概述了解释磁流变液链化机理的3种理论即磁畴理论、相变理论和偶极矩理论,以及链化机理的定量分析和数值模拟。同时介绍了3种描述磁流变液行为的理论方法和途径即宏观本构描述、微观分析描述和数值模拟描述。上述磁流变液的基础理论研究对优化磁流变材料的配置和设计高性能磁流变装置具有重要意义。

针对不同温度下磁流变液的性能差异巨大,造成高温环境条件下磁流变液流变效应下降、剪切力变化不可控甚至传动装置传动失效等问题,分析了温度对磁流变液及其剪切应力的影响,在此基础上建立了磁流变传动装置的有限元模型对传动装置工作时的温度场进行分析。研究结果表明,温度对磁流变液的黏度有较大影响,进而影响磁流变液的流变特性和屈服应力;温度对磁流变液的力学性能影响明显,特别是在温度高于100℃后,材料在磁场下的成链受到显著影响,造成流变效应下降、剪切力变化不可控等问题;磁流变液工作时磁性颗粒间的滑差会造成磁流变液温度的显著升高。

磁流变液作为一种智能材料,其电学特性的准确探究有助于其在相关领域的有效利用。本工作研究了磁场强度、正压力以及磁性颗粒的粒径和体积分数等电学参数与平行板间磁流变液电阻的映射关系,推导了平行板间磁流变液电阻的理论计算公式。实验与理论计算的对比结果显示,本工作提出的磁流变液电阻计算方法有较强的可行性和准确的适用范围。

磁流变液优异的力学性能与高效的可控性能使其成为具有广阔应用前景的一类新型智能材料。针对磁流变液宏观力学性能与其微观结构行为的密切相关性,本工作采用分子动力学仿真软件LAMMPS开展了不同磁场强度和颗粒体积率下磁流变液的微观结构演化模拟,并在此基础上分析了磁流变液的宏观力学性能;进而通过对不同磁场强度、不同颗粒体积率和不同剪应变下磁流变液模拟微观结构的定性观察与定量分析,深入剖析了磁流变液微观结构的演化规律与链簇倾角的统计特性。本工作为进一步揭示磁流变液微观机理与宏观力学性能相关性、开展磁流变液材料及其组成构件的设计优化提供关键理论基础。

随着超光滑平面器件的需求越来越大,要求器件表面粗糙度需达到纳米级,面形精度达到微米级,且无表面和亚表面损伤。传统超精密抛光技术效率低、成本高、不易控制,易产生表面、亚表面损伤,难以满足生产的要求。磁流变抛光技术(MRF)是利用磁流变抛光液在磁场中的流变性对器件表面进行抛光的一种新兴的超精密加工技术,其抛光过程可被有效控制,且能够实现精准抛光,可达到超精密的质量要求。本文对磁流变抛光技术中磁流变液和磁极等关键参数进行了分析和总结,详述了磁流变液的组成部分、常见材料以及三大指标(沉降稳定性、磁力学特性和剪切屈服应力)。研究结果表明,磁流变液的沉降率和稳定性都与磁流变液中的成分密切相关,磁敏微粒不同,磁流变液的沉降率也各有不同,通过使用不同的添加剂改变磁敏微粒的表面活性,从而改变磁流变液的沉...

在低碳钢表面利用等离子堆焊技术分别制备Fe50堆焊层及添加40%(质量分数)微米和纳米Cr3C2的(Fe50+40%微米/纳米Cr3C2)复合堆焊层,比较研究添加不同粒径的Cr3C2对Fe50合金堆焊层的显微组织与磨损性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)分析堆焊层的相组成,利用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)观察堆焊层的显微组织形貌及微区成分,通过显微硬度计测试了堆焊层的硬度分布,使用滑动磨损及冲击磨损试验机分别考察了复合堆焊层的磨损性能。结果表明Fe50等离子堆焊层组织主要由柱状晶α-Fe及其间的网状共晶α-Fe+Cr23C6组成;而Fe+40%微米/纳米Cr3C2堆焊层凝固方式为过共晶,由大量的先共晶碳化物及其间细密、均匀的枝晶与共晶组织组成,并增加了γ-Fe、Cr7C3和未熔Cr3C2等相;但Fe+40%纳米Cr3C2涂层比Fe+40%微米Cr3C2涂层析出更多且细小、致密的先共晶碳化物。与Fe50等离子堆焊涂层相...

采用粉末冶金法制备铜基制动摩擦材料，研究了硼铁添加量对材料的摩擦系数、磨损率的影响规律。通过扫描电子显微镜观察材料的微观组织结构和摩擦磨损表面形貌，并分析其摩擦磨损机理。研究结果表明：硼铁含量低（0%～6%）时，材料的摩擦系数显著降低，磨损率较高；硼铁含量高（9%～12%）时，材料在高速下的摩擦系数较高且波动不大，磨损率较小。材料的磨损在低速下以磨粒磨损为主，随着制动速度的增大，磨损逐渐变成以氧化磨损和粘着磨损的混合机制为主。综合比较可知，硼铁含量为12%时，材料的摩擦系数波动不大，在高速制动下趋于平稳，且其耐磨性能较好。

对铝合金自冲铆接头及泡沫金属夹层结构自冲铆接头进行疲劳实验,通过三参数经验公式采用S-N曲线拟合法绘制接头的F-N曲线,分析接头的疲劳寿命及泡沫金属夹层对自冲铆接头疲劳性能的影响;采用扫描电子显微镜对接头的疲劳失效断口进行观测,分析其微观失效机理。结果表明：泡沫金属夹层缩短了自冲铆接头的疲劳寿命,不同泡沫金属夹层对自冲铆接头疲劳性能的影响具有差异性,在高疲劳载荷下泡沫铜夹层接头疲劳性能更优。三组接头疲劳失效形式都为下板断裂,在高疲劳载荷下裂纹易在铆扣区域萌生,在中低疲劳载荷下裂纹萌生于下板一侧,沿铆扣区域下侧向板材另一侧扩展。

本工作以TA1自冲铆接头为研究对象,基于拉伸-剪切和疲劳试验分析了接头的力学性能,并采用扫描电镜从微观层面研究了接头的拉伸-剪切失效机理、疲劳失效机理及微动行为。结果表明拉伸-剪切失效模式为铆钉腿部从下板拉脱,铆钉颈部存在不同程度的断裂。疲劳失效模式主要为上板断裂失效,其疲劳极限约为1.18 kN。疲劳裂纹从上板与铆钉头接触部位萌生,在持续微动磨损及疲劳循环应力作用下,沿板厚和板宽方向不断扩展,直至接头疲劳断裂。微动磨损的剧烈程度直接影响接头疲劳失效模式。上板与铆钉头接触区的微动磨损源于板宽W区域,随着微动过程的不断进行,逐步向板长L区域扩展。

采用山梨醇和对甲基苯甲醛合成了1,3∶2,4-二（4-甲基苯甲醛）山梨醇（MDBS）,并将其作为石蜡类定形复合相变材料（PCM）的凝胶因子,然后以利用凝胶因子形成的三维网络结构作为石蜡的支撑材料,制备了一系列高储能密度的定形复合相变材料。对其进行凝胶解缔温度测试和泄漏量测试发现,添加一定量MDBS制备定形复合相变材料,可使定形复合相变材料中主储能材料——石蜡的含量大幅提高到90%以上,同时也为复合定形相变材料的开发提供了一条新的研究思路。