C_f/Mg复合材料的热膨胀系数及其理论计算

采用负压浸渗-液固挤压法制备了定向短切碳纤维(aligned Csf)及穿刺-2D碳纤维织物(2.5DCf)增强镁合金复合材料,观察了两种复合材料的微观组织结构,测定了其在30～350℃范围的热膨胀系数(α),并在Schapery模型的基础上提出了计算定向Csf/Mg复合材料及2.5DCf/Mg复合材料α值的修正模型。结果表明,在30～200℃范围内,两种Cf/Mg复合材料的α值均表现出随温度的升高而升高的趋势,但在超过250℃以后,α值出现降低或稳定的现象,其原因为随着温度的升高,铝元素固溶度的增大、基体发生部分塑性变形等因素导致的;提出的修正模型理论计算值与其相应的实验测试α值之间的误差均在5%之内,表明该修正模型能够有效预测实验中的α值。     

C纤维增强镁基复合材料热成形微观组织模型

以C纤维增强镁基复合材料在高温变形过程中的物理机制为基础,建立了C纤维增强镁基复合材料高温变形时以Yada模型为基础的微观组织模型。将该微观组织模型应用于镁基复合材料的高温变形,编写C++程序求解,根据实验数据对模型进行回归,确定高温状态及半固态下微观组织模型中的特征参数值。C纤维增强镁基复合材料的热模拟实验结果和定量金相实验结果证实,初生α相晶粒尺寸的样本数据的平均相对误差为6.89%,非样本数据的平均相对误差为7.08%。模型预测精度较高,能较好地描述镁基复合材料高温塑性变形时的微观组织演变行为。     

基于随机顺序吸附法的Csf/Mg周期性体胞模型的建立及其应用

采用随机顺序吸附法建立了Csf/Mg复合材料周期性体胞模型,对Csf/Mg复合材料的拉伸性能进行了有限元模拟。对比拉伸试验结果,验证了该周期性体胞模型的有效性。模拟结果显示:随着Csf/Mg复合材料中纤维体积分数的提高,其拉伸性能不断提高,弹性模量、屈服强度和抗拉强度均随之增加;平行于外载方向的纤维承载了最大的应力,而与外载方向约呈60°角的纤维承受的应力最小;平行于外载方向的纤维,其端面附近的基体也承受了较大应力;在拉伸变形的过程中,基体的塑性变形由纤维附近区域向基体其他区域扩展。     

电磁致动式微滴按需喷射装置的设计及实现

针对现有商业化微滴按需喷射装置需根据喷射材料性质定制而较难直接用于研究不同材料喷射行为的现存问题,设计并实现了一种基于电磁致动器的机械振动式低成本微滴按需喷射装置。该装置由激振系统,喷射坩埚及相应的低氧环境保护系统,加热及温度控制调节系统组成。采用该微滴喷射装置进行试验,通过调整电磁致动器激励电压脉宽成功实现了不同喷射频率下水和石蜡微滴的按需可控喷射,试验结果证明了该装置的稳定性以及实现不同材料微滴喷射的可行性。     

基于GA-BP混合算法的液固挤压工艺组合参数逆向设计

为改善液固挤压复合材料成形过程中金属的流动均匀性,减少制件的内部损伤缺陷,基于人工神经网络及遗传算法,采用改进的混合GA-BP算法建立了设计参数与控制目标的非线性映射关系。通过对样本集的学习,初步建立了液固挤压工艺组合参数知识库,将网络预测值与实验值进行对比,其最大相对误差不超过0.79%,说明采用GA-BP混合算法建立的预测模型具有较高的预测精度。利用所建立的预测模型,分析了模具参数和工艺参数组合对制件变形均匀性的耦合作用,为液固挤压工艺的综合设计与优化提供了理论依据。     

超塑性微挤压成形测控软件开发

针对超塑性微挤压成形实验中操作不便、自动化程度较低的问题,基于VB.net平台开发了功能完备的测控软件;首先从成形系统的控制模型出发,运用面向对象方法设计了实用、简洁、清晰的软件架构;其次,解决了控制软件与多种硬件设备的通信问题,实现了对实验过程的控制与实时监测,并开发了基于Access数据库和XML文档的数据管理模块;该控制软件操作方便、扩展性强、易于维护,很好地满足了常温和高温下的超塑性微成形实验。     

锌合金的液态模锻强化

利用ＳＥＭ，ＴＥＭ，ＸＲＤ及能谱分析研究了铸态和液态模锻ＺＡ１２，ＺＡ２７合金的显微组织，结构表明液态模锻不仅使晶粒细化，还具有固 化和弥散强韧化效应，富铝α相中Ｃｕ增多，断口形貌转变为韧性断口。     

金属熔滴与基板碰撞变形的数值模拟

为了保证熔滴沉积增材制造工艺中熔滴间的良好结合及成型精度,对熔滴与基板碰撞后的变形及凝固过程进行数值模拟研究.采用两相流模型,结合自由表面跟踪算法和凝固界面跟踪算法,建立了熔滴变形及凝固的耦合计算模型并求解.分析计算结果表明熔滴温度场变化与形态变形过程相吻合;熔滴与基板的接触部分瞬时就发生了凝固,因此凝固层半径和熔滴外...     

Al2O3sf/LY12棒材半固态挤压工艺温度场的有限元模拟与分析

基于瞬态热传导问题有限元法的基本原理，建立了半固态挤压成形过程中瞬态轴对称温度场的有限元模型。结合工艺试验采用的数据，利用有限元软件ANSYS对挤压成形复合材料棒材连续过程的温度场进行了数值模拟，得出了反映该过程温度场分布和变化情况的云图。结合试验研究和模拟结果对其工艺规律进行了深入分析，为进一步设计优化工艺参数提供了理论依据。     

压电驱动式微挤压成形系统设计及实验研究

针对压电陶瓷在作为微成形驱动器时存在的行程短、公称载荷低等问题,设计了"滑轮-丝杠-楔块"自动进给机构以实现坯料的持续挤压,采用温成形工艺改善金属成形性来扩大压电驱动系统可成形材料的范围。以此为基础,构建压电驱动式微挤压成形实验系统,并利用ZnAl4合金进行了实验验证。实验结果表明:在循环工作模式下,调节进给机构的预紧力至2600N,可以获得良好的自动进给效果和较高的成形效率;成形温度由230℃增加至270℃时,挤压ZnAl4合金所需挤压力减小50%左右。