用铝粉作增粘剂制备泡沫铝

采用熔体发泡法制备了孔结构均匀、孔隙率高的泡沫铝材料,系统研究了铝粉(增粘剂)含量、增粘搅拌时间、保温时间和发泡剂的含量对孔隙率和孔结构的影响。对铝粉在铝熔体中的增粘机理以及在发泡过程中对气泡的稳定作用进行了讨论。结果表明:加入质量分数5％铝粉,搅拌时间7 min,发泡剂TiH2质量分数1．5％,保温5 min的条件下,可以得到孔结构均匀、孔隙率约75％的泡沫铝硅合金材料。     

高孔隙率、小孔径泡沫铝的制备及压缩性能

以纯铝为基体材料、钙为增黏剂、TiH2为发泡剂制备了高孔隙率(80%)不同孔径的泡沫铝;研究了对发泡剂进行表面氧化处理、增黏搅拌时间、发泡剂加入量和发泡时间对泡沫铝孔结构的影响,并对不同孔径的泡沫铝进行了压缩试验。结果表明:对发泡剂进行氧化处理可以减缓其释放氢的速度,经过相同时间发泡后可获得孔径更小的泡沫铝,但要获得相同孔隙率的泡沫铝,则经氧化处理发泡剂的加入量应比未经氧化处理的大;延长增黏搅拌时间有利于获得小孔径泡沫铝;其他条件相同时,泡沫铝的孔径和孔隙率随着发泡时间的延长而增大;孔隙率相近时,孔径小的泡沫铝,单向压缩应力应变屈服平台较高,吸能能力也较大。     

球形孔泡沫铝及其合金的拉伸性能

采用熔体发泡法制备了球形孔泡沫铝及其合金,对它们进行了拉伸试验,研究了孔隙率对拉伸性能的影响。结果表明:球形孔泡沫铝及其合金的拉伸应力-应变曲线相似,均呈现线弹性变形、平台、塑性上升、破坏四个阶段;它们的抗拉强度远低于它们的抗压强度;随孔隙率的增大它们的抗拉强度逐渐减小。     

纳米CaCO_3添加量对其改性聚丙烯复合材料发泡效果及力学性能的影响

采用超临界流体技术制备出纳米CaCO3改性聚丙烯复合材料,研究了纳米CaCO3添加量对复合材料发泡效果、力学性能以及CaCO3和聚丙烯共混物流变性能的影响。结果表明:随纳米CaCO3添加量的增多,复合材料的发泡效果先变好再变差,而拉伸强度和冲击韧度均先升后降,当纳米CaCO3质量分数为5%时,复合材料的发泡效果最佳,拉伸强度和冲击韧度最大,分别为16MPa和37kJ·m-2;在250℃时,随着纳米CaCO3添加量的增大,共混物的表观黏度逐渐减小。     

中空玻璃微珠改性PP泡沫复合材料的发泡效果和力学性能

先用硅烷偶联剂(KH550)对中空玻璃微珠(HGB)进行表面预处理,然后采用型内二次发泡工艺制备了中空玻璃微珠(HGB)改性聚丙烯(PP)泡沫复合材料,研究了HGB质量分数对泡沫复合材料发泡效果、界面结合性能及力学性能的影响。结果表明:HGB的加入能显著改善发泡效果,当HGB质量分数为15%时,能够获得泡孔分布均匀、泡孔直径细小的闭孔结构,泡沫复合材料的力学性能最佳,冲击韧度、抗弯强度和压缩强度分别为25.6kJ·m-2,11.2 MPa和17.6MPa;KH550表面预处理增强了HGB与PP基体之间的界面结合性能,且对泡壁强度起到了显著增强效果。     

泡沫铝结构对其拉伸力学性能的影响

研究了开孔与闭孔两种胞孔结构的泡沫铝在不同相对密度下的准静态拉伸力学性能,并与单向压缩性能进行了对比.结果表明：开孔和闭孔泡沫铝的拉伸曲线由线弹性变形段和塑性变形段组成,线弹性变形段很短,塑性屈服中没有出现明显的屈服点;高密度的开孔泡沫铝的杨氏模量、抗拉强度较低密度的闭孔泡沫铝要大;随着相对密度的增大,两种结构泡沫铝的力学性能均明显增强,符合Gibson和Ashby关系式,泡沫铝在准静态下的抗拉强度比抗压强度略低,而拉伸杨氏模量比压缩杨氏模量大得多.     

超临界流体辅助微孔发泡注塑技术及其熔体发泡行为

开发一种超临界流体辅助微孔发泡注塑新技术,研制相应的超临界流体发生与计量控制技术系统,构建超临界流体辅助微孔发泡注塑试验线,并对超临界流体辅助微孔发泡注塑熔体的发泡行为进行研究。结果表明,超临界流体辅助微孔发泡注塑熔体的发泡过程包括"填充过程中发泡"和"填充结束后发泡"两个过程,分别对应成型产品内部的变形椭球形泡孔和规则球形泡孔两种不同的泡孔结构形态,而熔体"填充过程中发泡"形成的泡孔,受熔体剪切和喷泉流动行为的影响而发生变形,并在熔体流动前锋处破裂、涌出,与冷的模具表面接触后冷凝遗留在产品表面,形成表面气泡痕。所揭示的发泡演变过程和缺陷产生机理对微孔发泡注塑工艺原理和质量控制有较高的参考意义和工程应用价值。     

泡沫金属材料的动力压缩响应

提出的一维质量-弹簧-阻尼单元模型用于计算模拟泡沫金属材料在冲击载荷作用下的动力响应.模型考虑泡沫金属材料微观密度不均匀及胞室流体对动力压缩特性的影响,并分别由单元质量块的密度和阻尼器在压缩过程中产生的应力描述.单元非线性弹簧的应力-应变关系取决于单元泡沫金属材料的压缩特性,包括胞缘弹性屈曲、胞壁或胞室的塑性坍塌及材料压实过程,并服从加、卸载定律.动力平衡方程采用显式积分算法求解.对30 mm×30 mm×100 mm铝泡沫材料块进行冲击模拟计算,结果表明铝泡沫材料的相对密度、密度分布的均匀性、胞室结构、胞室流体及脉冲压力强度、脉冲压力作用周期对泡沫金属在冲击载荷作用下压缩变形、冲击波扩展及能量吸收的影响.     

Bezier曲线优化Voronoi泡沫铝几何模型研究

闭孔泡沫铝材料因其轻质、比强度和比刚度高、抗冲击和吸能特性好等优点在汽车制造等领域应用广泛。然而,目前用于仿真计算的泡沫铝材料几何建模研究仍有不足,广泛使用的Voronoi模型无法模拟真实泡沫铝材料内部圆弧状的胞孔结构。在传统Voronoi模型基础上,建立具有周期性边界的二维Bezier曲线优化模型。通过引入填充度概念,并建立孔隙率关于填充度的一元幂函数方程,可以生成71%～93%指定孔隙率二维泡沫铝几何优化模型,能够还原真实泡沫铝内部结构。利用优化模型进行泡沫铝材料单轴压缩仿真计算,结果相较于传统Voronoi模型更接近试验值。分析优化模型仿真计算过程中随机剪切带的演化,从细观变形角度验证了优化模型的准确性。Bezier曲线优化模型的开发为泡沫铝材料高仿真几何建模研究提供了理论基础。     

微量银对铝-铜-镁系合金组织和力学性能的影响

介绍了铝-铜-镁系合金不同相区的析出特征,总结了微量银对不同相区的铝-铜-镁系合金组织和性能的影响.在不同的铜镁质量比的铝-铜-镁系合金中添加微量的银可以影响其时效过程,改变铝-铜-镁系合金常规析出相的结构,形成具有热稳定性更好的新析出相,从而提高合金强度和工作温度.     

聚氨酯泡沫吸声材料的制备及性能研究

利用一步法制备聚氨酯泡沫吸声材料,探究了配方和发泡工艺对泡沫材料性能的影响,对材料的吸声系数、力学强度和微观结构进行了测试与表征。结果表明,当发泡剂为8g、匀泡剂为1.5g、反应温度为30℃时,聚氨酯泡沫的吸声系数为0.42;经130℃处理10h后,聚氨酯吸声材料具有较好的综合性能,其吸声系数和力学强度分别为0.47和0.68 MPa。SEM观测显示,吸声材料形成了分布均匀有利于吸声的开孔-闭孔共存体系。     

基于三类单胞模型的开、闭孔泡沫材料弹性性能的有限元分析

在对发泡过程进行假设的基础上,根据泡沫材料微结构的特点,建立开孔和闭孔泡沫材料的简单立方、面心立方和体心立方单胞模型,导出相对密度和胞体结构参数的定量关系.由这三类单胞模型描述的泡沫材料均具有周期性的特点,且单胞还具有结构对称性.文中利用有限元方法,在适当的边界条件下计算整个密度范围内泡沫材料的弹性模量和泊松比,数值拟合模量计算公式.通过与已有的实验资料和理论预测结果的比较,说明有限元数值计算的有效性.     

预热对二次泡沫化法制备泡沫铝合金孔结构的影响

采用温度实时采集及位移传感器计算机系统对二次泡沫化温度和时间等参数对制备泡沫铝合金的孔结构(孔径及其均匀性)及孔形成过程的影响进行了研究,并探讨了预热对二次泡沫化法制备泡沫铝合金孔结构的影响.结果表明:二次泡沫化过程可分为缓慢增长、快速增长和坍塌三个阶段;二次泡沫化过程中的非均匀温度场是导致难以获得孔结构均匀泡沫铝合金的主要原因;采用预热方法可显著改善二次泡沫化过程中的温度场,从而获得孔结构均匀性较好的泡沫铝合金.     

过氧化苯甲酰对偶氮二甲酰胺在硅橡胶中发泡行为的影响

以偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂、尿素为发泡助剂、过氧化苯甲酰(BPO)为硫化剂,通过化学发泡方法制备了硅橡胶泡沫材料;使用发泡流变仪研究了发泡剂AC在硅橡胶中的发泡性能,使用SEM、电子万能材料试验机分析了泡沫材料的泡孔结构和拉伸性能。结果表明:在一定温度下,发泡速率与硫化速率可较好地匹配,得到不同泡孔结构的硅橡胶泡沫材料;增加发泡剂AC用量,可提高胶料的发泡率,当其用量为8份时(100份硅橡胶),泡沫材料具有较好的拉伸性能。     

碳化硅增强泡沫铝层合圆管的制备及力学性能研究

用熔体发泡法制备了碳化硅颗粒增强泡沫铝样品，分析了碳化硅增强泡沫铝在准静态压缩条件下的变形行为。用不锈钢圆管为面板，碳化硅颗粒增强泡沫铝为夹芯制备层合圆管，研究了层合圆管在准静态压缩条件下的变形行为和能量吸收性能。研究表明：碳化硅颗粒增强泡沫铝的屈服强度在5～12MPa之间，对泡沫铝材料的力学性能有明显的增强作用；层合圆管在保持泡沫铝轻质、高吸能效率的同时，大幅度提高了吸能能力；碳化硅增强泡沫铝层合圆管的压缩屈服应力达到45MPa，平台应力达到40MPa，具有优良的吸能性能。     

泡沫铝材料的阻尼机制

采用空气加压渗流工艺制备了孔直径为0.8~1.4 mm、孔体积分数高达76%的宏观孔开孔泡沫铝材料,采用多功能内耗仪测试了泡沫铝在不同温度、不同频率和不同振幅下的内耗谱特征,研究了泡沫铝的阻尼性能,分析了其阻尼机制。结果表明:泡沫铝主要有三种阻尼机制,一是孔周围的应力集中和模式转换,二是孔洞/金属基体界面处由于动力学模量相差很大而使机械能转化为热能,三是孔洞发生不均匀的膨胀或畸变使外加应变能耗散为热能。     

PETG连续挤出发泡行为

使用环氧型扩链剂对苯二甲酸-乙二醇-1,4-环己烷二甲醇共聚酯（PETG）进行熔融扩链,并利用高级扩展流变仪,熔体强度测定仪和扫描电子显微镜分别进行了剪切流变、拉伸流变测试和连续挤出发泡行为研究。结果表明：扩链后PETG的储能模量、损耗模量、复数黏度随扩链剂含量的增加而增大,而其损耗因子随扩链剂含量的增加而减小;扩链剂的加入,能有效提高PETG树脂的熔剂强度和改善其“可发泡性”,在发泡成型过程中可以有效阻止泡孔的塌陷和破裂,进而形成泡孔尺寸和形态分布较为均匀的制品。     

芳纶浆粕纤维增强酚醛泡沫的微观结构及性能

采用芳纶浆粕(AP)纤维对酚醛泡沫进行增强制备了AP纤维增强酚醛泡沫,考察了AP纤维增强酚醛泡沫的压缩强度、压缩模量、泡孔结构以及热稳定性能。结果表明:随着AP纤维填充量(质量分数)增加,酚醛泡沫的压缩强度和压缩模量均呈先增加后减小的变化趋势;当AP纤维的填充量为3.1%时,酚醛泡沫的压缩强度最大,为0.37 MPa,此时泡孔尺寸明显变小且均匀性提高,纤维分布在泡壁中通过与树脂形成良好的结合起到增强效果;当AP纤维填充量为4.58%时,压缩模量达到最大,为14 MPa;AP纤维的加入有助于提高酚醛泡沫的热稳定性。     

稀土对泡沫铝及泡沫铝合金耐腐蚀性能的影响

研究了稀土对泡沫铝及泡沫铝合金泡沫化和压缩性能的影响,讨论了稀土加入量和泡沫铝及泡沫铝合金耐腐蚀性能的关系。结果表明：稀土对铝合金泡沫化无异常影响;在泡沫铝和泡沫铝合金中添加适量稀土元素,可以提高泡沫铝和泡沫铝合金的耐腐蚀性能;相同腐蚀介质中,孔隙率高的泡沫铝合金腐蚀更严重;稀土对泡沫铝及其合金的力学性能影响不大。     

普通与急冷Al-Si-Zn钎料的显微组织与力学性能

向Al-Si钎料中添加质量分数为0.1%~7.0%的锌粉,采用电弧炉熔炼法和单辊熔体快淬法制备了普通和急冷Al-Si-Zn钎料,并用这两种钎料对304不锈钢和6063铝合金进行钎焊,研究了这两种钎料的组织、抗拉强度以及钎焊接头的抗剪强度。结果表明:随着锌粉添加量增加,两种钎料的润湿角均减小;与普通钎料相比,急冷钎料的晶粒更加细小,组织更加均匀;当添加锌粉的质量分数为0.5%~3%时,Al-Si-Zn相呈弥散状,钎料强度较高;当添加锌粉的质量分数超过3%后,Al-Si-Zn相呈聚集状,钎料强度较低;成分相同时,急冷钎料的抗拉强度及接头的强度都高于普通钎料的;但急冷钎料仍为细晶结构而非非晶结构,其组织仍有待改善。