高稳定性磁流变液制备方法及其动态特性研究

摘要

磁流变液是一种主要由软磁性颗粒、载液和添加剂组成的智能材料。在无外加磁场时是自由流动的流体状态，施加外部磁场后变为类固态，这一效应使磁流变液在众多领域得到广泛的应用。但由于磁流变液的悬浮相和分散相的巨大密度差造成的沉降稳定性差的问题严重制约了其应用。本文利用理论分析和试验测试相结合的方法，开展磁流变液的制备技术、磁流变液配方、磁流变液主要性能以及在小孔泄流机构中的泄流特性研究，具体工作如下: 分析了制备方法对磁流变液沉降稳定性能的影响，选择了最佳的制备方法。根据磁流变液各组分的特点和选择原则，选择了合适的磁性颗粒、载液和添加剂。在既定方法的基础上，选择了合适的试验设备，搭建了磁流变液制备试验平台。 试验研究了制备过程中的工艺参数对磁流变液沉降稳定性的影响，以磁流变液的沉降稳定性为主要指标，确定了磁流变液制备工艺过程中的主要工艺参数，包括时间参数、分散速度和磁流变液制备时的温度。利用选择的磁性颗粒、载液和添加剂设计磁流变液的配方方案，完成了磁流变液的制备，并研究了添加剂对磁流变液沉降稳定性的影响，在此基础上确定了添加剂种类和含量。 选择了磁流变液主要性能的测试方法和仪器，分析了影响磁流变液零场黏度、剪切屈服应力和沉降稳定性的因素，测试了配方磁流变液的主要性能，研究了SiO2和分散剂的种类和含量、铁粉的直径和含量、载液的黏度等对磁流变液的零场黏度、剪切屈服应力和沉降稳定性的影响。 提出了泄流特性实验平台，完成了不同的密度/黏度等级的磁流变液的制备，测试了磁流变液的密度/黏度对泄流时间的影响，得到了泄流最可靠的磁流变液密度/黏度等级。将中密度/黏度磁流变液和中高密度/黏度磁流变液储存一定时间，研究了其沉降稳定性对泄流时间的影响。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1论文研究背景及意义

1．2磁流变液简介

1．2．1磁流变液的组成

1．2．2磁流变效应及机理

1．2．3磁流变液的分类

1．3磁流变液的国内外研究现状

1．3．1国外研究现状

1．3．2国内研究现状

1．4磁流变技术的应用

1．4．1磁流变阻尼器

1．4．2磁流变传动技术

1．4．3磁流变抛光

1．4．4磁流变液的其他应用

1．5磁流变液本构模型

1．6论文的主要研究内容与基本框架

2高稳定性磁流变液的制备平台与原材料

2．1磁流变液的沉降稳定性

2．1．1磁性颗粒间的引力

2．1．2磁性颗粒间的范德瓦尔兹力

2．1．3重力场中的抗沉降力

2．2磁流变液的制备方法

2．3磁流变液制备的设备

2．4磁流变液组分的选择

2．4．1磁性颗粒的选择

2．4．2载液的选择

2．4．3添加剂的选择

2．5本章小结

3高稳定性磁流变液的制备

3．1磁流变液制备工艺参数的设定

3．1．1时间参数设定

3．1．2均质分散速度设定

3．1．3制备温度设定

3．2磁流变液的配方方案设计

3．3磁流变液添加剂种类的选择

3．3．1 SiO2种类的选择

3．3．2分散剂种类的选择

3．4磁流变液添加剂含量的选择

3．4．1 SiO2含量的选择

3．4．2分散剂含量的选择

3．5本章小结

4高稳定性磁流变液的主要性能研究

4．1磁流变液性能测试方法及仪器

4．2磁流变液的零场黏度

4．2．1 SiO2对零场黏度的影响

4．2．2分散剂对零场黏度的影响

4．2．3铁粉含量对零场黏度的影响

4．3磁流变液的剪切屈服应力

4．3．1 SiO2对剪切屈服应力的影响

4．3．2分散剂对剪切屈服应力的影响

4．3．3铁粉直径对剪切屈服应力的影响

4．3．4铁粉含量对剪切屈服应力的影响

4．4磁流变液的沉降稳定性

4．4．1铁粉含量对沉降稳定性的影响

4．4．2铁粉直径对沉降稳定性的影响

4．4．3载液黏度对沉降稳定性的影响

4．5本章小结

5高稳定性磁流变液泄流特性试验研究

5．1磁流变液泄流特性试验平台

5．2磁流变液泄流特性试验方案

5．2．1试验条件

5．2．2试验操作步骤

5．3磁流变液密度／黏度对泄流时间的影响

5．4磁流变液沉降稳定性对泄流时间的影响

5．5本章小结

6总结与展望

6．1论文主要工作

6．2论文创新点

6．3未来工作展望

致谢

参考文献

附录