实用激光熔覆金属涂层技术的研究

论述激光成形熔覆涂层的机理及其关键技术--物理参数的优化选择,探讨该方法在40Cr基体零件上的应用,对显微组织和性能进行测试和分析,其机械物理性能有明显的提高.     

低Ni，Cr，Cu和Mo高性能桥梁钢的动态再结晶行为

采用单道次压缩实验研究了一种低Ni,Cr,Cu和Mo高性能桥梁钢的动态再结晶行为.同时,采用9次多项式对实测真应力-真应变曲线进行了拟合,消除了实测曲线上的波动,进而确定了不同条件下的加工硬化率-真应力曲线.加工硬化率-真应力曲线特征表明,在所研究的不同热压缩变形工艺条件下,均发生了动态再结晶.通过计算将常数α修正为0009MPa-1,得到了实验钢的动态再结晶激活能,确定了εc=063εp关系式,建立了动态再结晶临界应变模型.而且降低Ni,Cr,Cu和Mo含量将显著降低动态再结晶激活能.     

钢中动态再结晶力学测定及其数学模型

采用物理模拟的方法，对W18Cr4V高速钢和H13热作模具钢热变形过程中的动态再结晶规律进行了研究，提出采用加工硬化率-应变图可以判断动态软化的开始和结束所对应的应变．与传统的采用应力-应变图的方法相比，该方法具有准确、直观的优点．采用该方法，可以判断动态软化的类型．建立了W18Cr4V高速钢和H13热作模具钢的动态再结晶的动力学、晶粒尺寸的数学模型．     

Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢热变形过程的动态再结晶动力学及影响因素

采用Thermorestor-W热模拟试验机,对Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢进行热压缩试验,研究其在变形温度950～1 200℃,应变速率0.01～2.5s-1条件下的动态再结晶行为.当变形温度高于1 000℃后,Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢的变形以动态再结晶为主,且随温度升高,峰值应力对应的应变减小.利用应变硬化率-应力曲线确定的材料动态再结晶临界应力σc、峰值应力σp、饱和应力σss(e)和稳态应力σs的数值,回归得到临界动态再结晶应变εc与Zener-Hollomon参数的关系,并确定临界应力与峰值应力的关系.通过建立Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢的热变形动态再结晶Avrami模型,分析应变速率和变形温度对Avrami曲线的影响,表明应变速率比温度对Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢的动态再结晶Avrami曲线的影响更加显著.     

Cr粉在机械球磨过程中的机械力化学效应

研究了Cr粉在机械球磨过程中粒度分布、晶粒尺寸和显微应变随球磨时间的变化规律.探讨了机械球磨过程中Cr粉的形貌特点及其细化机理.结果表明:Cr的细化主要发生在球磨前期(5h),5h后细化速率明显减缓,球磨25h时,Cr粉的表面积平均粒径(1.383μm)和体积平均粒径(2.184μm)均达到最小,平均晶粒尺寸达到15.2nm,球磨细化效果最佳,球磨30h,粒度峰右移且分布范围变宽.在球磨20h内,随球磨时间的延长,Cr粉的晶粒尺寸减小,显微应变增大,当晶粒尺寸达到15nm左右时,显微应变出现了突降,随后显微应变随着晶粒尺寸的减小而减小.Cr粉细化的机理是:球磨初期Cr粉产生强烈塑性变形,缺陷密度剧烈增加,粉体发生强烈加工硬化,加速了粉体碎化;球磨25h冷焊和碎化达到动态平衡,粉体粒度达到最小;球磨30h后,粉体表面活性增大,粉体出现再次团聚.机械球磨法可获得形状规则的类球形Cr颗粒.     

机械联接单元自适应造型技术的研究

该文将面向零件的特征造型向零件间的特征造型延伸，提出了基于虚零件的机械联接单元自适应造型方法，建立了数学模型。借助事物特性表技术，建立联接零件与虚零件，通过虚零件对被联接零件的实体模型作局部修改，将形状的特征造型、零件造型与联接单元的装配造型融于一体，在UG上实现了交互式联接单元的快速建模。     

海水淡化轴向柱塞泵的虚拟样机技术研究

为了研制反渗透海水淡化用高压轴向柱塞泵,采用虚拟样机技术对其机械动力学和压力流量特性进行了预测.泵的三维几何模型基于结构设计得到：通过施加运动学约束和对关键零件进行进行柔性化处理建立了泵的机械模型;通过对泵内动态压力和流量分析得到了泵的流体模型;联合机械模型与流体模型建立了泵的虚拟样机模型.通过运行泵虚拟样机模型获得了主要零件的运动学和动力学规律、泵出口的动态流量和压力规律及关键零件的动态等效应力等数据,仿真结果表明：泵的主要性能达到了设计要求,关键零件具有较大的强度裕度,可以在更高的压力等级下运行.     

冲压模具零件数控加工工艺研究

文章通过阐述冲压成型工艺零件在电子、机械等领域的应用以及冲压模具常用加工方法来导入冲压模具的零件数控加工工艺,针对模具零件的不同结构采用不同的加工方法与手段,对模具零件的数控加工工艺进行重点分析,包括冲压模具零件图解读、冲压模具零件加工工序的划分、零件切削加工用量的合理选择、冲压模具零件的自动编程等等,希望通过此次对冲压模具零件的数控加工工艺的分析与解读,能为模具零件的制造过程提供一些建设性的意见。     

面向误差传递的复杂机械产品装配单元划分方法

针对复杂机械产品直接进行装配误差建模与分析困难的问题,提出了一种面向误差传递的复杂机械产品装配单元划分方法。该方法首先根据产品装配工艺信息,同时考虑零件间的装配关系以及对产品装配质量起重要影响的测量关系,基于复杂网络构建零件层级关联网络;其次采用模糊层次分析与专家打分相结合的方式为零件间关联关系赋权,得到零件层级关联加权网络,与传统方法相比,在一定程度上提高了零件关联关系强度的客观性;然后基于零件层级网络的社团特性,采用改进的连边社团检测算法进行装配单元划分,不仅揭示出零件网络的层次性,还可以挖掘出属于不同装配单元的重叠零件,更加符合复杂产品结构特点;最后以某型号汽轮机低压模块为例,验证了该方法的可行性和有效性。该方法为后期误差传递分析等研究奠定了基础,基于该方法得到的装配单元,可以进一步拓展构建装配特征层级误差传递网络,从而为复杂机械产品装配质量分析提供了一个较为完备的分析平台。     

一种含氮高铬冷轧辊用钢的热变形行为研究

对一种8%Cr冷轧辊用钢在950～1200℃以0.1～10s^-1的变形速率进行热压缩变形,通过流变曲线分析、动力学分析及热加工图技术等方法表征其热变形时的力学行为,并对变形后的显微组织进行观察。结果表明:Cr8N钢的加工硬化率和流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低,功率耗散百分数随着Z参数的增大而降低;上述变形条件下Cr8N钢的热变形激活能为542kJ/mol,加工硬化指数为5.25;获得了该钢的热变形方程以及Z参数和峰值应力间的关系。     

Studies on induction hardening of powder-metallurgy-processed Fe-Cr/Mo alloys

Induction hardening of dense Fe-Cr/Mo alloys processed via the powder-metallurgy route was studied. The Fe-3Cr-0.5Mo, Fe-1.5Cr-0.2Mo, and Fe-0.85Mo pre-alloyed powders were mixed with 0.4wt%, 0.6wt%, and 0.8wt% C and compacted at 500, 600, and 700 MPa, respectively. The compacts were sintered at 1473 K for 1 h and then cooled at 6 K/min. Ferrite with pearlite was mostly observed in the sintered alloys with 0.4wt% C, whereas a carbide network was also present in the alloys with 0.8wt% C. Graphite at prior particle boundaries led to deterioration of the mechanical properties of alloys with 0.8wt% C, whereas no significant induction hardening was achieved in alloys with 0.4wt% C. Among the investigated samples, alloys with 0.6wt% C exhibited the highest strength and ductility and were found to be suitable for induction hardening. The hardening was carried out at a frequency of 2.0 kHz for 2-3 s. A case depth of 2.5 mm was achieved while maintaining the bulk (interior) hardness of approximately HV 230. A martensitic structure was observed on the outer periphery of the samples. The hardness varied from HV 600 to HV 375 from the sample surface to the interior of the case hardened region. The best combination of properties and hardening depth was achieved in case of the Fe-1.5Cr-0.2Mo alloy with 0.6wt% C.     

高铬白口铸铁的热处理工艺

为了提高高铬白口铸铁的耐磨性和韧性,对实验用的高铬铸铁材料采用不同的热处理工艺,改变高铬铸铁的组织,即改变碳化物的多少和基本类型,通过对不同的热处理的试样的机械性能进行检测以及对其内部金相显微组织的观测来进行定量和定性分析,得出最佳的淬火和回火工艺温度(淬火1000℃+400℃回火),提高了其机械性能,为其在铸铁领域的应用提供了依据.     

偏高岭土基地聚物改良土最优配比及固化效果分析

地聚物是一种具有快硬、高强、低收缩等特点的新型绿色胶凝材料,可以用于固化软弱土体。通过对偏高岭土基地聚物改良土开展不同配比下的强度特性试验及扫描电镜试验,探讨了地聚物改良土的最佳配比,分析了地聚物材料组分对改良土力学特性及固化效果的影响。结果表明：地聚物改良土抗压强度随偏高岭土和碱激发剂掺量的增加呈现先增后减趋势,偏高岭土和碱激发剂掺量最优配比为2∶1,且二者在土中的最经济掺入比为12%;相同掺比下的地聚物改良土强度优于普通硅酸盐水泥土和纯黏土,团聚固化效应依次减弱;随着地聚物掺量增加,其破坏模式由塑性剪切破坏向脆性劈裂破坏发展。该研究可为偏高岭土基地聚物改良土的应用推广提供参数设计依据。     

耦合孪生晶体塑性模型硬化参数的灵敏度分析

基于经典晶体塑性理论,建立了耦合孪生的晶体塑性本构模型并进行了全隐式积分的数值实现.该本构模型采用饱和硬化法则,并采用孪生阻力与滑移硬化之间的正比关系来描述孪生对滑移硬化影响及孪生硬化行为.针对该本构模型的13个参数,结合各参数物理意义提出了参数的分类确定方法.以孪生诱导塑性( TWIP)钢Fe-22Mn-0.6C为例,着重对硬化参数的局部灵敏度进行了分析,研究了各硬化参数对宏观力学响应、孪生激活和演化的影响,根据变形机制的不同宏观变形过程可区分为孪生硬化阶段和孪生硬化失效阶段,进而给出了硬化参数确定的步骤及其建议取值范围.结果表明：初始滑移阻力与屈服极限线性相关,取值范围在80~160 MPa之间;孪生硬化指数增大使得孪生硬化阶段减弱,其取值范围应在0~3之间;孪生阻力与滑移阻力比值增大,则孪生增长率降低,硬化率拐点后移,直至拐点消失,其取值范围在1~1.3之间.     

磨削淬硬加工区域温度的数值模拟

磨削淬硬是利用磨削加工中产生的热——机械复合作用直接对零件表面进行热处理，使工件表面层发生马氏体相变，达到与表面热处理一样性能的一种新技术．本文利用伽辽金方法建立了磨削淬硬加工温度场的有限元模型，并采用三角形热源模型基于ANSYS有限元分析软件对其温度场进行了数值计算．基于温度场数值计算与模拟结果对磨削淬硬加工淬硬层厚度进行了预测，并与实验结果进行了对比，验证了仿真结果的合理性．     

Evaluation of factors affecting the edge formability of two hot rolled multiphase steels

In this study, the effect of various factors on the hole expansion ratio and hence on the edge formability of two hot rolled multiphase steels, one with a ferrite-martensite microstructure and the other with a ferrite-bainite microstructure, was investigated through systematic microstructural and mechanical characterization. The study revealed that the microstructure of the steels, which determines their strain hardening capacity and fracture resistance, is the principal factor controlling edge formability. The influence of other factors such as tensile strength, ductility, anisotropy, and thickness, though present, are secondary. A critical evaluation of the available empirical models for hole expansion ratio prediction is also presented.     

Mg-7Sn-Zn(Y)合金的显微组织、时效硬化行为及力学性能

研究了Zn和Y合金化对Mg-7Sn合金显微组织、时效硬化行为和力学性能的影响.铸态Mg-7Sn合金主要由α-Mg和共晶(α-Mg+Mg₂Sn)相组成.Zn添加细化了Mg₂Sn相的尺寸,促进了Mg₂Sn相大量、均匀的弥散分布,同时诱导了Mg₂Sn相的非基面析出,增强了合金时效硬化效果.合金时效峰值硬度从64.6 HV增大到69.7 HV,峰值时效时间从166 h缩小至142 h.Zn和Y元素共同添加形成了针状MgSnY相,有效缩短了合金的时效峰值时间(由166 h缩短至120 h),但合金的峰值硬度略有降低,Mg-7Sn-1Zn合金具有最佳的力学性能,其高力学性能主要归结为细小、高体积分数Mg₂Sn相的析出强化.     

TMCP工艺对Si--Mn系贝氏体钢组织与性能的影响

研究了轧后中温缓慢冷却与中温等温两种不同的热机械控制工艺( thermomechanical control process, TMCP)对硅锰系贝氏体钢的组织与性能的影响。通过拉伸试验机测试试验钢的力学性能,利用扫描电子显微镜、电子背散射衍射等分析手段对试验钢进行显微组织结构分析,并利用X射线衍射测定残余奥氏体含量。结果表明：随着轧后连续缓慢冷却开始温度的升高,贝氏体钢的抗拉强度、硬度及拉伸应变硬化指数n值有所提高,伸长率和冲击韧性降低,屈强比先降低后升高。随着轧后等温时间的延长,贝氏体钢的抗拉强度与屈强比先降低后升高,伸长率及冲击韧性先升高后降低。相对于等温制度,连续缓慢冷却可得到更好的综合力学性能,强塑积明显高于前者,伸长率比前者高20%以上。     

Preparation of high-strength Al-Mg-Si-Cu-Fe alloy via heat treatment and rolling

An Al-Mg-Si-Cu-Fe alloy was solid-solution treated at 560°C for 3 h and then cooled by water quenching or furnace cooling. The alloy samples which underwent cooling by these two methods were rolled at different temperatures. The microstructure and mechanical properties of the rolled alloys were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction analysis, and tensile testing. For the water-quenched alloys, the peak tensile strength and elongation occurred at a rolling temperature of 180°C. For the furnace-cooled alloys, the tensile strength decreased initially, until the rolling temperature of 420°C, and then increased; the elongation increased consistently with increasing rolling temperature. The effects of grain boundary hardening and dislocation hardening on the mechanical properties of these rolled alloys decreased with increases in rolling temperature. The mechanical properties of the 180°C rolling water-quenched alloy were also improved by the presence of β″ phase. Above 420°C, the effect of solid-solution hardening on the mechanical properties of the rolled alloys increased with increases in rolling temperature.     

高湿环境中磷尾矿基地质聚合物凝结硬化机理

为解决地质聚合物注浆材料在高湿环境中凝结硬化速率无法控制的问题,利用碱激发粉煤灰和磷尾矿制备地质聚合物注浆材料,研究其在采空区高湿环境中凝结硬化的主控因素。利用傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectrometer,FTIR）、X射线衍射光谱（X-ray Diffraction,XRD）和扫描电镜 （Scanning electron microscope,SEM）对地质聚合物的凝结过程、硬化结构特征和反应机理进行分析,得出以下结论：地质聚合物注浆材料的凝结硬化受水固比、粉煤灰添加量、激发剂碱浓度和模数的影响,调节地质聚合物的凝结硬化主要利用凝胶体的生成-分布-固化过程。水固比过高凝胶体会被稀释,过低会难以控制凝结时间;适当提高粉煤灰的添加量会促进地质聚合物的凝结;激发剂碱浓度的提高有助于原料中硅铝和钙质溶解,增加凝胶体的生成量,碱过量会导致地质聚合物泛碱;激发剂模数的增大会使浆液中的气体和水分难以排出,降低地质聚合物中各物质间的相互作用,增加地质聚合物的凝结时间。当水固比为0.5~0.75,粉煤灰和磷尾矿的质量比为1~1.2,H2O和Na2O的摩尔比为20~25,碱激发剂模数为1.5~2时,制备的地质聚合物可以满足凝结硬化 的要求。