温度与载荷对GH4169/5CrMnMo界面接触换热的影响

基于传热学基本原理建立合理简化的热接触模犁.应用稳态法,通过自制的实验设备埘GH4169高温合金与5CrMnMo模具钢的界面接触换热系数进行测量.根据实验数据归纳出接触换热系数的经验计算关系式,比较计算结果和实验结果.研究结果表明:接触界面温度变化范围为240-560℃,接触载荷能够达到15.68 MPa;接触换热系数随界面温度和接触载荷的增加呈现增大趋势,但在320℃和470℃附近出现换热系数的极小值,温度与载荷的作用是通过改变材料热物性及力学性能间接实现的;经验计算关系式满足幂律关系,引入修正系数a和δ后,能够合理地预测接触换热系数,计算结果与实验结果较吻合.     

TC11钛合金与5CrMnMo模具钢间接触换热实验研究

基于稳态热流法,利用自制的接触换热系数测量装置对TC11钛合金与5CrMnMo模具钢间的接触换热进行测试,探讨了界面荷载、界面温度、接触面粗糙度和玻璃润滑剂对接触换热系数的影响.实验结果表明:接触换热系数随界面荷载的增加而增大,且与界面荷载的幂指数函数近似成正比关系;接触换热系数随界面温度的升高总体上呈增大趋势;在相对较小的粗糙度范围内,产生接触换热系数随接触面粗糙度增加而增大的反常现象;玻璃润滑剂的存在使接触换热系数降低了1～2个数量级,厚度的影响尤其明显.     

Hastelloy C-276合金与硅钢间的瞬态接触换热实验研究

利用自制的瞬态接触换热系数测量装置对Hastelloy C-276合金与硅钢间的瞬态接触换热进行测试,通过对比校核点温度的实测值和计算值来验证测量装置和方法的可靠性,探讨试样初始温度和接触载荷对接触换热系数的影响.研究结果表明:校核点温度的实测值和计算值基本吻合,表明测量装置和方法可靠;当接触发生后,接触换热系数在很短的时间内快速增大,并随时间的增长,逐渐趋于稳定.接触换热系数随着Hastelloy C-276合金试样初始温度的升高而增大,随接触载荷的增大而增大,且接触换热系数与接触载荷近似呈指数关系.     

铸件/铸型热力耦合界面换热系数的稳态法测量

通过自行设计的实验装置研究了A356/H13钢在热力耦合下的界面换热系数随温度和接触载荷的变化规律。结果表明:采用由滑轮增力机构和液压增力机构组成的二级增力机构加载的稳态热流方法,可以对铸型/铸件热力耦合界面换热系数进行测量研究;双边加热实验比单边加热实验具有优越性;在所测量的温度和载荷范围内,A356/H13钢界面换热系数随着温度和载荷的增加而呈增大趋势;温度较高时的A356/H13钢界面换热系数对温度的敏感性比温度较低时大;A356/H13钢界面换热系数与界面载荷成近似线性关系。     

水冷换热系数的研究及平面凝固铸造的数值模拟

分别建立了喷雾冷却和平面凝固铸造的二维计算模型.根据对1070铝合金方锭末端冷却所测得的温度数据,反求出不同水压下冷却面表面温度与换热系数的变化规律,并将其作为边界条件导入平面凝固铸造的计算模型进行可靠性验证.结果表明:界面换热系数随冷却面温度的降低先升高后降低,在400K左右达到峰值.随着冷却水压的增加,换热系数的峰值和峰值对应的温度值也相应增大.铸造实验测温结果表明:所用平面凝固装置可实现凝固前沿宏观上呈平面上升,且凝固过程中铸锭各处冷却均匀;与数学模型计算结果吻合良好,说明该模型可用于平面凝固铸造工艺方案的研究.     

低频电磁场对传统热顶铸造6063铝合金凝固过程的影响

在传统热顶铸造过程中施加低频电磁场,使用热电偶测量了稳定铸造阶段从铸锭中心到边部不同位置的冷却过程,得到了铸锭内部的温度分布,分析了低频电磁场对传统热顶铸造6063铝合金凝固过程、宏观组织和表面偏析层厚度的影响.实验表明:低频电磁场使铝熔体产生的强制对流使熔池内的温度分布更加均匀,促进了铝熔体过热的散失,使熔池内的温度低于6063铝合金的液相线温度,提高了熔池内部形核质点的数量,在没有添加细化剂条件下使铸锭宏观组织均匀细小,降低了液穴深度.铝熔体流动速度的加快能增强石墨环与铝熔体之间的换热,使结晶器内铸锭表面初始凝壳点位置上移,减小了铝熔体与结晶器的有效接触高度,提高了铸锭的表面质量.     

基于反分析法的凝固过程中界面换热系数研究

以实验测得的温度为基础,结合数值模拟方法和优化方法的反分析方法计算求解了A356铝合金铸件冷却凝固过程中铸件与金属铸型间的界面换热系数,分析了铸件与铸型间界面换热系数随界面温度变化的关系.研究结果表明:界面换热系数在固相温度以上和545℃以下基本保持为一个常数,分别约为3 000 W.m-2.K-1和500 W.m-2.K-1;而液相温度在545~555℃间为突变的线性关系,并通过线性回归分析建立了近似的数学模型.应用反求得到的界面换热系数与界面温度的变化规律,结合数值模拟软件ProCAST计算得到铸型初始温度450℃时铸件的温度与实验测量温度吻合较好.验证了通过反分析方法求解的换热系数的有效性和正确性.     

压力对A380铝合金的铸造组织和力学性能的影响

对A380铝合金进行了挤压铸造成型和传统重力铸造成型,并制得试样.采用偏光显微镜、扫描电镜、定量金相分析、拉伸性能测试等手段,研究在不同压力下挤压铸造A380铝合金的铸造组织和力学性能.结果表明:当压力在0~75MPa范围内时,随着压力的增加,一次枝晶臂尺寸和气孔率得到大幅下降,共晶组织体积分数增加;二次枝晶臂间距减小;针状富铁β-Al5FeSi相尺寸大幅度减小,同时有部分汉字状α-Al8(Fe,Mn)3Si2相生成.当压力在75~100MPa范围内时,压力继续增加对合金组织细化、第二相形貌改善和力学性能提高的作用不明显.挤压铸造试件与重力铸造试件相比,气孔率减小,显微组织细化,力学性能显著提高.当压力为75MPa时,挤压铸造A380铝合金的铸态抗拉强度和伸长率分别比重力铸造提高19%和65%.     

交变接触载荷下的铝合金微动疲劳

针对机械工业中广泛存在的微动疲劳失效问题,自主设计开发了一套接触载荷实时可控的微动疲劳试验系统,研究了恒定接触载荷和交变接触载荷对6061-T651铝合金微动疲劳寿命的影响.结果表明:在交变接触载荷条件下,存在一个临界接触载荷使得微动疲劳寿命最低,且微动疲劳寿命随着平均接触载荷的增加呈现先减小后增加的变化行为;在低接触载荷作用下,交变接触载荷条件下的微动疲劳寿命明显低于恒定接触载荷条件下的微动疲劳寿命;在高接触载荷作用下,交变接触载荷与恒定接触载荷对微动疲劳寿命的影响相近.     

低频电磁铸造7050铝合金的组织与性能

采用新型低频电磁铸造技术制备了7050铝合金120 mm铸锭,研究了低频电磁场对铸锭组织和性能的影响.并对比研究了常规DC铸造和低频电磁铸造铸锭挤压和热处理后的组织与性能.结果表明,低频电磁铸造显著细化晶粒组织,并使组织分布均匀,改善铸锭的铸态力学性能.固溶并时效处理后,常规DC铸锭挤压棒材抗拉强度达到676.5 MPa,延伸率达到11.2%;低频电磁铸锭挤压棒材抗拉强度略有提高,达到677.5 MPa,延伸率提高较大,达到13.2%.低频电磁铸造对7050铝合金挤压棒材最终抗拉强度影响不大,但能够显著提高延伸率.     

5CrMnMo钢火焰喷涂FeNiCrSiB合金层的超塑性扩散焊接

研究了５ＣｒＭｎＭｏ钢为基材的铁基（Ｇ３１２）合金火焰喷涂层在基材超塑温度范围内的变形行为．利用应变速率比Ｗ选择涂层与基材的超塑温度．分析了基材与涂层均发生超塑变形时，涂层孔洞，涂层与基材结合界面的焊合机制及其对多冲抗力和耐磨性的影响规律．     

Influence of diffusion time on property of steel-aluminum solid to liquid bonding

The bonding of solid steel to liquid aluminum was conducted using rapid solidification. The influence of diffusion time on interfacial shear strength was studied. The results show that when the temperature of aluminum liquid is 700℃ and the preheat temperature of steel plate is 250℃, the relationship between diffusion time (t) and interfacial shear strength (σ) is (σ=15.1+8.14t(037t2 +0.005t3, and the maximum interfacial shear strength is 71.1 MPa.     

真空低温下卫星常用材料接触热阻的试验研究

真空、低温环境下接触热阻的准确测量对于卫星内部热控制具有重要的实际意义。自行搭建了一套优化的基于稳态法测量接触热阻的试验平台,用于在真空、低温环境下测量由螺栓压紧的材料间的接触热阻。测量了卫星中常用接触对（铝合金-铝合金、铝合金-玻璃钢、铝合金-聚酰亚胺）在不同温度、不同预紧力矩下的接触热阻,研究了预紧力矩、温度、材料对接触热阻的影响,结果表明：玻璃钢与聚酰亚胺的隔热性能优于铝合金;3种接触对的接触热阻均随温度升高而减小,随螺栓预紧力矩的增大而减小。     

工艺参数对铝合金微齿轮热挤压成形的影响

针对7075铝合金微齿轮挤压过程中出现的微尺度效应问题,将退火后的7075铝合金进行等温微压缩试验,获得材料的真实应力应变曲线,导入DEFORM软件,并模拟微挤压成形过程。定义挤出端凸度来评定微挤压件的成形性能,挤出端凸度越小,则成形性越好。设计正交试验,研究入模角、坯料直径、挤压温度、挤压速度和摩擦因数等对微齿轮热挤压成形过程中最大成形载荷和成形性能的影响规律。分析结果表明：坯料直径对最大成形载荷和挤出端凸度的影响均最大;挤压速度对成形载荷的影响较大,挤压温度的影响次之;挤压温度对挤出端凸度的影响较大,挤压速度的影响次之;入模角和摩擦因数对成形载荷和挤出端凸度影响均较小。通过优化工艺参数模拟挤压得到质量良好的微齿轮。     

火灾下大空间铝合金网架受力性能

针对铝合金空间结构抗火性能较差的问题,以正放四角锥铝合金空间网架为对象,基于实用大空间建筑火灾空气升温经验模型模拟火灾温度场,采用增量法对各构件的温度进行计算,利用ANSYS WORKBENCH构建铝合金网架遭受火灾温度场的有限元模型,研究铝合金网架在火灾下不同时间段的受力效应和变形特征;并利用有限元的手段,对比分析了铝合金网架和Q355普通钢网架在火灾下的受力性能。研究结果表明:铝合金网架在火灾升温60 min时温度达到峰值,最大温度应力主要集中在角部支座附近,其变形特征为整体向上起拱;铝合金网架从角部杆件发生局部破坏,随后造成整体变形过大而导致整个网架的坍塌破坏;铝合金网架在常温下受力性能优于Q355普通钢网架,但火灾下受力性能劣于Q355普通钢网架,工程实践中应根据结构的使用功能合理选择结构的材料。     

耐热铝合金导线在输电线路中的应用

耐热铝合金导线主要是以（超）耐热合金层绞合特殊钢芯的结构。利用（超）耐热铝合金导电和特殊钢芯受力相结合实现了低弧垂和增容特性。在输电线路进行增容改造时只要更换导线,就能实现1.6～2.0倍的输送容量而不增加弧垂;在新建线路时采用耐热导线通过减少截面也可降低线路本体投资。分析了耐热导线与钢芯铝绞线的弧垂特性,探讨了线路载流量与温度弧垂特性的关系,提出了耐热导线使用的基本原则。     

铝合金轮圈压铸充型凝固过程模拟分析

针对铝合金的压铸工艺特点和充型凝固过程的不透明性,采用华铸CAE软件对铸件进行模流分析,预测铝合金轮圈压铸缺陷位置,优化模具结构设计.模拟结果显示,采用双流道充型平稳,温度场分布均匀,具有较少的气体夹杂和冷隔等倾向,压铸件整体质量较高.     

中碳合金钢亚温淬火的铁素体量对接触疲劳寿命的影响

本文研究了42CrMo、45CrMnMo二种钢亚温淬火时,亚温淬火温度与未溶铁素体和先共析铁素体量及硬度的关系,测定了铁素体含量对接触疲劳寿命的影响.试验发现,亚温淬火含有铁素体时,接触疲劳寿命比不含铁素体的完全淬火的要好,随铁素体含量增加,接触疲劳性能不断提高,对于42CrMo钢,铁素体含量达到约10%,45CrMnMo达到约8%时,接触疲劳性能为最佳.