异步轧制Pb-Ca-Sn-Al合金晶界节点分形分析

Velcro® 和 Dual-lock 粘扣力学性能的实验与数值分析

张军，王佳琦，袁振伟

（郑州大学 化工与能源学院，郑州 450001）

创新点说明：

Velcro® 和 Dual-lock 粘扣虽然被广泛应用，但其力学性能却研究很少，本文通过拉伸，剪切，从不同拉伸和剪切角度的影响、不同拉伸和剪切速率的影响实验，以及双臂梁和180^o剥离实验，分别研究两种粘扣的力学性能，并分析比较它们各自特点。然后采用内聚力模型，分析了双臂梁和180^o剥离断裂过程。计算结果与实验结果相符合，尤其是模拟Dual-lock 粘扣180^o剥离过程，能很好地分析波动开裂过程。

研究方法：

实验采用Instron力学试验机，并利用Arcan夹具。选用3M生产的两种不同性能的粘扣，基板采用工字型铝材并用特殊固定方式。分别对两种粘扣进行了拉伸，剪切，不同拉伸和剪切角度影响，不同拉伸和剪切速率的影响实验，以及双臂梁和180^o剥离实验。用ABAQUS软件，利用内聚力粘接单元，对双臂梁和180^o剥离断裂过程进行了模拟。

研究结果：

拉伸和剪切实验发现Velcro®粘扣的力学性能与延展性材料类似，Dual-lock粘扣更像脆性材料；不同的施加力角度对其粘接强度影响不明显；施加力速率对其粘接强度有一定影响，Velcro®和Dual-lock粘扣在10-20 mm/min拉伸速率时有很高的粘接强度。利用内聚力粘接单元，对双臂梁断裂和180^o剥离过程进行了模拟，计算结果与实验结果符合，尤其是模拟Dual-lock 粘扣180^o剥离过程，能很好地分析波动开裂过程。

结论：

Velcro®粘扣应用在延展性链接处适合，Dual-lock 粘扣适合脆性链接；这两种粘扣采用10-20 mm/min的拉开速度有较高的粘接强度。内聚力模型能很好模拟这两种粘扣的断裂过程，可作为理论工具对粘扣进行设计和研发。

关键词：Velcro®粘扣，Dual-lock粘扣，力学性能，内聚力模型，数值预测

     

铋锡合金熔融沉积凝固过程及组织演变

采用数值模拟与工艺试验相结合的方法,研究了铋锡合金熔融堆积3D打印成形过程温度场变化,以及对成形件凝固组织演变的影响。结果表明,成形过程中各单元节点会经历若1干次热震荡,整个热循环曲线的震荡幅值不断变小。先被激活的单元节点所经历的热作用时间较长,且所经历热循环震荡的次数更多;在喷头直径0.2 mm,移动速度2 mm/s,成形间距2 mm,搭接率为50%,加热温度165℃,成形底板温度100℃工艺条件下,可得到致密度97.6%的3D打印金属件;通过对成形金属件截面微观组织进行扫描电子显微镜观察,可以观察到底层、中心和上层3个区域组织存在明显不同,其中中心区的显微组织为等轴晶组织,该现象与数值模拟分析结果具有一致性。     

电极感应熔化气雾化法制备高温合金粉末中非限制式喷嘴的结构优化设计

采用电极感应熔化气雾化制粉法（electrode induction gas atomization，EIGA）制备粉末过程中，非限制式喷嘴的结构设计直接决定气雾化粉末的质量；非限制式喷嘴结构中不合理的喷射角度常常会引起反喷、片状粉、细粉收率低等问题，严重影响粉末的生产效率和质量。采用商业计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）软件Fluent，以自主设计的第三代EIGA制备高温合金粉末装置中非限制式喷嘴为研究对象进行数值模拟建模，对带有气体回流区的非限制式喷嘴在熔体初次雾化过程中，喷射角度对反喷现象的影响以及反喷产生的机理进行了研究。结果表明，非限制式喷嘴射流角度过大时，熔体液滴会出现明显反喷现象；当非限制式喷嘴射流角度过小时，熔体液流雾化前过热度不足，生产的粉末球形度较差。因此，在优化设计非限制式喷嘴时，要应尽量控制气体回流区位置低于非限制式喷嘴熔体入口位置，保证合金熔体的过热度，同时防止反喷等现象。     

超声提取-离子色谱法测定银精矿中水溶性氟

银精矿中水溶性氟会随雨水的冲刷进入生物圈,直接对土壤、水体、大气、人类健康产生危害。实验提出超声提取-离子色谱法测定银精矿中水溶性氟,为银精矿中水溶性氟的检测及后续环境影响评估提供重要的技术支撑。称取0.2g样品(过150目筛),加入30mL水,在40℃时超声提取20min后,使用阴离子交换柱进行分离,使用碳酸钠-碳酸氢钠混合溶液作为淋洗液进行淋洗,洗脱时间为25min,通过电导检测器进行F^-检测。F^-质量浓度在0.5~10mg/L范围内与对应的峰面积呈线性关系,校准曲线线性相关系数为0.9998;方法检出限为0.062mg/L,测定下限为0.21mg/L。按照实验方法测定两个银精矿中水溶性氟,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为3.8%和4.3%;加标回收率为92%~102%。     

镍基高温合金液相扩散焊接头组织及性能

镍基高温合金GH4413在高温下具有较为优异的高温持久强度和抗蠕变性能，在航空发动机和各种工业燃气轮机中得到广泛应用。以BNi 2作为填充合金材料使用液相扩散焊对GH4413合金进行了连接，研究了在焊接温度分别为1 030和1 080 ℃、保温时间分别为30和60 min等不同焊接参数下GH4413镍基高温合金的接头微观组织、成分分布和显微硬度。扫描电镜(SEM)以及能谱分析结果表明，当焊接温度为1 080 ℃、保温时间为60 min 时，钎缝组织中形成了性能良好的固溶体，且随着焊接温度的升高和保温时间的延长，钎缝的宽度增加，钎料元素向母材中的扩散深度逐渐增加，在母材近缝区形成了金属间化合物。     

分银渣脱铅工艺研究

以分银渣为原料,对比研究了高氯盐脱铅、碱浸脱铅、钠盐转化酸浸脱铅工艺,探寻了最佳的分银渣脱铅工艺。采用高氯盐脱铅工艺,分银渣中铅的浸出率达98.4%,但溶液中氯化钠容易结晶析出。采用碱浸脱铅工艺和钠盐转化酸浸脱铅工艺,分银渣中铅的浸出率分别为87.9%和87.0%,两者浸出率相当,但碱浸脱铅工艺需高浓度碱液,成本较高且生产操作困难,钠盐转化酸浸脱铅工艺具有流程简单、选择性好及成本较低等优点。     

柴油机42CrMo钢螺柱早期断裂原因分析

某柴油机喷油器的42CrMo合金结构钢螺柱出现早期断裂,通过宏观分析、化学成分分析、硬度测试、金相检验、工艺分析、再回火试验等方法,对螺柱断裂原因进行了分析。结果表明:回火温度过低,显微组织转变不充分,造成螺柱硬度、抗拉强度过高,氢脆敏感性增大,同时螺纹表面质量差加剧了应力集中,两者共同作用导致了螺柱的氢致延迟断裂。