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纯扭转状态下多孔芯复合圆轴的“剪切破坏”力学模型

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北京信息科技大学学报（自然科学版） 2023年第5期38卷 88-94页

作者：刘培生北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室北京100875

以多孔材料为芯体、致密材质圆管为外壳且芯体和外壳结合为一个整体的复合构件,有望用作一种综合性能优秀的轻质圆轴类型。在前期对于多孔材料扭转条件下力学关系研究工作的基础上,根据作者自建多孔材料八面体结构模型,进一步演化出多... 详细信息

以多孔材料为芯体、致密材质圆管为外壳且芯体和外壳结合为一个整体的复合构件,有望用作一种综合性能优秀的轻质圆轴类型。在前期对于多孔材料扭转条件下力学关系研究工作的基础上,根据作者自建多孔材料八面体结构模型,进一步演化出多孔芯复合圆轴在纯扭转载荷作用下的“剪切破坏”力学分析模型。从该分析模型出发,推演了该类复合圆轴在发生纯扭转时的安全承载等力学关系,得出了复合圆轴中承载能力相对较强的圆管外壳和承载能力相对薄弱的多孔芯体两者的安全承载表征。

关键词：多孔材料复合圆轴力学性能扭转

负载二氧化钛纳米线多孔钛镍合金的制备及应用

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化学学报 2013年第6期71卷 947-950页

作者：崔光刘培生北京师范大学核科学与技术学院北京100875

通过高温真空烧结法和水热反应法成功制备了表面负载有二氧化钛纳米线的开孔泡沫钛镍合金电极.多孔钛镍合金的烧结温度为1473 K,时间为2 h;水热反应温度为373 K,反应时间为16 h.利用X射线粉末衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)对负载二氧化... 详细信息

通过高温真空烧结法和水热反应法成功制备了表面负载有二氧化钛纳米线的开孔泡沫钛镍合金电极.多孔钛镍合金的烧结温度为1473 K,时间为2 h;水热反应温度为373 K,反应时间为16 h.利用X射线粉末衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)对负载二氧化钛纳米线开孔泡沫钛镍合金进行了表征.将该泡沫电极作为阳极,泡沫镍为阴极组成串联水处理装置,并利用甲基橙溶液研究了该装置电解净化污水的能力.利用紫外-分光光度法研究了不同阳极电压下钛镍合金对甲基橙的分解能力.研究表明,在阳极氧化电压大于30 V的条件下,甲基橙溶液以200 mL/min的流速一次性流经该装置便可使甲基橙的脱色率达90%以上.

关键词：多孔钛镍合金二氧化钛纳米线甲基橙电解

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多孔材料性能模型研究1:数理关系

材料工程 2019年第6期47卷 42-62页

作者：刘培生崔光程伟北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室

三维网状多孔材料是一类优秀的工程材料,其用途覆盖能源、生物、航空航天、环境保护、交通运输等诸多领域。本文作者根据三维网状多孔材料的结构特征,提出了综合简化的八面体结构模型,并在此基础上获得了该材料的系列性能关系。本文综... 详细信息

三维网状多孔材料是一类优秀的工程材料,其用途覆盖能源、生物、航空航天、环境保护、交通运输等诸多领域。本文作者根据三维网状多孔材料的结构特征,提出了综合简化的八面体结构模型,并在此基础上获得了该材料的系列性能关系。本文综合介绍了该模型及此类材料的基本物理、力学性能数理关系,从单向拉伸到多向拉压,以及传导性能和比表面积等。对该简化结构模型的根源、特点等进行了比较全面的描述,同时与同类模型进行了对比分析,并对不同性能模型及其性能关系进行了逐一诠释,其中代表性的问题有多孔体承载时涉及的孔棱细梁假设、孔棱弯曲、承载单元约束力,以及拉压性能关系中涉及的修正系数、塑性指数取值等。经实验验证该模型具有良好的实用性。

关键词：多孔材料性能模型数理关系

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泡沫钛生长二氧化钛纳米管的制备

稀有金属材料与工程 2017年第3期46卷 847-852页

作者：崔光孙进兴刘培生北京师范大学射线束技术与材料改性教育部重点实验室北京100875

研究了泡沫钛孔隙表面生长二氧化钛纳米管的制备方法及二氧化钛纳米管的生长机理。利用与制备多孔陶瓷类似的方式,采用高温真空烧结法制备了多孔泡沫钛镍合金。对该泡沫合金进行了表面改性,通过阳极氧化法在多孔泡沫钛镍合金的孔隙表面... 详细信息

研究了泡沫钛孔隙表面生长二氧化钛纳米管的制备方法及二氧化钛纳米管的生长机理。利用与制备多孔陶瓷类似的方式,采用高温真空烧结法制备了多孔泡沫钛镍合金。对该泡沫合金进行了表面改性,通过阳极氧化法在多孔泡沫钛镍合金的孔隙表面生成了二氧化钛纳米管结构。借助于扫描电镜的观测和分析,对该二氧化钛纳米管的生长机理进行了表征和研究,同时考察了阳极氧化电压和时间对二氧化钛纳米管结构形貌的影响。结果发现,电压不变而延长氧化时间,纳米管层的厚度增大;氧化时间不变而提高电压,纳米管之间的分界越明显。

关键词：多孔材料泡沫钛二氧化钛纳米管

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一种具有球形孔隙的高孔率泡沫钛合金

材料研究学报 2015年第5期29卷 346-352页

作者：刘培生顷淮斌射线束技术与材料改性教育部重点实验室北京师范大学核科学与技术学院北京100875

通过对粉体熔化发泡法的改进,制备了孔率高达90%的毫米级球孔泡沫钛合金。这种泡沫钛合金的压缩曲线包括弹性区、压缩平台区和"密实化"区等3个阶段。由于是脆性破坏,其中的压缩平台呈锯齿状。这种泡沫钛合金的压缩破坏是通过垂直于载荷... 详细信息

通过对粉体熔化发泡法的改进,制备了孔率高达90%的毫米级球孔泡沫钛合金。这种泡沫钛合金的压缩曲线包括弹性区、压缩平台区和"密实化"区等3个阶段。由于是脆性破坏,其中的压缩平台呈锯齿状。这种泡沫钛合金的压缩破坏是通过垂直于载荷方向的孔隙逐层坍塌破碎而不断推进的,"密实化"是碎块的不断堆积过程。孔壁上的微孔对该泡沫钛的吸声性能有利,未作任何处理的试样在1500-3000 Hz的声频范围内吸声系数最低为0.4左右,在3000-6300 Hz则吸声系数超过0.6,共振频率超过0.9。在较高声频段,这种泡沫钛试样的主要吸声机制为黏滞耗散。

关键词：金属材料多孔金属泡沫金属泡沫钛合金性能

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多孔金属材料失效模式的数理分析

中国有色金属学报 2021年第2期31卷 384-400页

作者：刘培生周茂奇北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室北京100875

三维网状多孔金属材料已广泛应用于工程领域,本文借助于数理分析,综合介绍了此类材料在常见载荷形式作用下的失效模式,并对相关环节展开探讨。全面分析了该材料在单向压缩、双向压缩和三向压缩等压缩载荷形式下的失效行为,重点讨论了多... 详细信息

三维网状多孔金属材料已广泛应用于工程领域,本文借助于数理分析,综合介绍了此类材料在常见载荷形式作用下的失效模式,并对相关环节展开探讨。全面分析了该材料在单向压缩、双向压缩和三向压缩等压缩载荷形式下的失效行为,重点讨论了多孔产品在不同压缩载荷形式下的孔棱拉断和剪切断裂破坏模式,以及在三向压缩载荷形式下可能出现的孔棱屈曲失效模式。结果表明:此类材料承受压缩、弯曲、扭转、剪切等载荷时在多数场合将表现出孔棱拉断的破坏模式,但也存在孔棱趋于剪切断裂这一破坏模式的情况。

关键词：多孔材料泡沫金属常见载荷失效模式

陶瓷空心球/镁合金复合多孔材料制备及压缩性能

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真空科学与技术学报 2022年第1期42卷 60-68页

作者：陈靖鹤刘培生王耀奇宋帅侯红亮北京师范大学射线束技术教育部重点实验室北京100875 中国航空制造技术研究院北京100024

本文选用两种不同的陶瓷空心球(商购氧化铝空心球和自制含硅复合氧化物陶瓷空心球)作为增强体,采用粉末烧结的方式在烧结温度600℃、保温时间3 h 20 min的烧结条件下,成功制备出两种轻质、含孔的镁合金复合多孔材料。通过扫描电子显微... 详细信息

本文选用两种不同的陶瓷空心球(商购氧化铝空心球和自制含硅复合氧化物陶瓷空心球)作为增强体,采用粉末烧结的方式在烧结温度600℃、保温时间3 h 20 min的烧结条件下,成功制备出两种轻质、含孔的镁合金复合多孔材料。通过扫描电子显微镜观察烧结样品的微观结构,发现含硅陶瓷空心球与镁合金的界面处发生了界面反应,生成了含有MgO、Mg_(2)Si等成分的合金相。研究了采用不同种类陶瓷空心球对样品表观密度、压缩强度和比强度的影响。结果表明,采用商购氧化铝空心球制备的复合样品的体密度最低,与镁合金致密体的密度相比,平均表观密度下降了33.3%,为1.20 g·cm^(-3);选用自制含硅陶瓷空心球制备的复合样品的平均表观密度下降了16.1%,为1.51 g·cm^(-3);在压缩过程中两种样品都表现出了弹性阶段、屈服平台和致密化阶段的多孔材料典型的压缩特征;自制含硅陶瓷空心球所制样品的压缩强度明显高于氧化铝空心球所制样品,自制含硅陶瓷空心球所制复合样品的比强度也高于商购氧化铝空心球所制复合样品。

关键词：镁合金陶瓷空心球氧化硅氧化铝多孔材料压缩性能

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轻质多孔陶瓷的制备及吸声性能研究

无机材料学报 2016年第8期31卷 860-864页

作者：孙进兴陈斌刘培生北京师范大学核科学与技术学院射线束技术与材料改性教育部重点实验室北京100875

通过模压法成功制备轻质多孔陶瓷吸声材料,采用JTZB吸声系数测试系统研究造孔剂粒径、含量以及样品厚度对多孔陶瓷材料吸声性能的影响。结果表明:造孔剂含量为50vol%时,大孔径多孔陶瓷吸声性能优于小孔径多孔陶瓷;随着造孔剂含量的增加... 详细信息

通过模压法成功制备轻质多孔陶瓷吸声材料,采用JTZB吸声系数测试系统研究造孔剂粒径、含量以及样品厚度对多孔陶瓷材料吸声性能的影响。结果表明:造孔剂含量为50vol%时,大孔径多孔陶瓷吸声性能优于小孔径多孔陶瓷;随着造孔剂含量的增加,第一吸收峰从低频向高频移动,峰值从0.41增加到0.82,孔隙率过高和过低都不利于提高材料吸声性能;样品厚度从10 mm增加到30 mm,第一吸收峰逐渐向着低频方向移动;造孔剂含量为60vol%,样品厚度为20 mm时,样品整体具有优异吸声性能,并逐层在其背后加入空腔发现,随着空腔层数的增加,样品的第一吸收峰从高频向低频移动,平均吸声系数逐渐增大。

关键词：多孔陶瓷吸声系数模压法

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铝化物涂层高温氧化寿命的预测

清华大学学报（自然科学版） 2003年第6期43卷 766-768页

作者：刘培生梁开明顾守仁北京师范大学材料科学系射线束技术与材料改性教育部重点实验室北京100875 清华大学材料科学与工程系先进材料教育部重点实验室北京100084

对铝化物涂层高温氧化寿命进行实验检测,是一项十分费时且耗能的工作。该文运用半经验公式预测铝化物涂层高温氧化寿命,既可由较高温度下的短期寿命推算涂层在较低温度下的长期寿命,也可由两种不同温度下的退化程度推算其它温度下任意... 详细信息

对铝化物涂层高温氧化寿命进行实验检测,是一项十分费时且耗能的工作。该文运用半经验公式预测铝化物涂层高温氧化寿命,既可由较高温度下的短期寿命推算涂层在较低温度下的长期寿命,也可由两种不同温度下的退化程度推算其它温度下任意给定时间的退化程度。以一种新型钴基合金DZ40M的Ti改性铝化物涂层(厚度约为20μm)为对象,利用1100℃和1050℃的有关实验数据,估算了该涂层在给定温度1000℃下的高温氧化寿命,估算值约为1904h。而相应的实测动力学曲线显示的对应值为2000h左右,从而证明了该估算方法的实用性。

关键词：铝化物涂层高温氧化寿命半经验公式寿命预测退化程度退化寿命钴基合金