热固性浇注 PBX 力学行为的影响因素探讨

利用拉伸实验、压缩实验、巴西实验对浇注黏结炸药（PBX）的力学行为进行了研究,探讨了影响浇注PBX 力学行为的因素。实验结果表明,浇注 PBX 的力学行为分为脆性断裂和延性断裂两种形式;在固化阶段的不同时间点浇注 PBX 的力学行为不同,当固化度为70％--80％时,浇注 PBX 表现出延性断裂的特征;当浇注 PBX 的固化度在80％以上时,药柱的力学行为受到固化温度和胶黏剂分子量等的影响。对于含有同一分子量端羟基聚丁二烯（HTPB）的浇注 PBX,固化温度越高,其力学行为越趋近于脆性断裂特征;经同一固化温度后,HTPB分子量越小,浇注 PBX 的力学行为越趋近于脆性断裂的特征。对产生上述现象的原因进行了分析。     

黏结剂相对分子质量对浇注PBX固化应力的影响?

采用自行研制的固化应力测试装置,测量了端羟基聚丁二烯(HTPB)基浇注高聚物黏结炸药(PBX)固化过程的应力变化,计算出固化应力数据,分析了黏结剂相对分子质量对热固性浇注PBX固化应力的影响,并对其在不同固化温度下的黏结强度进行了测试。结果表明:同一固化温度时,随着HTPB相对分子质量的逐渐增大,浇注PBX在固化阶段的最大热应力及收缩应力都逐渐减小。固化温度为100℃时,相对分子质量为1 500、2 800、4 000的HTPB基固化物因固化反应所产生的最大热应力分别为2.14、1.12、1.01 MPa,最大收缩应力分别为0.29、0.22、0.15 MPa。在固化降温阶段,HTPB相对分子质量越大,浇注PBX的收缩应力也越大。HTPB相对分子质量相同时,固化物的黏结强度随着固化温度的升高而降低;而固化温度一定时,HTPB相对分子质量对浇注PBX的黏结强度影响不大。     

浇注 PBX 固化温度场的数值模拟

为了使浇注塑料黏结炸药(PBX)具有均匀的固化温度场,采用COMSOL Multiphysics软件和Fourier数学模型,分别模拟研究了模具尺寸、烘箱与PBX间的温差、PBX固化速率等因素对PBX温度场分布的影响。结果表明:药浆温度低于烘箱温度时,浇注PBX内的温度场呈现由外向里递减的趋势。60 mm×240 mm、100 mm×240 mm、200 mm×240 mm和200 mm×1 000 mm,壁厚都为5 mm的模具,从25℃升至60℃的过程中,模具边缘和中心点的最大温差可分别达到3.22、6.66、10.49℃和13.08℃。200 mm×1 000 mm,壁厚为5 mm的模具分别从0、25、40、50℃升至60℃时,模具边缘和中心点的最大温差可分别达到17.56、13.08、7.02℃和3.36℃。药浆温度与烘箱温度相同时,模具边缘温度最小,中心温度最高,此时影响温度场梯度的主要因素为药浆固化速率的大小。当药浆和烘箱间存在温差,可通过减小模具尺寸、降低浇注PBX内的温度梯度,且浇注PBX的固化尽量采取药浆与烘箱温度一致的固化工艺,此时选择固化速率较小的药浆可实现PBX内的温度基本一致。     

生物质全降解制品四步式发泡成型机理研究

生物质全降解类制品相关研究是目前国内外学者研究的热点.针对生物质全降解制品成型机理缺乏研究的问题,提出了生物质全降解材料的四步式发泡成型机理,研究了发泡过程中原料溶解阶段、气泡成核阶段、气泡增长阶段和固化定型阶段等4阶段相变机制.在原料溶解阶段,分析了原料混合相变机理及植物纤维存在形式;在气泡成核阶段,探讨了生物质全降解材料的均相成核机理及影响成核质量的因素;在气泡增长阶段,分析了气泡增长过程的受力情况,探讨了气泡发生膨胀、并泡、塌陷和破裂等状况的机理;在固化定型阶段,探讨了开始固化时机和固化速度等因素对生物质全降解材料固化定型的影响.     

小组分对热固性浇注 PBX 性能的影响?

通过对比热固性浇注PBX的渗油性、力学强度,探讨了配方中增塑剂、固化剂、键合剂等小组分对热固性浇注PBX炸药性能的影响。试验结果表明:增塑比增加,渗油率增加,试样力学强度降低;固化参数减小,力学强度降低,在固化参数小于0.8时渗油率明显增加;外加0.3%(质量分数)的键合剂可改善试样渗油率,并可明显增加试样力学强度,减少颗粒脱黏。     

典型浇注PBX炸药的准静态压缩力学行为

采用定应变压缩试验研究了准静态压缩条件下浇注PBX炸药(浇注型高聚物黏结炸药)的力学行为,测试了典型浇注炸药PBX-1在损伤前、后的性能,获得了炸药的真应力-应变曲线。试验结果表明,浇注PBX炸药在准静态压缩条件下的力学行为分为接触压缩、弹性变形、损伤破坏和应变软化4个阶段。在压缩应变不超过损伤应变时,PBX-1炸药主要以弹性变形为主,屈服强度和屈服应变没有发生明显改变;在压缩应变超过损伤应变后,炸药中黏结剂断裂,颗粒脱黏,发生塑性变形。压缩应变增加至8%后,PBX-1炸药密度降低,残余应变增大;PBX-1炸药的屈服强度为0.6 MPa,屈服应变为10.6%,损伤应变为8%,炸药的损伤应变可以作为强度校核的依据。     

光弹性模型的真空浇注工艺

针对传统光弹性模型浇注工艺的过程可控性差、模型质量低以及浇注过程不环保等问题,提出了一种光弹性模型的真空浇注工艺。与传统工艺比较,新工艺主要有以下特征:1工艺在浇注和固化过程中采用了完善的恒温控制技术;2浇注及固化全过程均在真空环境中进行。航空发动机榫头榫槽光弹性试验结果表明:新工艺不仅有效降低了模型初始内应力和体积收缩比,而且有效避免了浇注过程中气泡的产生和杂质的引入。试验中观测到的模型等色图样应力条纹清晰,无"云雾"现象;随机切片后的模型应力差值具有一致性,模型内部性质均匀。全真空环境和滤毒排气措施的采用提高了环境友好度,避免了对操作人员的伤害。新工艺的采用将有利于光弹性试验精度的提高和试验方法的推广。     

冷轧板中夹杂类孔洞缺陷的形成原因

对冷轧板中夹杂类孔洞缺陷的宏观及微观特征进行了分析。认为夹杂类孔洞是由于基板中存在着聚集状夹杂、大型夹杂、分层等缺陷导致基板不能连续变形所致。对夹杂物来源、连铸坯缺陷、冶炼和连铸浇注工艺进行了调查，发现敞浇、供钢节奏紧张时易采取的非常规操作是导致连铸坯中大型夹杂等各类缺陷形成的主要原因。现场验证结果证明，敞浇与非常规操作因素叠加时，使连铸坯冷轧板产生孔洞的几率明显增加。因此，要杜绝冷轧板中夹杂类孔洞缺陷还需从控制连铸浇注环节着手。     

固化温度及固化剂种类对模拟PBX浇注炸药力学性能的影响

测试了端羟基聚丁二烯-异佛尔酮二异氰酸酯-三苯基铋（HTPB-IPDI-TPB）和端羟基聚丁二烯-六亚甲基二异氰酸酯三聚体-亚乙基二胺（HTPB-HDI-trimer-DABCO）两种黏结剂在不同固化温度下对模拟PBX浇注炸药的力学性能的影响。实验结果表明,随着固化温度的升高,HTPB-IPDI-TPB和HTPB-HDI-trimer-DABCO制备的模拟PBX浇注炸药药柱的力学性能增强。固化剂IPDI和HDI-trimer对药柱的机械性能有较大影响,与含IPDI炸药相比,含HDI-trimer的炸药药柱的剪切强度在35 ℃增大50.27%,45 ℃增大34.30%,55 ℃增大44.83%;抗拉强度在35 ℃降低82.66%,45 ℃降低78.73%,55 ℃降低82.22%;抗压强度在35 ℃增大54.85%,45 ℃增大45.25%,55 ℃增大53.38%。HDI-trimer形成三维网状结构降低了药柱的抗拉强度。     

聚芳基乙炔树脂基复合材料固化缺陷的产生机制

针对石英纤维增强聚芳基乙炔(PAA)树脂基复合材料固化微裂纹缺陷问题, 采用差示扫描量热、 红外光谱、 顶杆示差、 三点弯曲及金相分析等方法, 通过PAA树脂的固化反应、 收缩特性分析, 研究了树脂浇注体力学性能、 增强体结构形式、 纤维体积分数对裂纹缺陷产生的影响。结果表明, PAA树脂固化收缩率大、 树脂脆性是PAA复合材料中裂纹缺陷产生的主要原因, 提高纤维含量、 减少富树脂区有助于抑制裂纹缺陷, 并且采用酚醛树脂对PAA进行改性后, 亦可有效减少裂纹的产生。      

φ650mm盘坯表面缺陷原因分析

Φ650mm盘坯轧后表面出现较多椭圆形凹坑缺陷，缺陷的形貌较为特殊，分布密集而且数量较多。为确认缺陷性质，找出缺陷产生的原因，对缺陷盘坯进行了解剖检验及生产工艺调查分析。发现缺陷附近的基体中有夹杂和网状氧化质点，能谱分析结果，氧化质点主要含硅、锰、铁、氧和铬元素；缺陷附近的显微组织不均匀；生产工艺的过程温度监控对出钢温度、浇铸温度未严格控制，且当时正值阴雨天。以上结果表明，盘坯表面缺陷主要是由坯料中的皮下气泡引起的，皮下气泡的形成与钢的冶炼、浇铸工艺等因素有关。     

65Si2MnWA弹簧钢线状缺陷分析

某批65Si2MnWA弹簧钢在磨削过程中发现横截面存在线状缺陷。通过对缺陷件进行外观检查、金相检验、扫描电镜观察以及能谱分析,确定了缺陷性质和产生原因。结果表明:该缺陷并非裂纹,而为非金属夹杂物,是一种原材料冶金缺陷;其产生原因是钢在电渣重熔浇铸过程中形成缩孔,渣料残留于钢材缩孔中未切除干净,在后续的轧制和拉拔过程中发生变形而形成线状分布的缺陷。最后提出了改进及预防措施。     

复合材料固化变形预测的理论模型

复合材料在固化过程中不可避免会发生变形问题,因此,需要建立相关理论模型对固化变形进行预测。理论分析可以深入揭示固化变形的内在原因,为试验和生产提供指导。根据已有的科研成果,比较了基于几何变形关系、层合板理论、材料力学理论和弹性力学理论等几个典型的理论模型,分析了其预测机理与适用范围,为复合材料固化变形的控制预测提供一定帮助。     

热固性粘结炸药固化特性测试方法的研究

为了准确表征固化后期热固性粘结炸药(PBX)的固化特性,以确定PBX的固化终点时间。采用力学实验机测试获得PBX在不同固化时间的力-位移曲线,确定50N加载力为其最大载荷加载。结果表明:固化测试头的直径为10mm,加载速率为1mm/min时,测试获得的力-位移曲线较为平直,测试后样品结构完整,可进行下一次测试。力-位移测试方法获得的固化特性数据偏差远远小于硬度计法,可作为热固性PBX固化特性准确的测试研究方法。     

微发泡注塑成型PC制件的表面缺陷及形态分析

微发泡注塑成型制品常有漩涡状流痕和银纹两类表面缺陷。漩涡状流痕与均相溶液的流动形态关系密切,多在浇口附近;而银纹多在远离浇口处。文中利用扫描电子显微镜(SEM)对微发泡注塑成型聚碳酸酯(PC)制品的漩涡状流痕、银纹及泡孔形态进行观察,发现微孔形态和表面缺陷之间存在如下关系:漩涡状流痕对应的气泡剪切变形较小,而银纹相关的气泡剪切变形较大;根据气泡SEM的形态,银纹可细分为银带纹、银丝纹。剪切变形大、不破裂气泡表面形成银带纹,破裂则形成银丝纹。     

钛铝低压涡轮叶片熔模铸造精确成形及冶金缺陷分析

目的 研究不同浇冒口设置对TiAl低压涡轮叶片的成形的影响及叶片冶金缺陷形成的原因。方法 采用熔模精铸方法,通过设计顶注式重力铸造浇注系统,采用冷坩埚感应熔炼炉进行TiAl叶片浇注实验,采用目视和X射线检验方法分析叶片铸件表面及内部缺陷,并结合金属凝固理论分析缺陷形成原因。结果 合理的浇口和排气孔设置有效避免了因熔体流动性差造成的叶片充型不完整,以及凝固收缩导致的应力开裂等问题,浇注出成形完整的铸造叶片;叶冠与叶身端部转角部位充型凝固过程中形成热节,容易出现贯穿性疏松缺陷;树脂基熔模焙烧后残留的碳黑在熔体充型凝固过程中,与面层中的ZrO2反应生产CO,导致叶身出现聚集性皮下气孔;由于凝固收缩引起叶身与铸型分离,降低横向散热能力,导致叶盆部位出现表面疏松。结论 通过浇注合理的浇注系统设置可实现TiAl叶片完整充型,疏松缺陷控制为进一步提高叶片质量的关键。     

固化度与固化收缩对非对称复合材料层合板固化变形的影响

采用三维有限元方法研究复合材料非对称层合板在热载荷和固化收缩载荷下的固化变形情况, 建立了材料力学特性、 固化体积收缩量和温度与固化度之间的函数关系, 考察了层合板变形曲率与温度和固化度之间的关系。数值计算结果表明: 非对称层合板变形曲率与固化终止时固化度有密切关系; 固化变形主要发生在降温阶段; 固化收缩对层合板变形曲率影响很小, 主要发生在第二个保温平台的前半段。      

水泥混凝土路面板早龄期翘曲行为机制研究

为了解水泥混凝土路面板翘曲在早龄期阶段的行为和形成机制,设计了大量程振弦传感器监测竖向位移方法,对夏季工况14 d早龄期路面板全幅竖向变形进行了连续监测,并结合编制的专用早龄期程序进行了对应行为和形成机制理论分析。研究显示,早龄期阶段面板呈现“平整板-板角翘曲,板角翘曲-1/4板位隆起中间态翘曲,板角翘曲-1/4中间态翘曲-板中翘曲”3阶段翘曲演化行为,面板变形在早龄期阶段存在多种翘曲模式和不对称现象。早龄期翘曲与环境场、面板混凝土模量、徐变、结构约束显著相关,徐变对面板早龄期行为有显著消散作用。在板周约束和温度变形驱动不足等组合情况下,将产生1/4对角线板位隆起固化形状,形成路面板局部不平整和对应位置脱空。建议区分早龄期固化变形和早龄期固化基准参数的作用特性,通过面板支撑状态等效反映固化变形作用效应。     

数值计算模拟复合材料固化中夹杂气泡的影响和残余应力的变化

复合材料的固化有着复杂的内部过程,传统的工艺条件难以保障产品的质量。影响复合材料成型质量的主要因素为树脂基体内的气泡的增长和各铺层之间的残余应力,本文作者分析气泡和残余应力形成的机理,建立过程模型,并编制计算机程序模拟计算气泡的增长和残余应力的形成,为复合材料成型工艺的设计提供依据。     

泡沫塑料成型气泡膨胀阶段气泡振动机理的研究

本文研究在气泡膨胀阶段,气泡振动的机理,分析振动产生的原因,特别通过对气泡膨胀方程的简化,揭示气泡振动的主要本质和影响因素,为研究气泡振动对气泡膨胀过程的影响,严格控制泡沫塑料成型加工提供理论依据。