中国塑性成形技术和装备30年的重大突破与进展

1994以来的30年,在国家重大需求的强劲牵引下,我国塑性成形技术与装备取得举世瞩目的巨大成就,研制出一大批世界第一的成形装备,实现了三大技术跨越,形成了规模最大的研究队伍,我国塑性成形技术总体水平进入世界先进国家行列,多个单项技术和装备达到国际领先水平。选择了其中8项最具代表性成果,并介绍其在塑性工程理论和技术上取得的重大突破以及对国家重大装备研制的突出贡献,分析了我国塑性成形技术与国际领先水平的差距。最后对我国塑性成形技术发展将呈现出的“三超两高”五大发展趋势进行了展望。

锂离子电池塑料-金属复合集流体的特性及制备研究进展

塑料-金属聚合物复合集流体(metallized plastic current collector,MPCC)通过减厚、减重可大幅提高电池的能量密度,且因聚合物自身绝缘、受热收缩、熔融等特性可提高电池的安全性,因此吸引了产业界研究者的诸多关注。了解聚合物基底和MPCC的特性及制备方法有利于高质量MPCC的研发,同时可促进高能量密度、高安全电池的发展,因此本文着重介绍了常用和亟待开发的聚合物的特性,阐明了目前市场生产的高质量PET、PP基复合集流体虽已应用于锂离子电池,但面临着各种挑战,例如PET的溶胀溶解反应,PP与金属层间的低黏结性等,并提出了相应的改进措施。此外,本文总结了聚合物表面沉积金属层的多种方法(磁控溅射、蒸镀、化学沉积和电镀等)的原理、优缺点和设备改良策略、注意事项,以期提高聚合物表面金属层的均匀性、一致性和导电率。最后,为提高MPCC在电池中的应用可行性,明确了MPCC未来研发的重点攻关问题,例如提高金属-聚合物界面黏结性,进一步提高电池安全性和导电率,并阐述了将来的发展趋势:功能化和精细化MPCC在电池中的应用。

退火处理对Pt基块体金属玻璃塑性动力学行为的影响

采用退火的热诱导方法向Pt基块体金属玻璃(Pt-BMG)基体内原位引入纳米晶,通过纳米压痕实验,考察了Pt-BMG在铸态和在玻璃转变温度Tg之上(250℃)退火15 min,2 h和6 h的力学性能和塑性动力学行为.研究结果表明,退火时间从15 min增加到6 h时,Pt-BMG的结晶度从34%增加到57%,平均晶粒尺寸从25.6 nm增加到38.3 nm,硬度和折合模量分别从5.66 GPa和133.83 GPa增加到8.65 GPa和182.89 GPa,同时载荷-位移曲线上的锯齿流变行为呈现从可明显观察到不连续的位移突变到比较平滑的变化规律.通过分子动力学模拟进一步证明,随着纳米晶尺寸的增加,剪切转变区的激活与剪切带的成核呈现先促进后抑制、先增加后减小的趋势.这是由于金属玻璃在塑性变形过程中,小尺寸纳米晶会被剪切带所包裹或溶解,促进了金属玻璃塑性变形的形成;而大尺寸纳米晶在承受载荷时,在晶体内部产生了位错和滑移,进一步抑制了剪切带的成核与传播.本文结合纳米压痕实验和分子动力学模拟,从原子尺度上揭示了纳米晶的尺寸影响非晶合金塑性变形的内在机理,为设计理想性能的金属玻璃提供了有效的实验基础与理论支撑.

浅析材料与工艺对化妆品包装设计的影响

分析现有化妆品包装材料的现有状况,追溯其发展历程,并探讨新材料的应用情况及对化妆品包装设计的影响。采用文献综述和实地观察相结合的研究方法,梳理了化妆品包装材料的发展趋势和技术特点。新的工艺技术的引入也为包装设计带来了更多的创新可能性,这有助于提高包装设计的质量与艺术性,并促进消费者对产品的认同感和购买欲望。在化妆品包装使用中,选择合适的材料和工艺是实现包装功能、追求艺术效果和满足可持续发展要求的关键。

进口再生塑料颗粒中特征污染物的筛选及污染特征研究

为了掌握进口再生塑料颗粒中污染物的污染特性,选取5种不同类型的进口再生塑料颗粒,基于来源及再生利用过程分析其可能含有的污染物类型,筛选出重金属、双酚类化合物〔包括四溴双酚A(BPA)与四溴双酚S(BPS)〕和挥发性有机物(VOCs)3种特征污染物进行污染特征分析。结果发现,5种再生塑料颗粒中检测出6种重金属,包括Cr、Mn、Pb、Cd、Cu、Hg,其中Cr、Mn、Pb的浓度相对较高;5种再生塑料颗粒中BPS的检出率达100%,BPA的检出率为20%~100%,且BPS浓度大于BPA,这可能与实际生产中使用BPS等代替BPA有关;5种再生塑料颗粒中检测出的VOCs中,除二氯甲烷外均为苯的同系物。研究结果可为塑料颗粒后续的再生利用提供基础数据支持,并有助于相关部门进一步规范进口再生塑料颗粒的管控。

异种透明塑料焊接机理及焊缝特征研究

以低熔点镁锌合金(MZA)粉末为激光吸收剂,实现聚芳砜(PASF)和聚碳酸酯(PC)的焊接。使用Trace Pro软件追踪了激光与MZA粉末相互作用过程,扫描电镜(SEM)与焊缝元素分析(XPS)探究异种透明塑料焊接机理,最后探究了粉末粒径、粉末层宽度和厚度对焊接强度及焊缝特征的影响。结果表明:激光与MZA粉末相互作用过程为复合反射行为,并沿着金属颗粒的间隙向前传播;焊接接头是由“钉扎”结构和化学键合共同组成的;在MZA粉末粒径为48μm、粉末层宽度为3 mm、粉末层厚度为0.08 mm的条件下,PASF/PC焊接件具有最优的焊接效果。

大豆及其制品质量安全风险及控制措施研究进展

大豆是我国重要的油料作物和经济作物,在保障人民群众生活需要的同时,也为地方农业生产提供了更多选择,为农户创造了可观的经济效益。大豆及其制品中存在的质量安全风险主要来源于农药污染、重金属污染、真菌毒素污染以及塑化剂污染等方面。本文概述了大豆及其制品中主要污染物的现状,指出了大豆及其制品可能存在的质量安全问题,并提出了相应保障大豆及其制品质量安全的控制措施,以期为我国大豆产业健康快速发展提供一些思考和借鉴。

深冷循环热处理下锆基金属玻璃的回春行为调控

研究Zr_(55)Cu_(30)Ni_(5)Al_(10)(摩尔分数,%)金属玻璃在深冷循环处理过程中的回春行为。实验发现,随着循环次数的增加,样品的回春程度更高,表现为更高的弛豫焓与更低的密度。回春程度经200次循环后逐渐饱和,这可能与非晶结构中有限的自由体积含量有关。同时,高循环次数下的样品硬度更低,塑性更好,这与其剪切转变区体积增大有关。此时,更低的剪切面形成能有利于多重剪切带的形成。此外,还发现自由体积含量与样品塑性应变及剪切转变区体积呈线性关系。分子动力学模拟结果还表明,在高冷速下回春程度高的样品会发生原子体积的饱和。

激光表面处理对工业级锆基块体非晶合金塑性变形能力的影响

目的针对工业级Zr_(49.7)Ti_(2)Cu_(37.8)Al_(10)Er_(0.5)块体非晶合金受到原材料中杂质元素和制备环境中氧元素的影响,其本征塑性变形能力较差的问题,研究激光表面处理对工业级Zr_(49.7)Ti_(2)Cu_(37.8)Al_(10)Er_(0.5)块体非晶合金在压缩和拉伸条件下塑性变形能力的影响。方法采用低纯原料制备工业级母合金锭子,利用铜模铸造法在低真空环境下制备工业级非晶合金试样,采用激光法对试样进行表面处理,利用万能试验机对激光处理试样的压缩和拉伸力学性能进行测试。通过X射线衍射仪和电子探针对试样的微观组织结构进行表征,采用扫描电镜对力学测试失效后试样的形貌进行微尺度观察。结果经激光表面处理后影响区的深度约为150μm,在影响区内铜元素的含量有所降低,但依然为非晶结构。在压缩条件下,未经激光表面处理的工业级Zr_(49.7)Ti_(2)Cu_(37.8)Al_(10)Er_(0.5)块体非晶合金的塑性应变为0,断裂强度为1534 MPa。经过激光表面处理后,试样具有1%的塑性应变,屈服强度为1337 MPa,断裂强度为1562 MPa。在拉伸条件下,激光表面处理前后工业级块体非晶合金的塑性应变均为0,断裂强度也无明显变化,其平均值为1379 MPa。结论通过激光表面处理在工业级Zr_(49.7)Ti_(2)Cu_(37.8)Al_(10)Er_(0.5)块体非晶合金试样表面引起的成分变化和引入的残余应力状态,能够有效促使压缩载荷作用下剪切带的萌生,提高其压缩塑性变形能力。

新工科专业课程思政教育模式研究——以“金属塑性加工原理”课程为例

工科类高校作为工程教育实施的主体,其培养的人才能否适应新兴产业的发展直接关系到我国的科技竞争力,面向新工科教育的转型具有重要的现实意义。在当前新工科教育转型的关键节点,专业课程教学中有机融合思政教育元素,对于培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人具有重要意义。通过对新工科教育融入思政教育元素面临的问题进行解析,并以“金属塑性加工原理”专业课程为例进行教学模式设计,阐述了如何在专业课程中融入思政元素。

胆管癌内镜下逆行胰胆管造影支架植入治疗中金属支架与塑料支架的临床疗效比较

目的比较胆管癌内镜下逆行胰胆管造影(ERCP)支架植入治疗中金属支架与塑料支架的临床疗效。方法根据植入支架材料的不同将80例胆管癌ERCP支架植入治疗患者分为金属组和塑料组,每组40例,金属组患者采用金属支架,塑料组患者采用塑料支架。比较两组患者的黄疸治疗效果、肝功能指标[总胆红素(TBIL)、直接胆红素(DBIL)、丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)]、并发症发生情况及支架使用情况。结果金属组患者的黄疸治疗总有效率为97.50%,与塑料组患者的95.00%比较,差异无统计学意义(P﹥0.05)。支架植入后2周,两组患者TBIL、DBIL、ALT、AST水平均低于支架植入前,差异均有统计学意义(P﹤0.05),但组间比较,差异均无统计学意义(P﹥0.05)。金属组患者的并发症总发生率为5.00%,与塑料组患者的12.50%比较,差异无统计学意义(P﹥0.05)。金属组患者支架堵塞率、胆管狭窄复发率均低于塑料组,支架通畅时间长于塑料组,支架使用费用高于塑料组,差异均有统计学意义(P﹤0.05)。结论ERCP支架植入治疗胆管癌时,金属支架、塑料支架均可达到良好的黄疸治疗、肝功能改善效果,但金属支架的支架堵塞率、胆管狭窄复发率更低,支架通畅时间更长。

金属层状复合材料的力学行为及微观变形机理

金属层状复合材料作为一种典型的非均质材料,通过调控其内部的多尺度微结构特性,可以实现金属结构材料强度-韧性的协同提升,在高端先进制造领域具有潜在的应用前景。金属层状复合材料的宏观力学性能显著依赖于各组元层的性能、厚度和异质界面的结构特性。变形过程中材料内部的微观应力/应变在异质界面处的协调特性对组元金属的形变微观机制产生重要影响,进而影响复合材料整体的性能。因此,探索金属层状复合材料的“微观结构-力学行为-变形机制-宏观力学性能”的内在关联并揭示其对应的微观形变机理,对设计具有优异综合力学性能的金属层状复合材料有重要的理论指导意义和实际应用价值。聚焦于晶态金属层状复合材料的微观力学行为及变形机理,介绍了其力学行为的尺寸与界面效应,着重讨论了室温下材料的微观形变物理过程,阐明了非均匀金属层状复合体强韧化的机理。最后,对金属层状复合材料力学行为的研究进行了简要展望。

环保型复配阻燃剂在木塑复合材料中的应用进展

木塑复合材料(WPC)兼具木材的生态性和塑料的可加工性,是一类生态环保材料。基于当前WPC易燃且燃烧后产生有害气体,从而造成了对人体健康的危害和对环境的污染等问题,围绕进一步提升WPC的阻燃效率和满足环保条件进行了讨论,着重介绍了WPC的燃烧特性,综述了碳系、金属系、矿质系、磷系、硼系环保型阻燃剂与其他元素阻燃剂进行复配协同提升WPC阻燃抑烟的研究进展,对比单一阻燃剂,环保型复配阻燃剂在阻燃和环保方面具有优越性。同时,还对环保型WPC阻燃剂的未来发展趋势提出了展望和建议。

非金属材料在汽车轻量化中的应用浅析

在碳达峰碳中和的背景下,汽车轻量化具有极其重要的意义。文章从汽车轻量化的技术路线着手,对非金属材料在汽车轻量化中的主要应用方向进行了梳理,主要包括:以塑代钢、以塑代塑、薄壁化、微发泡。对每个技术方向例举相关使用案例并进行了粗略分析,给出了现有技术汽车轻量化方向以及未来汽车轻量化趋势,最后对非金属在汽车轻量化的方向进行了总结。

林业汽车起重机液压缸杆密封件金属橡胶性能仿真研究

现阶段常见的橡胶密封圈在高温情况下易老化,在油液介质下易腐蚀,在高强度运输下易发生损坏。而主要应用于苛刻工况下密封领域的金属橡胶材料具有工作温度范围大、承载能力强、不易老化等特点。基于金属橡胶材料的优越性能,通过分析液压缸泄露原因,利用ANSYS分析MR组合密封件与普通O型橡胶密封性能的差异,对比不同密封件在相同边界条件下的接触应力与塑性变形,得出金属橡胶组合密封件在汽车起重机液压油缸的密封中更具有优势的结论。

多阶段屈服U形金属阻尼器抗震性能研究

针对传统金属阻尼器低位移水平下耗能能力不足,高位移水平下过早失效,难以满足结构耗能需求的问题,提出一种由2种不同尺寸作为耗能组件的U形金属拉压阻尼器,该阻尼器具有多级屈服和失效特性。基于Abaqus软件建立了该阻尼器的有限元模型,通过数值模拟探讨了阻尼器的力学性能。结果表明:该阻尼器滞回曲线饱满,且具有良好的耗能能力和变形能力,能够实现多级屈服的力学性能特点,其恢复力模型与模拟结果吻合较好。

食品塑料包装中重金属检测技术的应用现状

随着塑料包装在食品包装中的运用增加,由其造成的食品安全愈加受到人们的关注。不合格的食品塑料包装中容易携带重金属物质,渗入食品从而危害人们的身体健康。因此采取合适的方式对食品塑料包装中的重金属进行检测是十分重要的。文章着重对食品塑料包装重金属的来源以及危害进行介绍,并综合分析重金属检测技术的应用现状,以望保护消费者食品安全。

竹木筷二氧化硫·重金属和塑化剂含量检测研究

为科学评价竹木筷产品质量,对47种竹木筷SO2,24种漆饰竹木筷重金属铅、镉、砷和18种塑化剂等安全危害物质进行研究,并构建迁移样品面积计算模型。结果表明,16种炭化竹筷和16种木筷均未检出SO2,但15种本色竹筷中有14种检出SO2,其中4种超出GB 19790.2—2005的限值要求。24种漆饰竹木筷均检出重金属,其中23种检出铅、17种检出镉、3种检出砷,但迁移量均低于GB/T 24398—2009的限值要求。2种漆饰竹木筷未检出塑化剂,22种漆饰竹木筷共检出5种塑化剂,其中22种筷子检出邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、11种筷子检出邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、各9种筷子检出邻苯二甲酸异丁酯(DIBP)和邻苯二甲酸(2-乙基)己酯(DEHP)、3种筷子检测出邻苯二甲酸二丁酯(DBP)。检出的DEHP迁移量均小于GB 9685—2016中的限值要求(≤1.5 mg/kg);检出DBP的3种漆饰竹木筷中有1种筷子DBP迁移量达645.0μg/kg,超出了GB 9685—2016中的限值要求(≤0.3 mg/kg)。

非金属连接件抗拔试验研究与理论分析

为研究预制混凝土夹心保温墙板中不同类型连接件下的抗拔承载力性能,对5种不同类型的玻璃纤维增强塑料(GFRP)连接件的破坏形式、极限承载力等进行了试验研究与理论分析。研究结果表明:抗拔试验试件破坏形式主要为混凝土随连接件剥离,少数试件会被直接拔出,其原因主要是实际试件制作时连接件的锚固长度不足;结合试件抗拔承载力理论分析,针对不同连接件形式给出了不同的抗拔试件劈裂破坏椎体的形状影响系数值βh,研究成果可为非金属连接件的抗拔承载力计算提供参考。

金属薄壁筒体对轮旋压技术进展及应用探析

对轮旋压是成形大型高强金属薄壁筒体的关键技术。分别从塑变机理、成形精度影响与控制、组织演变与缺陷、对轮旋压设备等四方面概述了金属薄壁筒体对轮旋压技术的最新研究进展,指出时变非线性特点导致塑性流动控制困难是对轮旋压技术工程化应用的瓶颈。剖析了对轮旋压技术难点,分析探讨了其发展趋势,揭示出多源混动的对轮主动强力柔性旋压工艺对超高强金属、大尺寸薄壁筒体精密旋压成形的借鉴意义。