动态载荷下胞状铝合金的压缩行为

用分段式Hopkison压杆研究了胞状铝合金及胞状纯铝在高应变速率(600～1800s-1)下的压缩行为.试验表明,胞状纯铝的平台应力随应变速率的增大缓慢增加,而胞状铝合金的平台应力对应变速率不敏感,后者在上述应变速率条件下,可以不考虑应变速率的变化,可以静态压缩σ-ε数据作为应用参考.     

不同膜胞尺寸铝多孔氧化膜的制备

采用在磷酸及草酸溶液中加入添加剂的方法制备了铝多孔氧化膜,借助扫描电镜分析了多孔氧化膜的微观结构,讨论了不同组成电解质溶液对铝多孔氧化膜膜胞尺寸的影响。结果表明,通过在磷酸和草酸溶液中添加少量添加剂,可以在60-500V的氧化电压内获得多孔氧化膜。得到膜胞尺寸最大可达1．3μm;膜胞尺寸随着氧化电压的升高呈线性升高趋势...     

发泡工艺参数对闭孔泡沫铝胞结构的影响

采用压缩空气法制备闭孔泡沫铝,研究空气流量、搅拌速度和发泡温度对胞结构的影响。结果表明泡沫铝的胞直径为4-11mm,密度为0.10-0.22g/cm3,孔隙率最高达96.3%;泡沫铝的胞直径随着空气流量和发泡温度的增大而增大,随搅拌速度的增大而减小,其中空气流量对胞直径的影响最显著;壁厚和结点尺寸随空气流量和搅拌速度的变化规律与胞直径相反;在相同的搅拌速度下,泡沫铝的密度随着胞直径的增大而减小且与胞直径存在对应关系,搅拌速度为600r/min时,关系式为ρ=0.0278 0.3602.e-0.132d。     

基于真实结构的泡沫铝建模方法

在深入分析真实结构泡沫铝的细观结构特点的基础上，提出了泡沫铝的三维有限元模型的建模方法。首先，根据泡沫铝样品的胞孔分布及形状特征，决定采用随机椭球形、随机球形及随机不完整球形来模拟胞孔的形状特征，为此开发了随机胞孔投放算法及边界条件算法。其次，将初始有限元模型进行剖分之后，通过引入胞孔识别算法建立了泡沫铝的三维有限元模型，其中包括胞孔均匀分布和梯度分布有限元模型。最后，研究了冲击载荷下泡沫铝胞内有无空气对整体力学性能的影响及压缩过程中孔壁的变形损伤机理。研究结果表明，所建立的三维有限元模型能够较好地反映泡沫铝的变形损伤机理，且在高速冲击下空气对泡沫铝的力学性能略有影响。     

铝硅合金微观组织数值模拟的研究现状及发展趋势北大核心

随着计算材料的发展，数值模拟技术已在铝硅合金凝固过程微观组织的研究中发挥了重要作用。本文就数值模拟技术应用于铝硅合金凝固过程微观组织的形成过程，综述了模拟铝硅合金微观组织形成过程必要的形核与生长模型；着重描述了广泛应用于模拟铝硅合金微观组织形成过程的方法，如元胞自动机法和相场法；最后展望了未来铝硅合金数值模拟技术的发展趋势。     

基于真实结构的多孔铝缓冲吸能研究

基于真实结构的多孔铝材料，提出了随机胞孔投放算法与材料属性识别算法，并根据结构特点建立了具有随机胞孔大小、随机胞孔分布及随机壁厚的数值计算模型。利用现有实验数据对数值计算模型进行了准静态压缩及动态压缩验证，然后分析了冲击速度、胞孔随机分布、均匀壁厚和随机壁厚对闭孔多孔铝材料缓冲吸能的影响。结果表明，所建立三维细观模型在准静态及动态压缩下的结果与实验数据趋势一致，在准静态下空气对闭孔多孔铝的力学性能影响可忽略。闭孔多孔铝的缓冲吸能能力受冲击速度和壁厚的影响较明显，受胞孔随机分布的影响很小。     

胞状AlCu5Mn合金泡沫的压缩性能和能量吸收特性

用熔体发泡法制备孔隙率为51.5%～90.5%、孔结构均匀的胞状铝合金(AlCu5Mn),研究其孔结构、压缩性能、能量吸收能力、能量吸收效率和吸能性能.结果表明:胞状铝合金孔结构由高孔隙率(88.8%)时的大孔径、多边形孔向低孔隙率(62.5%)时的小孔径、球形孔孔结构过渡,其压缩应力(σ)-应变(ε)曲线具有线性变形阶段、屈服平台阶段和致密化阶段三个部分,由线性变形阶段进入屈服平台阶段所对应的ε_s值介于2%～9%之间;屈服强度σ_s~*随着孔隙率的增大而下降,在孔隙率相同的条件下,胞状铝合金的力学性能优于胞状铝和多孔铝合金,其比刚度高于钢;当应变为定值时,胞状铝合金单位体积和单位质量的压缩吸能能力(C和C_m)都随着孔隙率的升高而降低,但是孔隙率在73.5%～82.1%范围内时,其C_m与ε的关系几乎不随孔隙率的改变而改变;对于孔隙率为51.5%～90.5%的胞状铝合金,它们的吸能效率的峰值都大于80%.胞状铝合金的C-σ和C_m-σ关系可以表征其吸能性能,从而可以根据实际工况选择作为减振吸能材料的胞状铝合金的最佳孔结构.     

充芯连铸铜包铝复合材料的界面形成机理

采用垂直充芯连铸法制备断面尺寸为60 mmmmmm(长×宽×圆角半径)、铜包覆层厚度为2 mm的铜包铝复合材料,并采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等对界面的形貌和组成进行表征。结果表明:铜包铝复合材料界面层在近铜侧主要由平面状的CuI区)和胞状的CuAlII区)两区组成,在近铝侧为αAl)+CuAl伪共晶组织(III区)而在Cu和CuAl之间还残存未转变的高温相Cux。基于分析结果,提出了充芯连铸铜包铝的界面形成机理。     

铝青铜激光焊接工艺与性能研究

针对铝青铜材料展开激光焊接工艺研究,并分析焊接接头的微观组织和力学性能。实验结果表明:铝青铜激光焊接成形较好,焊缝表面无明显缺陷,焊缝熔深、熔宽随激光功率密度的增大而增大,随激光焊接速度的增加而减小,离焦量对熔宽影响较小,对熔深影响较大。分析焊缝的组织发现,焊缝主要为胞状晶组织,焊缝处晶粒明显细化,平均硬度较基体硬度提高了60%。     

时效方式对3J1合金胞状γ′相的影响

采用金相显微镜、扫描电镜观察及力学性能测试等方法研究了固溶后时效及冷轧后时效两种工艺对3J1合金胞状γ′相的影响.结果表明,在固溶后的时效过程中,随时效温度的升高,胞状γ′相数量增多,强度提高,塑性下降;50%冷变形后时效处理,胞状γ′相形核地点在650 ℃饱和,随时效温度升高,强度和塑性下降,胞状γ′相尺寸长大,650 ℃时效后纤维状γ′相的直径约为30～60 nm,720 ℃时效后约为60～140 nm.     

激光表面重熔过共晶铝硅合金的组织与性能

利用CO2连续横流激光器对过共晶铝硅合金活塞表面进行激光重熔，研究了重熔后过共晶铝硅合金的组织结构、硬度和耐磨性能相对于基体的变化。结果表明，重熔后的过共晶铝硅合金的显微组织结构可分为重熔区、过渡区和基体3个对比明显的区域。重熔区与基体相比，组织明显细化。初晶Si形状由粗大的多角形或方形变为棱角不明显的胞状，共晶Si由针条状变为细小颗粒状。表面重熔区的硬度（HV）提高了近40，耐磨性能明显高于基体材料。同时，分析了重熔区组织细化的原因。     

单向凝固中温度梯度和凝固速度对铝硅合金共晶生长形态的影响

对Al-13Si-0.2Sr-0.35Mg合金进行了一系列单向凝固实验,研究了界面前沿温度梯度GL和生长速度R对铝硅合金共晶生长形态的影响。结果表明,GL和R对Sr变质的非小面-小面Al-Si体系共晶生长的影响符合界面稳定性理论,随着R的增大和GL的减小,界面前沿成分过冷变大,共晶体生长形貌经历了从平界面失稳到胞状晶、胞状树枝晶、柱状树枝晶和等轴晶转变。     

快速生长枝-胞转变过程的界面结构和微观组织SCIEI

本文利用新研制的ZMLMC定向凝固装置,研究了Ni-5wt-％Cu合金快速定向凝固条件下由树枝状生长转变为胞状生长及其过渡过程的凝固界面结构和微观组织。实验结果表明:在枝-胞转变点附近,随生长速率的增大,侧向分枝由发达逐渐萎缩,最终消失;同时一次枝晶间距减小,发生枝-胞转变时,糊状区长度急骤缩短。快速生长胞状界面与慢速生长胞状界面形态相似,但前者胞间距更小,且胞壁不光滑。     

闭孔泡沫铝有效热导率模型及传热模拟研究

有效热导率是表征闭孔泡沫铝热性能的重要参数,准确预测闭孔泡沫铝的有效热导率具有重要意义。本研究基于已有的闭孔泡沫铝有效热导率模型,提出了一个改进模型,并采用数值模拟方法针对闭孔泡沫铝的非稳态传热过程进行了分析,基于温度场分布获得了有效热导率。结果表明与Lu模型相比,改进模型的预测精度更高;与文献中3个理论模型相比,改进模型具有更好的适用性及预测精度;当采用数值模拟方法计算有效热导率时,沿传热方向的胞孔数对有效热导率的预测精度影响较大;在保证泡沫铝胞孔数足够的条件下,数值模拟结果的精度最高;从成本及精度两方面考虑,改进模型有更好的适用性。     

包覆钎料铝-钢螺柱焊接头组织及性能

采用包覆钎料感应加热方法,以AlSi钎料作为焊缝填充金属,对Q235钢螺柱和6061铝合金进行钎焊.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等表征方法,对接头的组织、成分和相组成等进行了分析.结果表明,AlSi钎料与铝母材反应充分,Si元素扩散至铝母材形成针叶状的共晶组织,焊缝近钢侧生成一条狭窄连续的Fe-Al金属间化合物,并沿垂直于铝基体的方向生成出胞状晶,金属间化合物层由Fe2Al5和FeAl3的混合相组织组成.力学性能测试表明,接头的抗剪强度最大为65 MPa,近钢侧金属间化合物的显微硬度值较高,接头断裂在金属间化合物区域,属于延性断裂.     

砂状冰晶石在铝工业中的应用

本文简述了砂状冰晶石的生产工艺简况，介绍了其性能及在铝工业中的应用情况。     

采用CA-FE法模拟双辊连铸纯铝凝固微观组织

使用有限元软件Procast中的元胞自动机-有限元模型,建立了一个模拟双辊连续铸轧纯铝凝固微观组织形成的随机性模型.综合考虑了溶质再分配、界面曲率、晶粒择优生长的作用,基于有限元建立了宏观温度场计算和一个改进的元胞自动机模型.采用基于高斯分布的连续性形核模型,辊面和熔体内部的形核分别采用两种形核分布函数;枝晶尖端生长速度采用与局部过冷度有关的修正KGT模型.利用软件计算结果模拟了不同浇注温度和熔液内部平均形核过冷度对凝固微观组织形成的影响.     

泡沫铝氮气保护炉中钎焊界面结构及力学性能

对泡沫铝板采用铝基钎料炉中钎焊界面结构进行试验研究,采用SEM和显微镜观察分析钎缝组织,EDS分析界面元素分布,并用计算机层析扫描技术（X-CT）等对钎焊界面孔结构进行观察并重构了界面三维图像,在接触界面模型基础上分析钎焊接头力学性能和影响因素。结果表明,钎焊方法未改变钎缝孔结构;钎缝界面由端面胞壁棱接触相交点组成,未形成持续膜层;钎缝主要由边缘区aAl枝状晶组织和中心区的Al-Si共晶组织组成;钎焊接头强度与母材相当并随孔隙率增大而降低;胞棱数量越多钎着面积越大,接头强度接近母材强度,高孔隙率（〉88％）泡沫铝接触界面模型中的胞棱数量与实测值相吻合;     

纵扭复合超声振动切割铝蜂窝芯表面质量研究

铝蜂窝芯因具有特殊的薄壁网格状结构，传统加工方式往往伴随着变形和毛刺，这是限制铝蜂窝材料应用的关键因素。超声振动加工在减少加工缺陷方面具有很大的潜力。建立有限元模型并进行切削模拟，同时进行铝蜂窝芯切削实验，对铝蜂窝芯在不同振幅和不同主轴转速下切割的表面形貌进行探究，并对不同振幅下圆刀片的磨损程度进行对比。结果表明：与普通切削相比，纵扭复合超声振动切削能够获得更好的表面形貌，更有效地降低切削缺陷数目；随着振幅的增大，切削缺陷数目得到减少，刀具磨损程度得到降低，切削表面的均匀一致性也变得更好，但施加的超声振幅过高也会导致胞壁产生分离；主轴转速增大能够很好地改善胞壁变形和胞壁分离现象。同时，在1 350～2 700 r/min之内存在一个最佳转速，使得切削缺陷数目可以达到最少。     

铝导线熔珠内部孔洞特征规律

随着电气化的普及,因电气线路短路、过负荷以及电气装置工作异常等因素导致的火灾逐年增多。利用电焊机模拟火灾前电气设备出现短路制备一次短路熔珠;通过酒精喷灯提供热量,模拟二次短路熔珠的形成环境。利用扫描电子显微镜,观察和分析铝导线熔珠内部孔洞的微观形貌,发现铝导线一、二次短路熔珠内部空洞的微观形貌具有显著区别,前者孔洞所占面积较小,形状比较规则,内部孔洞内壁呈胞状晶、柱状晶,较为光滑;后者孔洞面积较大,孔洞数量明显增多,孔洞内壁杂质多且粗糙,有较多裂纹分布。利用内部孔洞微观形貌的区别可以鉴别铝导线熔珠形成的原因。