氧化铝陶瓷低温特性研究

研究了α-Al2O3含量分别为99%和92%的氧化铝陶瓷(以下分别简称99和92氧化铝陶瓷)在室温和低温下(293,195和77K)的力学和热学性能。结果表明:两种氧化铝陶瓷的抗弯强度变化规律相同且变化幅度都较小,说明玻璃相的存在并没有对氧化铝的低温强度造成显著影响;99氧化铝的断裂韧性随温度降低线性升高,而由于晶界玻璃相的存在,92氧化铝的断裂韧性在77K时有所降低。热学性能测试表明,两种氧化铝的热导率随温度的变化规律一致。99和92氧化铝在20K时的热导率分别为4.1和1.7W/(m·K),远远小于不锈钢的热导率14.7W/(m·K)。因此,如果采用氧化铝陶瓷替代不锈钢作为超导绝缘支撑材料可以大大降低系统的漏热,提高超导磁体的稳定性。     

开孔泡沫铝导电性的研究

本文采用加压渗流方法制备开孔结构的泡沫铝,并通过调整工艺参数改变泡沫铝的孔径和相对密度.采用“直流四端电极”法测量了不同参数泡沫铝的电阻,研究开孔泡沫铝的导电性随其相对密度和孔径的变化规律.实验结果表明：随着相对密度的提高,开孔泡沫铝的电导率增大,且电导率随相对密度的改变呈指数关系变化;当相对密度参数基本相同时,随着泡沫铝孔径的减小,由于在制备过程中产生的结构缺陷增多,其电导性下降.     

SiC陶瓷的低温力学和热学性能研究

通过对SiC陶瓷在室温(293K)至低温(77K)下力学和热学性能的研究,分析了其力学、热学性能的变化规律和影响因素,并探讨其作为低温材料的应用前景。实验发现,SiC陶瓷在低温下强度升高,韧性变化却很小。SiC陶瓷热导率在90至360K区间变化幅度较小,而在90K以下则迅速降低,热膨胀曲线随温度接近线性变化,拟合得到其在125~290K温度区间内的平均热膨胀系数约为1.15×10-6,小于室温下一般常压烧结SiC陶瓷的热膨胀系数。     

采用反重力渗流法制备开孔泡沫铝(英文)

采用一套新颖的反重力渗流装置制备开孔泡沫铝。研究表明,采用反重力渗流法所制备的泡沫铝,表现出优良的力学性能且几乎没有渗流不足与渗流过度的缺陷;泡沫铝中的空隙度对其力学性能的影响很大,泡沫铝的屈服应力与平台应力均随孔隙度的降低而升高;升高预热温度与保压压强可有效降低泡沫铝中的空隙度。     

高速工具钢低温热导率的实验测定

通过使用中国科学院理化技术研究所的"金属材料低温热导测试装置".以液氮为冷却介质,采用稳态法,实测了W9M03Cr4V材料在80～300 K的低温热导率.该试验数据精确度高,为高速钢刀具深冷处理的计算机模拟提供了必要的数据,同时填补了该材料低温参数的国内空白.     

盐球渗透铸造法制备开孔泡沫铝的孔结构及压缩性能

使用圆盘造粒机制备近球形的NaCl颗粒,并将其用于渗透铸造制备开孔泡沫铝。盐球的平均抗压缩强度为3.9 MPa,在超声波清洗机中可在5 min内完全塌陷。通过控制热压烧结时间为0.5～2 h,热压温度700℃,可制备堆积密度在0.66～0.83 g/cm³的预制体。延长热压烧结时间会使开孔泡沫铝的孔径从0.48 mm增加到1.16 mm,孔隙率从64%增加到82%。压缩实验结果表明,不同孔隙结构下泡沫体的宏观变形特征基本相同,均表现出逐层塌陷的变形特征。此外,泡沫铝的致密化应变值、弹性模量、平台屈服应力和能量吸收能力均随着孔隙率的增加而降低。当孔隙率为64%时,能量吸收能力最大(15.0 MJ·m^-3)。     

添加造孔剂法制备开孔泡沫铝及其性能研究

以球形尿素颗粒为造孔剂,采用传统的粉末冶金工艺制备开孔泡沫铝并研究了其性能.结果表明,添加造孔剂法制备的泡沫铝可以任意控制孔隙率及孔径的大小,且孔结构良好,保持了造孔剂的形状;高的烧结温度使泡沫铝的压缩强度提高,但过高的温度将导致孔壁熔化.本试验制成的泡沫铝其压缩曲线和泡沫金属典型压缩曲线相似,且抗压强度和经典理论计算结果一致.     

发泡参数对粉末冶金制备泡沫铝显微组织和压缩性能的影响（英文）

使用廉价CaCO_3作为发泡剂,采用粉末压块熔炼工艺制备单胞间具有通道的半开孔泡沫铝。将铝和CaCO_3粉末混合物冷压缩成在空气气氛和一定温度下发泡的致密圆柱形前驱体。研究前驱体压缩压力、发泡剂含量、发泡温度和发泡时间对所得泡沫铝显微组织、线膨胀率、相对密度和压缩性能的影响。结果表明,所得泡沫铝的显微组织分布均匀,晶粒尺寸小于100μm,具有半开孔结构,相对密度为55.4%~84.4%%。随着压缩压力(127~318)的增大,当发泡剂含量为15%(质量分数)时,泡沫铝的线膨胀率、压缩强度和紧实应变增大。当发泡温度从800°C升高到1000°C时,除压缩强度和相对密度外,泡沫铝的其他参数都增大。研究结果表明,最佳发泡温度和发泡时间分别为900°C和10~25 min。     

泡沫铝合金显微组织和压缩力学性能的研究

采用Si、Mg及Cu元素进行合金化处理，制备了几种不同力学性能的开孔泡沫铝，并通过准静态压缩实验，研究合金化对泡沫铝压缩力学行为与吸能特征的影响。实验结果表明：采用Si、Mg及Cu元素合金化处理显著改变了泡沫铝的应力-应变行为与吸能特征，使泡沫铝的屈服强度提高，吸能性大幅度上升。另外，还研究了渗流法制备工艺对泡沫铝微观组织和性能的影响，结果显示由于渗流法制备过程特殊的凝固条件，使得泡沫铝的微观组织比相同成分的铸造铝合金的组织明显粗大。     

氢化锆熔体发泡法制备小孔径泡沫铝

以ZrH_2为发泡剂,采用熔体发泡法制备铝基小孔径泡沫铝,分析其制备过程及影响孔结构的因素;优化实验室制备泡沫铝的工艺条件;借助图形分析方法表征泡沫铝的孔径分布,并与TiH_2制备的泡沫铝进行了对比;采用改进座滴装置研究铝合金与氢化物的润湿行为.结果表明:ZrH_2较适合制备小孔径泡沫铝;优化工艺条件为:Al 650 g,增粘剂Ca 的加入量2.5%,发泡剂ZrH_2的加入量1.0%,发泡温度680 ℃,搅拌时间1.5 min,保温时间2.5 min;制备的泡沫铝孔径均匀,平均孔径小于1.5 mm;ZrH_2在铝合金中的润湿特点是导致泡沫铝孔径较小的主要原因.     

多孔铂电极的蓄热传热性能及热稳定性研究

本研究应用固体物理理论和方法,研究了氧传感器多孔Pt电极材料的热容量、热导率等蓄热传热性能及其热稳定性随温度、时间和晶粒半径的变化规律,探讨了原子非简谐振动对电极材料蓄热传热性能及热稳定性的影响。研究表明,多孔Pt电极的定容热容量随温度的升高先增大后趋于恒定,随晶粒半径和时间的增大而减小;多孔Pt电极的蓄热性能热稳定性系数随温度的升高先急剧增大后迅速减小,最后趋于恒定,在温度约60 K时,其蓄热性能热稳定性最差;多孔Pt电极的热导率随温度的升高先急剧减小后趋于恒定,随晶粒半径的增加而增大,随时间的增长而减小;表面层对热导率的贡献随温度升高先急剧减小后趋于0;多孔Pt电极原子振动的非简谐效应使其热容量有所减小,而使蓄热性能热稳定性系数和热导率有所增大。本研究所得结果与其他文献的结果基本一致,其结论可为固体电解质氧传感器的稳定性问题提供理论指导。     

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。     

开孔泡沫金属热传导性能的理论研究与数值模拟

基于Ashby的规则正立方体单胞模型,研究了轻质泡沫金属材料的拓扑构型(孔隙率和孔径大小)对其热传导性能的影响。利用最小热阻法推导了开孔泡沫金属气固两相的等效热传导系数的表达式,并首次采用简化的积分方法,得到了等效热传导系数的近似解析解。应用ABAQUS有限元分析软件模拟了开孔泡沫金属横断面的热流密度分布和稳态热传导Fourier定律,分析了不同孔隙率和孔径大小开孔泡沫材料的热传导性能。结果表明,多孔泡沫金属的热传导系数随着孔隙率的增大而线性减小,且当孔隙率保持恒定时,热传导系数与孔径的大小无关。理论分析和数值模拟结果吻合较好。研究结果对多孔金属的工程应用具有重要的参考价值。     

Sn-Zn合金相变储热材料的热循环稳定性

以低熔点合金Sn和Zn为原料,制备了Sn-Zn合金,采用XRD,DSC和激光热常数测试仪对产物结构和热物理性能进行了表征。结果表明,Sn-9Zn合金相变温度为198.1℃,相变潜热为65.8J/g,热导率为53.4W/(m.K)。随着热循环次数的增加,合金相变温度略有升高,相变潜热和热导率逐渐降低。经500次热循环后,Sn-9Zn合金的相变温度、相变潜热和热导率变化均在5%以内。     

无压烧结ZnAl/Fe基非晶复合材料的导热性能研究

采用无压烧结制备韧性Zn Al颗粒增强Fe基非晶复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电镜、差热分析仪和激光闪射热导率测试仪分析了复合材料的结构、热稳定性及导热性能。结果表明:在过冷液相区内无压烧结可得到致密的Zn Al/Fe基非晶复合材料;Zn Al的引入没有影响Fe基非晶基体的本质;烧结过程中没有界面反应相生成;复合材料的热稳定性有所降低,但降低幅度不大;在298~423 K范围内,复合材料比Fe基非晶合金有更低的热传导系数,其热扩散系数随温度的升高变化不大,表明材料具有较好的保温性能。     

Al-Si-Cu-Mg-Zn合金的高温相变储热性能研究

制备了20种基于Al-Si-Cu-Mg-Zn合金的高温相变储热材料,采用综合热分析技术研究其储热性能。结果表明,20种储热材料的相变温度处于440℃~650℃之间,均具有较大的相变潜热,大部分储热材料的相变潜热在200 J.g-1以上。Al-Si合金储热材料具有较高的单位质量储热量;Al-Cu-Zn合金储热材料具有较大的单位体积储热量;Mg、Zn能显著降低相变温度,具有较好的扩大储热温度范围作用。     

闭孔泡沫铝的导热性能

研究了孔隙率、孔径对闭孔泡沫铝合金导热系数的影响，结果表明，由于大量孔洞的存在，泡沫铝的导热系数较同样成分的实体材料显著下降，孔隙率在0．80—0.93范围内，约为实体材料的1／30—1／80，随着孔隙率的增加，导热系数迅速下降，而孔径对泡沫铝的导热系数影响不大．从串-并联和并-串联模型出发，分析了孔隙率对泡沫铝材料导热系数的影响，发现串-并联模型更能反映泡沫铝的结构特征，与实测值吻合更好。     

Thermal conductivity of a zirconia thermal barrier coating

The conductivity of a thermal-barrier coating composed of atmospheric plasma sprayed 8 mass percent yttria partially stabilized zirconia has been measured. This coating was sprayed on a substrate of 410 stainless steel. An absolute, steady-state measurement method was used to measure thermal conductivity from 400 to 800 K. The thermal conductivity of the coating is 0.62 W/(m×K). This measurement has shown to be temperature independent.     

高速列车制动盘用Cr-Mo-V钢的导热特性

采用激光脉冲试验法研究不同淬火和回火工艺对高速列车制动盘用Cr-Mo-V钢在50～800℃时的比热容、热扩散系数和导热系数。结果表明,当试验温度低于700℃时,随着试验温度的提高,试验料热扩散系数和导热系数逐渐降低,比热容逐渐提高;当试验温度超过700℃时,试验料热扩散系数和导热系数又随之提高,比热容随之下降。当试验温度低于700℃时,随着回火温度或淬火温度的提高,试验料在不同试验温度条件下热扩散系数和导热系数均稍有提高,比热容稍有降低;当试验温度为800℃时,几组试验料的比热容、热扩散系数和导热系数基本相当。