粉末冶金多孔材料性能研究

为了研究多孔结构的渗透特性和机械性能,采用粉末冶金模压烧结技术制备微孔尺寸约5μm不锈钢、高温合金和铜合金非等厚回转体多孔发汗结构,研究了其微孔分布均匀性、气体渗透性能和力学性能与孔隙率的关系,渗透率随孔隙率增大而增大,强度随孔隙率增大而降低,除铜合金外,延伸率随孔隙率增大而降低。金属粉末冶金多孔材料可用于热防护结构的发汗冷却。     

有序多孔材料在含能材料研究中的应用

有序多孔材料具有高比表面积、孔道形貌排列多样化以及孔径尺寸均匀可调等特点,在众多领域有着广泛的应用前景。综述了目前有序多孔材料应用于含能材料的主要研究进展。涉及到的多孔材料包括单晶硅、氧化硅、氧化铝、碳、聚合物和金属有机骨架材料(MOFs)等。研究内容包括含能材料的制备、复合、吸附、分离、检测和传感器等。最后展望了多孔材料和含能材料相结合的发展趋势。     

A1-Mg系多孔材料的烧结工艺与显微组织研究

利用自主研制的原位烧结系统,采用低温反应自熔工艺制备孔缘强化的细微孔径Al-Mg金属多孔材料,并对烧结工艺、显微组织进行研究。结果表明:在437~462℃范围内烧结能得到孔洞结构,但是孔洞体积小、形状不规则,材料的孔隙度也低;超过462℃后得到的孔洞体积较大,孔缘周围生成含Al3Mg2金属间化合物相的强化层;孔洞的数量主要由镁含量决定,而孔洞的大小主要由烧结温度、时间及镁颗粒的大小决定。     

引信用多孔合金材料研究

在分析了多孔合金材料的孔隙结构特征后，提出了引信用多孔合金材料的孔隙模型，并通过特殊的工艺，制出了走孔径、定排布、孔壁光滑的贯通孔微孔多孔材料。这种材料空气透过性的离散性很小。文章还对影响透过性的有关因素及成孔机制进行了分析。     

基于 EPDM 热解材料的力学性能研究

为研究固体火箭发动机包覆层材料在不同热解程度下的微观结构和力学行为,通过热重分析得到三元乙丙（ EPDM）包覆层的热解温度范围。分别对不同热解温度下的EPDM试件进行力学实验和电镜扫描,并从微观角度分析材料力学行为发生变化的原因。结果表明：在初始热解程度下,材料只是发生了少量的失水和气体的逃逸,其力学行为仍属于粘超弹材料范畴;随着材料热解程度的增加,部分材料基体发生裂解,其力学行为表现为脆性材料特性。     

纳米多孔硅含能材料性能研究

结合微机电系统(micro-electromechanical systems)加工技术采用电化学腐蚀法制备多孔硅,通过扫描电镜、比表面积测试仪、差热和红外对多孔硅结构参数以及多孔硅含能材料性能进行了分析,同时对其发火性能进行了测试,结果显示多孔硅具有均匀的纳米尺度孔径,孔径为20 nm左右,较大的比表面积以及良好的海绵体结构特性;纳米多孔硅含能材料在热能刺激下515℃时可发生热分解反应;在热烘烤2 min或者1.6 A直流条件下多孔硅含能材料可靠发火。表明了纳米多孔硅含能材料在没有金属壳体条件限制时,可以在热能和电能刺激下发生点火作用。     

铁基泡沫材料动态压缩力学性能与吸能特性分析

针对航空航天兵器等领域对抗冲击材料与结构的迫切需求,采用霍普金森压杆系统,研究铁基泡沫材料动态压缩力学性能,并给出不同应变率下铁基泡沫材料的能量吸收特性。结果表明:铁基泡沫材料具有较强的应变率敏感性,与静态压缩相比,动态加载条件下铁基泡沫材料的最大压缩应变更大,且动态压缩曲线出现应力平台段,应力平台值随应变率增大而增大;铁基泡沫材料在4个应变率下的单位体积吸收能量分别为169.45、202.36、219.26、254.24 kJ/m3,其单位体积吸收能量值随应变率的增大呈线性上升趋势。     

二维轴对称冲击波在多孔材料中衰减规律的实验研究

本文采用二维拉氏实验技术研究多孔材料中的冲击波衰减规律。该实验技术,包括二维锰铜——康铜环型组合拉氏量计,二维轴对称冲击波加载装置及其测试技术,可同时测得试件中不同拉氏位置上的压力和径向位移的随时间变化曲线。本文测得了多孔Al_2O_3材料和有机玻璃中的二维轴对称冲击波的衰减过程。     

基于均匀化理论的多孔材料细观力学特性数值研究

根据弹性均匀化理论,并结合有限元方法推导出适用于二维周期结构的均匀化有限元格式,计算出不同相对密度下的正方形孔洞材料的等效弹性参数,以及等效弹性参数与胞元绕坐标系旋转角度的函数关系,考察了胞壁固体相的力学性能参数对宏观力学性能的影响。并将数值计算结果与已有的理论公式进行了比较和分析。结果表明,正方形孔洞材料是各向异性的,其等效弹性参数主要由结构的相对密度来确定,对基体材料的泊松比的变化并不敏感。在相对密度较小的情况下,Gibson公式和Kim公式与均匀化有限元结果吻合较好;当结构相对密度较大时,理论公式结果必须被有限元结果所修正。     

应用Voronoi随机模型研究多孔材料中波的传播特性

高孔隙率泡沫金属材料由于其较长的应力平台可以吸收较多的能量,在结构耐撞性设计中有重要的应用前景。然而,实验研究表明当高孔隙率泡沫金属材料承受强冲击载荷时,可能发生应力/力增强现象,从而对被保护结构造成较严重的损伤。采用二维Voronoi随机分布模型研究"真实"泡沫材料在不同持时的强冲击载荷作用下可能出现的力/应力增强现象。对5种不规则的泡沫金属材料计算结果表明:在强冲击载荷达到一定强度时,在泡沫金属材料中应力/力传递会出现应力/力的增强现象。     

泡沫铝镁合金的压缩与吸能性的研究

对用渗流法制备的泡沫铝镁合金进行了准静态压缩实验,测试了其压缩应力-应变曲线,研究了泡沫铝镁合金的准静态压缩力学行为及其吸能性,并与泡沫纯铝的静态压缩性能进行了比较.实验结果表明, 泡沫铝镁合金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;随孔径的增加,泡沫铝镁合金的屈服强度升高、吸能量上升.由于铝镁合金的强度远高于纯铝,从而使泡沫铝镁合金的压缩屈服强度及吸能性均显著高于泡沫铝.     

外壳材料对PELE作用效果的影响

为了研究外壳材料对PELE作用效果的影响,采用不同材料外壳的PELE垂直侵彻装甲钢靶进行试验研究和数值仿真。结果表明,外壳材料的密度和压拉比对PELE的毁伤效果产生重要影响。随外壳材料密度的增大,PELE的存速能力增强;随外壳材料压拉强度比的增大,破片横向效应显著增强。     

结构特征参数和应变速率对泡沫铝压缩力学性能的影响

采用MTS万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)对具有不同结构特征参数的泡沫铝进行准静态和动态单轴压缩试验,分析了试样高径比、初始密度以及应变速率对其力学行为的影响.实验结果表明:在准静态压缩试验中,高径比越小,塑性屈服应力越高,塑性屈服平台长度越短,归因于端面摩擦效应;初始密度微小的变化都会对泡沫铝的力学性能...     

Sc和Ti复合微合金化对Al-Mg合金组织与性能的影响

研究了微量Sc和Ti复合合金化对Al-Mg合金显微组织与拉伸性能的影响。结果表明 :Sc和Ti复合微合金化可显著提高Al-Mg合金的强度。在Al- 5Mg合金中 ,采用Sc和Ti复合微合金化可形成Al3 (Sc ,Ti)复合粒子 ,初生Al3 (Sc ,Ti)颗粒具有极强的细化晶粒的作用 ,次生Al3 (Sc,Ti)质点强烈地钉扎位错和亚晶界 ,从而有效地抑制合金的再结晶。Sc和Ti复合微合金化还可大大促进微量Sc在Al-Mg合金中的各种强化作用。由于Ti的价格比Sc便宜很多 ,采用Sc和Ti复合微合金化可减少铝合金中Sc的加入量 ,从而降低合金的成本     

粒状发射药巴西试验的力学分析

针对发射药的受力特点,采用巴西试验对发射药的力学性能进行了试验研究,应用弹性接触理论和弹性力学平面问题的相关理论分析了其应力分布规律,结合Griffith强度准则得到了发射药抗拉强度的计算公式。结果表明,初始裂纹发生在发射药的中心部位,并发生对径劈裂,表明巴西试验适用于测量发射药的抗拉强度;发射药抗拉强度是由发射药破碎时的载荷和发射药和压头的接触面宽度决定;当储存时间由39 a延长到47 a时,发射药的抗拉强度由13.11 MPa变为12.58 MPa,减小4%。     

纳米材料的力学性能

综述了纳米晶体材料和纳米碳管材料的力学性能研究的最新进展。实验数据表明纳米晶体材料的强度与其晶粒尺寸大小的关系并不遵循Hall-Petch方程。相对于常规晶体材料 ,纳米材料的超塑性发生在更低的温度和更高的应变速率下。理论计算和实验数据表明 :纳米碳管是一种有着高刚性、高强度、高韧性和低密度的材料。纳米晶体材料和纳米碳管的异常的力学性能已经有了一些应用实例     

陶瓷块复合材料抗弹性能研究

用环氧树脂将陶瓷块复合成复合材料 ,在 7 6 2mm穿甲弹的撞击下 ,复合材料表现出 ,当复合材料中的陶瓷块尺寸小于 12mm时 ,防护系数随陶瓷尺寸的增加缓慢增加 ;而当陶瓷尺寸大于 12mm时 ,防护系数随陶瓷尺寸的增加快速增加。在抗弹过程中 ,相对于使弹体发生破碎的抗弹作用来说 ,陶瓷的磨削作用对抗弹性能贡献不大     

高速侵彻战斗部壳体材料动态力学性能研究

利用分离式霍普金森压杆对3种高速侵彻战斗部壳体材料的动态力学性能进行了研究,得到了3种壳体材料在高应变率条件下的力学性能,同时拟合出了3种材料各自的本构方程,为数值模拟和高速侵彻战斗部壳体材料的优选奠定了基础。