铜/钢MIG复合增材制造组织及性能研究

利用MIG复合增材制造方法在20 mm厚低碳钢上交替熔覆硅青铜与304不锈钢制备复合增材制造熔覆层,对3种不同增材制造路径制备的熔覆层成形质量进行了研究,揭示了不同熔覆层显微组织特点和硬度分布。研究结果表明,铜和钢熔覆层熔合线处均形成了良好的冶金结合,铜熔覆层会产生气孔,钢熔覆层中会形成铜向钢的渗透裂纹,铜层会向钢熔覆层塌陷。在铜熔覆层,钢会渗入铜中形成固溶体,该区域显微组织表现为球形的铁基固溶体弥散分布在铜基固溶体中;在钢熔覆层,底部钢呈细小的柱状晶沿垂直熔合线方向生长,并向顶部慢慢长大,当钢层作为最顶层熔覆层时,会形成等轴晶。铜熔覆层硬度在90～175 HV左右,随着进入铜层的钢含量增多而增大。304不锈钢熔覆层硬度在160～526 HV左右,而在钢熔覆层中临近铜熔覆层区域,由于Si元素的渗入,硬度会显著提高。     

TiB_2对Ni60激光熔覆层组织与显微硬度的影响

为了提高工程部件的表面性能,以Ni60合金粉末和TiB_2陶瓷颗粒为熔敷材料,采用激光熔覆技术在Q550钢基体表面制备复合熔覆层。分析单一Ni60合金粉末及不同质量分数的TiB_2与Ni60混合粉末对熔覆层组织及显微硬度的影响。研究表明,熔覆层内未发现裂纹、气孔等缺陷,在熔覆层与热影响区的界面有一条明显的白亮带,冶金结合良好。混合粉末制备的熔覆层结晶形态从结合区到表层依次为平面晶、胞状晶或树枝晶及等轴晶。随着TiB_2质量分数的增加,由树枝晶主干向横向伸出的细密二次轴数量增多,熔覆层组织细化。熔覆粉末为Ni60+5%TiB_2时制备的熔敷层显微硬度值最高达644HV0.2,比基材(约220HV0.2)提高了近3倍;TiB_2含量增至25%时,熔覆层内由于TiB_2硬质相过多,发生聚集现象,不利于表面强化。     

砂浆-骨料界面拉伸软化性能试验

对砂浆-骨料复合试件进行了劈裂试验和三点弯曲试验,基于试验结果和改进的J积分计算方法,提出了砂浆-骨料界面的拉伸软化曲线模型及其表达式。分析结果表明:砂浆基体的特性和粗骨料表面的粗糙度对砂浆-骨料界面的力学性能具有重要影响;界面断裂能随着砂浆基体强度的提高和骨料表面粗糙度的提高而提高;基体为普通强度砂浆的试件断裂多发生在界面附近的砂浆粘结层上;基体为高强度砂浆的试件断裂多发生在砂浆粘结层和砂浆-骨料接合处的粘结层上。     

DZ40M钴基合金钎焊接头微观组织及性能研究

研究了DZ40M定向凝固钴基高温合金的钎焊行为,利用SEM/EDS对钎焊接头的微观组织形貌和物相组成进行了分析,并测试了接头的高温拉伸强度与高温持久寿命。结果表明,接头中间的钎缝组织主要由镍基固溶体与白色条状富W硼化物组成,靠近母材的元素扩散区主要由母材基体和分布在其中的块状硼化物组成,钎缝组织和元素扩散区之间的界面连接区主要由Ni-Co固溶体、灰色块状富Cr硼化物与弥散分布的富Co相组成。对接头的性能测试发现,在980℃下不同钎缝间隙的接头抗拉强度变化不大,抗拉强度约为150 MPa;而在980℃加载66 MPa条件下高温持久寿命随着钎缝间隙的增大而下降。高温持久寿命与钎焊中的硼化物析出相尺寸和含量有关,尺寸越大,含量越高,接头的高温持久寿命越低。     

磷酸锌改性钢纤维与水泥基界面的黏接强度试验研究

钢纤维与水泥基体的界面黏接性能是保证钢纤维混凝土承载能力的关键,而钢纤维的腐蚀会影响界面强度。在钢纤维表面沉积一层磷酸锌保护膜,通过微观结构分析(SEM和EDX)、动电位极化腐蚀试验和纤维拔出试验对比分析钢纤维处理前后的变化,发现钢纤维表面的磷酸锌层不仅可以提高纤维与基体界面间的黏接强度,而且能够改善钢纤维的防腐性。     

纤维表面处理对碳纤维水泥基复合材料功能特性的影响

通过单丝拔出微观力学试验研究了纤维表面处理对碳纤维水泥基复合材料功能响应的影响.未经表面处理的碳纤维表面惰性大,与基体的结合强度低,容易脱黏,界面韧性和稳定性差,以脱黏破坏为主的界面结构变化,使试样电阻上升较快;碳纤维经过表面处理后,其与基体的结合强度提高,纤维拔出过程中试样电阻的变化平缓,显示了随着界面黏结强度及界面...     

钢桥面沥青混凝土铺装层破坏的防治

从钢桥面铺装层的使用性能要求人手,分析了钢桥面沥青铺装层的主要病害及形成原因,研究得出钢桥面铺装层的界面是导致开裂的主要原因,而环境条件、材料级配、荷载和施工是产生车辙的主要原因.结合广州市内环路弯道改造的工程实践,提出了相应的改善措施.     

改性竹纤维加气混凝土的制备与界面特性EI北大核心CSCD

以竹纤维为增强体制备了加气混凝土,采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)对竹纤维进行了表面改性.力学性能测试结果表明,与空白组(未掺加竹纤维)相比,掺加0.1%改性竹纤维的加气混凝土7 d抗折强度提高了58.8%,7 d抗压强度提高了13.8%.傅里叶变换红外光谱及X射线光电子能谱分析表明:KH560的环氧基团与竹纤维表面羟基反应,改性后竹纤维出现了Si—O键和Si元素特征峰,KH560接枝到竹纤维表面,改善了竹纤维与混凝土基体之间的界面特性.X射线衍射分析表明,混凝土内部形成大量高结晶度的片状和针状托勃莫来石组分和低结晶度的低碱水化硅酸钙(C-S-H),两者连接紧密、重叠交错,形成坚固的网状结构.扫描电镜分析表明,竹纤维经KH560表面改性后,与混凝土基体之间的界面结合更加紧密.     

梯度硬质合金与45钢的TIG焊研究

选取YG8,YG15和YG20商用硬质合金与WC-5Co-25Ni硬质合金通过扩散烧结的方法制备梯度硬质合金,采用NiFe-C焊丝对梯度硬质合金与45钢进行TIG连接,通过扫描电镜观察、抗弯强度试验,对焊接接头的组织和力学性能进行了分析。结果表明:YG8/YG15/YG20/WC-5Co-25Ni四层结构梯度合金可以缓解焊接应力,与45钢TIG焊可以获得无开裂接头;垂直堆叠烧制的梯度合金焊接时易在焊缝底部界面位置形成η碳化物层,60°倾角倾斜堆叠烧制的梯度合金焊接时,界面位置不再形成有害碳化物层;由于η碳化物层的存在,垂直堆叠梯度合金的焊接接头抗弯强度仅为0. 74 GPa,倾斜堆叠梯度合金的焊接接头的抗弯强度提高到1. 29 GPa。     

碳纤维布-钢界面黏结性能试验研究

为研究碳纤维布-钢界面的黏结性能,进行了界面单剪试验,分析钢板表面粗糙度、碳纤维布层数以及碳纤维布宽度对界面剥离承载力、黏结剪应力和滑移量的影响,并测量了钢板表面粗糙度,对界面进行电镜扫描,以分析界面结合状态。试验表明,试件的破坏多发生于胶-钢界面,胶层与纤维在钢板的黏附量与钢板表面处理形式相关;界面极限剥离荷载随碳纤维布宽度和层数的增加呈非线性增长,喷砂试件界面剥离荷载达到最大值;喷砂能够有效增强胶层在钢板上的浸润性。     

Ni包WC含量对激光熔覆Ni45/Ni-WC复合涂层显微组织与性能的影响

利用光纤激光器在Q235钢上激光熔覆Ni包WC粉末增强Ni45合金涂层,系统研究了不同Ni包WC含量下熔覆层组织形貌、稀释率和显微硬度的变化规律。结果表明:WC颗粒受到激光辐照会发生熔解,并与周围元素相互作用形成低熔点共晶。随着Ni包WC含量的增加,熔覆层的稀释率逐渐增大,且熔覆层γ-Ni枝晶持续增多且细化。随着Ni包WC含量的增加,熔覆层的平均显微硬度也逐渐增加,当未添加Ni包WC时,熔覆层显微硬度约为基体的3倍;当Ni包WC质量分数增加到30%时,熔覆层平均显微硬度可达到基体的4倍。     

双丝电弧喷涂Ni-Al复合涂层热处理组织及性能

采用双丝电弧喷涂在6061-T6铝合金基体上制备Ni-5Al(质量分数,%)为底层,Ni-20Al(质量分数,%)为面层的Ni-Al复合涂层。Ni-Al涂层经400~550℃/4~48 h热处理后,采用SEM,XRD,EDS和TEM对涂层的显微结构进行了表征,并分析了不同热处理工艺对Ni-Al涂层显微组织和相结构的影响,讨论了涂层与铝合金基体界面反应机理,以及基体和涂层之间的界面元素扩散行为。结果表明,热处理后的涂层相组成变化较小,涂层/基体界面发生扩散,形成金属间化合物NiAl_3。随着热处理温度升高和时间的延长,在NiAl_3相和涂层之间形成Ni_2Al_3相,同时界面扩散区逐渐增厚,该过程由铝原子的扩散所控制。热处理后的TEM分析表明,涂层中存在NiAl_3、Ni_2Al_3及Ni的退火孪晶相。Ni-Al涂层随着热处理温度升高和时间的延长,涂层与基体的结合强度略有升高,同时涂层具有较强的抗氧化性能。     

两种热作模具钢的高温摩擦磨损性能

采用高温摩擦磨损试验机研究了HTCS-130和DAC55两种热作模具钢在100～700℃范围内的耐磨性差异及磨损机制,并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光学轮廓仪等手段对表面相组成、磨损表面、截面形貌等进行分析.结果表明:两种钢的磨损率均在100～700℃范围内呈现先增后减的趋势;其磨损机制表现为在100℃和300℃分别发生黏着磨损和黏着-轻微氧化磨损; 500℃时磨损机制转变为单一氧化磨损,磨损表面氧化层由Fe O、Fe2O3和Fe3O4组成,亚表面发生轻微软化并出现塑性变形层; 700℃时磨损进入严重氧化磨损阶段,氧化物数量急剧增多,同时由于马氏体基体回复导致材料出现严重软化,磨损表面形成连续的氧化层. HTCS-130钢优异的热稳定性能使得基体具有较高硬度和更窄的摩擦软化区,能够更好地支撑氧化层,从而在700℃下比DAC55钢更耐磨.     

低结合强度下热轧钛-钢复合钢材高周疲劳性能研究

为研究钛-钢复合钢材的高周疲劳性能,对由2mm厚钛合金TA2和8mm厚结构钢Q355采用热轧复合工艺生产的钛-钢复合钢板进行了轴向高周疲劳试验,并通过标准拉伸试验、复合界面剪切试验得到其基本力学性能。基于试验结果,得到了钛-钢复合钢材在应力比为0.1下的疲劳S-N曲线,并与4部钢结构设计标准中针对传统结构钢材的疲劳设计曲线进行对比分析。试验结果表明：所研究的钛-钢复合钢板在拉伸试验过程中具有三阶段断裂模式;尽管剪切试验得到的复合界面结合强度较低,但其疲劳性能依然高于一般单金属结构钢材,使用现有结构钢材的疲劳设计曲线预测钛-钢复合钢材的疲劳寿命过于保守;疲劳强度与抗拉强度比值为0.7,介于钛材和钢材之间;低结合强度界面和结构钢层表面均是潜在的疲劳源,产生两种不同疲劳破坏模式。基于上述研究结果提出了适用于该类钛-钢复合钢材的S-N曲线,可为钛-钢复合钢材在结构工程领域的疲劳设计提供参考,并有利于促进其工程应用。     

矿物掺和料对玄武岩纤维水泥砂浆强度发展的影响

研究了粉煤灰和硅灰对玄武岩纤维增强水泥基材料强度发展规律的影响,分析了粉煤灰和硅灰复掺对水泥砂浆中玄武岩纤维耐腐蚀性的影响.结果表明：玄武岩纤维对水泥基材料的早期抗折强度具有增强作用,后期增强效果下降,甚至会降低基体强度;粉煤灰和硅灰可显著延长玄武岩纤维对水泥砂浆抗折强度增强效果的时效.XRD图谱和显微结构分析表明,粉煤灰和硅灰复掺后降低了水泥基体中Ca(OH)2晶体的含量和玄武岩纤维的腐蚀程度,改善了玄武岩纤维和水泥基体之间的界面性质.     

聚合物乳胶对钢纤维增强混凝土力学性能的影响

通过对聚合物乳胶/钢纤维增强混凝土材料的抗折、抗压、劈裂抗拉强度等试验,研究了此类复合材料的力学行为和乳胶及钢纤维的增强机理.结果表明,乳胶的掺入,能够改善纤维表面与水泥砂浆基体性能,增加纤维与基体之间的界面粘结强度,从而可以显著提高混凝土的抗折、劈裂抗拉强度等性能.     

玻璃纤维表面处理对玻璃纤维/石膏复合材料力学性能的影响

玻璃纤维表面光滑，并附着有表面浸润剂，使玻璃纤维／石膏复合材料的界面结合不好，导致制品力学性能不佳。玻璃纤维经过热、酸处理后，去掉了玻璃纤维表面的浸润剂，并使纤维表面粗糙，形成少量微孔。处理后的玻璃纤维和石膏基体的界面结合状况较好，制品强度得到较大提高。     

石墨烯纳米片对水泥基复合材料力学性能的影响

采用球磨法将石墨烯纳米片分散在水泥基体中,研究了石墨烯纳米片掺量对水泥基材料抗折强度和抗压强度的影响。实验结果表明,适量的石墨烯纳米片可均匀分散在水泥基体中,通过桥联效应和拔出效应对水泥基材料起增强增韧作用,当石墨烯纳米片掺量为0.04%时,石墨烯纳米片与水泥基体界面结合良好,没有明显过渡层,试件3d抗折强度和抗压强度分别提高了22.84%和23.61%。     

SHCC修复试件黏结滑移性能研究

通过中心拉拔试验,研究了修复层材料(普通混凝土及应变硬化水泥基复合材料(SHCC))、SHCC修复层横向钢筋配筋率和冻融等因素对钢筋与混凝土黏结滑移性能的影响.结果表明:在相同的浇筑条件下,相对于普通混凝土修复的试件,SHCC修复试件的极限黏结强度约降低5.7%,峰值滑移约提高34%,试件发生拔出型破坏;随着SHCC修复层中横向钢筋配筋率增加,试件的极限黏结强度提高,界面裂缝宽度大幅度降低,破坏时修复层表面呈现多缝开裂特征,裂缝宽度为0.03~0.08mm.SHCC基体良好的抗冻能力,以及SHCC修复层与既有混凝土之间良好的界面黏结性能,能够减小冻融对钢筋与混凝土黏结性能的影响.     

不锈钢的耐腐蚀性扣牌号

1 不锈钢定义 不锈钢是一系列在空气、水、盐溶液、酸溶液以及其他腐蚀介质中具有高度化学稳定性的钢种。不锈钢的耐腐蚀性取决于钢中所含的合金元素。铬是使不锈钢获得耐腐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到12％左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（钝化膜），可阻止钢的基体进一步腐蚀，达到不生锈的效果。可以认为含铬量≥12％的钢为不锈钢。