对磁流变液的沉降稳定性具有较为显著的增强作用,而月桂酸和硬脂酸处理羰基铁粉的Zeta电位绝对值低,制得磁流变液的沉降稳定性能较差。     

二聚酸对磁流变液流变性能及稳定性的影响

以羰基铁粉作为悬浮介质,硅油为分散相,二聚酸为表面活性剂制备了磁流变液,使用MCR 302流变仪对磁流变液进行稳态剪切,考察了二聚酸种类及含量对磁流变液流变性能的影响,并通过自然沉降法对体系沉降稳定性进行测试。结果表明,二聚酸组分内的二聚体、三聚体可有效在磁流变液内部,与羰基铁粉颗粒建立吸附连接,形成空间结构,从而影响磁流变液的流变性能及沉降性能。     

羰基铁粉表面有机改性及其对磁流变液性能的影响

为了改善羰基铁粉与硅油的相容性,提高磁流变液的沉降稳定性,选用硅烷偶联剂为表面改性剂,采用分散聚合法对羰基铁粉进行表面改性。通过傅立叶红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪等手段对改性前后羰基铁粉的结构、形貌和粒径进行了表征。同时还以改性前后的羰基铁粉为悬浮相,以硅油为分散相制备磁流变液。研究结果表明,改性后的羰基铁粉表面吸附有偶联剂,其粒径增大了2.4倍,与硅油有良好的亲和性,采用改性后的羰基铁粉可以显著改善磁流变液的沉降稳定性,同时偶联剂的添加会增大磁流变液的粘度,但是对流变性能影响较小。     

羰基铁粉对磁流变脂皂化和成纤结构的影响

皂化反应和成纤过程是制备磁流变脂的关键环节,实验室分别在皂化时、稀释时、高温炼制时、冷却时加入羰基铁粉制备了4种不同工艺条件的磁流变脂,采用扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、综合热分析仪(DSC-TG)等表征了其微观结构及性能,研究了羰基铁粉对磁流变脂皂化和成纤结构的影响。结果表明,羰基铁粉不同加入方式对磁流变脂的微观结构具有较大的影响。皂化前加入羰基铁粉会影响皂化反应的进行,相应磁流变脂的理化性能和离心沉降稳定性较差,但其具有较好的热稳定性和磁性能。皂化反应结束后加入羰基铁粉,加入时机距皂纤维形成的时间越短,羰基铁粉在磁流变脂皂纤维结构中的分散越好,对应的长期沉降稳定性越好,但比饱和磁化强度较低。皂纤维形成后加入羰基铁粉形成的磁流变脂热稳定性差于皂纤维形成前加入羰基铁粉制备的磁流变脂。     

水基磁流变液的制备及其性能研究

以经过表面处理的微米级羰基铁粉、亚微米级四氧化三铁粉末为悬浮相,去离子水为悬浮介质,加入适当的添加剂,通过一定的工艺制备出综合性能良好的水基磁流变液.研究了几种含有不同悬浮相粒子和不同添加剂的磁流变液的剪切性能和沉降稳定性能,分析了悬浮相的组成对磁流变液磁流变性能的影响以及添加剂对改善磁流变液抗沉降团聚稳定性的作用.     

羰基铁粉性质对磁流变液摩擦磨损性能的影响

选用7种羰基铁粉通过机械球磨法制备磁流变液,利用四球摩擦实验机测试不同荷载和转速条件下磁流变液的摩擦系数,观察并计算磨斑直径,用电子显微镜(SEM)观察磨斑形貌,分析羰基铁粉表面类型、包覆和粒径对磁流变液摩擦磨损性能的影响。结果表明,磷化型羰基铁粉制备的磁流变液摩擦磨损性能优于还原型,羰基型最差;纳米Si O2包覆羰基铁粉能够有效降低磁流变液的摩擦磨损;低荷载条件下,磁流变液摩擦磨损性能受羰基铁粉粒径影响较大,在一定范围内减小粒径能够改善润滑性能,而随着荷载升高,这种影响逐渐减小。     

热针法沉降浓度测量系统及其应用

设计研发了一种新型的固液两相混合物沉降浓度测量系统,并将该系统应用于硅油基羰基铁粉磁流变液的沉降浓度测量。该系统首先用热针法对被测样品进行加热并获得样品温度与时间变化关系,计算样品导热系数,再根据所建立的沉降浓度与导热系数的对应关系,间接得到样品的沉降浓度。对硅油基羰基铁粉磁流变液沉降浓度的一系列实时在线测量实验,表明了该系统具有硬件成本低、测试速度快、测量结果可靠、可长期实时在线检测等优点,具有较大的应用前景。     

聚酰亚胺/羰基铁粉吸波包装材料性能分析

目的 制备聚酰亚胺(PI)/羰基铁粉(CI)复合膜并探究其性能,以改变微波加热过程中的加热方式.方法 主要通过红外光谱、扫描电镜、力学性能、透氧透湿和微波转热测试分析其性能.结果 聚酰亚胺与羰基铁粉是物理结合;当羰基铁粉质量分数超过25％时,开始发生团聚;当羰基铁粉质量分数为20％时,弹性模量最小;当羰基铁粉质量分数为15％时,透氧透湿系数最低;随着羰基铁粉含量的增加,复合膜在微波加热下升温和常温下降温的速率增加.结论 PI/CI复合膜能够吸收部分微波转热能,是一种新型的吸波包装材料,为微波加热用包装材料的设计提供了新思路.     

一种剪切式磁流变车削减振器的设计与减振试验

将智能材料——磁流变液应用于外圆车削振动控制的研究中。针对普通CA6140车床的结构,通过结构设计、磁路设计研制了一种剪切模式的磁流变车削减振器。建立了基于磁流变减振器的车削系统动力学模型,并通过仿真验证了减振效果。利用有限元法对减振器的磁路进行了优化,优化后磁路面积相对初始设计减小24%,使减振器结构更紧凑,且磁场在非磁流变区域的损耗减小,从而提高了减振器的工作效率。建立外圆车削减振试验系统来对磁流变减振器的减振效果进行试验研究,结果表明减振器可以对车削振动进行有效地控制。     

Rheological Characterization of MR Polishing Fluid Used for Silicon Polishing in BEMRF Process

The finishing mechanism of the ball-end magnetorheological finishing (BEMRF) process mainly depends on the stiffened hemispheroid, which is formed at the tool tip. Magnetorheological (MR) polishing fluid imparts strength to the polishing spot because of the effect of magnetic field strength. Behavior of this polishing fluid mainly depends on the size and shape of its constituents, volume concentration, particle size distribution, and applied magnetic field strength. A detailed study was undertaken on the role of carbonyl iron particle (CIP) size on the rheological behavior of the MR polishing fluid under various magnetic flux densities. Evaluation of the behavior of MR polishing fluid for silicon polishing was attempted through designing and fabrication of a parallel-plate magnetorheometer. Rheological characterization study was carried out using the Casson fluid model and the MR polishing fluid rheological properties, namely field-induced yield stress and shear viscosity were evaluated.     

羰基铁粉表面纳米钴修饰及其对磁流变液性能的影响

羰基铁粉作为制备磁流变液最重要的磁性材料,其表面特性将对所制备的磁流变体系的磁流变效应、化学稳定性和沉降稳定性产生很大的影响.因此,在磁流变液制备中,磁性颗粒的表面修饰必不可少,也是磁流变液研究的重要内容.本文采用化学沉积方法,首先在微米级羰基铁粉表面均匀镀上一层纳米级金属钴,然后再对表面进行其它处理,以试图改善磁性材料的表面均匀性、提高饱和磁化强度并增强磁流变效应.在pH=10左右的硼砂缓冲溶液介质中,采用次亚磷酸钠直接还原钴盐的方法将纳米级金属钴包覆在羰基铁粉的表面.对影响钴化学沉积过程的因素例如pH值、温度、溶液浓度等进行了实验研究,并对实验条件进行优化.采用XRD、热分析、SEM、XPS和原子发射光谱对处理后的颗粒样品进行观察、表征和成分测定.采用钴处理前后颗粒作为磁性粒子制备磁流变液,对其沉降稳定性和磁流变效应进行比较,得到较为满意的结果.     

升船机地震鞭梢效应基于神经网络预测的MR智能半主动控制

磁流变（MR）智能阻尼器是利用磁流变液产生阻尼力的半主动控制装置，该装置具有机械构造简单，动力范围宽广，只需要较小的能量输入就能产生大的输出力，因此被证明能有效运用于土木工程结构来抵抗强烈地震和强风。但是由于磁路材料、线圈结构、控制电源等因素的影响，使得MR阻尼器存在明显的磁迟效应。目前，应用MR阻尼器作为控制装置的研究中对磁迟效应考虑较少。神经网络具有很强的自适应性和处理非线性问题的能力，能够对难以用数学方法描述的非线性对象进行精确预测和建模。运用神经网络来预测MR阻尼器的力学性能，通过对未来时刻输出力的精确预测来弥补磁迟效应所耽搁的时间，在此基础上实现基于神经网络预测的MR智能半主动控制。应用提出的方法来控制三峡升船机屋盖MR智能隔震系统以减小顶部厂房的地震鞭梢效应，仿真计算结果表明：神经网络预测能很好的解决MR阻尼器的磁滞效应对控制带来的不利影响，升船机顶部厂房层间位移和柱底弯矩均有明显的减小，能有效抑制升船机顶部厂房的地震鞭梢效应。     

Magnetic carbonyl iron nanoparticle based magnetorheological suspension and its characteristics

Magnetic nano-sized carbonyl iron (CI) particle was prepared and adopted as an additive for micron-sized CI based magnetorheological (MR) fluid, in which the magnetic nanoparticle was fabricated via decomposition of pentacarbonyl iron (Fe(CO)₅). Magnetic property and morphology of the nanoparticle were confirmed via vibration sample magnetometer (VSM) and transmission electron microscopy (TEM), respectively. MR fluids, consisting of micron-sized CI and carrier fluid, were investigated under different external magnetic field strengths via a rotational rheometer. Their flow behaviors at a steady shear mode were examined with and without a nano-sized magnetic additive under magnetic field strength. The MR fluid with magnetic CI nanoparticle added demonstrated slightly higher yield behaviors, suggesting that micron-sized CI and magnetic CI nanoparticle particle were being oriented in magnetic field direction under applied magnetic field and with strengthened structure.     

无源自适应磁流变阻尼器的磁场设计与研究

针对常规的磁流变阻尼器需要外加线圈,对能源具有依赖性、体积庞大、结构复杂的问题,设计了无源自适应磁流变阻尼器的磁场结构.该磁路由永磁体提供磁场,利用超磁致伸缩逆效应,把阻尼器受到的负载力的变化转化为超磁致伸缩材料相对磁导率的变化,进而使磁流变液处的磁场发生变化.利用磁场有限元方法验证了磁路的正确性.应用该磁路结构到阻尼...     

振动系统中磁流变流体阻尼模型的研究

研究了磁流体的阻尼力特性,提出了基于粘性阻尼和回滞阻尼组成的迟滞阻尼力模型,进行了磁流变阻尼器阻尼力的响应谱分析,并用Newmark数值积分方法分析了带有磁流变流体阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同磁场强度和激励频率作用下的位移响应.结果表明:迟滞阻尼力模型能够很好地描述磁流体阻尼器的力学性能,而且形式简单,概念明确,适合实际应用.     

螺旋凹槽结构磁流变阻尼器性能分析与试验

磁流变(MR)液是一种新型智能材料,MR阻尼器可充分发挥半主动控制系统的优越性,因此近年来在结构振动控制领域备受青睐。阻尼力的大小和可调系数是衡量MR阻尼器性能的两个重要指标。该文基于对MR阻尼器流变特性的力学分析,研制了一种活塞表面刻有螺旋凹槽的新型MR阻尼器。通过性能试验及其与理论分析的对比,研究了具有不同螺旋凹槽结构的MR阻尼器的力学性能。结果表明:螺旋凹槽可提高活塞表面的摩擦系数,从而在不降低阻尼力可调系数的前提下提高了最大阻尼力;通过改变螺旋凹槽的螺旋间距以及设置多头螺纹,可获得不同的活塞表面摩擦系数;通过适当改变螺旋升角,可增加MR液的回流,以防止MR液发生沉降。     

Core-shell structured carbonyl iron microspheres prepared via dual-step functionality coatings and their magnetorheological response

The dispersion stability of soft magnetic carbonyl iron (CI)-based magnetorheological (MR) fluids was improved by applying a unique functional coating composed of a conducting polyaniline layer and a multiwalled carbon nanotube nest to the surfaces of the CI particles via conventional dispersion polymerization, followed by facile solvent casting. The coating morphology and thickness were analyzed by SEM and TEM imaging. Chemical composition of the polyaniline layer was detected by Raman spectroscope, which also confirmed the coating performance successfully. The influence of the functional coating on the magnetic properties was investigated by measuring the MR performance and sedimentation properties using a vibrating sample magnetometer, rotational rheometer, and Turbiscan apparatus. Improved dispersion characteristics of the MR fluid were observed.     

Experiments and observations regarding the mechanisms of glass removal in magnetorheological finishing

Recent advances in the study of the magnetorheological finishing (MRF) have allowed for the characterization of the dynamic yield stress of the magnetorheological (MR) fluid, as well as the nanohardness (H(nano)) of the carbonyl iron (CI) used in MRF. Knowledge of these properties has allowed for a more complete study of the mechanisms of material removal in MRF. Material removal experiments show that the nanohardness of CI is important in MRF with nonaqueous MR fluids with no nonmagnetic abrasives, but is relatively unimportant in aqueous MR fluids or when nonmagnetic abrasives are present. The hydrated layer created by the chemical effects of water is shown to change the way material is removed by hard CI as the MR fluid transitions from a nonaqueous MR fluid to an aqueous MR fluid. Drag force measurements and atomic force microscope scans demonstrate that, when added to a MR fluid, nonmagnetic abrasives (cerium oxide, aluminum oxide, and diamond) are driven toward the workpiece surface because of the gradient in the magnetic field and hence become responsible for material removal. Removal rates increase with the addition of these polishing abrasives. The relative increase depends on the amount and type of abrasive used.