C-stalk/Cu复合材料的温压成形与表征

应用粉末冶金、木材科学与技术等交叉学科材料成形理论自主开发的木质粉末温压成形新技术,以棉梗粉末为基材,以电解紫铜粉末等为强化因子,在不添加任何可能造成环境污染的胶粘剂的前提下,制备的温压复合材料C-stal/Cu的静曲强度、内结合强度分别高达85.30 MPa、7.13 MPa,磨耗量<0.05 g/100 r、吸水率<0.5%,且具有韧性断裂特征;采用C-stalk/Cu复合材料制备的滑动轴承的压溃强度、表观硬分别高达103.7MPa、53.1 HB,可望替代烧结青铜用于生产轻载滑动轴承,替代天然铁梨木、红木等珍贵木材用于生产高档工艺品,从而在节约有色金属与珍贵木材的同时为农林木质剩余物的高质清洁利用开辟一条新途径。

木质粉末高密度滑动轴承无胶温压成形结合机理研究

按照木质粉末高密度滑动轴承制备工艺(160℃,70 MPa,保温、保压30 min),对小于350μm的杨木粉末的三级抽提物纤维素-木质素-半纤维素复合体、纤维素-木质素复合体和纤维素实施无胶温压成形,分析温压前后各样粉的微观结构、物相、官能团、纤维素结晶度等的变化情况。结果表明,木质粉末中的纤维素、半纤维素、木质素在无胶温压成形过程中均发生了化学反应,产生了化学链接。温压成形可改善各级抽提物的化学结构,提高其化学结合程度与纤维素结晶度,使其一体化、致密化、塑化程度与热稳定性明显提高。综合温压成形工艺成本与温压材料特性表征,以杨木粉末为基材制备生物质功能材料(如滑动轴承)宜采用一级抽提物或原粉。

芦苇秆粉末高密度材料无胶温压成形与表征

为寻求高质清洁利用农林木质剩余物的新途径,运用响应面实验设计与分析方法对芦苇秆粉末实施无胶温压成形,制备高密度木质材料,用三维立体数码显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、核磁共振光谱、热重分析和热解析-气相色谱/质谱联用分析技术对试件的微观结构、物相、纤维素结晶度、热脱附挥发物进行研究。结果表明,芦苇秆粉末粒度对试件性能的影响不明显;芦苇秆粉末在压力、温度、时间的复合作用下,木质素发生软化与流展,纤维素的结晶度得以提高,粉末颗粒间发生化学反应并产生化学链接;芦苇秆粉末的最优无胶温压工艺条件:成形压力为70 MPa,成形温度为160℃,保温保压时间为30 min;在最优工艺条件下制备的木质材料塑化明显,质硬而耐磨,具有韧性断裂特征,且在40、60、90、160℃环境温度下的挥发物中,有益、有害成分的种类和芦苇杆原粉相当,但有益成分的总含量远高于原粉,表明温压成形工艺具有环境友好性,无胶温压成形可以获得高品质人工木质材料。

杨木粉无胶温压成形复合材料环境友好性评价

在运用热脱附-气相色谱/质谱(TD-GC/MS)联机技术分析杨木粉末无胶温压成形复合材料在4,60,90和160℃等4个环境温度点的挥发物总离子流图的基础上,采用色谱峰面积归一化法鉴定出杨木粉末基复合材料在各温度下的保留时间及峰面积,进而评价杨木粉末基复合材料的环境友好性。结果表明:在不同温度下,杨木粉末基复合材料挥发物中的有益成分含量明显多于有害成分,在40,60和160℃时,有益成分含量为有害成分含量的6倍以上,90℃时有益成分为有害成分的29倍,环境友好性良好;杨木粉末基复合材料总挥发物种类及有益成分种类、有害成分种类与杨木原粉相应种类大致相当,但有益成分明显增多,有害成分减少,增减幅度较大。说明这类杨木粉末基复合材料不仅无胶温压成形工艺具有环境友好性,且其制品的制备和使用过程都具有环境友好性。

芦苇粉无胶温压成形复合材料环境友好性评价

运用热脱附-气相色谱/质谱(TD-GC/MS)联机技术分析了芦苇秆粉末高压无胶模塑成形复合材料在40、60、90和160℃4个环境温度点的挥发物总离子流图,鉴定了芦苇秆粉末基复合材料在各温度下的保留时间及峰面积,进而评价了芦苇秆粉末基复合材料的环境友好性。结果表明,芦苇粉末基复合材料无胶温压成形工艺过程及其使用过程都具有环境友好性。

响应面法优化芦苇秆粉末高压无胶成形工艺

基于单因素试验获得的各工艺参数值,以静曲强度、内结合强度和吸水率作为评价指标,采用响应面法分析了成形压力、保温时间、成形温度及其交互作用对芦苇粉末高压无胶模塑材料性能的影响。得到芦苇粉末高压无胶模压成形工艺的最佳工艺条件为:成形压力70 MPa、成形温度160℃、保温时间30 min。验证试验结果表明:验证试验测试值与响应面数学模型的预测值基本一致,表明利用响应面法分析并优化芦苇杆粉末高压无胶模压成形工艺参数的方法可行,获得的响应面数学模型可用于预测真实值。

杨木粉末温压成形本构方程的构建

为探寻木质粉末在温压成形过程中的"应力-应变"关系,基于杨木废单板制备的杨木粉末的温压成形实验数据,以川北公式为模型,借助模拟退火优化算法反演模型参数,构建杨木粉末温压成形本构方程。结果表明:构建的本构方程精度较高,本构模型的模拟结果与试验结果高度重合,可作为木质粉末温压成形机理分析及失效成因理论判据。

选择性激光烧结强度的研究

选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)强度预测具有多参数、非线形的特点,采用传统的预测方法准确性较低.用神经网络方法,在试验基础上,建立了加工工艺参数与烧结强度之间的神经网络预测模型,并分析了加工工艺参数对烧结强度的影响.试验结果表明该模型能定量地反映加工工艺参数与烧结强度之间的关系.

Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金高温锻造本构模型研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机对Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金进行了温度1000-1200℃、应变速率0.001-1.0 s-1的等温热压缩实验,根据摩擦修正后的流变应力曲线,研究了工艺参数变化对流变应力的影响,建立了TiAl合金高温变形的本构模型。结果表明：流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大,并且通过线性回归分析获得了1000-1200℃时的变形激活能为466 kJ·mol^-1和高温锻造本构方程。

木质陶瓷复合材料的制备与性能分析

综述了几种典型基材木陶瓷材料的不同制备方法与性能,对不同基材材料制备木陶瓷的方法做了论述,介绍了不同材料制备的木陶瓷电学性能、力学性能和摩擦性能。为材料的制造方法与结构功能设计提供了新思路,并对其发展前景进行了展望。

纳米颗粒增强木质滑动轴承的制备及摩擦磨损性能研究

以杨木粉末为基材、纳米刚玉粉为增强因子,采用温压成形技术制备纳米颗粒增强木质滑动轴承,研究了纳米刚玉粉含量对木质滑动轴承的摩擦系数、磨耗量和承载能力的影响规律,并对试件摩擦磨损表面微观形貌进行了表征。结果表明:纳米刚玉粉对木质滑动轴承的摩擦磨损性能具有明显的改善作用,当纳米刚玉粉含量为6%时效果最佳;含6%纳米刚玉粉的木质滑动轴承的磨合期短(~7 min)、摩擦系数小(~0.11)、极限PV值高(161.7 MPa·m·min^(-1)),可望在一定工况下替代烧结青铜用于轻纺机械。

苎麻骨基电磁屏蔽材料的制备与表征

【目的】制备具有金属特征的电磁屏蔽木质功能材料,可拓展苎麻骨的高值利用空间。【方法】以苎麻骨粉末为基材,以纳米氧化铜和环氧树脂为增强因子,以活性炭为纳米氧化铜原位还原诱发剂,采用温压成形工艺对均匀混合物实施双向压制成形,制备苎麻骨基复合材料;用X射线衍射仪、体式显微镜和同步扫描电镜分析其金属化特征与微观结构,用立式法兰同轴电磁屏蔽效能测试装置对比分析苎麻骨基复合材料与苎麻骨粉末基材的温压试件的电磁屏蔽效能。【结果】苎麻骨基复合材料的XRD图谱在2θ=43.22°和50.36°处(类似于金属Cu面心立方结构{111}以及{200}晶面)出现明显的衍射峰,其体式显微结构可见均匀紫铜色物质(单质铜);其SEM断口形貌呈韧性断裂特征,其电导率峰值达到9.56×10^(-6) S/m,其电磁屏蔽效能突破70 dB。【结论】纳米氧化铜在苎麻骨基复合材料温压成形过程中得以充分原位还原,使苎麻骨基复合材料实现金属化而赋予其优良的电磁屏蔽效能,超过工业电磁屏蔽应用标准水平(30~60 dB),达到了军工用标准(60~120 dB),展现出纳米增强金属化木质复合材料的广阔应用前景。

杨木剩余物功能化粉末工艺性能研究

为高值清洁利用竹木剩余物、农作物秸秆、杂草藤条等廉价碳汇资源开发耐磨、耐候、绝缘木质功能材料,对添加有纳米刚玉粉、电玉粉等强化因子的杨木剩余物功能化粉末的压缩性、成形性与耐热性等工艺性能进行了专题研究。结果表明:添加有电玉粉等强化因子的杨木剩余物功能化粉末,不论室温还是160℃温度环境,在80 MPa成形压力下的压缩性与成形性最佳,但其在室温环境下的成形性仅为160℃温度环境下的5%左右,160℃环境温度下的压缩性比室温环境下的提高了27%以上(最高达到了1.32 g/cm^3);温压成形工艺、电玉粉等强化因子对杨木剩余物粉末高温环境下的热失重行为具有重要影响,为后续研究木质剩余物功能化材料的耐候性指明了方向。

狼尾草粉末/纳米CuO复合材料的制备与电磁屏蔽的应用

【目的】为高值清洁利用狼尾草资源。【方法】以狼尾草粉末为基材、纳米氧化铜为增强因子,通过高纯酒精分散与三维高效无偏析混合方法获得狼尾草粉末与纳米氧化铜的均匀混合物,采用温压成形工艺对均匀混合物实施双向成形制备狼尾草粉末/纳米CuO复合材料。以单因素试验结果为基础,采用BBD响应面法进行多元回归分析,建立CuO含量、成形温度、成形压力与复合材料静曲强度、吸水率的数学模型,研究不同工艺参数对静曲强度和吸水率的影响及变化规律,得到了最优制备工艺参数,评估其电磁屏蔽效能。【结果】狼尾草/纳米CuO复合材料的最优温压成形工艺参数与最佳成分配比为:成形温度185℃,成形压力70 MPa,保温保压时间30 min,CuO含量44 wt%。据此制备的狼尾草/纳米CuO复合材料的静曲强度为77.64 MPa,吸水率为2.3%,电磁屏蔽效能为60 dB。【结论】狼尾草/纳米CuO复合材料的吸水率不足高密度水泥纤维板吸水率(≤25%)的10%,仅为超薄高密度人造板吸水率(≤60%)的3.8%,优于人造板相关技术标准;其电磁屏蔽效能已达到工业应用标准(30~60 dB),可望达到军用标准(60~120 dB)。

杨木-核桃壳仿贝壳复合材料的制备与强韧化机理

为了借助贝壳结构来获得高强韧化木质复合材料,以杨木粉末、杨木纤维和核桃壳颗粒为原料,不添加胶黏剂,采用温压成形法制备仿贝壳复合材料。通过单因素试验,优化仿贝壳复合材料中杨木粉末-核桃壳颗粒混合物与杨木纤维复合质量比;基于响应面法,优化仿贝壳复合材料工艺参数;运用傅立叶红外光谱仪、同步热分析仪、扫描电子显微镜对仿贝壳复合材料进行表征。结果表明:在杨木粉末-核桃壳颗粒混合物与杨木纤维复合质量比为6∶4、成形温度为162℃、成形压力为77 MPa、保温时间为25 min工艺条件下制备的仿贝壳复合材料的静曲强度和冲击韧性分别达到47.72 MPa、7.13 kJ·m^(-2),吸水率仅为3.39%,热稳定性好;仿贝壳复合材料通过裂纹偏转、裂纹桥接2种方式实现强韧化。

基于粉末压坯的氮化锰制备技术

在节能、环保、高效原则下,基于粉末压坯对氮化锰生产工艺进行了试验.结果表明,电解金属锰粉压坯经两次预抽真空后,在823～1173 K温度区间和0.05～1 MPa压力下渗氮9～10 h,可获得含氮量高达8.97%～9.54%的氮化锰产品.

杨木粉热脱附-气相色谱/质谱分析及环境性能评估

采用热脱附-气相色谱/质谱联机技术(TD-GC/MS)分析了杨木粉在不同环境温度下的挥发物释放行为。结果表明:杨木粉在40℃及90℃时的挥发物中,主要有害成分比主要有益成分比例高,有害成分约为有益成分的1.7倍;60℃时主要有益成分与主要有害成分比例相当,而160℃时的主要有益成分为有害成分的5.42倍。以杨木粉为基材,在木质素软化温度点和木质材料炭化温度点之间(150～180℃)实施高压无胶模塑成形制备木质粉末基复合材料必将体现出良好的环境友好性。

基于热加工图的Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金高温变形特性研究

在Gleeble-1500热模拟机上对Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金进行了热压缩实验,采用动态材料模型的加工图研究了其在1000~1200℃和0.001~1.0 s-1条件下的热变形行为。结果表明,Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金在热变形时呈现两个微观机制不同的动态再结晶峰区,其中动态再结晶区域Ι区：峰值效率为34%,峰值对应的温度和应变速率分别为1100℃和0.01 s-1;动态再结晶区域ΙΙ区：峰值效率为34%,峰值对应的温度和应变速率分别为1105℃和0.001 s-1。在温度低于1140℃、应变速率大于0.01 s-1范围内进行热加工时,由于热塑性变形过程中再结晶晶粒的不均匀长大,极易导致试样变形开裂。在温度1000~1130℃,变形速率大于0.02 s-1区域内,热压缩变形试样外表面剪切开裂趋势明显,易引起加工失稳。根据热加工图分析结果可知,Ti Al合金热变形时应选择在动态再结晶Ι区内进行。

木粉-铜粉复合人造铁梨木的制备方法

为了减少人类对森林、石油及金属矿藏等资源的依赖,高质、清洁地利用城乡木质废弃物资源开发生物质功能材料,基于"一种人造铁梨木的制备方法"等专利的学科领域与技术原理,分析专利的关键技术与创新点,并对应用推广情况和社会经济效益进行探讨。结果表明,制备的人造铁梨木可部分替代天然铁梨木和铁、铜基粉末冶金烧结材料制备船舶艉管轴承和纺织、食品、医药机械等机电设备滑动轴承,以及高档饰件与工艺品。

一种高效节能的氮化锰生产工艺

简要介绍了高效节能氮化锰生产艺的技术关键点和创新点,开发的氮化锰含氮量高达9.5%,与应用发明专利中一模六出式成形工艺生产的锻轧锰均属合金钢及有色金属冶炼不可缺少的添加剂,需求量较大,市场前景较好。