角钢输电塔外贴槽钢并联加固承载能力研究

  目的  现有角钢输电塔已持续运行多年,结构损伤导致使用性能降低,同时老旧输电塔设计承载力已不满足现有规范设计要求。为了解决老旧输电塔承载力不足的问题,提出了1种角钢外贴槽钢并联加固方法,通过试验研究与有限元分析获得了加固结构承载力,并提出了基于弹性分析的屈曲临界荷载公式。  方法  为了获得构件的承载力,设置了2组试件的轴压试验,开展了2种构件轴压有限元数值模拟:未加固角钢、角钢贴合槽钢;根据破坏形式推导了基于弹性分析的薄板屈曲临界荷载计算公式。  结果  轴压试验结果表明:未加固角钢试件发生弯扭破坏,角钢贴合槽钢试件发生局部屈曲破坏,加固构件承载力可有效提高。  结论  角钢贴合槽钢改变了原有角钢的失稳破坏状态提高了角钢承载力,建立的有限元模型可真实反映加固构件破坏状态,理论计算公式可准确计算加固构件的轴压承载力。     

Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金强化效应与机理研究

主要研究了Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金在形变条件、不饱和固溶条件、过饱和固溶条件下的强度变化规律,分析了不同时效条件下合金的硬度变化原理,获得了该合金的强化效应与组织状态的关系。并通过对断口形貌等分析,论述了不同相变及组织状态对合金强化的作用,揭示了Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金强化过程及其形成机理。     

立方孔拓扑结构对多孔钛力学性能的影响

采用钛网层叠烧结的方法制备出规则排列与错孔排列具备不同空间拓扑结构的多孔钛。采用扫描电镜观察多孔钛的微观结构,利用具有双差动位移传感器采集变形的Instron力学试验机测试样品压缩应力-应变曲线。通过压缩应力-应变曲线上弹性阶段中的曲线斜率求得其杨氏模量,以规定非比例压缩强度σ0.2为多孔材料的强度指标。经对比研究发现:2种不同的排列方式形成不同的空间拓扑结构。当方形孔错排时,弹性模量和屈服强度均呈现不同程度的下降,且弹性模量下降的幅度远远大于屈服强度下降的幅度。通过力学解析模型分析可知,挠度屈服和应力集中是力学性能下降的主要因素。     

热处理工艺对Ti55531合金组织与性能的影响

采用正交试验研究不同热处理工艺对Ti55531合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,显著影响合金显微组织和力学性能的因素依次是固溶温度、时效温度、时效时间。随固溶温度的升高,初生α相含量明显减少,α相的等轴性表现较好且分布更加均匀,抗拉强度逐渐增加,伸长率下降;随时效温度的升高,次生α相开始增加、长大,组织向双态组织转变,使得抗拉强度下降,伸长率增加。其合理的"固溶+时效"热处理工艺为"820℃×2h固溶,空冷+580℃×10h时效,空冷",抗拉强度为1 370MPa,伸长率为8.5%。     

基于内变量的Ti555211合金热变形本构模型

利用Gleeble-3800热模拟实验机,在应变速率在0.001~1 s-1以及变形温度在750~950℃范围内对Ti555211合金进行等温恒应变速率压缩实验。本工作基于位错变化密度的内变量方法建立了Ti555211合金热变形本构模型,通过真应力-真应变曲线分析了变形温度和变形速率对流变应力和微观组织的影响规律。结果表明:所建立的本构模型与实验值的平均相对误差为15.25%,相关系数为0.94277,从而为制定新型Ti555211近β钛合金锻造工艺提供科学的理论依据。     

Hydrogenation and Dehydrogenation Analysis for Nb47Ti Bars

利用RH600热导式氢分析仪对尺寸为Φ50 mm×40 mm的Nb47Ti合金试样在RX-460型工业电炉中做不同制度热处理后的氢含量变化进行了系统分析,对防止Nb47Ti合金热处理过程中吸氢现象提出了有效的解决措施。结果表明,Nb47Ti合金的吸氢现象主要发生在1200℃高温热处理的环节,在随后的950,930和900℃进行的热处理过程不会使Nb47Ti合金吸氢。Nb47Ti合金热加工过程中氢元素增加是由于在1200℃高温条件下加热炉内稀薄的含氢气氛和Nb及Ti元素物理化学性能比较活泼的综合作用造成的。6×10-2Pa条件下,800℃/3 h和800℃/6 h真空热处理制度使原始H含量为60μg/g的Nb47Ti合金的氢含量分别降低到21和29μg/g。     

钛合金电极块混料均匀性对铸锭成分的影响

采用数值模拟和实验结合的方法,通过MeltFlow VAR软件对铸锭成分进行模拟预测,并对不同混料方式下电极块的化学成分开展实测分析,研究不同原材料混料分布情况下铸锭经过3次真空自耗电弧熔炼后的成分分布。结果表明,从工程化制备角度考虑,钛合金原材料经混料压制成电极块后,其化学成分分布并非完全均匀。熔炼过程中电极沿纵向顺序熔化,一次锭的成分受电极块成分不均匀分布的影响明显,经过2次和3次熔炼后,成分差异逐渐减少。因此,采用名义配比设置电极成分边界,可用于工程化钛合金制备过程中铸锭成分均匀性的模拟预测。     

助焊剂和镶嵌温度对嵌入式NbTi超导线材表面及性能的影响

嵌入式NbTi超导线是将小铜超比的NbTi/Cu超导线材经过去油和助焊后,在高温锡液中嵌入U型铜槽中,从而获得大铜超比的NbTi/Cu超导线材。研究了超声波去油温度和乳化剂浓度对对超声波清洗后U型铜槽线表面质量的影响。研究表明,温度为50℃、乳化剂浓度为5%的去油溶液可有效去除U型铜槽线表面的油污和灰尘；进一步研究了不同浓度的前处理助焊剂“氯化亚锡+硝酸+异丙醇”对助焊后U型铜槽线表面状态的影响。研究表明,硝酸助焊后,表面粗糙度很差；氯化亚锡助焊后铜槽线表面粗糙度极低,无法进行热镀锡；而“300g/L氯化亚锡+15%硝酸+3%异丙醇”助焊清洗工艺配方的助焊效果最好。在优化出去油和助焊清洗工艺参数基础之上,采用不同锡液温度(360~500)℃进行镶嵌实验,并采用目测和扫描电镜来表征镶嵌线材表面质量。实验结果表明,锡液温度过低,线材表面镀锡不均匀,呈淡红色；锡液温度过高,线材表面易产生锡瘤；当锡液温度范围为(400~440)℃时,线材表面质量较好,无锡瘤、黑点、毛刺、露铜等表面缺陷,同时可以满足线材结合力和剩余电阻比的性能要求。     

低损耗Cu5Ni基NbTi超导线材制备技术研究

重离子装置中的加速器磁体均服役在±2. 25 T/s的快速脉冲磁场条件下,因此要求该种磁体所用的超导线材具有较高的临界电流密度(J_c)和较低的交流损耗。针对项目需求,设计及制备了2种新型结构的Nb Ti/Cu5Ni超导线材,芯数分别为12 960芯和10 800芯,铜比2. 0,芯丝直径小于5μm。系统研究了2种新型结构超导线的芯丝截面形貌、芯丝表面形貌、磁滞损耗(Q_h)及不同时效热处理下的临界电流密度和n值。通过优化工艺后获得了Jc(5 T,4. 2 K)为2 902 A/mm~2,Q_h(4. 2 K,±3 T)为34. 2 m J/cm~3的NbTi/Cu5Ni超导长线,为重离子装置的研制提供材料基础。