开槽位置对搅拌摩擦加工制备SiCp/铝基复合材料均匀性的影响

采用搅拌摩擦加工技术(FSP)制备SiCp增强铝基复合材料,研究不同开槽位置对SiCp分布均匀性的影响.结果表明:开槽位置影响塑性金属随搅拌头的迁移流动方式,导致复合材料宏观形貌和颗粒分布均匀性存在较大差异,轴肩作用区SiCp分布较为均匀,开槽位置处含量较高,SiCp分布不对称于加工中心.对不同开槽位置(前进侧、中间、返回侧)下复合材料横截面进行成分半定量分析表明:SiCp均匀性优劣程度依次为开槽位置位于前进侧、中间、返回侧.随着加工道次增加,塑性金属变形量增加,材料流动性增强,搅拌加工区域面积增大,前进侧开槽位置3道次加工后增强相SiCp破碎细化且均匀分布.     

7075铝合金搅拌摩擦焊模拟与实验研究

搅拌摩擦焊解决了7075铝合金难焊接问题,但焊接过程中复杂的温度、流场变化容易造成焊缝缺陷.本文利用FLUENT软件模拟研究了7075铝合金焊接过程温度场与流场的变化规律,并对模拟结果进行了验证.结果表明:前进侧焊接温度高于后退侧,但其材料流速低于后退侧,焊缝最高温度出现在轴肩边缘内侧.搅拌头转速越大,焊接速度越小,则...     

基于DEFORM-3D的FSW温度场及流场数值模拟

采用DEFORM-3D软件模拟6082-T6铝合金FSW焊接过程中温度场及流场演变规律.结果表明:在搅拌针插入阶段,最高温度出现在搅拌针底端,随着搅拌针的继续插入,焊接过程中温度逐渐升高,工件上表面温度场呈圆状分布,而在厚度方向上呈盆状分布;当轴肩接触到被焊工件时,轴肩与工件之间的摩擦使工件温度急剧升高,达到了312℃,轴肩下压后温度进一步升高到470℃;搅拌头在插入位置停留5 s后,工件温度提升到502℃;搅拌头行走过程中温度及金属流动达到了一个准稳态,温度维持在500℃左右;黏塑性金属流速度矢量整体分布呈漏斗状,其方向大致与轴肩表面各点旋转方向切线平行,且温度场及金属流动规律随搅拌头行走距离的变化不明显.     

搅拌头形状对搅拌头受力和温度的影响

为优化设计搅拌头,分别选用不同形状的搅拌头进行搅拌摩擦焊接,研究搅拌头形状对搅拌头受力及温度的影响.实验采用三维测力系统和红外测温装置对搅拌头下压力和温度进行同步动态测量,得到搅拌头形状的影响规律.结果表明:凹陷型轴肩受力明显要高于平台型轴肩,锥形搅拌针受力大于柱形搅拌针;凹陷型轴肩产热优于平台型轴肩,锥形搅拌针产热优于柱形搅拌针;搅拌头形状对焊缝区形貌也有较大影响,凹陷型轴肩比平台型轴肩更有利于金属流动,焊缝区过渡平滑,锥形搅拌针比柱形搅拌针焊缝区平滑且前进侧和返回侧更对称.     

搅拌摩擦焊温度场

搅拌摩擦焊接过程中温度场的分布对焊缝成形质量具有重要的影响。该文结合数值模拟和实验方法,研究搅拌摩擦焊接过程的温度场。基于ALE(arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法建立完全热-力耦合的有限元模型,对搅拌摩擦焊接过程开展数值仿真,同时在模型中考虑塑性变形产热。选取两组不同工艺参数(旋转速度分别为600 r/min和800 r/min)对温度场的分布进行计算,并在相同的工艺参数下测量焊接过程中距焊缝不同位置处的峰值温度。数值模拟和实验对比结果表明:该模型能准确地模拟搅拌摩擦焊接过程中的准稳态温度分布情况;搅拌摩擦焊峰值温度低于材料的固相线;焊缝前进侧温度稍高于后退侧。     

多道次搅拌摩擦加工对5083-O铝合金组织性能的影响

在不同轴肩直径、搅拌头转速和搅拌头行进速度下,对27mm厚5083-O铝合金进行了多道次搅拌摩擦加工(multi passfrictionstirprocessing),搭接率为100%,共进行3道次搅拌摩擦加工.研究结果表明,加工区由细小的再结晶组织组成;随着加工道次的增加,加工区内部缺陷体积减少,晶粒进一步细化,析出相细化并均匀分布,力学性能提高,加工区最高抗拉强度可达360MPa,延伸率也优于母材;其中,第二道次加工对材料组织和性能的影响最为明显.     

厚板搅拌摩擦焊接头的组织与性能

针对厚度为30mm的1060铝合金板材搅拌摩擦焊对焊连接,采用在试板上加工盲孔的方法减少了焊接时大量的飞边.分析了焊缝的组织与力学性能.结果表明:1060铝合金厚板搅拌摩擦焊焊接成形良好.沿厚度方向上的抗拉强度呈先下降后上升的趋势,热影响区与热机影响区之间金属流动性不同,存在明显的结合线,由于该区域组织存在不连续性导致应力集中,拉伸试样的断裂位置主要存在于热影响区与热机影响区的交界处.在焊接接头上部与中部的后退侧的显微硬度高于前进侧,而下部后退侧的显微硬度低于前进侧;焊缝中部的显微硬度随着厚度增大而减小得比较明显,而前进侧与后退侧的减小程度比较小.     

固液搅拌槽内桨叶启动过程中的两相流动特性

将折射率匹配技术与粒子图像测速技术结合,测量了固液搅拌槽内桨叶启动过程中的两相流动特性。实验所用搅拌槽为平底方槽,搅拌桨为45°四斜叶桨,桨叶搅拌雷诺数389~2 332,固体颗粒的最大体积分数15%。实验考察了桨叶操作方式、搅拌转速和固含率对搅拌槽内瞬态颗粒分布和颗粒床层处瞬时流场的影响规律,结果表明：相同转速下桨叶为上提操作时流体对颗粒床层的侵蚀作用强于下压操作,颗粒开始悬浮的时间早,但悬浮高度较低;随着搅拌转速的增加,流体对颗粒床层的侵蚀作用增强,体系达到稳态后搅拌槽内颗粒云的均一度和高度也出现上升趋势;固含率从5%增加至15%时,搅拌槽内悬浮起的颗粒数量增加;流体侵蚀颗粒床层的临界速度范围在0.1~0.25 m/s。     

Zr_(44)Ti_(11)Ni_(10)Cu_(10)Be_(25)块体金属玻璃与紫铜的搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊接技术对Zr44Ti11Ni10Cu10Be25块体金属玻璃和紫铜进行了连接,当旋转速度为600r/min、摩擦头直径为2mm、焊接速度为40mm/min、轴肩直径为12mm、压入量为0.1mm时,能够成功实现焊接,利用XRD、DSC、SEM观察分析未检测到晶化相,焊缝处试样仍保持非晶状态。     

裂纹位置对搅拌摩擦修复铝合金疲劳性能的影响

采用搅拌摩擦方法对预制裂纹的2A12铝合金进行修复,并研究了裂纹放置位置对修复试样疲劳性能的影响。结果表明:预制裂纹试样经搅拌摩擦修复后裂纹愈合,裂纹位于前进侧修复后疲劳寿命最低,位于中间修复时疲劳寿命最高。断口分析表明前进侧修复试样由于热塑性材料损失造成修复区分层,返回侧修复试样断口与裂纹位于中间修复断口较为平整;修复区热塑性材料呈旋涡状流动,有流向轴肩中心趋势,因此裂纹位于中间时修复效果最好,并且修复区晶粒由于动态再结晶得到细化。     

高强铝合金搅拌摩擦焊接头粒子贫乏区的形成机理

采用搅拌摩擦焊技术对5mm厚的2024-T4高强铝合金进行对接焊试验.研究粒子贫乏区的微观组织特征、形成机理及其对力学性能的影响.结果表明:粒子贫乏区位于紧靠焊核区的前进侧热机影响区一侧,与前进侧热机影响区具有一致的方向性;和相邻区域相比,出现第二相粒子的显著贫乏,贫乏区宽度平均约30μm.粒子贫乏区的形成是由于前进侧热机影响区晶粒拉长、弯曲,而弯曲的晶界曲率引起界面能差,从而使得晶界发生迁移;晶界迁移的驱动力主要为搅拌针旋转所产生的剪应力.第二相粒子对晶界的钉扎能随着第二相体积分数的降低而降低,粒子贫乏区的存在减弱第二相粒子对晶界的钉扎作用,使得前进侧热机影响区在拉伸过程中易于断裂,成为接头的薄弱区.     

KR法铁水脱硫的流动数值模拟分析

基于Fluent软件,采用VOF和DPM模型对KR脱硫搅拌槽内的流场和脱硫剂颗粒运动进行数值模拟,研究搅拌槽内的流场特性和搅拌头的转速对颗粒运动轨迹的影响。结果表明,搅拌初期槽内自由液面中心在下凹的过程中伴有上涌和回落的现象;流场稳定后,流体在壁面处形成上、下对称的两个涡流,而在搅拌头的底部容易形成死区;提高搅拌头的转速有利于提高槽内流场的轴向速度,有利于脱硫剂颗粒在槽内均匀悬浮,从而提高脱硫效果。     

搅拌头结构对搅拌摩擦焊缺陷形成机制的影响

采用不同结构的搅拌头和工艺参数,焊接热输入和材料流动行为不同,焊缝缺陷的类型也不同.基于Deform软件建立了A7N01材料搅拌摩擦焊仿真模型,通过焊接试验的测温曲线和缺陷完成了模型准确性评价.对比分析了3种搅拌头对焊接缺陷形成的影响.搅拌头结构不同,不同深度处的材料粒子点的切向填充速度不同.圆台搅拌头焊接多出现隧道缺...     

搅拌摩擦焊工艺参数对6061-T6铝合金焊缝质量的影响

搅拌摩擦焊焊接过程中,轴肩的下压量、搅拌头的旋转速度和焊接速度等工艺参数直接决定着焊缝的质量。文中通过对6061-T6铝合金材料进行搅拌摩擦焊,并对焊后试样进行了拉伸、硬度测试等实验以此探究上述工艺参数对焊缝质量的影响程度,分析发现下压量会直接决定焊缝区域力学性能,旋转速度和焊接速度会通过热输入值影响焊缝区域的强度来影响最终焊缝质量,并当热输入值为5时,抗拉强度可达到母材的83.4%,硬度可达到母材的75.3%,焊缝成形优异。     

喷动床导向管内粗颗粒的动特性

喷动床是处理粗颗粒物料的高效反应器．应用粒子图像测速仪（PIV）研究了喷动床导向管内粗颗粒物料的运动规律，测量了粗颗粒物料的瞬态流场及湍流度分布．粒子运动速度基本是轴对称的，轴心处速度最高；而在近壁处低，当喷动气流速度增加时粒子湍流度也增加，轴心处湍流度高于近壁处的湍流度．管中的流动湍动十分剧烈，湍流度始终很大，这加强了气流和物料间的热量和质量的传递．     

氧化铝颗粒含量及粒径对固体火箭发动机喷焰流场参数分布的影响

建立了固体火箭发动机喷焰的气固两相流计算模型,对不同Al2O3颗粒含量及粒径喷焰流场的两相流进行了数值模拟。研究了固相颗粒Al2O3对发动机喷焰流场参数分布的影响。结果表明:Al2O3颗粒含量的增大会使喷焰流场的温度升高、速度降低,特别在轴线处表现的尤为明显。Al2O3颗粒粒径越小,其随流性越好,在喷焰中更加分散,喷焰轴线处的温度随着Al2O3颗粒粒径的增大而升高;当平均粒径相同时,喷焰流场参数分布还受Al2O3颗粒粒度分布规律的影响。     

离心式杂质泵蜗壳内部流场数值模拟

利用计算流体动力学分析软件,对离心式杂质泵的内部流场进行了数值模拟.计算了颗粒直径为0.076mm,固相体积分数为10%的两相流工况下的三维湍流流场,得到了蜗壳内的速度、压力和固相体积分数分布等流动信息.计算结果表明：自进口至最大半径处蜗壳内的速度不断减小,压力逐渐增大,颗粒体积分数随半径增大而增大.     

7A60铝合金搅拌摩擦加工组织及性能

以7A60铝合金为研究对象,采用搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing, FSP)技术对其进行塑性改性并探索加工参数对7A60铝合金组织及力学性能的影响.结果表明:搅拌摩擦加工过程中铝合金发生动态再结晶而形成细小均匀的等轴晶;基体中第二相破碎细化,均匀分布在基体中且组织中η(MgZn_2)相发生回溶;速比因子在很大程度上影响合金性能,随着速比因子的增大,搅拌区硬度先增加后减小.当速比因子为5时,材料显微硬度和抗拉强度达到最高(维氏硬度约120,抗拉强度449.9 MPa),相比母材分别提高37.5%和35.5%;速比因子继续增大时,搅拌头产热量急剧增加,导致材料组织严重粗化且拉伸断口韧窝变浅,使得材料强度和塑性降低.     

新型钾盐结晶器内部流场模拟及性能预测

由于钾盐结晶器内部流动的复杂性及流域的多态性,通过实验测量很难得到其流场形态。应用计算流体力学仿真技术,对某新型钾盐结晶器在连续结晶过程中形成的流场进行数值模拟,模拟连续结晶过程的晶体悬浮及固液相混合流动状态,得到了结晶器在不同搅拌速度下的内部流场速度分布、流线图、压力分布及固相悬浮状态分布等信息。模拟结果表明,搅拌速度对结晶器内部的流场分布具有明显的影响,通过比较流场特征确定能够使此新型结晶器运行经济合理的搅拌速度为40～45 r/min,与厂家的测试结果相吻合。本文研究结果可为确定结晶器合适的电机功率奠定基础,为结晶器在不同搅拌速度下的性能预测提供参考依据。     

电磁搅拌钢包内气泡聚并破裂行为

结合气液两相流欧拉模型与考虑气泡破碎聚并的颗粒群平衡模型,研究了电磁搅拌下底吹钢包内流场分布及气泡尺寸分布.结果表明:搅拌器向上搅拌时钢包内形成一个大循环流场,而向下搅拌时钢包内形成了一个大的回流区和一个小的回流区.钢包内气泡分布为气液两相区中心区域气泡直径最大,气液两相区边界处直径较小,且从气液两相区中心到气液边界气泡直径逐渐减小.电流越大,气液两相区域在垂直方向上偏转程度越大,而且电流越大,气液两相区中心大气泡分布区域也越大.电磁搅拌器向下搅拌时气液两相中心区域大气泡直径分布区域小于向上搅拌.大气泡偏转程度小于小气泡,大气泡偏向钢包中心轴线一侧.