FSW搭接接头界面迁移行为研究

采用左、右螺纹搅拌针的搅拌头对不同热处理状态的2A12铝合金板材进行FSW搭接试验,研究了搅拌针螺纹旋向、材料性能对搭接接头界面迁移行为及接头拉剪强度的影响.研究结果表明:搅拌头顺时针旋转时,搭接界面在左螺纹搅拌针作用下向上迁移,而在右螺纹搅拌针作用下向下迁移且界面迁移高度较小.FSW搭接接头的拉剪强度随界面迁移高度的增加而减小.采用右螺纹搅拌针得到的搭接界面成形主要受下板材料性能影响,搭接时下板材料强度越高,其搭接界面向下迁移距离越大,而搭接界面变形宽度越小.     

含裂纹圆截面梁损伤识别频率等高线法

圆形截面梁广泛应用于机械设备与道路桥梁等领域中,裂纹的存在及扩展直接危及梁的安全可靠性,进而引发灾难性事故。旨在研究一种基于频率等高线的裂纹识别方法。使用一种新方法推导了裂纹梁在轴力、剪力和弯矩共同作用时的应力强度因子,给出了相应的柔度系数计算公式。基于有限元法分别推导了含裂纹单元和无裂纹单元的柔度矩阵,推导了梁的振动方程,探讨了裂纹对梁模态频率的影响。在此基础上,将固有频率作为裂纹识别的判断指针,研究了圆形截面梁裂纹识别频率等高线法。最后,基于频率误差函数对固有频率等高线法进行改良,提高了裂纹识别精度。结果表明:改良后的频率等高线法弥补了其在一些工况下无交点甚至无三角形区域的缺陷,使它更具工程应用可行性,并且该方法对裂纹位置和深度的识别也较为精准,相对裂纹深度识别最大误差为77.5%,相对裂纹位置识别最大误差仅为12.6%。     

基于BP神经网络和3D加工图的Ti2041合金的热变形行为研究

通过热压缩实验研究了Ti2041合金的流动行为。利用BP神经网络建立的合金本构模型,具有较高的精度,其相关系数达到0.99613,平均相对误差为4.498%,预测值偏差在10%以内的数据点达92.98%。在实验数据的基础上,研究了应变速率敏感因子、功率耗散和失稳参数。建立了加工图,通过加工图的预测和显微组织观察,失稳区主要为局部流动（650~775℃/0.056~1s-1）和机械失稳（825~900℃/0.056~1s-1）,稳定区的变形机制主要为动态再结晶。结果表明：合适的变形参数为：变形温度760~825℃/825~900℃,应变速率0.001~0.01s-1/0.0032~0.056s-1。     

2060-T8E30铝锂合金的热变形行为及本构模型研究

利用Sans CMT4104型电子万能实验机进行等温恒应变速率热拉伸试验,研究了2060-T8E30铝锂合金在变形温度425~500 ℃、应变速率0.001~0.1 s_^-1条件下的热变形行为。结果表明：2060-T8E30铝锂合金在热变形过程中,随着温度的升高和应变速率的降低,其峰值应力降低。合金的平均变形激活能为240.502 kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.28。基于热拉伸试验的真应力-真应变曲线,建立了具有应变补偿的Arrhenius本构方程,模型的预测值与实验值平均相对误差5.89%,模型的精确度较好。     

TA18中强钛合金管数控弯曲成形工艺与结构参数显著性分析

基于ABAQUS平台建立了TA18中强钛合金管数控弯曲成形过程的有限元模型,并对模型进行了可靠性评估。通过虚拟正交试验,研究了结构参数与工艺参数对TA18中强钛合金管数控弯曲成形工艺影响的显著性。从壁厚减薄率、截面畸变率、壁厚增厚率、回弹角这4个方面综合研究分析表明,不同因素对TA18中强钛合金管弯曲成形的影响程度依次为:相对弯曲半径、弯曲角度、芯棒伸出量、芯棒与管间隙、弯曲速度、芯棒与管之间的摩擦系数、压块与管之间的摩擦系数。在本文所选参数水平中,当结构参数为相对弯曲半径r/d=3.0、弯曲速度v=0.8 rad·s~(-1),以及工艺参数为弯曲角度θ=90°、芯棒伸出量e=3 mm、芯棒与管间隙δ=0.3 mm、芯棒与管之间的摩擦系数f_1=0.2、压块与管之间的摩擦系数f_2=0.2时,TA18中强钛合金管数控弯曲成形的质量最好。     

Ti对Nb-20Si-5Al超高温合金性能的影响

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了Nb-20Si-5Al-xTi(x=0,18,20,22,摩尔分数)超高温合金,研究了Ti加入量对Nb-20Si-5Al合金的室温断裂韧度和高温抗氧化性的影响。结果表明,随着Ti加入量的增加,超高温合金的相组成由Nbss、Nb₅Si₃和Al3Nb相转变成为Nbss、(Nb,Ti)5Si3和Ti相。Ti能明显改善Nb-20Si-5Al超高温合金的断裂韧度和高温抗氧化性能,随着Ti加入量的增加均先提高然后降低,在Ti加入量为20%时,合金断裂韧度最大,为7.41 MPa·m^1/2,相比未加Ti时提高了约56.9%,其高温氧化速率最低,为0.72×10^-4g²/(cm⁴·h)。添加Ti元素后,其氧化产物中出现Ti₂Nb₁₀O₂₉、TiNb₂O₇、TiO₂等,可以提高其氧化膜的致密性,从而提高高温抗氧化性能。     

纳米氧化锌掺杂对多孔聚氨酯薄膜表面结构和性能的影响

目的 通过纳米氧化锌(nano-ZnO)掺杂制备规整有序、分布均匀的蜂窝状多孔聚氨酯薄膜,并改善多孔薄膜表面的润湿性和热稳定性.方法 利用nano-ZnO的极性分子特性,以溶液共混的方式将TPU用四氢呋喃(THF)溶解,添加nano-ZnO颗粒进行混合,采用微液滴模板法固化成膜,制备不同掺杂比例的nano-ZnO/TPU多孔复合薄膜.结果 nano-ZnO的质量分数为0％～50％时,薄膜表面微孔结构呈现先有序、后无序.nano-ZnO的质量分数为10％(TPU-10)时,表面微孔排列最为致密有序,表面静态接触角(CA)达到最大,为134.5°,相比于未掺杂的多孔TPU薄膜,软段熔融温度(tm)、硬段软化温度(tg)分别升高了51、8.1℃,起始热分解温度(td)降低了61.1℃.nano-ZnO质量分数为40％～50％(TPU-40、TPU-50)时,经高锰酸钾(KMnO4)粗化及低表面能物质全氟辛基三甲氧基硅氧烷(POTS)修饰,CA达到156°以上.结论 掺杂的nano-ZnO抑制了多孔薄膜制备过程中TPU体系的微相分离,使多孔复合薄膜tm、tg相对于TPU-0有所升高,同时由于部分软段内部的氢键被取代,导致td降低.nano-ZnO质量分数为10％时,多孔复合薄膜表面微孔排列最规则,CA达到最大值;nano-ZnO质量分数≥40％时,薄膜通过KMnO4粗化及低表面能修饰,可获得超疏水性.     

铜模内径对亚快速凝固K424合金析出相的影响

采用阶梯铜模喷铸制备了不同内径的亚快速凝固K424合金,采用时效处理研究了原始非平衡组织状态对快冷合金γ′析出相析出的影响。结果表明:铜模内径的降低可以减弱合金凝固过程中的溶质偏析程度,缩短相变时间,抑制共晶相及析出相形成,有利于获得高固溶组织。经700℃时效30 min处理后,Ф2合金由于形核驱动力高,临界形核半径小,相比Ф6合金优先析出γ′相。当时效温度提高到800℃,低内径铜模基体中可形成均匀分布的析出相,同时形核密度得到显著提高。随时效时间延长,γ′相先快速长大随后缓慢生长,其中Ф2合金由于γ′相过早析出导致其尺寸比相应的Ф6合金更大。析出相析出可以有效增加合金的显微硬度,经800℃时效180 min后Ф2合金硬度高达494 HV0.2,相比原始快冷合金提高13.8%。     

Fe颗粒含量对Sn35Bi/Cu钎焊接头组织性能影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及万能力学试验机等研究了Fe颗粒含量对Sn35Bi-xFe/Cu钎焊接头组织和性能的影响,并研究了Fe颗粒含量对Sn35Bi-Fe合金钎料的铺展面积和润湿性的影响.结果表明:向Sn35Bi合金钎料中加入少量Fe颗粒,会在Fe颗粒周围生成很薄的FeSn2化合物,降低固相/液相的界面能,提高相的形核率,细化接头的组织;当Fe颗粒含量为1 mass％时,接头组织的细化程度最佳;向Sn35Bi合金钎料中加入Fe颗粒,可以有效提高合金钎料的润湿性和力学性能,当Fe含量为1 mass％时,Sn35Bi-1Fe合金钎料的铺展面积最大,润湿角最小,润湿性能最佳,Sn35Bi-1Fe/Cu接头的剪切强度达到最大,为50.23 MPa,与Sn35Bi/Cu接头相比,提高了37.7％.