菱形颗粒冲击材料表面冲蚀磨损特性分析

基于弹射试验装置,借助高速摄像机捕捉不同入射条件下单个菱形颗粒冲击金属表面的动态过程,同时结合试验过程建立菱形颗粒冲击金属表面的FEM-SPH耦合数值模型,通过对比试验现象与仿真结果优化数值模型参数,最后借助数值模型进一步分析菱形颗粒在临界冲击、自身初始旋转以及重复冲击等工况下的运动行为及预测的凹坑轮廓形态.结果表明:优化后的模型能够很好地捕捉颗粒冲击过程中金属表面凹坑的产生及演化规律,并能详细记录颗粒的入射行为及反弹规律,测得颗粒反弹速度和反弹角度误差均在14%以内.临界冲击工况下颗粒动能损失最大,且冲击角越高,残余动能越少;颗粒初始旋转能够改变其反弹后的运动行为及金属表面材料的失效方式;颗粒重复冲蚀对材料表面的作用机制与后续颗粒的入射条件有密切关系,模型成功捕捉到重复冲蚀导致的材料破坏加深和破坏减缓两种特殊现象.

菱形颗粒冲击延性材料的运动行为及凹坑形态研究

针对菱形颗粒的冲蚀磨损过程建立了基于拉格朗日法的耦合数值计算模型,通过模型分析了不同冲击速度v i、冲击角αi和方位角θi下菱形颗粒冲击延性材料的运动学行为和凹坑轮廓形态。结果表明:冲击角和方位角是决定颗粒旋转的关键因素,但会受冲击速度的影响发生变化。冲击速度对前旋颗粒的旋转方向和运动行为影响较小,产生的凹坑轮廓基本不变;对“后旋”颗粒的运动行为影响较大,存在某一切削速度范围55~100 m/s,当v i在该范围内时,延性材料表面发生切屑分离,当v i小于或大于该范围,均无切屑分离现象发生,只发生材料堆积,但形成材料堆积的原因不同,冲击速度小时初始动能低,不足以将材料切断剔除,被“挖掘”的材料堆积在凹坑表面;冲击速度大时颗粒法向嵌入深,颗粒出现“挖掘”和“微切削”的综合作用,在“微切削”的作用下产生细长切屑堆积在凹坑前面。低冲击角和大方位角的临界冲击在不同冲击速度下产生的颗粒运动行为和凹坑轮廓与“后旋”冲击产生的规律一致,高冲击角和小方位角的临界冲击在不同冲击速度下产生的颗粒运动行为和凹坑轮廓与前旋冲击产生的规律一致。

溶胶法微粒自组装可控合成菱形银颗粒

采用溶胶法,在室温条件下较为粘稠的含银琼脂溶胶中合成具有菱形结构的银颗粒。结果表明,在黏度相近的PVA及琼脂糖溶胶中,也能产生形貌相似的菱形银颗粒结构。对菱形银颗粒形貌和结构的演化过程进行研究,表明该菱形结构是由溶胶溶液中初始生成的纳米银微粒单元自组装聚集生成。该方法简单易行,对可控合成特定形貌的晶体结构具有重要借鉴意义。