镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料准静态压缩力学性能及吸能特性研究

采用熔体发泡法制备了镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料,并对泡沫铝试样开展了准静态压缩力学性能及吸能特性研究。结果表明,铝/碳纤维复合泡沫材料的平台应力随相对密度的增加而增大,碳纤维含量越高,平台应力增大的速度越快,试样最大的屈服强度可达9.51MPa。密度对试样吸能效率和平台段吸能量同样有影响,对于相同碳纤维含量的试样,密度越大,能量效率峰值对应的应变值越小,单位体积泡沫铝在平台段的吸能量越高,而增加碳纤维含量,会使吸能量随密度增加而升高的趋势变得更加明显。     

镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料准静态压缩力学性能及吸能特性

采用熔体发泡法制备镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料,研究泡沫铝试样准静态压缩力学性能及吸能特性。结果表明,铝/碳纤维复合泡沫材料的平台应力随相对密度的增加而增大,碳纤维含量越高,平台应力增大的速度越快,试样最大的屈服强度可达9.51 MPa。密度对试样吸能效率和平台段吸能量同样有影响,对于相同碳纤维含量的试样,密度越大,能量效率峰值对应的应变值越小,单位体积泡沫铝在平台段的吸能量越高,增加碳纤维含量,会使吸能量随密度增加而升高的趋势变得更加明显。     

泡沫铝的单向压缩行为及其吸能性

在SUNS电子万能材料试验机上对国产工业用泡沫铝材料进行准静态单向压缩试验，分析试件尺寸、材料相对密度及泡孔尺寸对材料静态压缩性能及吸能性能的影响。结果表明，在准静态条件下，泡沫铝泡孔孔径越大，弹性模量与塑性模量越小、屈服强度越大．但当相对密度超过32％后，塑性压垮强度却因泡孔孔径增大而降低，弹性模量在相对密度约为30％时出现拐点。孔径大吸能效率高。试件高度减小，压缩应力-应变曲线中的塑性平台长度缩短，且当试件高度小于10mm肘，塑性压垮强度明显提高。理想吸能效率最大值随试件高度增加而提高。泡沫铝微结构中的微缺陷引起材料压缩性能的降低。     

基体对泡沫铝压缩行为与吸能性的影响

研究以工业纯铝、高强度铝镁合金及高含锌量脆性铝锌合金为基体的泡沫铝压缩行为。结果表明，基体性能对泡沫铝的压缩行为和吸能性有显著影响。不同基体性质泡沫铝的压缩过程均出现三个明显的变形区域，但变形行为不同。以高塑性工业纯铝为基体的泡沫铝表现出典型塑性泡沫特征和较低坍塌屈服强度，高强度脆性基体的铝锌泡沫呈现典型的脆性泡沫特征和较高弹性模量及屈服强度，相同应变量的吸能量和吸能效率均明显高于另外两种泡沫铝。     

开孔泡沫铝的压缩与吸能性的研究

对渗流法制备的开孔结构泡沫铝进行准静态压缩实验, 测试了其压缩应力-应变曲线, 研究了开孔泡沫铝的准静态压缩力学行为及其吸能性。实验结果表明:开孔泡沫铝的压缩过程具有明显的三阶段变形特征, 即弹性段、塑性平台段和压实段, 并且在塑性段呈现出明显的应变强化现象;随泡沫铝孔径的增加, 屈服强度上升, 泡沫铝的吸能量上升而吸能效率却随孔径增大而基本保持不变。     

通孔泡沫铝合金的动态压缩力学性能研究

采用MTS810.23型万能材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB）设备对加压渗流法制备的通孔泡沫铝合金进行了不同应变率下的准静态和动态压缩试验，以研究通孔泡沫铝的动态力学性能。得出了通孔泡沫铝合金的压绵应力-应变曲线。结果表明，不同应变率下的压缩σ-ε曲线均分为线弹性、塑性变形和密实3个阶段。通孔泡沫铝合金表现出明显的应变率效应，其屈服应力和流动应力随应变率的提高而上升，动态压缩下．通孔泡沫铝的屈服应力随相对密度的增大而升高．且其比强度与相对密度的1．5次幂呈线性关系。     

泡沫铝复合结构内圆磨杆设计及其牲能分析

设计了泡沫铝复合结构内圆磨杆并对其静、动态性能进行有限元分析,结果表明,泡沫铝,合金钢复合结构内圆磨杆静、动态性能优于20MnVB内圆磨杆的特点;由此可知：泡沫铝材料可用于制造某些类型的内圆磨杆,达到提高内圆磨杆的动态性能从而提高机床的加工质量、刀具和机床的使用寿命的目的。     

不同D/t比例对空心铝管材料能量吸收和塑性破坏性能的影响

为研究设备中使用的铝管材料能量吸收和塑性破坏性能,以滑靴副摩擦磨损试验机中空铝管材料6061-T4为载体,研究铝管在三点准静态横向载荷的作用下的塑性破坏程度和能量吸收大小。以三点准静态下不同跨度尺寸为研究试点,提出了两种试验理论并运用铝管拉伸试验机ISTRON-8801进行试验分析。结果表明,经过横向标准三点处弯曲加载的圆形铝管结构经历了三个塑性变形阶段:起皱阶段、起皱与弯曲阶段、结构崩溃阶段。在恒定跨度长度中,铝管随着不同直径/厚度(D/t)比例(12.48、22.54、27.50和36.32)的增加,所吸收的应变能量也会增加;管子承受的最大载荷也随着D/t比例的增加而增加。同时,管子在皱缩阶段吸收能量大小会受D/t比例的变化影响。     

不同D/t比例对空心铝管材料能量吸收和塑性破坏的影响

本研究主要针对设备中带有铝管材料,同时铝管材料的能量吸收和塑性破坏能力对设备运转的精度和效率产生巨大的影响。因此,以借助最近研究的滑靴副摩擦磨损试验机中空铝管材料6061-T4为载体,提取对空铝管在三点准静态横向载荷的作用下其塑性破坏程度和能量吸收大小的研究。以三点准静态下不同跨度尺寸为研究试点,提出两种试验理论和运用铝管拉伸试验机ISTRON-8801进行试验分析。结果表明：经过横向标准三点处弯曲加载的圆形铝管结构经历了三个塑性变形阶段：起皱阶段—起皱与弯曲阶段—结构崩溃阶段。并且在恒定跨度长度中,铝管随着不同直径/厚度(D/t)比例(12.48、22.54、27.50和36.32)的增加,所吸收的应变能量也会增加;管子承受的最大载荷也随着D/t比例的增加而增加。同时发现管子在皱缩阶段时吸收能量大小会受D/t比例的变化产生很大影响。     

泡沫铝复合材料的制备及其阻尼性能

研究了新型轻质高阻尼泡沫铝复合材料的制备及其阻尼性能 ,通过在单纯泡沫铝孔洞中分别渗入松香、环氧树脂、环氧树脂加填料等高阻尼材料 ,制备出泡沫铝复合材料 ,然后研究它们的阻尼性能。实验研究表明 :与单纯的泡沫铝的阻尼性能相比 ,泡沫铝复合材料的阻尼性能明显优于单纯的泡沫铝的阻尼性能     

泡沫铝的吸声性能及其在矿井降噪中的应用

阐述了矿井噪声的危害以及控制矿井噪声的必要性。同时指出由于新型材料泡沫铝不但具有优良的吸声性能,而且还具有优良的阻尼、隔声、散热、轻质、电磁屏蔽、吸收冲击能量等性能,因此可应用泡沫铝作为矿井吸声材料来减小矿井的噪声,以实现对矿井噪声的控制。     

泡沫铝填充钢管构件阻尼性能的试验研究

针对泡沫铝填充钢管试件,采用锤击试验法进行模态参数识别,得出试件的前4阶模态阻尼比,采用最小二乘法确定构件的比例阻尼系数,与空钢管试件对比,填充泡沫铝的钢管试件在模态阻尼比和比例阻尼系数上都有显著的提高。其中,填充开孔泡沫铝的钢管试件提高最为明显。     

2024泡沫铝合金的制备方法与吸能性能

以尿素为造孔剂,采用填加造孔剂法制备了2024泡沫铝合金,并研究成型烧结温度、固溶时效时间对泡沫铝合金吸能性能的影响。结果表明,2024泡沫铝合金的最佳成型烧结温度为570℃,压缩屈服强度和平台应力值分别达到20.3 MPa和16.0 MPa,应变率为70%时体积比吸能值达到10.19 MJ/m3;时效时间的延长一定程度上提高了材料强度,但是牺牲了材料的韧性,经15 h时效的压缩屈服强度值达到峰值,吸能性能未得到提高。     

泡沫铝复合结构内圆磨杆设计及其性能分析

设计了泡沫铝复合结构内圆磨杆并对其静、动态性能进行有限元分析,结果表明,泡沫铝/合金钢复合结构内圆磨杆静、动态性能优于20MnVB内圆磨杆的特点;由此可知:泡沫铝材料可用于制造某些类型的内圆磨杆,达到提高内圆磨杆的动态性能从而提高机床的加工质量、刀具和机床的使用寿命的目的。     

海绵钛挤压破碎过程和吸能特性分析

为了分析海绵钛精细破碎工艺挤压破碎演变过程,开展了海绵钛钛坨密实核心区试件的大应变压缩试验研究。结合海绵钛微观结构与压缩流变应力应变曲线分析海绵钛挤压破碎机理。分析海绵钛试件压缩吸能特性,探讨孔隙率对海绵钛压缩吸能特性的影响。结果表明海绵,钛压缩破碎结构演变过程分为弹性变形、孔棱与孔壁弯曲失稳塑性变形以及应力急剧上升孔隙密实化三个阶段;当应变达到45%时,试件表面出现初始挤压裂隙,随着孔隙率的增加,海绵钛压缩吸能特性降低,试件平均压缩吸收能量158.84 MJ/m~3。     

金属切削吸能过程的仿真研究

利用显式有限元软件LS-DYNA,对4340钢的切削吸能过程进行三维数值仿真,模拟了切屑的形成过程。模型以Cowper-Symonds本构模型模拟切削层材料,采用有效塑性应变作为切屑分离准则。研究结果表明,金属切削吸能过程的吸能能力较强,金属材料塑性大变形和变形之后材料破裂的过程是一种理想的吸能模式。     

尾矿基发泡水泥隔热材料性能增强工艺研究

以尾矿为原料制备发泡水泥隔热材料是实现尾矿大宗利用的有效途径,但尾矿的掺入会使发泡水泥隔热材料的综合性能受到影响。针对这一问题,通过对钼尾矿进行机械力活化来提高其火山灰活性,用活化后的尾矿制备发泡水泥隔热材料。通过对样品的抗压强度、抗折强度、导热系数、泡孔结构等进行表征,研究尾矿活性与材料保温隔热性能和力学性能的内在关系。结果表明,发泡水泥的保温隔热性能和力学性能随着尾矿活化指数的提高而增强。将尾矿在220 r/min的转速条件下球磨240 min,钼尾矿活化效果较好,所制发泡水泥隔热材料的综合性能最优。