铜铝复合板铸轧工艺优化及实验分析

本工作以水平式双辊铸轧机为研究对象,基于ANSYS Workbench平台的Fluent模块,用层流模型、凝固和融化模型处理,并用JMatPro软件获取1050Al的热物性参数,建立了铜铝复合板带铸轧过程的二维稳态有限体积模型。用正交模拟法研究了走坯速度、铝液浇注温度、铸轧区长度和铜带预热温度对铝液液相率分布的影响,并分析了速度迹线和温度场的分布规律。结果表明,铝液凝固受铸轧区长度和走坯速度影响较大,整体温度分布主要受铜带预热温度影响,并得出正交模拟参数优化范围为:走坯速度0.5～1.5 m·min~(-1)、浇注温度963～1 023 K、铸轧区长度65～80 mm、铜带预热温度300～673 K。选择走坯速度0.5 m·min~(-1)、浇注温度973 K、铸轧区长度80 mm、铜带预热温度300 K、铜带初始厚度2 mm进行铸轧实验,该铸轧工艺条件下铜铝复合板界面冶金结合状态良好,通过线扫描和能谱分析确定了金属间化合物Al_2Cu的存在。     

不同轧辊尺寸下40Cr/Q345双金属环件成形过程有限元分析

目的 研究不同轧辊尺寸对40Cr/Q345双金属复合环件热辗扩成形过程的影响规律,并分析环件在辗扩变形过程中内、外层区域的协调变形机理,使辗扩完成后的双金属环件整体变形和温度分布趋于均匀。方法 基于ABAQUS有限元模拟软件,使用动态显式算法,建立双金属环件径-轴向轧制三维热-力耦合有限元模型,采用直径为70、90、110、130、150、170 mm的芯辊尺寸和直径为400、500、600、700、800 mm的驱动辊尺寸,分别研究两个主要的成形辊尺寸对双金属环件热辗扩成形过程的影响。结果 在研究的轧辊尺寸范围内,随着芯辊直径的减小,双金属环件整体温度分布趋于均匀,其变形均匀性明显提高,其中,环件外层40Cr金属塑性变形明显降低,内层Q345金属塑性变形显著升高;随着驱动辊直径的增大,环件整体温度分布均匀性有所降低,变形均匀性略有提高。结论 在双金属环件热辗扩成形过程中,较小的芯辊尺寸能够提高环件整体的温度分布均匀性,并能有效提高内层Q345金属的塑性变形程度,使环件整体变形更加均匀。较大的驱动辊尺寸会略微降低环件的温度分布均匀性,并通过改变内、外层金属的塑性变形程度使环件整体变形趋...     

金属包覆材料固-液铸轧复合技术研究进展

金属包覆材料属于典型层状金属复合材料,是航空航天、石油化工、电力电子等领域的关键材料,其高效成形与性能控制技术一直是行业难点和国际研究热点.首先系统梳理了目前国内外金属包覆材料的典型制备工艺,并且根据初始时基体与覆层物理状态的不同将其分为3类,分别是固-固相复合法、固-液相复合法和液-液相复合法,对比分析了各种制备工艺的成形原理和主要特点.随后,从工艺原理、成形机理、复合机理、工艺优化等方面重点介绍了金属包覆材料固-液铸轧复合技术的最新研究进展.分析结果表明,以固-液铸轧复合技术为代表的融合塑性变形的固-液相复合工艺将成为行业未来一个重要发展方向,并且以固-液相复合法和液-液相复合法进行初态复合组坯,以固-固相复合法进行终态性能调控的一体化组合成形工艺具有良好发展前景.     

不锈钢衬底层双金属复合钢管的焊接

不锈钢衬层双金属复合钢管在污水注聚管网中以较高的性价比逐步得到推广应用,但现场施工由于工艺措施不当往往造成施工质量差、无损检测合格率低、焊缝附近腐蚀严重等情况。根据近年的双金属复合管的施工,再加上在我注聚站多年的施工经验,总结出双金属复合管的施工焊接技术。本文系统的阐述了不锈钢衬层双金属复合管的焊接工艺特点、性能,通过合理的选择焊接工艺参数,确定了质量稳定的双金属复合管焊接技术。     

Al-5Ti-1B加入速度对8079合金铸轧铝板坯组织及力学性能的影响

目的 优化晶粒细化剂Al-5Ti-1B的加入速度,以改善8079铝合金铸轧板坯质量。方法 用电解铝液配料直接铸轧生产8079铝合金铸轧板坯,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子万能力学实验机等手段,研究了在晶粒细化剂Al-5Ti-1B加入速度(175、185、195、205 mm/min)不同时铝合金铸轧板坯显微组织和力学性能的变化规律,并对其影响机理进行了探讨。结果 随着晶粒细化剂Al-5Ti-1B加入速度的增大,铸轧板坯晶粒尺寸先急剧减小后趋于平缓,其抗拉强度和断后伸长率先增大后减小。当加入速度为175 mm/min时,铸轧板坯晶粒尺寸约为110 μm,其抗拉强度和断后伸长率分别为113.0 MPa和22%;当加入速度为185~195 mm/min时,铸轧板坯晶粒细小、分布均匀,尺寸为57~59 μm,其抗拉强度不低于134.3 MPa,断后伸长率不低于36.0%;当加入速度为205 mm/min时,铸轧板坯晶粒尺寸变化不大,尺寸约为56 μm,但在基体组织中开始出现偏析聚集现象,力学性能急剧下降,抗拉强度仅为89.7 MPa,断后伸长率仅为16.7%。能谱检测结果表明,铸轧板坯夹杂缺陷主要由Ti、Al、O、Fe和Si等元素组成,夹杂缺陷的存在破坏了基体组织的连续性。结论 当晶粒细化剂Al-5Ti-1B的加入速度为185~195 mm/min时,8079铝合金铸轧板坯具有更优的显微组织和力学性能。     

异质双金属复合管的弯曲工艺研究进展

发展异质双金属复合管的塑性弯曲成形工艺,是工业技术发展的必然趋势。目前有关双金属复合管弯曲行为的研究,大部分还属于材料性能测试性研究,只有少量文献尝试了异质双金属复合管的推弯、压弯成形工艺。研究发现:基-覆管界面分层、截面畸变和起皱是双金属复合管弯曲过程中频频出现的成形缺陷,且这三者之间存在耦合作用;可以通过合理的内腔填充(如施加一定的内压力,采用合理的芯模)来抑制双金属管的起皱行为;加载力对覆管的作用传递,容易因为界面层的存在而受到阻碍。而绕弯成形过程中作用在管坯上的力,分布均匀、加载位置合理,因此,绕弯成形适合弯曲塑性较好、对力的加载条件要求较高的异质双金属复合管件。近年来,由于弯管不仅要发挥传统的功用,还要满足设计性能、安装空间及轻量化上的要求,发展高精度小半径弯曲的异质双金属复合管弯曲成形技术,已经成为先进制造业发展的必然要求。     

双金属复合管充液压形成形研究

目的 促进双金属复合管中空构件在实际生产中的应用与推广。方法 通过实验和数值模拟,研究双金属复合管室温下充液压形的可行性,分析内压对管材缺陷的影响,总结主要缺陷形式及缺陷的发生原因。结果 室温成形时所需压力仅为15 MPa。对于Fe/Al双金属复合管而言,当其内压增大至17 MPa时,则回弹量很小,通过控制坯料的回弹量即可减小内外管间隙缺陷。成形件壁厚分布均匀,且内压对其影响较小。结论 充液压形可在室温下成形双金属复合管。回弹是成形件存在间隙的主要原因,间隙随着内压的增大而减小。     

果蔬蒸汽烫漂与热风真空干燥设备的结构优化

为解决蒸汽烫漂与热风真空干燥设备中风速流场不均匀的问题,提高干燥设备热风干燥过程的均匀性,利用计算流体动力学对热风干燥过程的流场进行模拟分析,提出3种改进方案,并且每种方案选择4组模型。通过对比分析每组模型的速度均匀性和流场分布情况,以速度不均匀性为指标,得到在每个喷嘴出口处后端安装宽度为11 mm的喷嘴挡板为最优模型,其速度不均匀系数为10.4%,相比于改进前的模型速度不均匀性降低23.61%,极大的改善热风干燥的均匀性。最后对改进的模型进行试验验证,模拟值与试验测量值的相对误差均在10%以内,模拟值与实测值相差较小,说明所建模型较为准确。     

镁合金双辊薄带连铸机布流系统研究

以Φ800mm×450mm镁合金双辊薄带连铸机为原型.根据相似原理制作1:1的物理模型.采用超声波浪高仪和电导仪进行数据采集,研究了圆筒形、槽形2种布流系统对熔池液面波动和流体混合状况的影响.结果表明,采用圆筒形布流系统浇注具有熔池液面波动小、流体混合均匀且充分等特点,因而优于槽形布流系统.     

扫描速度对45钢表面Ni基TiC激光熔覆层性能的影响

TiC陶瓷相韧性好、润湿性好、热化学稳定性高、耐磨性好,在激光熔覆温度下几乎没有脆性第二相生成,是理想的增强相,但目前对其加入Ni基合金粉末进行激光熔覆的研究较少。在TLF3200TM三维激光焊接机上以不同的扫描速度在45钢表面激光熔覆Ni基TiC复合粉末,采用扫描电镜观察熔覆层形貌,采用硬度计测试熔覆层的硬度,采用磨损试验测试其耐磨性,采用极化曲线分析其耐蚀性,研究了扫描速度对激光熔覆层显微组织和性能的影响。结果表明:不同扫描速度得到的激光熔覆层组织均由熔覆区、界面结合区和基底热影响区组成;当扫描速度为5 mm/s时,熔覆层组织中细小的TiC颗粒均匀、弥散分布于熔覆区和热影响区,熔覆层磨损率最低为0.12 mg/mm2,维钝电流密度最小,为0.008 mA/mm2,钝化区间最大,为0.65 V,耐磨及耐蚀性最佳。     

Direct metal deposition (DMD) of H13 tool steel on copper alloy substrate: Evaluation of mechanical properties

H13 tool steel powder was clad on copper alloy substrate both directly and using 41C stainless steel (high Ni steel) powder as a buffer layer by direct metal deposition (DMD). Cu-steel bimetallic die casting and injection molding tools are of high interest for reduction of cycle time by efficient heat extraction due to high thermal conductivity of copper. The mechanical properties of these bimetallic structures were investigated in terms of bond strength, impact energy and fracture toughness. The bond interfaces of these claddings showed porous and crack free transition regions. The bond strength was higher in the directly clad H13 tool steel compared to the H13 tool steel clad with 41C stainless steel as buffer layer. The fracture morphology in tensile test specimens showed ductile dimple fracture. Presence of necking just below the interface depicted the softening of substrate in heat affected zone (HAZ) during cladding. The Charpy impact energy is little higher in the 41C stainless steel buffered specimens compared to the directly clad H13 tool steel specimens but the fracture toughness results showed reduction of fracture toughness in the 41C stainless steel buffered specimens due to the low strength in the tensile test. However the fracture toughness value was in the ductile region for both deposits.     

铸铁表面激光熔敷层的抗裂性和耐磨性

采用免预热多道搭接的激光熔敷工艺，在铸铁表面制备出抗裂耐磨的激光熔敷层，研究了激光功率和扫描速度对熔敷层抗裂性的影响。适当的激光功率和扫描速度可以使铁基熔敷层的裂纹率最低．随着Ni含量的增加，熔敷层内奥氏体相体积分数增加；K可促进共晶碳化物团球化，熔敷层抗裂性增强．通过对铸铁表面激光熔敷层裂纹的萌生与扩展的动态观察，揭示了熔敷层开裂的微观机制．裂纹易在粗大渗碳体区或石墨与奥氏体的界面处萌生，奥氏体可明显抑制裂纹的扩展．Ti含量增加使熔敷层中原位自生的TiC的体积分数增大，熔敷层磨损质量损失减少，耐磨性增强．     

热锻模型面激光熔覆耐热耐磨覆层的试验研究

为了制备符合锻模使用性能要求的模膛型面耐热耐磨层,进行了在指定的W6Mo5Cr4V2基体上激光熔覆金属陶瓷Ni60／Ni-Cr-Cr2C2的试验研究。主要研究熔覆材料的成分构成,熔覆时的激光参数及所制备的熔覆层的物相、组织形貌及显微硬度分布。试验结果说明采用50％：50％的Ni60粉和Ni-Cr-Cr3C2粉做覆层材料,采用激光功率1．7Kw,扫描速度4mm／s,光斑直径为3mm,预涂厚度为0．6mm的激光熔覆工艺,可以得到组织细化硬度较高的激光覆层。说明激光熔覆金属陶瓷是制备热锻模膛表面强化层的一种有前途的方法。     

40Cr轴面激光熔覆Ni60数值模拟

目的 针对激光熔覆过程中熔池内部复杂的传热和对流现象,分析激光功率和扫描速度对熔池内部温度场、流场演变和分布的影响.方法 采用双椭球热源模型,建立了40Cr轴面基体激光熔覆Ni60粉末过程的三维温度场流场数值模型,并进行试验验证.结果 熔覆过程形成了近似椭球体的熔池,最高温度位于移动光斑中心偏后方,达到了2080.4 ...     

电厂烟囱用薄复层钛钢复合板的工艺研制及应用

宝钛集团复合板公司利用钛板、钢板原料自给及三米三宽幅轧机的优势,采用爆炸－轧制法自行开发研制的薄复层钛钢复合板以优良的性价比在电厂烟囱湿法脱硫领域广泛应用,自2004年初-2009年上半年先后为20个电厂生产5万余吨1．2mm钛复层钛钢复合板,为国内电力建设的环保事业做出了巨大贡献．     

A preliminary study of laser cladding of AISI 316 stainless steel using preplaced NiTi wire

NiTi wire of diameter 1 mm was preplaced on AISI 316 stainless steel samples by using a binder. Melting of the NiTi wire to form a clad track on the steel substrate was achieved by means of a high-power CW Nd:YAG laser using different processing parameters. The geometry and microstructure of the clad deposit were studied by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM), respectively. The hardness and compositional profiles along the depth of the deposit were acquired by microhardness testing and energy-dispersive spectroscopy (EDS), respectively. The elastic behavior of the deposit was analyzed using nanoindentation, and compared with that of the NiTi wire. The dilution of the NiTi clad by the substrate material beneath was substantial in single clad tracks, but could be successively reduced in multiple clad layers. A strong fusion bonding with tough interface could be obtained as evidenced by the integrity of Vickers indentations in the interfacial region. In comparison with the NiTi cladding on AISI 316 using the tungsten inert gas (TIG) process, the laser process was capable of producing a much less defective cladding with a more homogeneous microstructure, which is an essential cladding quality with respect to cavitation erosion and corrosion resistance. Thus, the present preliminary study shows that laser cladding using preplaced wire is a feasible method to obtain a thick and homogeneous NiTi-based alloy layer on AISI 316 stainless steel substrate.     

A system for magnetostrictive transduction of guided waves in fluid-filled pipes of small diameter

This paper is concerned with the design of magnetostrictive transducers for the excitation and detection of guided waves in metal pipes of small diameter (mm) and their application to the study of wave propagation in pipes filled with water or supercritical CO/sub 2/. Optimized system design is based on a simulation of the overall signal pathway which includes the electric circuit conditions at the transducers, mode excitability, and the wavenumber filtering effect of the spatial distribution of the exciting alternating magnetic field. A prototype system was built, and experimental observations on small diameter pipes indicated good agreement with expected results from simulations. The reassigned spectrogram has been used to compare expectation on the basis of guided wave dispersion curves for fluid-filled pipes with experimental data.     

基于CFD对低速风洞试验段的仿真研究

因为速度分布的均匀性、稳定性是影响试验段测试性能的关键因素,本文基于CFD针对低速风洞试验段作为研究对象,对不同参数下试验段中心轴线上、横截面上各关键点速度分布进行研究,结论如下:试验段的中间部位流量较为稳定,起始点(2m,0m,0m)、终止点(1m,0m,0m)的速度较小,总体呈抛物线形状,标准偏差最大、最小分别为0. 014、0. 005;试验段横截面速度呈明显的分层现象,各关键点速度呈现M型分布,三种转速水平下各标准偏差均达到最小,分别为0. 003、0. 007、0. 011;试验段速度较稳定的区域为圆环柱状体,圆环的外径为150mm,内径为50mm,长度200mm的柱状体,该区域内空气介质的速度稳定,适用于检测仪器仪表。本研究将为今后低速风洞测量装置的设计、改进提供一种方法参考和借鉴。     

Near- and far-field properties of annular CO(2) waveguide lasers

The theoretical and experimental investigation of field properties of annular waveguide lasers with a Fabry-Perot resonator is presented. Oscillation with high azimuthal mode order leads to an annular intensity distribution in the far field with almost linear dependence of the annular diameter on the mode order. Low-order fields form a distinct focal spot in the far field. A laser device with a discharge area of 6-cm diameter and 53-cm length yields an output power of 600 W.