不锈钢纤维多孔材料的准静态压缩性能

以直径为■8,20μm的316L不锈钢纤维毛毡为原料,通过烧结工序制备了孔隙率为64.3%~89.3%的不锈钢纤维多孔材料,采用INSTRON测试仪测试了其准静态压缩性能,利用Vic-3D非接触应变测试仪获得了材料的静态压缩应力应变曲线,利用高速摄像机拍摄了材料的静态变形过程,系统分析了孔隙率、纤维直径、材料厚度对多孔材料弹性模量和能量吸收值的影响规律。研究表明不锈钢纤维多孔材料的准静态压缩应力应变曲线分为3个阶段,即弹性变形阶段、弱变形强化阶段和强变形强化阶段。随着孔隙率的降低,多孔材料的弹性模量和能量吸收值逐渐增加,其弹性模量和能量吸收值最大分别达到542 MPa和27.7 MJ/m~3(孔隙率为64.3%)。     

304不锈钢纤维/ZL104铝合金复合泡沫的孔结构、力学、吸声性能及其机理

用渗流铸造法制备ZL104合金泡沫和304不锈钢纤维/ZL104合金复合泡沫，对比研究了两种泡沫的孔结构、力学和吸声性能及其机理。结果表明，调控盐(次盐)的作用使合金泡沫和复合泡沫的孔壁上出现次孔结构而生成多孔孔壁结构；纤维复合后的泡沫以孔壁纤维、穿孔纤维和孔间纤维三种状态存在，与相同孔隙率的合金泡沫相比，复合泡沫的孔隙率为77%～86%、主孔径为0.35 mm、纤维直径为0.1 mm，具有更高的压缩性能和吸声性能。复合泡沫的压缩性能和吸声性能，都随着孔隙率和纤维含量的提高先提高后降低。孔隙率为82%的复合泡沫，纤维含量(体积分数)为5%时力学性能达到2.6 MPa，纤维含量为8%时其平均吸声系数(吸声性能)为0.893。有限元分析结果表明，复合泡沫受力时，孔壁纤维和穿孔纤维能传递和分散应力，并通过位移和偏转等方式消耗能量，使其强度提高；J-A模型分析结果表明，突出到孔隙中的纤维使复合泡沫的表面粗糙度和比表面积和声波在泡沫内的损耗增大，是其吸声性能较高的原因。     

生物医用多孔镁的制备及其耐蚀性能研究

选用球形雾化镁粉作为原料,碳酸氢铵做造孔剂,采用粉末冶金法制备出孔径和孔隙率可控的多孔镁。研究了不同孔隙率的多孔镁在仿生体液(SBF)中的腐蚀性能,以及通过碱处理和碱热处理对多孔镁进行表面改性,以提高其在仿生体液中的耐腐蚀性。通过XRD、SEM分别对所制备的多孔镁及表面处理后样品的物相组成、微观形貌进行分析。结果表明:制备的多孔镁具有联通孔、孔径和孔隙率可控等优异性能;多孔镁的腐蚀速率随孔隙率的增加而增高;通过碱处理和碱热处理等表面改性,均有效的提高了试样的耐腐蚀性能,但碱热处理效果最佳。     

空心球/铝基复合泡沫材料制备及性能研究

采用粉末冶金技术制备了不同孔隙率的空心球/铝基复合泡沫材料,对其进行T7热处理,并开展了不同孔隙率材料压缩性能及隔声性能的测试。结果表明,制备的泡沫材料中空心球均匀分布于基体内,且空心球与基体之间形成明显的过渡层;空心球/铝合金基复合泡沫材料的压缩应力-应变曲线呈现线弹性、应力平台、致密化3个阶段。随着孔隙率的增加,空心球/铝合金基复合泡沫材料的压缩峰值应力、平台应力及能量吸收能力均呈先上升后下降的变化趋势;随着孔隙率的增加,复合泡沫材料隔声性能逐渐下降。     

PEO/CaCO_3/PLA复合材料开孔结构的制备

采用聚乳酸(PLA)、聚氧化乙烯(PEO)、碳酸钙(CaCO_3)熔融共混制备具有开孔结构的PLA多孔材料,借助于扫描电镜、孔隙率、热分析和压缩性能的测试方法,研究了连续混炼工艺对多孔材料结构和性能的影响。结果表明,过高或过低的转子转速和加料量都会导致多孔材料孔隙率的下降。当转子转速为600 r/min,加料量为2.61 kg/h时,孔隙率达到最大值76.8%,压缩模量和压缩强度分别为4.3 MPa和2.9 MPa。提高转子转速有利于多孔材料结晶性能的提高。     

PEO/CaC03/PLA复合材料开孔结构的制备

采用聚乳酸(PLA)、聚氧化乙烯(PEO)、碳酸钙(CaCO3)熔融共混制备具有开孔结构的PLA多孔材料,借助于扫描电镜、孔隙率、热分析和压缩性能的测试方法,研究了连续混炼工艺对多孔材料结构和性能的影响.结果表明,过高或过低的转子转速和加料量都会导致多孔材料孔隙率的下降.当转子转速为600 r/min,加料量为2.61 kg/h时,孔隙率达到最大值76.8％.压缩模量和压缩强度分别为4.3 MPa和2.9 MPa.提高转子转速有利于多孔材料结晶性能的提高.     

烧结多孔铝合金的孔隙参数分析

本文采用粉末冶金法制备了多孔铝合金，讨论了影响多孔铝合金密度、孔隙率等的因素，并用Matlab软件所编写的程序，对多孔铝合金的组织结构进行了分析。     

结构因素对多孔材料吸声性能的影响

多孔吸声材料由于具有比重小、取材范围广、加工制造工艺相对简单等优点而在吸声降噪领域显示出了广阔的应用前景.为了更好的研究与设计多孔吸声材料,总结和分析了多孔材料中孔隙率、孔隙形貌、孔径、厚度和空腔等结构因素对材料吸声性能的影响.发现孔隙率和孔径过大或过小均不利于吸声性能的提高,可能存在一最佳值;而厚度和空腔的增加能有效...     

多孔泡沫材料强化传热特性及场协同分析

实际生产生活中使用到的多孔泡沫材料通常都是非均质的,文章建立了多孔泡沫材料均质与非均质模型,结合场协同理论,从速度与温度梯度矢量的协同关系出发,分析了多孔泡沫材料内部单相流体对流强化换热的物理机制,研究了孔隙率、孔密度以及空气流速对流体顺流方向协同性能的影响。研究表明:场协同原理适用于分析多孔泡沫材料的强化传热机制;多孔泡沫材料孔隙中心与骨架后缘处的协同程度最好,骨架侧缘协同程度最差(协同角接近90°);非均质多孔泡沫材料孔壁附近协同程度较差,相同条件下全场平均场协同角比均质泡沫大;多孔泡沫材料越均匀全场协同情况越好,在相同流速、孔隙率和孔密度下,均质泡沫材料全场平均协同角余弦值可达非均质泡沫的1.2倍。计算结果表明,空气流速为3m/s时,孔隙率为0.8、0.85和0.9的多孔泡沫材料强化传热强度分别是普通平直翅片的3.3倍、1.9倍和1.2倍。该研究对新型散热器设计具有指导意义。     

铝硅闭孔泡沫铝吸声性能研究

利用熔体转移发泡法制备了不同孔隙率(厚度为20mm;孔隙率为67.3%、77.7%、80.4%、88.1%)和不同厚度(孔隙率为79.6%;厚度为10、20、30mm)的铝硅闭孔泡沫铝,运用驻波管法对其吸声性能进行了测试,对其吸声机理进行了探讨,并研究了孔隙率和厚度对其吸声性能的影响.结果发现铝硅闭孔泡沫铝吸声主要是通过亥姆霍兹共振器结构和孔壁微孔以及裂缝等来实现的,实验进一步证实其吸声特性曲线符合理论分析.铝硅闭孔泡沫铝的孔隙率和厚度对其吸声性能影响显著:吸声系数随孔隙率增加而增加;低频阶段,吸声系数随厚度的增加而提高,高频阶段,吸声系数随厚度的增加而下降,但整体吸声性能受厚度影响较小,只出现了最高吸声系数向低频处迁移的现象.     

Mg/NiTi复合材料的制备及阻尼性能

采用Mg粉的无压熔渗法制备Mg/NiTi复合材料以提高多孔NiTi合金的强度和阻尼性能。通过OM、SEM、EDS和XRD分析Mg/NiTi复合材料的显微组织结构,采用压缩实验分析其抗压强度、吸能能力,采用热机械分析仪分析其内耗和存储模量。结果表明:经Mg粉无压熔渗后,多孔NiTi合金的孔隙被Mg填充,其孔隙率由原来的50.38%下降至5.6%,且Mg与NiTi合金的界面结合良好。多孔NiTi合金主要由B2奥氏体相和B19'马氏体相及少量Ni₃Ti相和NiTi₂相组成;Mg/NiTi复合材料除增加了熔渗的Mg相外,还新生成了Mg₂Ni相。Mg的渗入未改变多孔NiTi合金相变行为,但提高了相变温度。Mg/NiTi复合材料的抗压强度可达554 MPa,较多孔NiTi合金提高了61%,压缩断裂方式也由多孔NiTi合金的孔壁崩塌断裂转变为Mg/NiTi复合材料的剪切断裂。Mg/NiTi复合材料的吸能较多孔NiTi合金有大幅提高。同时,Mg/NiTi复合材料的内耗值有所增加,而存储模量大幅提高,整体呈现出更佳的阻尼性能。      

闭孔泡沫铝的力学性能和吸能能力

在闭孔泡沫铝准静态压缩试验的基础上,研究了其力学性能、吸能能力。结果表明,闭孔泡沫铝单轴压缩应力-应变曲线呈现线弹性变形、塑性平台阶段、致密化阶段3个阶段;闭孔泡沫铝的压缩强度、吸能能力随着孔隙率的增大而减小,采用Gibson-Ashby模型分析闭孔泡沫铝的压缩屈服强度,吻合良好。并在此基础上,提出可供工程使用的多孔泡沫金属吸能能力公式,为其工程应用提供理论支持。     

Effects of scan line spacing on pore characteristics and mechanical properties of porous Ti6Al4V implants fabricated by selective laser melting

The use of porous structures is gaining popularity in biomedical implant manufacture fields due to its ability to promote increased osseointegration and cell proliferation. Selective laser melting (SLM) is a metal additive manufacturing (MAM) technique capable of producing the porous structure. Adjusting the parameter of scan line spacing is a simple and fast way to gain porous structures in SLM process. By using the medical alloy of Ti6Al4V, we systematically study the influence of the scan line spacing on pore characteristics and mechanical properties of porous implant for the first time. The scanning electron microscope (SEM) results show that the porous Ti6Al4V implants with interconnected pore sizes which ranges from 250 to 450 μm is appropriate for compact bone. The compression strength and modulus of the porous Ti6Al4V implants decrease with the increase of the scan line spacing, and two equations by fitting the data have been established to predict their compression properties. The compressive deformation of the porous Ti6Al4V implants presented an adiabatic shear band (ASB) fracture, which is similar to dense Ti6Al4V owing to the dense thin wall structures. The ability to create both high porosity and strong mechanical properties implants opens a new avenue for fabricating porous implants which is used for load-bearing bone defect repair and regeneration.     

冰冻铸造法制备Al2O3多孔陶瓷

以冰为造孔模板,采用冰冻铸造法制备了Al2O3多孔陶瓷,借助扫描电镜(SEM)观察了孔结构,并研究了冷冻温度、浆体浓度、烧结温度等工艺对多孔陶瓷显微结构、气孔率和抗压强度的影响。结果表明,可获得层状孔结构的Al2O3陶瓷,且孔结构受冷冻温度和浆体浓度的影响较大。当最大气孔率为80%时,抗压强度为16.1MPa;当最小气孔率为32%时,抗压强度为17.4MPa。     

金字塔形栅格材料与胞状铝合金的准静态压缩性能

在金字塔形栅格材料、胞状铝合金压缩试验的基础上研究其力学性能、吸能能力和吸能效率,结果表明,金字塔形栅格材料的单轴压缩应力-应变曲线呈现线弹性变形、弹塑性、软化、致密化等4个阶段,与胞状铝合金的压缩性能相比,其压缩强度更高,吸能能力更好。     

Anisotropic compressive properties of porous copper produced by unidirectional solidification

Porous copper whose long cylindrical pores are aligned in one direction has been fabricated by unidirectional solidification of the melt in a mixture gas of hydrogen and argon. The compressive yield strength of the porous copper with the cylindrical pores orientated parallel to the compression direction decreases linearly with increasing porosity. For the porous copper whose pore axes are perpendicular to the compressive direction, the compressive yield strength slightly decreases in the porosity range up to 30% and then decreases significantly with increasing porosity. The compressive stress–strain curves depend on the compressive direction with respect to the pore direction, which are due to the stress concentration around the pores and the buckling of the copper between the pores. From two different types of stress–strain curve, the energy absorption capacity of the porous copper with the pores parallel to the compressive direction is higher than that perpendicular to the compressive direction at a given porosity.     

球形孔通孔和闭孔泡沫铝合金的超声衰减性能

研究了球形孔通孔和闭孔泡沫铝合金在1 MHz～10 MHz的超声衰减性能.结果表明:泡沫铝合金的超声衰减性能决定于其孔结构;通孔泡沫铝合金的超声衰减系数α随着孔径d的减小、孔隙率Ps减小和比表面积Sv的增加而增大;闭孔泡沫铝合金的超声衰减系数α随孔径d的减小、孔隙率Ps的增加和比表面积Sv的增加而增大;当孔径d、孔隙率Ps相近时,闭孔泡沫铝合金的超声衰减性能优于通孔泡沫铝合金;在1 MHz～10 MHz二者是具有良好阻尼性能的轻质材料.其衰减机制为在弹性范围内超声应力波在具有大量孔隙界面的泡沫铝合金中的衰减.     

球磨对碳纳米管增强泡沫铝基复合材料压缩与吸能性能的影响

因碳纳米管（CNTs）具有优异的性能,被认为是金属基复合材料理想的增强体,因此如何制备得到CNTs增强体均匀分散的金属基复合材料一直是本领域的研究热点。本文通过原位化学气相沉积（CVD）、短时球磨和填加造孔剂的工艺成功制备了CNTs增强的泡沫铝基复合材料,着重研究了球磨过程对复合泡沫铝的微观形貌、压缩性能和吸能性能的影响规律。结果表明,随着球磨时间的延长,CNTs的分散性提高并逐步嵌入铝基体中,使复合泡沫铝的组织均匀性得到改善。相对于未球磨的含CNTs 3.0wt%的复合泡沫材料,当球磨时间增加至90 min时,复合泡沫铝的孔壁硬度、屈服强度和吸能能力分别提高了67%、126%和343%。     

Fabricating of Open-cell Porous Al-Si Alloy with Pressure Penetration Casting

1-IntroductionPorousmetalspossesshighdampingproperty,ex-cellentthermalphysicalproperty,goodpermeability,acousticandelectromagneticproperty,etc.[1'2].Therearemanymethodsfabricatingporousmetal,suchaspowdermetallurgy,casting,physicalvapordeposi-tion/sputterdeposition,chemical/electrochemicalde-positionandgaseutectictransformation.Pressurecastingcanfabricateopen-cellporousmetalwithwell-distributedporeswithsizebeingonlyfewhundredmicrometer,andithastheadvantageoflowcost.Inthispaperfabricatingprocess…