超声作用对短切碳纤维在水溶液中分散性的影响

利用超声波振动对短切碳纤维进行分散。研究了超声振动功率、时间及分散剂质量分数对短切碳纤维在水溶液中分散性的影响。结果表明,超声振动和羟丙基甲基纤维素(HPMC)分散剂的添加能显著改善短切碳纤维的分散性;在一定范围内,短切碳纤维分散率随着超声波振动功率和作用时间先增加后趋于饱和;HPMC在水溶液中的质量分数为0.13%时分散性较好,超声振动功率为800 W,振动7 min时短切碳纤维在水溶液中可达到较好的分散效果。     

陶瓷/金属连接界面残余应力缓解策略研究

随着服役环境恶劣化和加工制造复杂难度增加,对陶瓷/金属异质结构综合性能提出了更高的要求。目前钎焊技术被广泛应用于陶瓷与金属异质材料连接,而二者焊接接头残余应力缓解难题非常棘手。残余应力对陶瓷/金属连接性能有极大影响,其大小受多种因素影响,因此系统概述陶瓷与金属焊接残余应力状态与分布规律,从工艺参数优化、施加中间层、复合钎料和表面结构设计4种缓解途径进行系统评述,最后展望了未来陶瓷/金属异质结构残余应力研究面临的机遇和挑战。     

电子束非穿透焊接匙孔行为数值模拟及气孔抑制方法

针对航空发动机常用非穿透焊锁底接头电子束深熔焊易出现气孔缺陷的现象,建立了一个可描述电子束焊接过程瞬态匙孔和熔池动力学的三维数学模型,对焊接过程进行了模拟。对比实验和模拟结果发现,电子束非穿透深熔焊接气孔产生的根本原因是匙孔不稳定塌陷形成空穴,空穴被凝固前沿捕获所致。对脉冲电子束焊接过程进行模拟发现,随着电子束脉冲频率增加,匙孔稳定状态增强,当频率达到1 000 Hz时,匙孔始终处于动态稳定的平衡状态,此时能有效控制焊缝气孔缺陷。该研究为指导电子束深熔焊接气孔缺陷抑制提供了理论依据。     

磁场与变质对Al-Si-Cu-Mg合金组织及性能的影响

对比研究了未处理、Sr和B变质处理、脉冲磁场处理、脉冲磁场-变质复合处理对Al-6Si-3Cu-0.3Mg合金铸态和T6态组织及力学性能的影响,同时考察了复合处理条件下,不同的脉冲电压和脉冲频率对合金组织及力学性能的影响。结果表明,变质处理、脉冲磁场处理和脉冲磁场-变质剂复合处理均可以改善合金铸态和T6态组织及力学性能,但复合处理效果最为显著;与未处理时相比,合金铸态抗拉强度和伸长率分别提高了59%和71%,T6态抗拉强度和伸长率分别提高了74%和30%。在0～300V范围内,随着脉冲电压增加,合金铸态和T6态组织逐渐细化,其铸态与T6态的抗拉强度、T6态伸长率均逐渐提高,但铸态伸长率变化不大;在1～5Hz范围内,随着脉冲频率增大,合金铸态和T6态组织先细化后粗化,转折点为5Hz,其抗拉强度变化规律与之相同,但脉冲频率为10Hz时,其铸态和T6态伸长率进一步提高。     

芯辊进给方式对辗环成形的影响

芯辊进给速度是径轴向环形辗扩成形的重要工艺参数。本文根据热辗扩的成形特点,用锻造软件Forge对芯辊三种不同进给方式(恒定进给速度、恒定每转进给量、恒定外半径增长速度)时径轴向辗环过程进行了数值模拟,分析了三种不同的芯辊进给方式对辗环成形的影响。结果表明,芯辊以恒定外半径增长速度进给时,轧件温差为88.738℃,是三种进给方式中温差最大的。这不利于控制轧制过程中温度的稳定性。     

Laves相NbCr_2合金粉末包套锻造的数值模拟

对Laves相NbCr_2合金粉末包套锻造过程进行了数值模拟,研究了其在锻造温度800～1200℃内的应力、应变及密度的变化规律,并分析了不同温度对它们的影响。结果表明,锻件的等效应力在整个镦粗过程中分布的不均匀,始锻温度对Laves相NbCr_2合金中间部位的应力影响更加明显;锻件的应变分布有明显变化,增大始锻温度可以使Laves相NbCr_2合金坯料的变形均匀性提高;锻件能够较好地完成致密化过程,锻造结束时平均相对密度,接近于1,始锻温度上升有利于密度的分布更加均匀。     

局部干法横焊排水罩内流场数值模拟

针对局部干法横向焊接条件,建立排水罩数值模型,对罩内流场进行分析,并进行实验验证。模拟结果表明:随着进气压力的增大,排水效果逐渐变好,但是压力增大到一定程度后,进气压力再增大,排水效果也不会进一步变好。进气气压力小于0.05 MPa时,无法把水完全排干,同时过程中会有外界水的回流现象,气体压力大于0.05 MPa时,可以基本消除这一现象。排水气在罩内产生了一个自下而上的层流流场,气体的流速随压力的增大而增大,越接近母材,该流场速度越大,可以对横焊熔池起到支托作用。最后实验表明:采用较小的气压就能实现排水的目的,排水后罩内环境相对干燥,排水罩内气体流动方式与模拟结果吻合。这为下一步开展局部干法横焊实验提供良好的基础。     

变质元素对Mg/Mg_2Si复合材料中Mg_2Si相影响的研究进展

Mg_2Si相作为一种具有良好性能的二元合金相,被广泛地应用在多种有色合金以及复合材料中作为增强相。采用不同的元素得到了不同的变质效果,通过变质元素细化Mg_2Si相,以提高合金的性能。研究了不同元素对Mg/Mg_2Si复合材料中的Mg_2Si相的复合变质作用。综述了Mg_2Si相的性质,重点介绍了铸造镁合金中添加变质元素对Mg_2Si相形貌的影响以及变质机理,总结了当前研究阶段存在的不足,并提出了进一步研究方向。     

含孔洞的Al2Cu单轴拉伸的分子动力学模拟

建立含孔洞的Al₂Cu分子动力学模拟模型,采用嵌入原子法模拟Al₂Cu模型在常温、恒定工程应变速率的拉伸环境下孔洞大小、数量及孔洞分布对Al₂Cu力学性能的影响。研究结果表明：孔洞的出现使模型内部出现了自由表面并在孔洞内边缘产生了应力集中,从而大大降低材料的抗拉强度以及变形能力;孔洞增大,Al₂Cu的塑性和抗拉强度均明显下降;不同孔洞数量对应的应力应变曲线在弹性变形阶段基本重合,孔洞增多,Al₂Cu的塑性以及抗拉强度都有不同程度的下降;改变孔洞分布,孔洞连线方向与拉伸方向的夹角越小,Al₂Cu表现出越强的塑性和抗拉强度。     

52CrNiMoVSi热作模具开裂原因分析

52CrNiMoVSi热作模具进行热模锻运作时发生开裂,开裂处位于工作面底部。对开裂件进行切割取样,通过宏微观断口观察、金相观察、硬度测试、能谱分析等方法,分析讨论开裂原因。结果表明:52CrNiMoVSi热作模具为疲劳断裂;材料组织含有较多的非金属夹杂物,纯净度较低,成分及组织不均匀导致硬度不均匀,降低材料疲劳强度;在模具持续工作中,型腔圆角半径过小引起较大应力集中,进而导致裂纹萌生和扩展,最终导致开裂,使其寿命远远低于正常件寿命。