基于固结磨料盘的钽酸锂高效研磨加工试验研究

目的 实现钽酸锂材料的高效、高质量、低成本加工。方法 选择合适的添加剂作为辅料,利用树脂结合剂将3000#的金刚石磨料通过配混料、固化、压实、修整等步骤,制成金刚石固结磨料盘。以加工过程中钽酸锂工件的材料去除率、表面形貌以及粗糙度等作为评价指标,在相同粒径条件下,用游离磨料、固结磨料磨盘对钽酸锂晶片进行加工,对比加工结果。结果 在压力为4 kPa、研磨盘转速为140 rad/min的条件下,3000#金刚石游离磨料铸铁盘研磨Y-36°钽酸锂晶片10 min后,材料去除率为37.89 μm/h,表面粗糙度Sa由420 nm改善至233.308 nm,但是晶片表面出现深划痕,从而导致易破碎,且有少量磨粒残留在钽酸锂晶片上。而在相同加工条件下,采用3000#金刚石固结磨料盘研磨Y-36°钽酸锂晶片10 min后,材料去除率为66.19 μm/h,表面粗糙度Sa降低至97.004 nm,且晶片表面划痕较浅,无磨粒残留在钽酸锂晶片上。结论 采用固结磨料盘加工后的表面粗糙度比游离磨料加工后的表面粗糙度更低,表面形貌更好,材料去除率更高,达到了钽酸锂晶片精研的加工效率和表面质量。同时固结磨料盘研磨LT晶片时,其表面粗糙度随压力、转速增大而减小,材料去除率随压力、转速增大而增大。     

STRESS RUPTURE PROPERTIES AND FRACTURE BEHAVIOR OF A Ni BASE SINGLE CRYSTAL

利用SEM观察了一种Ni基单晶高温合金[001]方向持久断裂的断口、纵向剖面和变形后的组织结构. 结果表明: 在760-1100℃温度范围内, 合金的断裂均属于韧性断裂. 在低于800℃的低温高应力下, 合金中的 相不形成筏形组织, 合金的断裂特征为纯剪切型断裂, 对显微疏松缺陷不敏感; 随着温度的增加和应力的降低, 相逐渐发生定向粗化, 形成筏形结构, 合金的持久断裂逐渐转变为微孔聚集型断裂, 气孔和疏松成为主要的裂纹源.     

一种Ni基单晶高温合金[001]方向的持久性能与断裂行为

利用SEM观察了一种Ni基单晶高温合金[001]方向持久断裂的断口、纵向剖面和变形后的组织结构．结果表明：在760-1100℃温度范围内，合金的断裂均属于韧性断裂．在低于800℃的低温高应力下，合金中的γ’相不形成筏形组织，合金的断裂特征为纯剪切型断裂，对显微疏松缺陷不敏感；随着温度的增加和应力的降低，γ’相逐渐发生定向粗化，形成筏形结构，合金的持久断裂逐渐转变为微孔聚集型断裂，气孔和疏松成为主要的裂纹源．     

单晶和多晶钼纳米丝轴向拉伸的模拟对比

利用分子动力学模拟研究多晶纳米丝和单晶钼纳米丝在拉伸形变行为上的差异.结果表明:单晶纳米丝比多晶纳米丝具有更高的弹性模量、屈服应力和断裂应变,且在拉伸过程中伴随更多的结构转变和无序化,导致超塑性的出现;多晶纳米丝拉伸时的颈缩从应力高度集中的晶界开始,结构转变也仅局限于此晶界附近,系统的整体结构几乎没有受到影响,且晶界处的高应力在控制多晶纳米丝的塑性形变和断裂过程中起着决定性的作用;纳米丝拉伸时由应力引起的结构转变也是塑性变形的一种重要机制.     

单晶/多晶镍复合体剪切过程分子动力学模拟

采用整体叶盘技术将不同性能指标的单晶镍涡轮叶片和多晶镍盘片连接为一个整体,然而却带来盘叶连接区断裂失效问题,严重制约了该技术的发展。为此,本文采用分子动力学研究单晶/多晶镍复合体的剪切性能。首先讨论了不同晶态镍的剪切性能,然后重点研究了单晶/多晶镍复合体的剪切速率效应与温度效应。结果表明:相比于单晶镍,由于多晶镍的加入,单晶/多晶镍复合体的整体剪切应力水平有所下降,其剪切强度显著小于单晶镍的剪切强度。不同晶态镍剪切变形进入塑性阶段后,出现类似于宏观材料颈缩的现象,靠近颈缩区的原子发生局部错动、重排以及部分非晶化。随着剪切速率的增加,单晶/多晶镍复合体的剪切模量逐渐增大。随着温度升高,单晶/多晶镍复合体剪切模量却呈现下降趋势。     

磨削参数对表面层残余应力的影响分析

残余应力作为衡量磨削质量的关键指标之一,显著影响零件的表面完整性与使用性能。借助有限元软件ABAQUS,建立热力耦合仿真模型,研究不同磨削参数下表面层温度和应力分布,获得残余应力分布情况。结果表明,表面层深度方向上存在较大的温度与应力梯度,影响深度不超过1mm。随着表面层深度增加,残余拉应力逐渐减小,呈现低压应力状态,并趋于0。以45钢为试验材料,制作了嵌入热电偶的测试工装。利用切削力测量系统和热电偶测温技术,测量获得磨削力与磨削温度分布,从而验证了有限元仿真结果的可靠性。     

晶片材料的超精密加工技术现状

文章介绍了晶片材料的超精密加工设备以及几种典型晶片材料加工工艺的最新发展 ,综述了几种典型超精密加工设备的特点以及单晶硅片、石英晶体、K9玻璃、钽酸锂单晶材料的加工工艺方法 ,探讨了晶片材料的超精密加工技术的发展趋势。     

铁电效应对钽酸锂固结磨盘加工的影响研究

目的 研究铁电效应对钽酸锂加工的潜在影响。方法 选用3000#的金刚石粉料制作的金刚石丸片，将其固结在设计的夹具中制成一种新型固结磨盘，并与游离磨料研磨加工结果进行比较，然后采用恒温水浴装置将冷却液温度控制在低温状态，并添加电解质溶液，以材料去除率、表面形貌及粗糙度作为指标，进一步分析铁电效应对固结磨盘加工钽酸锂的结果影响。结果 游离磨料加工10 min后，钽酸锂晶片表面粗糙度Sa从初始的419.112 nm降至232.319 nm，材料去除率MRR为36.78 μm/h，晶片表层存在磨粒嵌入、大量凹坑及深划痕等缺陷，且研磨过程中易破损。同样的加工条件下，固结磨盘研磨钽酸锂晶片的表面粗糙度Sa从419.112 nm降到97.004 nm，材料去除率MRR为57.19 μm/h，相对于游离磨料加工结果，晶片表面磨粒嵌入情况极少，划痕深度变浅、凹坑数量减小，表面更光滑。在冷却液温度为5 ℃并添加0.5%（体积分数）的电解质溶液时，使用固结磨盘研磨10 min后，表面粗糙度Sa进一步下降到37.943 nm，材料去除率为58.75 μm/h。材料表面无磨粒嵌入，无较深沟槽和凹坑，仅存在少许浅划痕。结论 相同加工条件下，固结磨料比传统游离磨料研磨后的表面粗糙度值更低，表面质量更好，去除率更高，加工效率和成品率更优。低温状态和加入电解质溶液能够有效抑制钽酸锂的内应力，防止裂纹产生及扩展，改善晶片的表面损伤，进一步提高了晶片表面质量。     

Effect of LAB on the Stress Rupture Properties and Fracture Characteristic of DD6 Single Crystal Superalloy

用双籽晶法制备了带有扭转小角度晶界的DD6单晶高温合金双晶试板。在760℃/758 MPa, 850℃/550 MPa 和 980℃/250 MPa条件下研究了小角度晶界对合金持久性能和断裂特征的影响,用扫描电镜分析了断口形貌和断裂机制。结果表明,晶界角度相对较小时,对合金的持久性能影响较小。在同一测试条件下,合金的持久性能随着晶界角度增大而减小。在同一测试条件下随着晶界角度增大,或者在相同晶界角度随着测试温度升高应力减小,持久断裂有逐渐出现沿晶断裂的趋势。     

2A97铝锂合金三层空心结构件超塑成形/扩散连接工艺北大核心CSCD

开展了2A97铝锂合金三层空心结构件的超塑成形/扩散连接工艺仿真和实验研究,以获得合理的工艺参数。通过高温拉伸实验测得2A97铝锂合金在变形温度为460℃、应变速率为0.001 s^(-1)条件下的伸长率为183.4%,表现出良好的高温塑性。采用ABAQUS有限元软件分析了芯板夹角和气压加载路径对三层空心结构件成形质量的影响,得出合理的芯板夹角为45°、合理的应变速率为0.001 s^(-1),在此条件下,零件的最大减薄位于筋条与面板过渡区域,最大减薄率为59.4%。在变形温度为460℃、整形压力为2 MPa条件下,成功制备了2A97铝锂合金三层空心结构件,芯板的最大减薄率约为46.7%,扩散接头剪切强度为125.5 MPa,固溶时效后剪切强度升高至142.6 MPa。     

单晶铜线在强冷变形过程中的组织性能转变

研究了强冷变形条件下单晶铜的组织性能变化,并探讨了强冷加工对单晶铜组织性能的影响规律及其机制.结果表明,由于单晶铜特殊的组织结构,其在强冷变形加工过程中,一些亚晶、微结构等在变形后期不断产生,呈现出类似多晶体的组织形貌;单晶铜线的电导率随变形量增加而不断降低,降低速率呈S型变化,先慢后快再慢;形变初期OCC单晶铜杆的加工硬化率高,进入强冷加工阶段时,加工硬化速率降低,伸长率呈小幅下降趋势,强度增幅下降,趋于持平;在伸长率低于3％的情况下单晶铜线仍能实现大变形量的变形.     

钛铝复合板横向共挤压翘曲变形分析

针对双金属横向共挤压成形过程中钛铝复合板的翘曲变形问题,采用Deform-3D数值分析,进行塑性变形分析和成形工艺参数优化,提出了主变形的铝材挤出翘曲角和界面压力焊合的压应力标准差作为翘曲变形的评价策略。数值模拟结果表明:翘曲角与挤压速度、温度分别呈正相关和负相关的演变规律,即"高温低速"的共挤压制备工艺有助于减小钛铝复合板的翘曲变形行为;同时,翘曲角越小,焊合区钛铝复合板的焊合压应力标准差越小。采用优化后相对较优的一组工艺参数(挤压温度为480℃,挤压速度为1 mm·s^-1),进行钛铝复合板横向共挤压物理实验,结果表明,翘曲程度与数值模拟结果吻合,验证了数值仿真结果的有效性。     

C276合金高温拉伸变形的本构方程

采用电子材料试验机,研究C276高温合金在变形温度650℃～750℃、拉伸速度0.35mm/min～35mm/min条件下的高温拉伸变形行为,分析了变形温度、应变速率对C276合金变形行为的作用及影响规律。结果表明,变形温度和应变速率对合金流变应力有显著影响,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大。在变形温度700℃、拉伸速度0.35mm/min和3.5mm/min时,曲线呈现出明显的稳态流变应力特征,合金变形机制以动态回复为主;在变形温度750℃时,随着应变量的增加,合金内发生动态再结晶。利用Zener-Hollomon参数建立了C276合金的变形抗力模型,求得变形激活能为327.66kJ/mol。为C276合金的热加工工艺制定,提供了理论和试验的依据。     

Superplastic bulging capability of Ti-6Al-4V buttcover plate

The investigation on the superplastic bugling capability of 1.5 mm mill annealed Ti-6A1-4V buttcover plate by means of manual gas tungsten arc welding (M-GTAW) and fusion type plasma arc welding (F-PAW) have been evaluated respectivdy. The result shows that untreated Ti-6A1-4V buttcover plate by M-GTAW exhibits no superplasticity,while the same untreated plate by F-PAW, shows good superplastic ability because of extremely fine acicular martensite microstructure of weld metal. To the buttcover plate by M-GTAW, the microstructure of weld metal changed into streaky α structure which exhibits good superplasticity from the original//structure under the condition of the constant temperature of 940℃ with the deformation degree of 45 %, and changed into the fine equiaxed grain which possesses excellent superplastic ahilitv under the condition of the constant temperature of 800℃ with the deformation degree of 40 %.     

616装甲钢厚板结构件多层多道焊数值模拟及试验验证

考虑施加约束条件对焊后变形及残余应力的影响,建立616装甲钢厚板结构件多层多道焊有限元模型. 利用Sysweld软件对616装甲钢厚板结构件多层多道焊焊缝截面尺寸、焊后残余应力进行了模拟计算,计算结果与试验结果吻合较好,证明了模型的准确性. 对616装甲钢厚板结构件多层多道焊特征点热循环变化趋势、焊后变形情况进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好. 结果表明,距离熔合线越远,峰值温度越低,达到峰值的时刻越滞后,受热程度越低. 焊缝两侧、起弧端、收弧端是发生残余形变的主要区域,是高应力值的集中区.     

Sintering of WC-Co powder with nanocrystalline WC by spark plasma sintering

A 92WC-8Co powder mixture with 33 nm WC grains was prepared by strengthening ball milling and was then sintered by spark plasma sintering （SPS） at 1000-1200℃ for 5-18 rain under 10-25 kN, respectively. Movement of the position of low punch shown shrinkage of the sintered body began above 800℃. The shrinkage slowly rose as the temperature rose from 800 to 1000℃ and then quickly rose at above 1000℃ and then gradually rose at above 1150℃. The densities of the samples increased with an increase in sintering temperature, rapidly below 1100℃, and then gradually above 1100℃. WC grains grow gradually with increasing sintering temperature. The powder was sintered to near full density at 1100℃ for 5 rain under 10 kN. The best result of the sample with 275 nm WC grains and no pores was obtained at 1150℃ under 10 kN for 5 rain. The research found the graphite die had a function of carburization, which could compensate the sintered body for the lack of carbon, and had the normal microstructure.     

Investigation on cooling efficiency of grinding fluids in deep grinding

The cooling efficiency of grinding fluids in deep grinding, at different material removal rates and grinding speeds, has been investigated. Two ‘inverse’ methods have been proposed to determine the level of convective heat transfer coefficients of grinding fluids, by matching the theoretical and experimental grinding fluid burn-out thresholds or matching the theoretical and measured grinding temperatures. Instead of using a constant chip melting temperature to estimate the energy partition to the grinding chips, the chip temperature and chip energy were calculated using the newly developed approach considering the variation of chip size, deformation and heat transfer at the abrasive/work interface. The variation of grinding heat taken away by the process fluids and grinding chips under different process parameters has been calculated, which shows the importance of cooling effects by the grinding fluids and the transition of thermal characteristics of deep grinding from cooling dominant to ‘dry’ grinding regime, where a large percentage of grinding heat is taken away by the grinding chips.     

聚晶金刚石复合片界面微观结构对性能的影响

以硬质合金基体及优选的主晶为25?μm的金刚石颗粒为原料,在2种工艺下用国产铰链式六面顶压机高温高压制备聚晶金刚石复合片（PDC）,研究PDC界面处微观结构对其性能的影响。结果表明:工艺1制备的PDC界面处存在类树枝状枝晶金属池,其是硬质合金中的金属元素向聚晶金刚石层方向迁移形成的,主要元素为C、W、Co;而工艺2制备的PDC中不存在此类现象。工艺1制备的PDC的耐热温度为870?℃,抗冲击等级为32,磨口面积为5.860?mm2;工艺2制备的PDC的耐热温度为920?℃,抗冲击等级为45,磨口面积为5.166?mm2。工艺2制备的PDC相对于工艺1制备的PDC,其耐热温度、抗冲击性能和耐磨性能分别提高50 ℃、40.6%和11.8%。      

置氢处理对铸态TiZrAlV合金高温变形行为及显微组织的影响

为了探究置氢处理对45Ti-47Zr-5Al-3V合金高温变形行为及显微组织的影响,利用动态热模拟试验机,对置氢与未置氢的铸态合金在不同变形条件下进行热压缩,并构建了本构方程及热加工图。结果表明,加入适量的氢可以显著降低TiZrAlV合金的流变应力和变形激活能,计算得到未置氢合金热压缩变形激活能为339.7 kJ/mol,而置氢后的激活能为286.5 kJ/mol,适宜的加工参数为650~900℃,0.01~1 s^-1。OM和EBSD微观组织观察表明,置氢能细化铸态组织,增加β相含量,促进动态再结晶,从而显著降低了合金的流变抗力,扩大了热加工窗口,提高了热加工性能。     

轧制态6082-T6铝合金的热压缩力学行为及微观组织分析

采用热模拟试验机对轧制态6082-T6铝合金进行热压缩试验,分析了合金在变形温度100~400 ℃,应变速率0.01 s^-1条件下的流变应力,对不同温度热变形的微观组织进行了表征。结果表明,轧制态6082铝合金的力学性能受变形温度和轧制方向的影响。变形过程中应力呈现负的温度敏感性,即随着变形温度升高,应力不断下降。合金表现出明显的力学性能各向异性,压缩强度在与轧制方向呈0°和90°较高,45°方向强度较低。经过热压缩变形后,与轧向呈不同方向的6082-T6铝合金的晶粒组织均沿着剪切力方向发生扭曲,同时,变形温度对晶粒组织的演变影响不大。随着变形温度的升高,合金基体内的位错密度明显下降,析出相发生粗化。