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超声外场下SiC_p/7085复合材料界面结合机理

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中南大学学报（自然科学版） 2016年第9期47卷 2968-2975页

作者：李畅梓张立华李晓谦黎正华李瑞卿董方中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室湖南长沙410083

采用半固态混合—机械搅拌—超声搅拌工艺制备体积分数为10%的SiC_p/7085复合材料,通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析制备过程中2种粒度SiC颗粒的界面结合、界面相及成分的演变规律,研究超声外场对复合材料界面结合的影响机理。研究... 详细信息

采用半固态混合—机械搅拌—超声搅拌工艺制备体积分数为10%的SiC_p/7085复合材料,通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析制备过程中2种粒度SiC颗粒的界面结合、界面相及成分的演变规律,研究超声外场对复合材料界面结合的影响机理。研究结果表明:半固态混合—机械搅拌工艺基本实现了大粒度SiC颗粒与基体的界面结合,但在界面处生成了大量Al_4C_3,而对于小粒度颗粒,机械搅拌的作用效果不明显;超声外场作用下的空化效应产生高温高压,有效改善小颗粒与熔体的润湿性,并使得Mg元素在界面处富集,生成MgO和MgAl_2O_4等界面强化相,获得更优的结合界面。

关键词：超声外场 7085铝合金 Si Cp 界面

超声外场对SiCp/7085复合材料颗粒微观团聚与界面结合的作用机理

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工程科学学报 2017年第2期39卷 238-243页

作者：王坤张立华黎正华蒋文李畅梓中南大学机电工程学院长沙410083 中南大学高性能复杂制造国家重点实验室长沙410083

采用半固态混合-机械搅拌-超声施振的方法制备了体积分数为10%的SiCp/7085复合材料,通过金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射对颗粒分布与界面进行研究,重点研究超声外场对复合材料颗粒团聚与界面结合的作用机理.实验结果表明:单纯机械搅拌... 详细信息

采用半固态混合-机械搅拌-超声施振的方法制备了体积分数为10%的SiCp/7085复合材料,通过金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射对颗粒分布与界面进行研究,重点研究超声外场对复合材料颗粒团聚与界面结合的作用机理.实验结果表明:单纯机械搅拌对400目颗粒的团聚与界面结合的作用效果有限;超声外场下,空化作用产生的微射流与瞬时高温高压能够有效破除颗粒团聚体的包裹层,打散颗粒;超声破除颗粒表面氧化膜,除去气体层,使熔体中的镁元素与颗粒直接接触并反应是改善熔体与颗粒润湿性的重要因素;最终在界面处生成MgAl_2O_4强化相,从而获得更优的界面结合.

关键词：颗粒增强复合材料超声外场铝合金碳化硅颗粒团聚界面

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超声外场对微通道中熔体黏性耗散效应的影响

机械工程学报 2015年第20期51卷 79-85页

作者：于同敏武永强王敏杰大连理工大学模塑制品教育部工程研究中心大连116024

针对聚合物熔体在微尺度通道中流动时的黏性耗散效应对其流动行为的影响,通过自行构建的带有温度传感器和超声振子的微注塑成型试验系统,采用单因素成型试验方法,对聚丙烯(Polypropylene,PP)和高密度聚乙烯(High-density polyethylene,H... 详细信息

针对聚合物熔体在微尺度通道中流动时的黏性耗散效应对其流动行为的影响,通过自行构建的带有温度传感器和超声振子的微注塑成型试验系统,采用单因素成型试验方法,对聚丙烯(Polypropylene,PP)和高密度聚乙烯(High-density polyethylene,HDPE)两种聚合物材料在不同工艺参数和超声外场作用下,流经矩形截面微通道时由黏性耗散效应引起的通道出口熔体温升进行试验测量。结果表明,微通道中熔体的黏性耗散效应随注射速度的增加而增强,随入口熔体温度和模具温度的升高而减弱;与不加超声振动相比,施加超声振动使两种材料的微通道出口熔体温升值明显升高;但材料自身的微观分子结构及其热物理性能不同,其温升增幅差别较大。试验注射速度下,施加超声振动比不加超声振动时的PP熔体温升增幅高出34.7%,而HDPE熔体的温升增幅则高达71.7%。当超声频率和工艺参数一定时,增大超声功率使PP熔体的微通道出口温升增加了24.8%,HDPE熔体的温升增加了83.6%。可见施加超声外场作用能使微通道中聚合物熔体的黏性耗散效应明显增强。

关键词：超声外场微尺度通道聚合物熔体黏性耗散试验测量

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超声外场对微模具型腔填充性能的影响

高分子材料科学与工程 2015年第5期31卷 99-104页

作者：于同敏武永强蒋天明大连理工大学模塑制品教育部工程研究中心辽宁大连116023

针对微模具型腔填充困难问题,以细胞培养皿微型制件为对象,设计制造了具有抽真空排气和超声振动功能的微注塑模具。采用单因素短射成型实验方法,研究了高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)材料,在不加和施加超声振动时,熔体温度与模具温度... 详细信息

针对微模具型腔填充困难问题,以细胞培养皿微型制件为对象,设计制造了具有抽真空排气和超声振动功能的微注塑模具。采用单因素短射成型实验方法,研究了高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)材料,在不加和施加超声振动时,熔体温度与模具温度、注射压力及注射速度变化对微模具型腔填充率的影响规律。结果显示,不同工艺参数条件下,施加超声振动比不加超声振动时2种材料的微型腔填充率均明显提高;当改变熔体温度时,施加超声振动比不加超声使HDPE材料的微型腔填充率平均提高了10.14%,PP材料平均提高了6.28%。而工艺参数一定时,增大超声功率也使微型腔填充率增加;超声功率增加到300W时,HDPE材料的微型腔填充率提高了10.12%,PP材料提高了4.98%。这表明施加超声外场作用能够促进聚合物熔体流动,提高微模具型腔填充率。

关键词：细胞培养皿微型腔填充率单因素实验超声外场工艺参数

超声外场对复合材料注射成型流动行为影响的可视化实验

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高分子材料科学与工程 2015年第1期31卷 98-102页

作者：姜开宇李豪吉智于同敏王敏杰大连理工大学模塑制品教育部工程研究中心辽宁大连116023

利用自主研制开发的基于可视化技术的超声激励注射成型装置,对超声频率为19.5kHz时,不同超声功率、不同注射速度以及不同玻纤含量条件下,短玻纤增强聚丙烯(GF/PP)复合材料熔体前沿充填型腔的状况进行直接观测记录,并对超声外场对复合熔... 详细信息

利用自主研制开发的基于可视化技术的超声激励注射成型装置,对超声频率为19.5kHz时,不同超声功率、不同注射速度以及不同玻纤含量条件下,短玻纤增强聚丙烯(GF/PP)复合材料熔体前沿充填型腔的状况进行直接观测记录,并对超声外场对复合熔体充型流动行为的影响进行研究。结果表明,超声外场在一定程度上改善了10%GF/PP的熔体充型流动行为,而且最佳超声功率值随着注射速度不同而有所改变,超声外场对于20%GF/PP的熔体充型流动行为改善效果并不明显。为后续研究超声外场对复合材料注塑成型特性的影响可以提供可靠依据。

关键词：超声外场可视化技术短玻纤增强聚丙烯流动行为

超声外场及均匀化退火对二元铝青铜合金组织与性能的影响

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热加工工艺 2021年第18期50卷 152-154,157页

作者：吕海波李云峰姜锋王鑫索忠源刘祥玲吉林化工学院机电工程学院吉林吉林132022 吉林江机特种工业有限公司吉林吉林132021

研究了二元铝青铜在超声外场及均匀化退火复合处理后组织与性能的变化。结果表明,超声外场处理能显著细化铝青铜合金的铸态组织,铝青铜经过超声外场+600℃的均匀化退火复合处理后能够消除铸态偏析,获得细小均匀的α+(α+γ_(2))组织,使... 详细信息

研究了二元铝青铜在超声外场及均匀化退火复合处理后组织与性能的变化。结果表明,超声外场处理能显著细化铝青铜合金的铸态组织,铝青铜经过超声外场+600℃的均匀化退火复合处理后能够消除铸态偏析,获得细小均匀的α+(α+γ_(2))组织,使铝青铜合金的综合性能最佳。

关键词：二元铝青铜超声外场均匀化退火

超声外场对AlTiC细化剂中TiC粒子过冷形核的影响

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粉末冶金材料科学与工程 2015年第1期20卷 19-25页

作者：宁佳杰李晓谦董方黄明哲中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室长沙410083

在7085铝合金凝固过程中添加质量分数为5%的Al-5Ti-0.2C细化剂,并施加超声外场,运用EPMA、SEM检测超声外场对铝合金溶质元素分布的影响,对比其铸锭凝固组织,探讨超声外场对AlTiC细化剂细化率的影响。研究结果表明:添加AlTiC细化剂的细... 详细信息

在7085铝合金凝固过程中添加质量分数为5%的Al-5Ti-0.2C细化剂,并施加超声外场,运用EPMA、SEM检测超声外场对铝合金溶质元素分布的影响,对比其铸锭凝固组织,探讨超声外场对AlTiC细化剂细化率的影响。研究结果表明:添加AlTiC细化剂的细化率为44.7%,再施加超声外场,细化率可再提高31.4%;EPMA元素面扫描结果表明,施加超声后Ti元素和C元素在晶界的聚集明显减少;SEM元素线扫描结果表明,施加超声外场使Zn、Mg、Cu主要溶质元素相对均匀地分布在铝熔体中;施加超声外场后,TiC粒子形核的成分过冷度增大并且过冷度局部差异减小,有利于形成均匀细小的等轴晶组织。

关键词： 7085铝合金 Al-5Ti-0.2C细化剂超声外场过冷形核

注塑工艺参数和超声外场对聚丙烯制件结晶结构的影响

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高分子材料科学与工程 2019年第10期35卷 124-130,137页

作者：于同敏张拯恺段春争大连理工大学机械工程学院

针对模腔内熔体温度对制件冷却过程中其内部分子的凝聚结构及结晶形态的影响,通过自行设计制造的带有热电偶传感器和超声外场的注塑成型实验系统,采用单因素实验方法,通过测量PP制件成型过程中模腔不同位置处的熔体温度同时利用X射线衍... 详细信息

针对模腔内熔体温度对制件冷却过程中其内部分子的凝聚结构及结晶形态的影响,通过自行设计制造的带有热电偶传感器和超声外场的注塑成型实验系统,采用单因素实验方法,通过测量PP制件成型过程中模腔不同位置处的熔体温度同时利用X射线衍射法,对制件内部微观结构形态的检测分析,研究了不同工艺参数和超声功率变化,对制件内部分子凝聚态结构的影响。结果表明,模腔内熔体峰值温度的升高及降温时间的延长,有利于制件内部分子形成结晶结构;但过高的熔体温度则不利于结晶结构的形成。适当增大超声功率能够有效促进制件内部分子生成结晶结构,使其结晶度提高;但过高的超声功率会使制件的结晶度下降。试验工艺参数条件下,施加600 W超声功率时,制件获得平均48.06%的最高结晶度,有效地提高了制件的力学性能。

关键词：注塑成型熔体和模具温度冷却凝聚结晶结构超声外场 X射线衍射

超声外场及AlTiC细化剂耦合强化细晶与机理研究

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超声外场及AlTiC细化剂耦合强化细晶与机理研究

作者：宁佳杰中南大学

学位级别：硕士

摘要：铝合金铸造过程中,细化凝固组织对铸锭性能具有重要意义。本文实验研究中对比常规铸造与超声铸造,并且在添加AlTiC细化剂基础上施加超声外场,运用EPMA、SEM、直读光谱仪检测铝合金铸锭中主要合金元素的分布情况,以及AlTiC细化剂... 详细信息

摘要：铝合金铸造过程中,细化凝固组织对铸锭性能具有重要意义。本文实验研究中对比常规铸造与超声铸造,并且在添加AlTiC细化剂基础上施加超声外场,运用EPMA、SEM、直读光谱仪检测铝合金铸锭中主要合金元素的分布情况,以及AlTiC细化剂在铝熔体中的分布,对比超声外场及细化剂的细化效果。研究结果表明： 1.超声振动会在铝合金熔体内部产生局部的温度波动现象,实验中超声空化引起的温度波动幅值为2-6℃;温度波动使得熔体起始形核温度由638.4℃提高至644.5℃,使熔体提前进行形核过程;温度波动在过冷形核阶段,能够增大过冷度,并且在枝晶生长过程,熔断二次枝晶臂,增加形核核心;由实验测得过冷度计算形核密度,与实验获得晶粒密度对比得出：超声作用下,形核率提高并非单一由过冷形核引起。 2.在7085铝合金凝固过程中添加Al-5Ti-0.2C细化剂能够明显细化晶粒,当含量为0.5%时细化效果最好,继续添加细化剂含量,不能明显提高铸锭凝固组织细化效果;对不同AlTiC细化剂含量7085铝合金铸锭的DSC测量结果表明,随着细化剂含量增大,铝熔体形核过冷度与最大过冷度都呈递减趋势,当细化剂含量超过0.5%后,熔体过冷度不再有明显变化,熔体形核处于最佳状态。 3.在7085铝合金凝固过程中添加质量分数为0.5%的Al-5Ti-0.2C细化剂,晶粒细化率约为44%,在添加细化剂的基础上施加超声外场,细化率提高32%;EPMA面扫描分析得出：施加超声后,Ti元素和C元素能够相对均匀分布在晶体内部,在晶界的聚集明显减少;SEM线扫分析得到：施加超声使Zn、Mg、Cu主要溶质元素在晶界处含量明显减小,溶质元素相对均匀地分布在铝熔体中,成分过冷度增大并且的局部差异减小;直读光谱仪元素成分测定得出：超声作用使得细化剂在铝熔体中更加均匀分布,并且Zn、Mg、 Cu元素的宏观偏析率也相对减小,有利于TiC粒子在整个熔体中均匀分布,形成细小的等轴晶组织。图40幅,表9个,参考文献76篇。

关键词： 7085铝合金超声外场 AlTiC细化剂过冷形核