盲孔法测量复合材料残余应力

应用盲孔法结合相移云纹干涉实验测量正交各向异性复合材料的残余应力.首先由相移云纹干涉方法测取盲孔孔边任意点的位移,然后通过有限元数值模拟得出释放应变矩阵,进而求出测量点的残余应力值.讨论了在不同孔深的情况下残余应力测量值的变化规律.     

等离子喷涂薄壁零件涂层中的残余应力

以等离子喷涂零件为研究对象,提出了薄壁零件与厚壁零件的概念,并建立了一种基于叠加原理的残余应力计算模型.计算结果表明:在涂层中既可能产生拉应力,也可能产生压应力;喷涂零件残余应力极限值位于基体与涂层的结合区域;增层模型和应力叠加方法可有效估算残余应力的松弛;估算值与测量值吻合得较好;热膨胀系数、基体预热温度、涂层厚度对残余应力的影响较大.研究结果对等离子喷涂涂层的设计具有一定的参考价值.     

滚动轴承内圈滚道表层残余应力分布实验研究

以B7008C/P4滚动轴承内圈滚道为例,将剥层与X射线衍射法相结合,测量了轴承内圈滚道表层残余应力分布状态,并采用有限元法分析了剥层造成的应力释放,修正了残余应力测量值.研究结果表明:当滚道表层剥除厚度为微米级时,残余应力测量值与修正值之间的最大相对误差为3.9%,并且随着剥除厚度的增大,应力释放效果愈加明显.国内外同型号(B7008C/P4)轴承对比分析表明:国外轴承内圈滚道表面残余压应力更大,近表层残余压应力的剧烈变化深度更大,更有利于提高轴承的疲劳寿命.     

亚音速火焰喷涂钛-生物玻璃涂层组织与性能研究

采用亚音速火焰喷涂方法及涂层处理技术,以Ti6Al4V为基体,喷涂钛-生物玻璃,涂层经700℃晶化处理.用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层显微结构,X射线衍射法(XRD)测试涂层相组成,采用基于GIXRD的残余应力分析方法测量涂层残余应力.结果表明:亚音速火焰喷涂钛-生物玻璃涂层沿裂纹处有晶态析出物TiO2,起到弥合裂纹的作用.添加生物玻璃G后,涂层表面有针状结构晶体Na2Ti6O13析出,新相Na2Ti6O13具有一定的有生物活性.涂层残余应力均为压应力,其值与生物玻璃含量成正比.     

重结晶碳化硅制品等静压成型研究

传统的重结晶碳化硅制品成型方式,以干压成型、注浆成型、可塑成型为主,研究了重结晶碳化硅制品的等静压成型工艺。等静压成型重结晶制品,是将重结晶碳化硅制品的原料:50~200μm的碳化硅粒度砂和5~20μm的碳化硅微粉按一定比例,加上粘结性较强的水溶性纤维素和聚乙烯醇,加入成型模具,利用等静压机成型出密度高、强度大的重结晶碳化硅制品素坯。通过实验、测试分析、结果讨论,研究了成型压力、保压时间以及粘结剂含量对碳化硅制品素坯密度、强度和素坯和成品的微观结构的影响。通过扫描电镜分析:等静压成型的重结晶碳化硅制品的素坯和烧成品,致密度高,坯体中很少有气孔。研究结果还表明:随着成型压力增大,密度也不断增大,最佳成型压力为200 MPa;保压时间的长短,对素坯密度、强度也有影响,最佳保压时间为160 s,实验选用粘结剂最佳含量为2%.与传统成型方法相比,冷等静压成型所得的素坯和成品强度大、密度高、坯体均匀。     

微旋转结构法测量Al薄膜的残余应力

薄膜的残余应力是影响MEMS器件工作可靠性和稳定性的重要因素,微旋转结构法能够简单有效地测量薄膜的残余应力.文中采用MEMS工艺制作Al薄膜微旋转结构,根据微旋转结构法对m薄膜的残余应力进行了测量和计算.实验结果表明,溅射Al膜的残余应力为张应力,大小在80～110 GPa之间.对Al薄膜悬梁进行静电驱动,其驱动电压为31 ～34 V,与根据Al膜残余应力的测量值所计算出的驱动电压基本吻合.     

膨胀管残余应力及其分布

膨胀管残余应力是影响膨胀管抗挤毁能力的一个重要因素.根据膨胀管的膨胀特点,用大变形理论提出了膨胀管内、外圆柱表面具有不同方向的残余应力观点,通过全应力释放试验并借助于电测的试验方法测量了膨胀管内、外表面的残余应力,利用曲杆理论分析了膨胀管轴截面的应力分布形式.结果表明,膨胀管轴截面残余应力呈双曲线分布,膨胀管外表面的压残余应力小于内表面的拉残余应力.     

注射成形制备SiCp/Al复合材料电子封装盒体的预成形坯

对碳化硅陶瓷注射喂料进行流变性能分析后得到合适的注射喂料.通过注射工艺和后续的脱脂-预烧结工艺成功制备出压渗用SiCp封装盒体的预成形坯.结果表明:SiCp装载量为65%,粘结剂成分为70%PW(石蜡) 29%HPDE(高密度聚乙烯) 1%SA(硬脂酸)的喂料在较宽的剪切速率和温度范围内均具有良好的注射性能;在合适的注射参数下可以制得完整无缺陷的注射坯;采用溶剂脱脂与热脱脂两步脱脂工艺,可以成功脱除注射坯体中的粘结剂,在1 150 ℃进行预烧结,制备出了具有良好外观形貌、足够强度以及适中连通孔隙的预成形坯,可以满足后续加压渗铝制备SiCp/Al复合材料的封装盒体实验的要求.     

基于MEMS技术的薄膜残余应力检测技术

薄膜材料在制备中都会产生一定的残余应力,而薄膜中残余应力的大小对整个微机电系统的性能和可靠性具有很大的影响.讨论了几种典型的残余应力检测方法,并分析了各自的特点.在此基础上,提出了一种整合微指针结构驱动器和测量探针的新型残余应力测试方法.其核心是设计出一种基于扫描探针的薄膜残余应力在线检测系统.     

用于二维分布残余应力场测量的渐进裂纹柔度法

基于传统裂纹柔度法,提出了一种改进的残余应力测量方法——渐进裂纹柔度法.与传统方法只能获得沿厚度方向一维分布的残余应力不同,该方法可以获得工件横截面内二维分布残余应力场.建立了该方法的理论模型,并对二元基函数的选取、渐进裂纹柔度函数的计算以及待定系数方程的求解方法进行了阐述.通过仿真实验用该渐进裂纹柔度法测量了给定二维分布残余应力场.仿真测量结果与给定残余应力场的大部分区域相对误差小于5%,只在边缘部分误差较高.通过模拟研究多种应变测量误差的影响,证明了该方法具有较好的鲁棒性及准确性.渐进裂纹柔度法由于能测量二维分布残余应力场,应用范围较传统方法更为广泛,为残余应力测量提供了新方法.     

Mirror SUrface Grinding of Steel Bonded Carbides

The steel bonded carbide, a composite material, is very difficult to be machined to a fine finish mirror surface. In this paper, an electrolytic in-process dressing (ELID) grinding with metallic bond super-hard abrasive wheel was developed for grinding steel bonded carbide GT35. Factors affecting ELID grinding performance were analyzed by an atomic force microscope (AFM). Based on the analysis of AFM topography of the fine ground mirror surface of the steel bonded carbide, a schematic diagram of the mechanism of micro-removal of the ground surface was described. The AFM topography also shows that the hard brittle carbide particles, on the surface of steel bonded carbide, were machined out by ductile cutting. Since the grinding cracks in the ground surface are due to temperature gradient, temperature distribution in the grinding area was analyzed by finite element method (FEM). Experimental results indicate that a good mirror surface with Ra<0.02pm can be obtained by the developed ELID grinding system.     

反应烧结碳化硅陶瓷内筒的损毁机制

以X射线衍射仪、扫描隧道电子显微镜、能量散射光谱仪等手段对在悬浮预热器内筒上使用前后的反应烧结碳化硅陶瓷进行分析,研究该陶瓷应用于悬浮预热器上的损毁机制。碳化硅陶瓷中残存金属硅和表面的碳化硅在高温使用工况下首先氧化成SiO2,SiO2在K2 O( g)、Na2 O( g)、KCl( g)、NaCl( g)等蒸气以及氯化物作用下黏度降低,形成覆盖于陶瓷表面的氧化层,继而被高速的气固流体冲蚀和磨损掉,并导致新的界面出现。如此循环,使碳化硅陶瓷的外侧逐渐变薄和断裂,直至损毁。提高陶瓷的致密性和降低残余硅含量是改进反应烧结碳化硅陶瓷在悬浮预热器中使用性能的有效途径。     

TiC系钢结硬质合金镜面微浮凸磨削机理的研究

采用传统的工艺方式加工ＴｉＣ系钢结硬质合金表面难度大,表面质量不理想．采用ＥＬＩＤ磨削技术,可以用ＣＢＮ微粉磨料的铸铁基砂轮对各类钢结硬质合金进行精密、超精密镜面磨削．文中对不同加工方式加工的ＴｉＣ系钢结硬质合金表面质量状态及ＴｉＣ颗粒微浮凸形成机理进行了研究．ＥＬＩＤ技术除了可以提高加工精度外,还可以提高表面质量以及工件的可靠性和材料的使用性能．     

扁截齿失效的有限元应力分析

本文运用有限元法,分别计算分析了扁截齿仅在截割力作用和同时在截割力、焊接残余应力作用及缺焊两种状态下的应力分布。对扁截齿硬质合金头脱落、崩刃及刀杆折断的原因,分别从相当应力及硬质合金头焊接面上的张应力、剪应力的分布进行了探讨。     

材料残余应力对硬度测试影响程度的分析

测试了材料在残余应力下的硬度,分析了残余应力影响下的弹塑性本构关系,并进行了有限元计算,实验结果和计算结果吻合程度较高,说明有限元分析正确,在此基础上,定性定量地分析了残余应力对于硬度的影响,建立了硬度与残余应力之间关系的拟合函数公式。研究结果表明:残余拉应力对硬度影响明显,而残余压应力对硬度影响较小;载荷大小和残余拉、压应力程度影响压痕周围弹塑性变形从而产生隆起量或下沉量,引起压痕深度、接触面积的变化,影响硬度测量值。     

盾构切刀硬质合金与钢基体钎焊残余应力

针对盾构切刀容易出现焊接裂纹以及残余应力过大导致刀具切削时合金容易剥落的难题,建立了切刀钎焊热力耦合过程有限元分析模型,通过模拟计算和X射线衍射仪对残余应力进行试验验证,研究不同焊接结构切刀的钎焊温度场和残余应力场.研究结果表明,切刀刀头钎焊后冷却过程中温度场呈现梯度分布.当钎料厚度为0.25mm时,刀头应力危险区残余应力最小,160mm刃宽切刀的合金块数设计为3块可降低焊接残余应力、提高焊接强度.残余应力试验结果与数值模拟结果趋势基本吻合,钢基体表面为压应力.     

油酸添加剂对硬质合金刀具钴浸出的抑制作用

采用蓖麻油酸和三乙醇胺在不同的比例及实验条件下，合成了四种油酸三乙醇胺酯。分别将这四种物质配制成一定浓度的溶液，作为润滑剂。在车床上用砂轮对YG8硬质合金刀片进行加润滑剂的湿磨削，用KYKY2800型扫描电镜分析刀片表面的主要金属成分的含量。电镜结果表明，使用油酸添加剂对硬质合金刀具中的钴的浸出有明显的抑制作用。     

反应烧结碳化硅材料的Na_2CO_3熔盐腐蚀行为研究

研究了在 10 0 0℃空气中的Na2 CO3 熔盐对反应烧结SiC材料的腐蚀行为 .研究结果表明 ,Na2 CO3 熔盐加速了材料的高温氧化失效 ,其腐蚀动力学过程主要包括 3个阶段 :第 1阶段是SiO2氧化膜快速溶解所造成的快速失重阶段 ;第 2阶段为材料表面液相膜形成所引起的快速氧化 (增重 )阶段 ;第 3阶段是由于熔体底部形成一层保护性SiO2 氧化膜所表现出的慢速氧化 (增重 )阶段 .因此 ,Na2 CO3 熔盐的作用使得材料表面形成大量蚀坑 .     

中厚板冷却过程中热残余应力的控制

确定了中厚板ACC冷却系统的换热边界条件,建立了钢板温度场和应力场有限元计算模型.利用现场实测数据对温度场计算结果进行验证,利用间接耦合方法对钢板的应力场进行计算.分析了不同集管开启方式、不同辊道速度和不同冷却介质温度对钢板热残余应力的影响规律.     

磁弹性方法无损测试钢轨残余应力分布的实验研究

磁弹性法测量残余应力是一种新型的无损检测方法,利用磁弹性方法测定了U71Mn60 kg/m钢轨的磁声特性,并以此为基础对钢轨矫直残余应力进行了现场实测,得到了钢轨的残余应力分布情况,为钢轨残余应力测试提供了一种可行的检测技术.