双管-中心杆爆炸烧结对改进烧结体质量的实验研究

为了改进单管爆炸烧结装置所得成品诸多缺陷,本实验对烧结装置进行双管设计且添加轴芯的方法,以消除聚心滑移爆轰驱动单管压实过程中常伴随的裂纹及马赫孔现象;同时,由于外管在间隙中飞行所实现的聚能效果使碰撞压力较高,且应力波在双管及轴芯之间的传播、反射使其较之于单管情形而言,烧结体更致密、均匀.最后通过对钨、铜、镍、钴混合金属粉末的烧结体进行分析,其相对密度达98.3%;宏观硬度测试结果表明块体沿径向洛氏硬度非常接近,因而可以推知其强度、密度沿径向分布较为均匀.     

表面涂层对非晶薄带爆炸焊接温度影响探讨

针对在非晶薄带爆炸复合制备块体非晶复合材料过程中涂层对温度的影响，提出对非晶薄带实施涂层后再进行爆炸复合。利用放缩法将涂层后的薄带简化为均匀材料，并对30 m厚的Fe78B13Si9非晶涂层前、后爆炸焊接层内温度场进行系列分析计算，表明:(1) 高速撞击产生的热量主要集中在涂铜层上，涂层处理能够显著减小界面撞击引起的热影响区域；(2) 相对于非涂层的非晶爆炸复合，文中方案平均温升降低约280 K；(3) 铜涂层后，碰撞界面冷却速率高达107 K/s。研究表明，具有表面涂层的非晶薄带在爆炸复合制备层合块体非晶复合材料过程中，能够更好地保持非晶材料的非晶结构，并有效扩大爆炸焊接窗口。     

铝-铝爆炸焊接界面的实验研究

对铝-铝同质金属爆炸焊接进行系列实验,研究不同装药比条件下焊接界面的变化特征。所得试件的金相照片表明,焊接界面均具有宏观波状,但其细观形貌又不同于文献报导的连续性波状界面。本次实验得到的三种界面随装药不同而分别呈正弦曲线型、点线型及纯点型,且后两者不再连续。最后利用爆轰波与金属壳表面相互作用理论进行分析,认为焊接界面细观形貌由射流厚度及堆积特征决定,其中界面连续性类似于水流连续性对流量的依赖,当射流厚度不足时难以形成连续界面。     

基于分维理论的爆炸焊接界面形貌的定量表征

以爆炸焊接界面形貌为研究对象，利用分形理论研究其界面特征。运用三维超景深显微镜获得界面形貌图像，利用Matlab图像分析技术对界面形貌进行二值化处理，基于分形理论计算图像分维值以及多重分维谱。由分维值及多重分形谱的物理意义可知，轮廓分维值是对界面不规则程度宏观度量，而多重分形谱能定量表征界面的起伏程度及高度分布。因而，通过对界面结构进行分形几何分析，可实现界面形貌定量表征，弥补当前定性分析的不足。     

铝-铝爆炸焊接界面剪切行为与断口形貌关系研究

为了研究爆炸焊接界面的剪切损伤行为,本文对铝-铝复合材料开展剪切试验,并基于分形理论对试件剪切断口界面进行表征,尝试建立界面剪切强度与断口轮廓分维值及其多重分形谱关系。结果表明,焊接界面剪切强度随加载速率升高而降低,异于通常金属剪切行为;但从断口形貌及其轮廓分形维可认识界面剪切强度变化原因。此外,多重分形谱起点与终点间的高度差和跨度差值反映了界面的峰、谷落差及分布特征,是界面形貌特征的立体反映,并在数值上也与剪切强度正相关。     

非晶薄带组爆炸复合冲击响应数值分析与制备

利用LS-DYNA对非晶薄带组爆炸复合冲击动态响应进行分析,获得层间碰撞速度、等效应力、等效应变等响应量。通过对涂层与无涂层的薄带组响应数值的对比,表明复合过程中等效应变主要集中在碰撞界面,且最下层应变最大,爆轰产物压力的持续使层间碰撞速度有较小幅度的提高;合理选用涂层材料有利于保护非晶薄带亚稳态结构及宏观完整性。最后在此分析基础上设计了制备实验,SEM和XRD测试表明所获得的样品复合质量良好。     

车载动力电池振动特性分析

车载动力电池是新能源汽车的能源供应系统,行车过程中的振动、冲击激励可能导致相应的故障,甚至安全事故.据此,将电池——车辆简化为五自由度系统并开展振动特性研究,通过拉普拉斯变换将振动微分方程化为五元一次方程组,利用Matlab符号运算获得传递函数表达式,并对螺栓联接电池组安装方案进行分析,获得其振动的幅频特性曲线,结果表明其敏感频率与路面激励、座椅频率相近,据此分析位移传递函数随安装刚度、阻尼变化曲线,依据该曲线可选择合理的安装刚度和阻尼.     

双管一中心杆爆炸烧结对改进烧结体质量的实验研究

为了改进单管爆炸烧结装置所得成品诸多缺陷，本实验对烧结装置进行双管设计且添加轴芯的方法，以消除聚心滑移爆轰驱动单管压实过程中常伴随的裂纹及马赫孔现象；同时，由于外管在间隙中飞行所实现的聚能效果使碰撞压力较高，且应力波在双管及轴芯之间的传播、反射使其较之于单管情形而言，烧结体更致密、均匀。最后通过对钨、铜、镍、钴混合金属粉末的烧结体进行分析，其相对密度达98．3％；宏观硬度测试结果表明块体沿径向洛氏硬度非常接近，因而可以推知其强度、密度沿径向分布较为均匀。     

多层非晶薄带爆炸焊接实验设计

 非晶材料的高强度及其对温度的敏感性，导致爆炸复合制备非晶块体时下限较大而上限较小，使得焊接窗口较窄。通过对非晶薄带涂铜以降低表面硬度，分析表明其不仅能降低下限，同时使高速撞击产生的热量主要集中在涂层上，减小非晶薄带的受热影响区域；再利用损伤力学的思想，在装置设计时采用增设缺陷的方法，以削弱到达焊接界面的反射拉伸波强度，提高焊接上限；降低的下限和提高的上限能使焊接窗口有效地扩大，从而使爆炸复合制备非晶块体易于实现。     

复板静载弯曲挠度对爆炸焊接参数的影响

 爆炸焊接是利用炸药爆轰压力工作的固态焊接技术，广泛应用于制造层状金属复合材料。但对薄复板施焊安装过程中，薄板在自重及炸药重量作用下将发生弯曲。基于弹性力学薄板理论，得出了复板受均布载荷作用下产生的挠度及转角表达式；又通过分析爆炸焊接过程中的基、复板的运动参数，结合再入射流形成的声速限条件、流动限条件，推导出爆炸焊接时射流形成的预置角范围；最后将两者结合推导出在给定复板材料及长、宽的条件下，成功施焊所要求的复板最小厚度。