纤维改性沥青胶浆高温流变性及低温韧性研究

为了研究纤维改性沥青胶浆的性能,借助针入度、软化点、黏度、动态剪切及低温小梁弯曲试验,研究了不同纤维类型(纤维素、玻璃纤维和聚酯纤维)对沥青胶浆性能的影响规律。结果表明:纤维的添加降低了沥青的针入度,增加了软化点和黏度,说明纤维可以改善沥青胶浆的高温稳定性,也可以改善沥青的高温流变特性和低温韧性;其中纤维素纤维对沥青胶浆的高温流变性能提升效果最佳,聚酯纤维对低温韧性提升效果最明显。

基于Arrinus方程的GH4706高温合金应变补偿高温流变应力模型的建立

GH4706高温合金的高温流变应力模型对指导GH4706锻件生产、预测设备吨位有着重要作用。本文推导了Arrinus方程的高温合金应变补偿高温流变应力的模型,归纳总结了相关流程,成功将该流程自动化,将必要的数学工具模块化。并由此建立了Python综合性数据处理与分析模块,该模块由六大模块组成,可以自动实现高温流变应力曲线的导入、数据处理、自动拟合材料参数、拟合精度的评估等数据处理与分析的操作。最终使用该模块建立了GH4706高温合金的高温流变应力模型,均方根误差(RMSE)只有8.316,且计算速度极快,这对加快生产效率有着重要意义。

凹凸棒土悬浮液高温流变特性初步探究

凹凸棒土(ATP)适于配制盐水钻井液,其流变性研究主要集中在常温条件下,而高温流变特性的研究尚未见诸文献。文中就ATP加量、测试温度、氯化钠、抗高温聚合物等因素对ATP高温流变性的影响进行了充分的试验,并就其流变模式进行了拟合与优选。结果表明:1)ATP悬浮液黏度随自身加量增加而升高,随测试温度升高而降低,温度高于190℃且加量低于6%时,加量对黏度的影响不显著;2)相比于赫巴模式与卡森模式,宾汉模式更适于对凹凸棒土190℃以上的流变特性进行表征;3)氯化钠与抗高温聚合物对凹凸棒土悬浮液高温下黏度的保持均具有一定的促进作用,在160~190℃范围内使得其悬浮液黏度有所提升,加量越高,发生提升现象对应的温度值越低。上述结果对于凹凸棒土抗高温钻井液的配制及其在高温下流变特性的变化规律探究具有一定的理论意义。

非晶态α-烯烃共聚物/丁苯橡胶复合改性沥青的高温流变特性

采用热塑性树脂类改性剂非晶态α-烯烃共聚物(APAO)和丁苯橡胶(SBR)对沥青进行改性制备了APAO/SBR复合改性沥青,测试了其基本性能,同时采用布氏黏度仪和动态剪切流变仪考察了APAO与SBR的质量比对复合改性沥青高温流变特性的影响。结果表明,随着APAO用量的增加,APAO/SBR复合改性沥青的针入度、延度、质量损失率和相位角逐渐减小,软化点、黏度和车辙因子逐渐增大;APAO可以提升沥青的高温抗车辙性能,APAO/SBR复合改性沥青呈现出剪切变稀的现象。

橡胶粉-石油沥青交联机制及高温流变特性

为了研究橡胶粉-石油沥青的交联机制及橡胶粉改性沥青的高温流变性能,通过基本性能、动态剪切流变和傅里叶红外光谱试验对橡胶粉改性沥青材料的高温流变性能和两种材料之间的交联机制进行研究。研究结果表明:橡胶粉可有效改善基质沥青的高低温性能,基质沥青针入度值较橡胶粉改性沥青增大86.44%,软化点较橡胶粉改性沥青减小24.28%,橡胶粉改性沥青的5℃延度较基质沥青减小49.32%,同时橡胶粉改性沥青的复数模量和车辙因子显著高于基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青,相位角明显小于其他两种沥青。基质沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青和橡胶粉改性沥青具有相似的傅里叶红外光谱振动特征峰,但由于橡胶粉和沥青之间发生物理溶胀、化学降解和脱硫等作用导致橡胶粉改性沥青在特征位置的振动峰显著强于其他两种沥青。

胶粉/废机油复合改性沥青的制备及高温流变性能优化

研究主要目的是将胶粉和废机油这两种汽车工业废料用于道路工程中,开发一种可持续环保的沥青胶结料。首先,采用中心组合设计方法进行试验设计,确定制备胶粉/废机油复合改性沥青制备参数;其次,开展旋转黏度、动态剪切流变试验、多重应力蠕变试验评价不同制备工艺条件下复合改性沥青高温流变性能。结果表明在胶粉改性沥青中掺入5%~10%废机油有利于增加胶粉改性沥青的流动性。采用中心组合设计方法确定的废机油掺量、拌合温度、拌合时间最佳参数分别为5%、160℃、20 min。与胶粉改性沥青相比,优化后复合改性沥青的黏度降低了27.1%,其流动性和可泵性提高。与基质沥青相比,优化后复合改性沥青的58℃未老化车辙因子和老化车辙因子均高出了约54%。

6063铝合金高温流变本构方程

采用圆柱试样在Gleeble 15 0 0热模拟机上进行高温等温压缩实验 ,研究了 60 63铝合金在高温塑性变形过程中流变应力的变化规律 .结果表明 :应变速率和变形温度的变化强烈地影响 60 63铝合金流变应力 ,流变应力随变形温度升高而降低 ,随应变速率提高而增大 ,在高应变速率下出现明显的动态软化 .

铝合金7050高温流变应力特征及本构方程

在高温分离式Hopkinson压杆装置进行高温冲击压缩试验,研究航空铝合金7050-T7451在温度范围200—550℃及应变率范围1 400—2 800 s-1内压缩变形时的流变应力变化和特征。结果表明,流变应力随着温度的升高而降低,随应变率的升高而增大。温度对流动应力的影响较应变率对流动应力的影响更为显著。用修正的Johnson-Cook模型建立7050-T7451铝合金的本构方程,描述了该合金材料高温下流变应力、应变与应变率之间的关系。

复掺磁铁矿粉和活性炭粉沥青胶浆高温流变特性研究

复掺磁铁矿粉和活性碳粉制备掺和料沥青胶浆,通过动态剪切流变试验(DSR)和布氏黏度试验,对比研究7组不同复掺比例的沥青胶浆高温流变特性,分析了复掺比例、试验温度和荷载作用频率等对沥青胶浆高温车辙因子、复数剪切模量、相位角和布氏粘度的影响规律。结果表明:活性炭粉在提高复掺沥青胶浆高温稳定性的同时,亦增加其黏度。建议其最佳掺配比例范围为60%~80%。磁铁矿粉与活性碳粉的复掺改性作用对沥青胶浆的相位角影响较小;高温条件下,当磁铁矿粉/活性碳粉复掺比例降低时,沥青胶浆的温度敏感性逐渐减弱。

橡胶沥青高温流变性能研究

为探究橡胶粉对沥青的改性作用,通过布氏粘度试验和DSR试验,研究了制备条件和橡胶粉掺量对沥青粘度、复数剪切模量(G*)、相位角(δ)、车辙因子(G*/sinδ)和疲劳因子(G*sinδ)等高温流变指标的影响。试验结果表明:反应时间越长粘度越大,随搅拌温度的升高,粘度出现先增大后减小的趋势,当搅拌温度为190℃时粘度最大;随橡胶粉掺量的增多,粘度、G*、G*/sinδ和G*sinδ逐渐增大,而δ逐渐减小,当掺量大于22%时粘度急剧增长,掺量大于19%时,G*/sinδ增长不明显,表明过多的橡胶粉对提高沥青高温抗变形能力不明显,反而会降低抗疲劳性能;各掺量下G*/sinδ和T之间都有很好的双对数线性相关性,其中|K|随掺量的增大先减小后增大,当掺量为19%时,|K|最小为0.203,此时橡胶沥青感温性最小。

多聚磷酸/SBS复合改性沥青的高温流变特性

为了研究多聚磷酸(PPA)/SBS复合改性沥青的高温流变特性,利用动态剪切流变仪(DSR)对四种不同掺量的PPA/SBS复合改性沥青及SBS改性沥青进行重复蠕变恢复试验(RCRT)。结果表明:PPA/SBS复合改性沥青变形恢复能力不受加载循环次数与应力水平的影响,但受温度的影响,其在蠕变阶段主要发生黏性流动变形,且卸载后黏性变形不可恢复;PPA/SBS复合改性沥青的累积应变随温度、应力水平和荷载作用次数的增加显著增大,特别是温度和应力水平对改性沥青累积应变的影响较大;在温度和应力水平相同的条件下,复合改性沥青中PPA 1%+SBS 3%的改性沥青蠕变劲度的黏性部分G v值最大,具有最好的高温抗变形能力。

集料化学成分对沥青胶浆高温流变特性的影响

为研究集料化学成分对沥青胶浆高温流变特性的影响,分别将5种氧化物粉末与克拉玛依70#沥青混合并制备成沥青胶浆。利用动态剪切流变仪(DSR)测试沥青胶浆的复数剪切模量和相位角,并以车辙因子G*/sinδ表征沥青胶浆的高温流变特性。结果表明:5种氧化物粉末均能提高沥青胶浆的车辙因子,改善高温性能。在65℃下,掺加氧化镁的沥青胶浆车辙因子提高4.5倍,掺加二氧化硅或氧化钙的沥青胶浆车辙因子提高3倍,掺加氧化铝或氧化铁粉的沥青胶浆车辙因子略有提高。

热变形过程中6061铝合金高温流变应力的数学模型推导

考虑应变速率和温度对变形的影响,根据等温压缩试验得到的应力-应变关系,建立了热变形过程中6061铝合金的高温流变应力模型,并分别采用回归统计法和反求参数法对模型参数求解,对铝合金的变形行为进行了预测。结果表明,根据不同的问题,应选择合理的模型求解方法,以提高计算精度和求解效率。

DIBCH增塑剂改性沥青高温流变特性

以环己烷二甲酸二异丁酯(DIBCH增塑剂)作为沥青改性剂,制备不同掺量的DIBCH增塑剂改性沥青,利用动态剪切流变仪及通过频率扫描实验、温度扫描实验及多应力重复蠕变恢复实验,研究DIBCH改性沥青的高温流变特性。结果表明,DIBCH增塑剂掺入后,沥青中黏性成分占比增多,沥青的高温抗车辙能力降低,但PG等级不发生改变,改性前后沥青的高温等级均为PG58;DIBCH增塑剂对沥青的温度敏感性有一定改善效果;相较于基质沥青,DIBCH改性沥青的高温抗变形能力和蠕变恢复能力较弱。

工业纯铝高温流变行为的实验研究

为了深入了解连续铸轧这一融合了“铸造”和“轧制”两个工艺过程条件下的流变行为与简单铸造+热加工(热轧)组合条件下流变行为的差异,在Gleeble-1500热模拟机上对铸造工业纯铝高温压缩流变行为及其影响因素进行了系列的模拟实验研究,得到了不同变形条件下铸造工业纯铝高温压缩成形过程中的流变曲线;通过多元线性回归分析得到了其应力-应变本构方程;并与铸轧过程物理模拟实验研究的结果进行了对比分析,结果表明:在相同变形条件下铸造工业纯铝高温压缩变形流变应力小于铸轧过程的流变应力,且随着应变速率的增大,它们之间的差值更大。

灰渣沉积物强度与其高温流变特性的关系

通过实验模拟研究了不同温度下灰渣沉积物的强度特性 ,测试了灰渣粘度和表面张力特性 ,分析了灰渣沉积物强度形成机理及其与灰渣高温流变学特性的关系 .

BR1500HSi高强度钢的高温流变行为研究

为探究BR1500HS高强度钢板热冲压工艺的热变形过程,拟建立起高温本构方程以研究BR1500HS的高温流变行为。通过BR1500HS高强钢板高温拉伸试验得到了不同温度、应变速率下材料的真应力-应变曲线,并分析了BR1500HS超高强度钢板在高温状态下的变化规律。基于高温拉伸试验数据,采用双曲正弦形式的Arrhenius模型可较准确地描述BR1500HS超高强度钢板在高温下的流变规律。

沥青高温流变规律研究

利用沥青稠度测试仪对沥青高温剪切过程中的剪应力和剪变率进行了测试,通过对剪应力与剪变率、剪应力与剪切变形关系的研究,得到了沥青对荷载和变形的响应基本规律;根据沥青粘稠度的物理意义,引入了沥青稠度,在稠度与剪变率、剪切变形关系分析的基础上,进行了沥青粘弹性的分析,得到了沥青高温粘稠度变化的基本规律。

基于修正JC模型的TA12钛合金高温流变行为

为了研究TA12钛合金高温流变行为,构建能准确描述其高温流变行为的本构模型,对TA12钛合金进行了温度范围为700～850℃,应变速率为0.001～0.1 s^(-1)的高温拉伸试验。结果表明:在所研究的变形条件下,流变应力随应变的增加而逐渐增大,达到峰值应力后又逐渐减小,直至材料发生断裂,并在850℃、0.001 s^(-1)的变形条件下出现了稳态流动应力。综合考虑应变硬化效应、应变速率硬化效应和热软化效应的影响,提出一种修正的JC本构模型,可准确地描述TA12钛合金的高温流变行为。

5083铝合金高温流变本构关系研究

采用动态热模拟技术进行高温压缩变形试验,分析了5083铝合金的流变行为,建立了该材料的高温流变应力模型。结果表明:应变速率和变形温度显著影响5083铝合金流变应力,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大,在高应变速率下出现明显的动态软化。