铸钢件Ag—Sn钎焊接头的显微组织特征与性能分析

通过采用多种方法对钎缝组织进行全面观察与分析,揭示了钎焊接头的力学性能。试验表明,钎缝组织随着钎焊温度的提高和钎焊保温时间的延长．其成分变得不均匀、组织变得粗大,钎焊接头的承栽能力较差。     

Q235钢旋转摩擦钎焊接头的组织与性能

利用自制的焊接装置对轴状和环状Q235钢工件进行旋转摩擦钎焊,并与炉中钎焊进行了对比。结果表明:旋转摩擦钎焊过程中,接头各处温度均达到了钎料的熔化温度,且分布较均匀;钎缝两侧界面线形态不同,靠近轴状工件一侧界面线呈波浪状,靠近环状工件一侧界面线呈直线状;旋转摩擦钎焊及炉中钎焊的钎缝中心组织均由锡基固溶体和铅基固溶体、以及一些富含锡和铅的粗晶颗粒组成,但旋转摩擦钎焊接头中的粗晶颗粒数量较多,分布较均匀,对接头起到了弥散强化作用,有利于改善接头性能;旋转摩擦钎焊接头的抗剪强度低于炉中钎焊接头的,但最高抗剪强度也达到了36.28MPa。     

钎焊工艺参数对钎缝组织性能影响的研究

钎缝组织在很大程度上决定着钎焊接头的承栽能力及力学性能.通过采用多种方法对钎缝组织进行全面地观察与分析,揭示了钎焊工艺参数对接头力学性能的影响规律.试验表明,钎缝组织随着钎焊温度的提高、钎焊保温时间的延长,其成分变得不均匀、组织变得粗大,钎焊接头的承载能力较差.     

热处理工艺对BCu58ZnMn钎料钎焊接头组织与性能的影响

研究了焊后冷却方式、固溶后冷却速率及时效工艺对BCu58ZnMn铜基硬钎料显微组织和硬度的影响,在此基础上分析了淬火、回火工艺对其钎焊YG13C硬质合金和42Cr Mo钢钎焊接头剪切强度的影响。结果表明:焊后快冷将使钎料的硬度增大,焊后固溶时效热处理可显著改善钎料的组织,提高其硬度;焊后缓冷钎焊接头的剪切强度明显高于快冷的,焊后空冷及高温回火后的钎焊接头能够保持理想的剪切强度(190.4 MPa),优于相关标准规定的指标要求。     

TiNi形状记忆合金与不锈钢钎焊接头的微观组织与性能

采用含Ag50％~68％、Cu10％~30％、Zn12％~20％、Sn0％~10％的银基钎料,通过激光钎焊,改变钎焊 有效热输入(激光输出功率和钎焊时间),研究了TiNi形状记忆合金与不锈钢异质钎焊接头的微观组织和性能。结 果表明:AgCuZnSn钎料对TiNi形状记忆合金和不锈钢的润湿性较好,钎焊接头界面平整、致密,与TiNi形状记 忆合金形成的界面反应层较窄,而与不锈钢形成的界面反应层较宽。钎焊有效热输入对TiNi形状记忆合金热影响 区组织和性能影响较大。钎焊有效热输入量过高,将导致TiNi形状记忆合金侧热影响区组织晶粒粗大、硬度降低、 塑性提高。严格控制钎焊工艺参数可以获得具有较高抗拉强度、形状记忆效应和超弹性的TiNi形状记忆合金与不 锈钢钎焊接头。     

超薄奥氏体不锈钢电阻点钎焊接头组织与性能

采用电阻点钎焊工艺进行了以BNi-2为中间层的0.1 mm厚SUS304不锈钢封装试验,分析了工艺参数对电阻点钎焊接头微观组织和力学性能的影响,确定了接头区域元素分布及物相组成,并验证了接头的气密性。结果表明：电阻点钎焊接头由钎缝区、热机械影响区和母材组成;随着焊接电流和电极压力的增大,钎缝区厚度减小、热机械影响区动态再结晶程度增大;高的冷却速率抑制了钎缝与母材间的元素扩散,钎缝区的物相为镍基固溶体及弥散分布的Cr₂B、Ni₃B细小质点,接头的最大抗剪力为118.3 N;封装元件最大承载气压达到0.53 MPa,表明了超薄奥氏体不锈钢电阻点钎焊接头具有优异的气密性。     

铜粉添加量对不锈钢钎焊接头组织和显微硬度的影响

在BNi-7镍基钎料中添加纯铜粉制成组合钎料,然后采用真空方法在板间隙为40μm的条件下钎焊316L不锈钢,研究了铜粉含量对钎焊接头组织和显微硬度的影响。结果表明:在BNi-7钎料中添加纯铜粉能有效改善较大间隙接头的填充性能;添加纯铜粉后,钎缝中的脆性化合物显著减少,并呈岛状、条状、麻点状等镶嵌在镍基固溶体中,导致接头的显微硬度降低,当添加纯铜粉的质量分数为9%时,钎缝中的脆性化合物最少,接头的显微硬度为1 000 MPa。     

快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料钎焊接头的显微组织

采用单辊法制备了快速凝固态Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金,在相同钎焊工艺条件下,用扫描电镜及能谱仪、拉伸试验机研究了普通和快速凝固态钎料对紫铜板钎焊接头的组织、断口形貌、界面化合物和接头性能。结果表明:与普通钎料相比,快速凝固态钎料钎焊接头组织细化,初生β-Sn相尺寸减小而数量增多、共晶组织明显减少,并且初生相与共晶组织界线变得模糊;剪切断裂时形成的韧窝更多,钎焊接头的韧性得到提高。     

Ag-CuO钎料空气反应钎焊AlN陶瓷接头组织及性能

采用Ag-Cu O钎料实现了Al N陶瓷与自身的空气反应钎焊。研究了Cu O含量、钎焊温度和预氧化温度对界面组织及力学性能的影响规律,分析了连接机理。当钎料成分为Ag-6 mol%Cu O,在1000℃/5 min的钎焊参数下,Al N/Ag-Cu O/Al N接头可获得最高的抗剪切强度为13.9 MPa。采用SEM、EDS及XRD对其接头界面显微组织、断口形貌及成分进行了分析。典型接头界面组织结构为Al N/Cu Al₂O₄/Cu O/Al N+Ag+Cu O/Cu O/Cu Al₂O₄/Al N。然而,在该条件下无法获得无缺陷的接头。为了降低残余热应力获得无缺陷的接头,对Al N陶瓷采用预氧化处理,在Al N陶瓷表面形成一层Al₂O₃层。当预氧化参数为1 000℃/5 h时,Al N陶瓷表面的Al₂O₃层厚度约为10μm。采用成分为Ag-6 mol%Cu O的钎料,在1 000℃/5min的钎焊参数下,对预氧...     

硬质合金与碳钢电子束对接焊接头的显微组织

选用YG30硬质合金与45钢进行电子束对接焊复合试验，用扫描电镜、波长分散X射线谱仪对焊接接头显微组织进行了分析。结果表明：当电子束电流小、焊接速度慢时，焊接接头易形成有害的η相，η相分布于YG30／焊缝界面区域，并聚集长大，η相层厚度约10μm；焊接过程中硬质合金脱碳和铁向硬质合金迁移是叩相形成的主要原因。     

综合考虑开启力和泄漏率的机械密封端面椭圆微孔排布评价

在机械密封端面排布不同方向角的椭圆形微孔,对开启力和泄漏率的影响规律不一致,而且在不同工况下,设计者对开启力和泄漏率的需求也不一样,所以应采用双目标评价模型客观评价微孔排布对密封性能的影响。基于Fluent多相流空化模型,建立不同微孔排布方式时的密封间隙流体的三维数值计算模型,研究不同工况下的微孔排布方式对泄漏率和开启力2个密封性能参数的影响,并分别对泄漏率和开启力进行单目标评分;采用加权平均的方法,构造泄漏率和开启力为目标的双目标评价模型,并分析得到不同权重下微孔的最佳排布方式。结果表明:微孔排布方式对泄漏量和开启力的影响规律不一致,泄漏率随着内径侧P型微孔(方向角为45°微孔)数目增加而减小,开启力则在5N5P(即外径侧排布有5个方向角为-45°的N型微孔,内径侧排布有5个P型微孔)排布时取得极大值;综合考虑不同方向角的椭圆形微孔排布对开启力和泄漏率的影响,获得最佳排布方式在5N5P和0N10P之间,较高转速和低压差时,内径侧P型孔数可以偏少,高压差或者设计者更看重泄漏率时,内径侧P型孔数应该偏多。     

45钢微铸轧增材成形件的组织性能研究

利用华中科技大学材料科学与工程学院研制的微铸轧增材成形技术和装置,在电弧熔积和微铸轧2种工艺条件下进行试验,分析测试了增材成形的45钢试样的组织特征和力学性能。试验结果表明:与电弧熔积成形相比,微铸轧工艺将晶粒粒度由3.0级提升至9.0级,抗拉强度提高了31.3%,屈服强度提高了68.8%,平均硬度提高了10.9%;与熔模铸造相比,抗拉强度提高了58.4%,屈服强度提高了107.7%。因此,微铸轧增材成形技术将为低成本制造高强度钢零件提供一条有效途径。     

PD3与U71Mn钢轨材料微观与宏观磨损性能分析

采用纳米压痕划痕仪与AFM,研究PD3与U71Mn钢轨微观力学性能与摩擦磨损特性,通过拉伸实验和JD-1轮轨模拟试验机研究2种钢轨的宏观力学特性与摩擦磨损性能。结果表明:2种材料力学性能在微观和宏观表现一致,即PD3钢轨硬度较大、抗压能力强,具有良好的抗磨损能力;U71Mn钢轨塑性高、韧性大,具有良好的抵抗疲劳的能力。微观实验结果显示,2种钢轨在载荷不大时都以磨粒磨损为主,随载荷增大,交变应力作用增强,受疲劳影响PD3钢轨划痕两侧出现沟纹;U71Mn划痕损伤在犁沟摩擦力作用下,产生塑性变形。微观与宏观实验结果具有一致性,对2种钢轨磨损特性的测量误差在5%之内,因此在一定程度上可以用微观实验来代替宏观实验研究钢轨材料的摩擦磨损特性。     

微燃烧透平发电系统的研制及性能测试

研制了一种基于布雷顿热力循环（Brayton cycle）的微燃烧透平发电系统,其关键部件微透平运用VC[HT5,5"]+[KG-*3]+[HT5K]6.0和Object ARX工具二次开发AutoCAD设计而成,直径14mm,由电火花加工工艺（EDM）制造。介绍了系统的结构设计、制造、集成过程及关键技术。对系统的冷态和热态性能进行了测试,获得最高62000r/min的转速,17.2V的线电压,1.35W的电功率以及1.12％的热电转化效率。阐述了微燃烧透平发电系统中的基本科学问题,为进一步研究指明了方向。      

钢质摩擦副在微-纳米固体添加剂磨合油中磨合机制研究

基于45#调质钢齿轮滚滑副和45#淬火钢销/45#调质钢滑动副的大量磨合试验结果,分析了钢质摩擦副在微-纳米磨合油中油液温度、摩擦副表面性质和磨合平衡状态机制,以及磨合平衡状态的判定方法。研究结果表明:微米尺度的磨料对磨合磨损主要起到磨粒磨损的作用,纳米尺度的磨料对磨合磨损表面起到填充、嵌入和熔融作用,以及加剧粘着磨损作用。微米和纳米尺度的磨料混合在一起,在不同工况条件下,或对磨合磨损起到促进作用,或起到延缓作用。磨合完成后,摩擦副表面几何、物理和化学性质都可以得到有效改进。磨合平衡状态时各工况参数都趋于稳定状态,这些参数直接反映磨合磨损平衡状态,可以用来判定磨合磨损状态。     

考虑轴向速度非均匀性的微型轴流风扇扭叶片设计及其对气动性能的影响

通过推导微型轴流风扇叶片出口轴向速度沿叶高的分布方程,提出了一种考虑轴向速度非均匀性的扭叶片设计方法.通过CFD技术,数值研究了利用该方法所设计的各种形式扭叶片的气动性能及其变工况时的气动特点,并比较了工作于"自模区"与"非自模区"风扇的气动性能的差异.研究结果表明:与"自模区"的风扇相比,就"非自模区"的风扇而言,压力曲线没有最高压力点,随流量减少而压力几乎呈线性增加,且无失速点.效率曲线则显得更为平坦;按"刚性涡"设计的扭叶片虽效率低,但风压高;提高叶轮的轮毂比有助于提升风扇压力与效率.     

钢质齿轮副在微纳米混合磨合油中的磨合试验研究

将微米和纳米固体粉末单独或混合加入到68#机械油中,配制了5种微米、纳米或微纳米混合磨合油,并试验研究了5种磨合油分别应用于钢质粗糙软齿轮副间的磨合磨损行为和作用机制。研究结果表明:当混合磨合油中微米颗粒粒度比齿面三维粗糙度Sa值小时,磨粒磨损并不显著,且纳米微粒起到加剧磨合磨损的作用。当混合磨合油中微米颗粒粒度比齿面三维粗糙度Sa值大时,磨粒磨损显著,但纳米微粒起到缓和磨合磨损的作用。齿面三维形貌表明纳米颗粒对齿轮副表面有填充作用,对磨合后齿面形貌的结构有较大影响。磨合试验中还发现了因齿面副两表面磨损率差形成的负电阻现象。     

变截面密封圈温度场及密封性能分析

为研究不同工况下变截面密封圈密封特性及润滑油膜温度场与黏温特性的关系,根据变截面密封圈密封机制,建立润滑油膜三维数值计算模型,考虑黏温特性和流体内摩擦效应,采用FLUENT和MATLAB软件,研究变截面密封圈润滑油膜在实际工况下的密封特性以及温度特性。结果表明：考虑黏温特性和在定黏度2种情况下所得结果差距明显,表明黏温特性对密封特性的影响不可忽略;油膜最高温度区域均处于外界环境侧,并随工况的改变而移动;油膜最高温度值随转速增加而升高,随密封压力增加而降低,但转速的影响大于其他工况参数;随润滑油温度升高,考虑黏温特性时油膜最高温度值随之增加,而定黏度时呈先减后增的趋势;泄漏量均随转速、密封压力和润滑油温度的增加而增大,但密封压力的影响最大。