温度对碳纤维平纹布正交层合板拉伸疲劳性能的影响

温度环境可降低复合材料的疲劳性能,在确定复合材料结构寿命时须考虑温度的影响.本试验测量了碳纤维平纹布正交层合板在低温干态(CTD)、常温干态(RTD)和高温干态(ETD)环境下的拉伸疲劳性能,获得了三种环境下复合材料的S-N曲线,分析了温度对复合材料疲劳性能的影响.基于试验结果,建立了温度条件下复合材料疲劳性能有限元分析模型,对复合材料的疲劳寿命进行了估算并分析了其损伤机理.线性拟合结果显示:在106 疲劳寿命下,与RTD环境疲劳最大应力相比,CTD环境疲劳最大应力略有降低,而ETD环境疲劳最大应力下降明显. CTD环境下,试验件的疲劳破坏断口比较齐整,纤维基本在同一纵向位置断裂,断口附近基体基本完好,无分层现象;RTD环境下,试验件断口处也没有明显分层现象;ETD环境下,试验件出现了明显的分层,同时还有纤维拔出,且断口处基体开裂程度严重.有限元分析表明,CTD环境下试验件的疲劳断裂呈现脆断的特征,断裂截面平整,断裂区域窄;RTD与ETD环境下试验件的纤维疲劳断裂损伤的断裂截面不平整,断口不一,断裂区域相对较宽.     

无取向硅钢冲裁回弹影响因素分析

目的研究材料参数以及冲裁工艺对无取向硅钢冲裁回弹的影响规律。方法通过拉伸试验和小孔法分别获得无取向硅钢纵横向力学性能各向异性参数和纵横向残余应力差异,结合理论分析和ABAQUS有限元模拟软件分析材料各向异性、残余应力以及冲裁压边对冲裁回弹的影响规律。结果实际冲裁Φ40 mm的圆片时,垂直轧制方向压边面积明显小于轧制方向压边面积,冲裁圆片轧制方向尺寸大于垂直轧制方向,且直径均大于40 mm。板料垂直轧制方向弹性模量和屈服强度高于轧制方向,轧制方向和垂直轧制方向均为残余压应力,且轧制方向残余压应力明显高于垂直轧制方向。结论无取向硅钢冲裁时,轧制方向回弹大于垂直轧制方向,回弹由材料各向异性、残余应力以及压边面积综合影响导致,且影响程度从大到小依次为:残余应力、各向异性、压边面积。     

“材料加工工程”课程改革思路、作法及效果

《材料加工工程》课程是材料科学与工程一级学科中＂材料成型与控制工程＂专业的必修课程,本文介绍了华中科技大学材料学院率先提出将原铸、锻、焊三个老专业的多门相关课程通过＂去粗存精,去旧增新,以材料成形工艺为主线,工艺分析及模具设计相结合,兼顾新工艺新技术导向＂的总体思路,自1998年以来对于该门课程进行改革与建设的做法以及所取得的效果,供读者参考。     

超音速火焰喷涂技术在模具修复中的应用

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,在Cr12MoV模具钢表面制备了纳米结构的WC_12Co金属陶瓷涂层,对涂层的组织、结合强度、剪切强度以及抗冲击性能进行了测试研究。测得涂层平均剪切强度达150.8 MPa,涂层的结合强度大于80 MPa,涂层硬度高于1000 HV。试样涂层在冲击1 000次时,表面形貌以表面蚀坑为主,涂层表面出现龟壳状裂纹。运用HVOF技术对某冷挤压模修复后,使用效果良好。     

激光熔覆Ni45-CaF2-WS2自润滑涂层组织与性能

利用C02激光器,在45号钢表面熔覆Ni45-CaF2-WS2粉末制备自润滑复合涂层,研究熔覆涂层微观组织和摩擦磨损性能及其影响规律。结果表明,熔覆过程中,WS2发生部分分解,形成新的润滑相CrxSy和CaWO4,CaF2的存在对熔池的流动性有极大的改善;涂层的室温及400℃摩擦性能测试也表明,复合自润滑涂层的摩擦因数显著降低,且Ni45-7．5CaF2-7．5WS2（质量分数,％）涂层的摩擦磨损性能较佳。     

不同厚度TiN和TiAlN涂层残留应力分析

TiN和TiAlN涂层常应用于精冲模,采用XRD技术分析了不同厚度TiN和TiAlN涂层的相变化,并采用Sin2ψ法测量了TiN涂层和基体以及TiAlN基体的残留应力,应用显微硬度计测量了涂层的显微硬度。结果表明:TiN涂层(111)和(222)晶面存在明显择优取向,涂层残留应力分布在-2 347～-1 920MPa,基体残留应力分布在-154.9～-69.21 MPa,均随厚度增加而减小;TiAlN涂层主要相成分为Ti3Al3N2,且(107)晶面存在择优取向,基体残留应力分布在-123.7～469.5 MPa,主要呈拉应力状态,且随厚度增加而增大,对模具寿命有较大影响;TiN和TiAlN涂层显微硬度随厚度增加而增大。     

HVOF微粒撞击诱导镁合金表面纳米化工艺研究

研究了超音速火焰喷涂(HVOF, high velocity oxygen-fuel flame)微粒撞击诱导Mg-15Gd-3Y镁合金表面纳米化新工艺,分析了不同工艺参数对表层变形及纳米化的影响规律。发现撞击钢丸粒径大小、轰击距离和处理时间对表层组织和硬度分布具有重要影响。通过光学显微镜和透射电镜观察了表面自身纳米化处理后镁合金样品表层组织的形变特征和纳米化效果;利用显微硬度仪测试了样品从表面至基体的硬度分布;采用X射线衍射仪分析了纳米化处理前后样品表层的物相变化情况。检测结果显示,该工艺在镁合金材料表面成功实现了自身纳米化,表层晶粒细化至20 nm左右,显微硬度提高至2倍以上,处理后样品表层没有出现氧化     

基于ANSYS Workbench的冲压机械手机座优化设计

为了改善已研发的冲压机械手机座质量较大的情况,采用ANSYS Workbench建立了机座的参数化模型,以机座的极限工况为条件,对其进行模态分析和静力学分析。在模态分析和静力学分析的基础上,利用ANSYS Workbench的目标驱动优化( GDO)模块以质量最小为优化目标对机座进行优化设计,优化过程采用拓扑优化和形状优化相结合的方法。优化改进后,在刚度、强度满足设计要求的情况下,机座质量减少了34.1%,优化效果显著。     

液相化学还原法制备单分散的纳米银粒子

以月桂酸为修饰剂,水合肼为还原剂,银氨溶液为银源,在水相中利用液相化学还原法制备了单分散的粒径分布均匀的纳米银粒子。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对样品的形貌和结构进行了分析,研究表明,修饰剂与硝酸银的质量比、反应温度对纳米银形貌及粒径有很大影响。当修饰剂与硝酸银的质量比为1.2∶1、反应温度为室温时,能够制备平均粒径为8 nm、粒径均匀、单分散的纳米银粒子。另外,UV光谱也证实,所制的溶胶为粒径均匀的纳米银溶胶。     

厚板齿形零件精冲成形数值模拟与缺陷分析

运用有限元分析软件对厚板齿形零件的精冲过程进行了数值模拟,对比分析了齿顶、齿根部位主要变形区静水应力及应变的分布情况。结果显示,齿顶处静水压应力小于齿根处;齿顶应变区的宽度大于齿根应变区的宽度,齿顶剪切区变形程度大,硬化程度严重。齿根、齿顶处的应变分布与精冲试验所得零件的硬化程度相吻合。探究了齿顶处形成大塌角和易产生撕裂的原因。研究结果为厚板齿形零件的精冲工艺提供了理论指导。