(Si+Mn)/Fe对Al-5Cu合金铸态组织及力学性能的影响

在Al-5Cu-0.3Fe高强铸造合金中添加Mn和Si,采用OM、SEM、EDS及DSC等分析方法研究(Si+Mn)/Fe质量比(K=3、4、5和6)对其铸态组织及力学性能的影响。结果表明:随着K值的增大,富Fe相形貌的变化趋势为针状→汉字状→粗大汉字状富Fe相聚集,富Fe相由针状Al 3FeMn向汉字状Al 6FeMn转变。Al-5.0Cu-0.3Fe-1Si-x Mn合金,K=4时,拉伸断口展现良好的塑性特征,合金的综合力学性能最佳,比K=3时抗拉强度和延伸率分别提高了22%和65%。Si和Mn元素对Al-5.0Cu-0.3Fe合金的富Fe相有良好的变质作用。适当减少Mn的添加量,而增加Si的含量,保持(Si+Mn)/Fe=4,有助于减少合金的孔洞缺陷,降低热裂敏感性,较好地调控富Fe相形貌和尺寸。

一种测量超临界CO_2在聚合物中溶解行为的新装置

设计了一种测量超临界CO_2(ScCO_2)在聚合物中溶解行为的装置,并通过测量温度在443.15～463.15 K,压力在7.5～9.5 MPa范围内ScCO_2在聚苯乙烯(PS)中的溶解度及溶解速度验证装置的可行性。结果表明,溶解度实验值与计算值的相对误差低于20%,而依据实验值计算的扩散系数与文献值表现出相同数量级,由此说明新装置能够进行ScCO_2在聚合物中溶解行为的测量。

不同工艺条件下PS/ScCO2均相体流变特性研究

通过建立含有类似锥板流变仪结构的实验平台对不同的温度、压力、剪切速率以及CO2质量分数等工艺条件下聚苯乙烯(PS)/超临界CO2(ScCO2)均相体的流变性能展开研究。结果表明:压力的升高会增加均相体的黏度,压力由7.5 MPa升高到10.5 MPa时,CO2质量分数为0.5%的均相体黏度增加了140 Pa s,约为原来的4.6%;增加温度则会降低均相体黏度,而且随着温度的升高,黏度的下降趋势在逐渐减小,温度从443.15 K逐渐增加到473.15 K时,CO2质量分数为0.5%的均相体黏度的减少值分别为778,482,327 Pa s;当均相体中CO2质量分数逐渐增加时,其黏度变化呈线性下降,CO2质量分数每升高0.1%,均相体黏度下降约为52 Pa s;加大剪切速率可以大幅度降低均相体的黏度,当CO2质量分数为0.5%的均相体在剪切速率从(120/π)/s增加到(240/π)/s时其黏度下降趋势最大,值为40%。

超临界CO2在聚苯乙烯熔体中的扩散系数

微孔发泡材料的质量与超临界CO2在聚合物熔体中的溶解量和溶解速率紧密相关,采用有限元模拟的方法得出不同条件下的等效扩散系数来表征溶解速率。首先,通过基于体积法的实验装置测出不同条件下超临界CO2在聚合物熔体中的溶解量;其次,通过COMSOL软件计算得出不同的扩散系数下溶解量的变化,最后通过实验值与模拟计算值之间的对比,得出不同条件下,超临界CO2在聚合物中的等效扩散系数,并分析了误差来源。结果表明,超临界CO2在聚苯乙烯(PS)熔体中的溶解量随着压力的增加而增加,相反,随着温度的升高呈下降的趋势;模拟计算所得等效扩散系数与实验保持一致,温度与压力的增大都会提高扩散系数的数值;模拟的溶解平衡时间与实验的溶解平衡时间之间的误差不超过20%。实验结果与模拟计算的结果吻合较好。因此,计算溶解量及等效扩散系数具有重要意义,可为微孔发泡工艺提供理论指导。