高性能热塑性复合材料平板的厚度控制方法研究

模压工艺作为一种非热压罐成型工艺,具有设备能耗低、加工周期短、工艺窗口易控制、产品尺寸精度高等优点,是高性能热塑性复合材料低成本成型工艺未来的发展方向。根据模压工艺的基本流程,从模具设计、预浸料铺放和工艺窗口优化等方面研究了热塑性平板厚度的控制方法。考虑上述几方面因素,制造了CF/PPS平板,并利用测量工具对热塑性平板的厚度均匀性进行了检测。结果表明,制造的CF/PPS平板厚度均匀性控制在±5.7%以内,尺寸精度较高。研究成果将为热塑性平板的设计与制造提供技术支撑,也为模压工艺在高性能热塑性复合材料上的应用奠定基础。

高通量高效制备技术在无机玻璃材料中的应用进展

作为材料基因组三大要素之一,材料高通量技术旨在通过高通量制备和高通量表征,将传统材料研究中顺序迭代方法改为并行或高效串行实验,加快材料高效筛选和优化。功能无机玻璃材料是一类典型非晶态材料,因具有特殊优异性能在高技术领域备受关注。无机玻璃材料的成分往往由多个组元构成,传统无机玻璃材料性能优化实验一般采用“一炉一埚”的制备模式,而该模式存在着实验周期长和效率低的问题。因此,将高通量制备的方法和理念引入玻璃新材料的研发和优化具有重要的理论和实际意义。本文总结了现有技术中适用于无机玻璃材料的高通量高效制备技术,并分析了各技术在无机玻璃材料上应用的可行性和改进方向,从而为今后无机玻璃材料高通量制备提供参考。

玄武岩纤维池窑熔制过程的数值模拟

基于计算流体力学,分别建立了玄武岩池窑中的火焰燃烧、原料熔化以及熔液流动三大空间的数学模型。依据各空间交界面之间的热量传递和温度机制,采用Fluent软件对三大空间进行了热耦合模拟。在模型经实验验证的基础上,分析了三大空间的温度场、速度场的分布特性。研究结果表明:所构建的数值模拟方法可用于指导玄武岩池窑设计和参数优化;顶烧枪的布置方式可保证火焰空间的整体温度分布较为均匀,并能够维持熔液表面附近的气流温度在较高水平;沿着熔液流动空间的自由表面直至池窑底部,熔液的温度首先逐渐升高并在电极高度附近达到最大值,之后开始下降;采用电助熔技术可有效提升池窑深度方向上的温度均匀性,从而大大提升生产规模,降低成本。

电极加热对玄武岩池窑熔制均匀性影响的模拟

电助熔系统设计的合理与否直接影响玄武岩池窑的熔制效率。本文基于CFD方法对玄武岩池窑中的火焰燃烧、原料熔化以及熔液流动三大空间进行热耦合模拟,研究电极电流密度、电极长度、电极布置高度、布置方式等关键参数对电助熔池窑熔制均匀性的影响,为电助熔系统的优化设计提供理论指导。结果表明:池窑出口温度随电流密度增大、电极布置高度增加以及电极长度的增加而升高。此外,当电流密度大于2500A/m^2、电极布置在池深方向的中下方、电极长度大于350mm以及电极采用横插方式时,熔液空间具有较好的熔化均匀性,且池窑出口熔液温度均高于1360℃,有利于后续的拉丝作业。