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.     

放电等离子快速烧结C/Cu复合材料的组织和摩擦磨损特性研究

利用机械合金化和放电等离子快速烧结法制备C/Cu复合材料,采用X射线衍射仪、显微硬度计、销-盘式摩擦磨损试验机和扫描电子显微镜对复合粉末和烧结体的组织结构、硬度、干摩擦条件下的摩擦磨损性能及其磨损机制进行分析.结果表明:C/Cu复合粉末尺寸随球磨时间的延长明显细化,C在Cu中形成过饱和固溶体;放电等离子烧结体组织致密、细小且均匀,随着碳含量增加,烧结体的硬度与密度减小;相对电解粗铜烧结样品而言,C/Cu复合材料表现出较低的摩擦系数和良好耐磨性,其磨损机制主要为粘着磨损和剥层磨损.     

爆炸烧结W-Cu合金药型罩材料及其性能

利用高能球磨制取W-Cu合金化粉末,采用爆炸烧结的方法制取W-Cu合金药型罩材料.爆炸烧结样品相对致密度达到99.6％,EPMA分析表明样品内各成分及元素分布均匀.对烧结样品作XRD分析,计算其晶粒尺寸为26 nm.使用固结样品加工成W-Cu合金药型罩,显示了良好的成形性.进行无隔板的静破甲实验,并与相同工艺条件下制取...     

纳米W粉冲击烧结的分子动力学模拟

粉末冲击烧结是制备高品质W的一种有效方法,而分子动力学方法在尺度极小、过程迅速的数值模拟上有着独特的优势。因此运用分子动力学方法,结合W的嵌入原子势,对常温下的纳米W粉末的冲击烧结过程进行模拟,得到颗粒微观压实过程图、体系速度分布云图、p-U_p、T-U_p、T-p曲线以及径向分布函数。研究了不同颗粒速度及产生的射流对纳米W粉末冲击烧结影响,分析了微观冲击烧结机理。结果表明,低速冲击条件下(500 m/s以下),纳米颗粒无法压实。高速条件下(1 000 m/s及以上),颗粒能获得致密化很高的压实。颗粒间的相互挤压造成的高应力使颗粒表面的原子发生流动变形,原子向颗粒间空隙流动,形成压实。颗粒间产生的射流以及高速冲击导致的颗粒熔化,均促进烧结获得致密度更高的烧结体。     

爆炸烧结制备CuCr合金

介绍了铜铬合金的性能、应用及该材料现有的制备方法。提出了采用机械合金化制粉,进而进行爆炸烧结和后续热扩散处理的制取铜铬合金的方法,并初步进行了实验研究。研究结果表明,采用上述方法可以制造出高密度、组织均匀、晶粒细化的CuCr合金。在wCu∶wCr＝1∶1的条件下,可制出密度大于95%理论密度、硬度HV大于217的具有纳米晶粒的CuCr合金,明显优于热等静压、熔渗和电弧熔炼产品。     

粉末爆炸烧结材料参数效应数值研究

用二维流体弹塑性体模型和Ｅｕｌｅｒ算法完成了粉末爆炸烧结的数值模拟;给出了爆炸烧结过程中密度分布和压力分布;研究了炸药和粉末参数对爆炸烧结的影响;讨论了几种实验装置设计方案的效果。数值模拟和实验结果作了比较,结果是令人满意的。     

局部狭窄血管中血液振荡流的速度和切应力

本文建立一种分析局部缓慢狭窄血管中血液振荡流的数学模型，给出了血液的轴向流速，径向流速和切应力的包含压力梯度项的解析表达式，并讨论了血管内由局部狭窄引起的压力梯度沿轴向变化的规律。文章以局部余弦狭窄为例进行数值计算，详细讨论上游均匀管段压力梯度的定常部分和不同次谐波对狭窄管段内流速和切应力的影响。数值结果表明，与均匀管情况相比，在狭窄段内，血液振荡流轴向流速无论平均值还是脉动幅值均明显增大，且径向流速不再为零。但径向流速仍远小于轴向流速。同时，切应力也不再仅由轴向流速梯度提供，径向流速梯度也将产生切应力，但是在计算管壁切向上的切应力时，径向流速梯度的贡献仍相当大。与均匀管管壁切应力沿流运方向保持恒定不同。狭窄管管壁切应力（平均值和脉动值）将随着狭窄高度的增大而增大，在狭窄最大高度处达到最大，因而沿流动方向产生了较大的切应力梯度。     

功能梯度压电、压磁柱对称问题的振动分析

本文在不考虑体力、体电流和体电荷的情况下, 假定压电、压磁柱壳的材料参数沿圆柱厚度方向呈幂函数分布时, 研究了径向载荷作用下功能梯度压电、压磁空心柱壳的空间柱对称径向振动问题. 首先在柱坐标系下, 由功能梯度材料的参数、本构、梯度和平衡方程推导得出外激励作用下以Bessel函数表示圆柱壳的应力、电势、磁势等物理量的稳态解, 进而对空间柱对称的压电、压磁功能梯度材料动力控制问题进行了理论分析. 可以看出, 当梯度参数时, 即完全退化为横观各项同性压电、压磁柱对称的振动问题, 与文献[16]的基本方程为柱坐标下得出的结果一致. 最后给出数值算例, 结果表明材料不均匀性对沿径向振动各物理量的显著影响, 且用一个特定不均匀性参数值可以优化电磁力耦合的性能, 这在现代工程设计中尤为重要.     

功能梯度压电、压磁柱对称问题的振动分析

本文在不考虑体力、体电流和体电荷的情况下, 假定压电、压磁柱壳的材料参数沿圆柱厚度方向呈幂函数分布时, 研究了径向载荷作用下功能梯度压电、压磁空心柱壳的空间柱对称径向振动问题. 首先在柱坐标系下, 由功能梯度材料的参数、本构、梯度和平衡方程推导得出外激励作用下以Bessel函数表示圆柱壳的应力、电势、磁势等物理量的稳态解, 进而对空间柱对称的压电、压磁功能梯度材料动力控制问题进行了理论分析. 可以看出, 当梯度参数时, 即完全退化为横观各项同性压电、压磁柱对称的振动问题, 与文献[16]的基本方程为柱坐标下得出的结果一致. 最后给出数值算例, 结果表明材料不均匀性对沿径向振动各物理量的显著影响, 且用一个特定不均匀性参数值可以优化电磁力耦合的性能, 这在现代工程设计中尤为重要.     

可压缩烧结材料平面塑性变形

本文简要介绍了可压缩烧结材料平面应变滑移线理论。应用该理论和滑移线场数值解确定了可压缩烧结材料平板镦粗时，在宽高比ｗ／ｈ≥ｔｇ（π／４＋θ／２）、接触摩擦系数非零和工件相对密度任意给定的条件下的塑性区、压板压力分布和最大滑动摩擦系数。用烧结铜试样粗糙平板镦粗实验进行了验证。     

陶瓷粉末烧结演化的同步辐射CT观测

利用SR—CT技术观测了Al2O3（MgO）粉末的整个烧结过程，温度范围～1550℃，重建得到了粉体在不同温度下的微观形貌图像，计算得到了对应温度下的孔隙率，结合烧结理论对Al2O3（MgO）粉末烧结进行了分析。实验结果表明：1300℃时颗粒间开始形成烧结颈，1400℃至1500℃的过程中，气孔重新分布形成连续网络且发生球化，烧结颈长大，为烧结致密化最显著阶段，1500℃至1550℃为烧结后期，变化趋缓。     

金属铝微波烧结微结构演化的在线观测与相场模拟

材料内部微结构及其演化与材料宏观力学性能密切相关,而孔隙是微结构的一种重要形态。在金属粉末微波烧结过程中,由于烧结机理复杂,且受限于传统实验观测手段,目前对金属微波烧结孔隙演化机理的认识尚不清晰。本文采用SR-CT(Synchrotron Radiation Computed Tomography),同步辐射计算机断层扫描技术,对金属铝粉末微波烧结过程中的孔隙演化进行了在线观测,观测到呈条状的孔隙沿短轴闭合这一独特现象,与常规烧结中孔隙圆滑化和球化过程截然不同。基于这一现象,针对金属颗粒在微波电磁场作用下进行了受力分析,认为在微波电磁场中金属颗粒表面产生电子涡流,颗粒受到沿表面法线方向并指向孔隙内部的安培驱动力作用,促进了孔隙沿短轴方向的闭合,据此提出了条状孔隙演化的安培力驱动模型。将这一模型引入相场模拟,基于实验图像模拟孔隙的演化过程,得到了与实验一致的模拟结果,从而验证了安培力驱动模型的正确性。     

功能梯度压电、压磁柱壳问题的振动分析

本文在不考虑体力、体电流和体电荷的情况下,假定压电、压磁柱壳的材料参数沿圆柱厚度方向呈幂函数分布,研究了径向载荷作用下功能梯度压电、压磁空心柱壳的空间柱对称径向振动问题.首先在柱坐标系下,由功能梯度压电、压磁空心柱壳的参数、本构、梯度和运动方程推导得出外激励作用下以Bessel函数表示圆柱壳的应力、电势、磁势等物理量的稳态解,进而对空间柱对称的功能梯度压电、压磁柱壳的动力控制问题进行了理论分析.进一步可以看出,当梯度参数β=0时,即完全退化为横观各向同性压电、压磁柱对称的振动问题,与文献[20]的基本方程为柱坐标下得出的结果完全一致.最后给出数值算例,数值结果表明,材料不均匀性对沿径向振动各物理量有显著影响,且用一个特定不均匀性参数β值可以优化力电磁耦合的性能,这在现代工程设计中尤为重要.     

径向非均匀压电介质中圆孔对SH波的散射

利用复变函数理论对SH波作用下含圆孔径向非均匀压电介质的反平面动力特性进行了研究。压电介质的密度沿径向按幂函数形式变化,但压电参数、弹性参数、介电参数均为常数。利用变量替换法将非均匀压电介质的变系数波动方程组转化为标准的Helmholtz方程组,得到了满足边界条件的波函数解析表达式。通过数值算例分析了入射角度、入射波频率、幂次等对应力集中系数和电场强度集中系数的影响,并与已有文献进行比较。结果表明,某些参数组合下,动应力集中系数与电场强度集中系数均随幂次增大而增大。     

Cu-SiO2烧结材料的摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金技术制备Cu-SiO2烧结材料,通过定速摩擦磨损试验机研究SiO2含量对Cu-SiO2烧结材料摩擦磨损性能的影响规律,在摩擦速度7.8～47 m/s范围内探讨摩擦速度和SiO2含量与摩擦第三体之间的关系.结果表明:随着SiO2含量增加,材料的摩擦系数升高、磨损量降低,同时材料的硬度增加、密度降低、孔隙度增加;摩擦表面所形成的第三体特征与摩擦速度密切相关,当摩擦速度较低时,所形成的第三体疏松而不连续,与基体的结合强度较低,容易从摩擦表面脱离而增加磨损量;当摩擦速度提高时,所形成的第三体致密连续,与基体的结合强度好,有利于提高摩擦系数和降低磨损量;在摩擦温度过高的情况下,基体金属强度降低,削弱了对SiO2硬质点的夹持能力,SiO2破碎严重而使磨损量增加,同时高温状态的第三体变形大且流动性好,可以起到润滑膜的作用而降低材料的摩擦系数.     

纯钼烧结体压缩变形本构模型建立

基于可压缩连续材料的屈服准则和塑性本构关系,推导了粉末烧结材料的压缩变形屈服条件,采用真空烧结技术制备了不同密度的钼,通过在MTS810实验机上进行单向压缩试验,研究了在不同的初始密度,变形温度和应变速率的条件下,纯钼烧结休压缩变形流变应力的变化规律.建立了其流变应力的经验回归模型,进而确定了纯钼烧结材料压缩变形的屈服条件.在此基础上,建立了钼粉烧结材料压缩变形的弹塑性本构模型.这些研究对于提高钼粉烧结材料成形工艺模拟的精度和制定合理的塑件成形工艺具有重要意义.     

温压成型和微波烧结TiC/316L 复合材料的摩擦磨损特性

为提高TiC/316L不锈钢复合材料的致密度和力学性能,采用温压成型和微波烧结复合方法制备了质量百分数为5%的TiC/316L复合材料.在MM-200型环块磨损试验机上研究了复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与传统粉末冶金法制备的复合材料耐磨性能进行了对比研究.结果表明:与传统粉末冶金法相比,在相同的烧结温度下,采用温压成型和微波烧结制备的TiC/316L复合材料虽然内部也存在一些孔隙,但组织比较均匀,烧结比较充分,复合材料的致密度和耐磨性均得以提高.随着温压压制压力的增加,复合材料的相对密度和耐磨性快速增加,但过高的压制压力不利于耐磨性的提高.摩擦磨损试验结果表明在压制压力为400 MPa时,复合材料的耐磨性较好.     

软煤拉伸应力-应变关系的实验研究

提供一种用于测量软煤或土的抗拉强度、拉伸应力 应变关系等拉伸特性的实验装置．利用模具压制出均匀的煤环试件，对煤环内壁施加均布径向水压力使其拉伸变形和破坏．根据实验结果，提出了弹脆性拉断破坏的理论模型，并据此对煤的抗拉强度、弹性常数以及等效孔隙压力系数等进行了分析和讨论．实验数据稳定可靠，散布小，重复性好，说明所提供的实验装置和实验方法简单而有效．     

铝素坯烧结过程微结构演化的实时观测

为实现对金属粉末压坯烧结过程的实时观测,从而验证现有的相关理论,本文利用同步辐射CT(SR-CT)技术,对铝压制陶瓷坯体的固相烧结过程进行实时投影成像;应用滤波反投影算法和数字图像处理技术,得到了陶瓷坯体在整个固相烧结过程中内部微结构演化的三维重建图像,实现了对铝压制陶瓷坯体整个固相烧结过程的无损原位观测,得到了样品由烧结中期进入烧结后期的完整的演化过程图像。通过重建图像,清晰观测了样品的固相烧结过程:在烧结前、中期(烧结时间t<180min、温度T<600℃),烧结颈形成并随烧结时间生长;由烧结中期开始进入后期时(烧结时间t≥180min、温度T≥600℃),样品内部结构演化加剧,气孔由相互连通演化为相互孤立并球化。进一步在实验图像的基础上分析了二面角等烧结特征的变化情况,得到烧结颈尺寸与时间对数有较好的线性关系,并可根据曲线分辨中期、后期。统计了样品在不同烧结时间的孔隙率,得到了孔隙率随烧结时间和烧结时间对数的变化曲线;分析了样品在不同烧结阶段的致密化特点,得到了烧结中期孔隙率和时间对数的线性关系。实验结果验证了现有的烧结理论,并为进一步完善烧结理论以及建立扩散和本构模型提供了高质量的实验数据。     

泡沫铝夹芯双方管结构准静态轴压性能的实验研究

对几种泡沫铝夹芯方管结构的准静态轴压性能进行了实验研究。结果表明,较空管及泡沫铝夹芯单管结构,泡沫铝夹芯双管结构的承载能力及能量吸收效率明显得到增强。双管夹芯结构中外管撕裂模式的结构行程利用率和能量吸收效率高于相应的外管周期折叠模式。而泡沫铝四角填充方式提高了双管夹芯结构相同变形模式下的能量吸收效率和结构变形的稳定性。同时研究了内管管壁及材料强度对泡沫铝夹芯双管结构的影响。随着内管壁厚增大,双管夹芯结构的能量吸收效率提高,而内管材料强度影响不明显。