电火花表面强化的热应力研究

分析电火花表面强化层的应力场特点,建立三维应力场模型,并利用APDL编程实现对应力场的有限元数值模拟,给出强化层和基体在不同位置、不同方向的应力分布和变化规律。结果表明:强化过程中,熔池及附近区域存在的巨大且剧烈变化的温度梯度和不一致的冷却速率使试样产生很大的热应力;由于热导率和热膨胀系数存在差异的缘故,各节点的应力值随着位置的变化而变化;试样的应力曲线在热影响区都存在突变,有强化层时,由于强化层和基体材料的比热容c和热导率κ不一致,加剧应力曲线在热影响区的突变;采用梯度强化层和热处理工艺可以有效地改善电火花表面强化层的应力分布。     

坦克履带销表面强化残余应力分析

用X射线应力测量仪分别测定了坦克履带销经滚压、喷丸和滚压加喷丸三种表面强化后的表面残余应力。结果表明 ,滚压后履带销的表面残压应力在轴向和切向均较其余二者大 ,故在这三种工艺中 ,滚压应为坦克履带销的最佳表面强化工艺。滚压后再喷丸显著降低滚压工件表面残余压应力     

坦克履带销表面强化残余应力分析

用X射线应力测量仪分别测定了坦克履带销经滚压，喷丸和滚压加喷丸三种表面强化后的表面残余应力。结果表明，滚压后履带销的表面残压应力在轴向和切向均较其余二者大，故在这三种工艺中，滚压应力坦克履带销的最佳表面强化工艺，滚压后再喷丸显著降低滚压工件表面残余压应力。     

结构陶瓷磨削表面残余应力的产生机理

对结构陶瓷磨削表面残余应力的产生机理进行了研究。采用金刚石单颗粒模拟砂轮磨削运动，通过改变切削参数和磨粒形状以真实模拟各种应力单独作用时对残余应力产生的影响，并用Ｘ射线衍射法测试表面残余应力。研究结果表明：陶瓷磨削残余应力主要由挤压应力、切削应力和热应力的综合作用引起；三这三种方法中，切削应力对残余应力的影响最小，挤压应力产生残余压应力，热应力产生残余拉应力。冷却条件显著影响残余应力。     

基于缓进给湿磨的表面硬化研究

采用缓进给磨削方式和不同的冷却方式对非淬硬钢进行了磨削淬硬,对于式和湿式磨削表面硬化层的组织与性能进行了比较。结果表明,采用缓进给湿磨并通过选择适当的磨削工艺条件,可以获得满意的表面硬化层。在冷却液的作用下,湿磨表面硬化层具有与干磨表面硬化层相同的马氏体组织及变化趋势,但湿磨硬化层马氏体组织的变化梯度更为陡峭。湿磨硬化层表面的残余压应力及耐磨性有不同程度的提高,而硬化层及完全硬化区深度有所减小。本文实现了非淬硬钢的缓进给湿磨表面硬化,在磨削加工与金属材料表面改性领域具有广阔的应用前景。     

MEMS器件用低表面应力SOI材料的制备及应用

利用改进的BGSOI工艺成功制备低表面应力的厚膜SOI晶片,并表征晶片的显微结构、界面和表面应力。研究结果显示:晶片的各层区域分明,界面平整,上层硅厚度为76.5μm,SiO2埋层厚度为0.865μm;晶片键合良好,有效键合面积大于95%,键合强度大于13.54 J/m2;表面应力小于12.6 MPa,已成功制作出微加速度计。     

TA2/Q235B钛钢复合板射流冷却换热特性的研究

采用数值模拟方法模拟钛钢复合板射流冷却的换热过程,分析换热过程中冷却时间、喷嘴直径、喷射高度、喷射水压、冷却水质量流量及基层厚度对复合板射流冷却平均换热特性的影响,并对仿真模型的正确性进行试验验证。结果表明:在钛钢复合板射流冷却过程中,平均表面传热系数随冷却时间的延长逐渐变大,幅度很小;在其他条件不变下,表面传热系数随喷射水压、喷嘴直径、冷却水质量流量的增大而增大,而随喷射高度、基层厚度的增加而减小。与试验相比,仿真结果的误差约为10%,ANSYS Fluent仿真分析具有实际参考意义。     

带内表面裂纹的身管温度应力强度因子研究

用权函数方法导出了身管内表面的半椭圆形裂纹出于温度应力引起的应力强度因子的公式，这些公式可用于计算身管在不同的裂纹深度、形状、温度、材料和尺寸下的温度应力强度因子；同时，还研究了温度应力强度因子随表面裂纹深度和形状变化的规律，这些规律对厚壁筒构件的设计及工程应用提供了参考。     

超声波-机械搅拌-化学镀Ni-P-SiC镀层表面形貌研究

采用超声波和机械搅拌相结合方法,在45钢表面化学镀Ni-P-SiC层。利用扫描电镜对Ni-P-SiC镀层进行表面形貌分析,结果表明:采用机械搅拌-化学镀,当搅拌速率为300 r/min,Ni-P-SiC镀层表面变得较为光滑、平整,胞状组织也细小,表面致密;采用超声波搅拌-化学镀,当超声波功率为200 W,SiC颗粒在镀层中的分散性较好,镀层较致密;采用超声波-机械搅拌-化学镀,施加超声波功率为200 W和机械搅拌速率为300 r/min的复合搅拌作用,可获得表面光滑、平整,且孔隙率和胞状组织细小的Ni-P-SiC镀层。     

金属表面烧蚀速率与表面加热功率关系的探讨

针对金属表面的烧蚀过程,采用一维传热模型,将物体内的传热、温度变化分为2个阶段,即物体被加热到熔点温度的阶段及物体开始烧蚀阶段,使用积分近似的分析方法,完整地建立了表面烧蚀速率与表面加热功率之间的近似计算关系式。对不同烧蚀速率过程所需表面加热功率的变化规律进行了计算和对比分析。为表面烧蚀过程控制提供一个简便的计算关系式。     

柴油机活塞用水溶芯的研制

研制了柴油机活塞成型冷却油道的新型水溶芯。这种水溶芯强度高，表面光洁，水溶性好，性能稳定，成本低。用这种水溶芯铸出的冷却油道位置准确，轮廓清晰，其表面粗糙度可达到Ｒａ３．２～６．３μｍ。     

基于综合评价函数的冷却风扇蜗壳多参数优化

为提高冷却风扇蜗壳的综合性能,建立包含U型蜗壳半圆段半径R、蜗壳高度H、蜗壳半圆段圆心与叶轮中心的偏差（X、Y）、叶轮底面与蜗壳内壁的距离ZP等参数的蜗壳参数化计算流体力学模型。对初始模型进行了验证。建立蜗壳的综合评价模型,利用熵权法计算了综合评价函数中蜗壳体积、风扇功耗和1/风量等指标的权重。以综合评价函数为目标函数,采用响应面法对蜗壳进行了优化。研究结果表明：蜗壳半圆段半径R和蜗壳高度H是蜗壳综合评价函数的主要影响因素;随着R和H的增大,综合评价函数先减小、后增大;经过优化后,蜗壳综合评价函数值减小了23.43%,性能显著改善,证明该方法能够应用于冷却风扇蜗壳的优化设计。     

热钢圆盘喷水冷却过程的温度场测量与模拟

为了得到喷水淬火工艺参数与工件冷却速度的相互关系,对45钢圆盘试样分别在自然冷却和喷水冷却过程的温度场进行了实测与有限元模拟。在试验中用热电偶和红外测温仪测得试样在两种条件下的冷却曲线,用有限元软件DEFORM进行模拟,通过调整热流密度值,获得热流密度(HF)随表面温度的变化关系;并对所得数据进行拟合,得到热流密度与工件表面温度的函数关系式。该关系式可用来求解热流密度,进而用有限元软件获得试样的温度场的模拟计算值。结果表明,模拟值与实测结果吻合的较好。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢摩擦过程中表面碳富集的原因分析

对 1 Cr1 8Ni9Ti奥氏体不锈钢摩擦过程中表面碳富集的现象进行了分析研究。结果表明 :1 Cr1 8Ni9Ti不锈钢经摩擦之后碳元素在表面发生了明显的富集 ,来源是含碳量较高的对磨件和作为冷却介质的油     

钛合金固体银致脆行为研究

采用慢应变速率试验（ＳＳＲＴ）法并结合断口分析，研究了ＴＣ１１、Ｔｉ－８１１和ＴＣ４三种钛合金的固体银致脆（ＳＳＩＥ）行为，同时对ＳＳＩＥ机制进行了分析。结果表明，在２．４×１０－６ｓ－１慢速率拉伸条件下，磁控溅射Ａｇ膜使ＴＣ１１在４５０℃以上呈现出较显著的ＳＳＩＥ敏感行为，其ＳＳＩＥ下限温度约为４００℃。三种钛合金与Ａｇ箔紧密机械接触，在５００℃时均显示很高的ＳＳＩＥ敏感性，敏感程度依ＴＣ１１、ＴＣ４、Ｔｉ－８１１顺序增大。钛合金ＳＳＩＥ敏感性取决于Ａｇ与钛合金表面结合紧密程度及Ａｇ沿钛合金晶界扩散速率、Ａｇ表面自扩散速率和钛合金表面氧化膜破裂速率的相对大小     

Experimental Investigation on Active Cooling for Ceramic Matrix Composite

Compared with conventional materials, the active cooling ceramic matrix composite used in ramjet or scramjet makes their structures lighter in mass and better in performance. In this paper, an active and a passive cooling refractory composite specimens are designed and tested with an experimental facility composed of muhilayer smale scale cooling penel which consists of a water cooling system and a ceramic matrix composite specimen, and a gas generator used for providing lower and higher transfer rate gases to simulate the temperatures in combustion chamber of ramjst. The active cooling specimen can continuously suffer high surface temperature of 2 000 K for 30 s and that of 3 000 K for 9.3 s, respectively. The experiment results show that the active cooling composite structure is available for high-temperature condition in ramjet.     

齿轮激光热处理工艺研究

本文提出了齿轮激光热处理的三项关键工艺技术，即连续偏置、变速扫描和辅助冷却技术。在此基础上，获得了沿齿廓分布的均匀硬化层。检测结果表明：齿轮激光淬火变形很小，不影响齿轮的精度等级。其硬化层组织由淬硬层、过渡区和基体组成。     

键合金丝断口分析

用扫描电镜和X射线能谱仪分析研究了半导体器件键合用金丝的断口。结果表明,金丝正常断口呈圆锥状,其缺陷断口有:外环层状断口、裂口、气孔、异金属夹杂、非金属夹杂、偏心、菠萝状断口、无塑性平断口等。国产键合金丝生产中拔丝断头过多,主要是由于气体、夹杂和毛坯表面粗糙等造成的。合理调整成份,采取措施切实提高冶金质量(净化金液、降低含气量、提高铸坯和粗丝表面质量等),是提高国产金丝质量和性能的关键。     

热轧工艺对低碳锰钼铌钢组织和性能的影响

研究了低碳锰钼铌钢终轧温度及轧后冷却速度对钢的显微组织和力学性能的影响。为了获得 50 0 MPa以上的屈服强度及较理想的综合性能 ,终轧温度以在 82 0～ 90 0℃之间为宜。轧后喷水冷却 ,有利于提高强度。通过用金相法和热磁法相配合测定出了钢的奥氏体等温转变曲线 ,间接地对此钢在各种条件下显微组织的形成规律有了较深入的了解。