散体煤岩自然安息角相似模拟试验研究

在综放开采中,散体顶煤的自然安息角受到放顶煤工作面条件的限制很难直观测量,并且在不同工作面倾角条件下,顶煤的放出形态并不相同.因此了解和掌握不同倾斜程度条件下煤岩散体自然安息角的规律,对减少残煤和提高顶煤回收率至关重要.通过实验室散体煤岩自然安息角相似模拟实验,得出了不同倾斜程度条件下散体煤岩自然安息角的变化趋势,并且分析了自然安息角与工作面端头残煤之间的内在关系.     

表面织构形状对牙轮钻头轴承摩擦学性能影响的实验研究

牙轮钻头滑动轴承作为钻头破岩过程中传递载荷的关键部件,在低速重载的钻井过程中易发生黏着磨损失效。为改善牙轮钻头滑动轴承的耐磨性能,利用纳秒激光雕刻技术,在牙轮钻头滑动轴承轴颈表面加工了面积比为10%、深度为20μm的圆形、矩形、三角形及复合织构;基于赫兹相似理论,设计近似模拟钻头轴承工况的环-块配对副单元实验方案,并在UMT摩擦试验机上开展织构形状对钻头滑动轴承摩擦副摩擦因数、磨损量、温升变化和微观形貌影响规律的实验研究。结果表明:仿生织构的形状及布置方式对减摩和耐磨效果影响极大,其中圆形、矩形织构的减摩和耐磨性能最优,其次为三角形织构,而复合织构反而增大了摩擦因数及磨损量;单一织构对试件磨损量及温升的影响不大,而复合织构在增加摩擦的同时温度有明显升高,不利于井下高温环境下延长牙轮钻头寿命。     

TA18钛合金管材织构对环向拉伸性能的影响

利用织构增强原理,开发出了TA18(Ti-3Al-2.5V)钛合金860 MPa级高强度管材,保证了管材的工艺性能,同时又具有优异的力学服役性能。标准规定反映径向织构的管材收缩应变比(CSR)大于1.3,但对上限值未作规定。本研究设计出小管径的环向拉伸夹具,测试了不同CSR管材的环向拉伸力学性能,分析织构对环向抗拉强度的影响,发现存在一个最有利的CSR值为1.75,大于或小于该CSR值时都会导致管材环向屈服强度下降。进一步测定了对应管材的极图和ODF图,从微观结构上可以解释这一规律和本质。环向抗拉强度下降会引起液压系统工作时疲劳强度降低,CSR值的上限在工艺设计时应当加以控制。本研究对发展安全可靠的航空液压系统具有十分重要的理论意义和工程应用价值。     

表面微织构复合固体润滑材料的摩擦学性能研究进展

为提高摩擦副之间的摩擦学性能,润滑油添加剂、低摩擦表面以及表面微织构等作为改善表面摩擦学性能的手段已得到国内外研究工作者的广泛关注并取得了一定的成果,而表面微织构复合固体润滑材料技术作为一种集成了已有各种减摩手段优点的复合技术开始被研究。 文中综述了表面微织构与固体润滑材料复合的物理和化学方法;评述了表面微织构几何形状、参数和固体润滑材料种类对复合表面摩擦学性能的影响;分析了表面微织构复合固体润滑材料的减摩机制;最后指出了该复合技术目前尚待解决的问题,并对该技术下一步的发展方向和实际应用进行了展望。     

不同铸型对TC4钛合金的微观组织、织构和持久性的影响

研究不同铸型成型下TC4钛合金的微观组织、织构和高温持久性能,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等观察和分析TC4钛合金的显微组织与持久性断裂行为。结果表明：不同铸型工艺TC4钛合金的物相均为α相、β相和ω相组成,其中主要物相为α相(90%左右)。与石墨型相比,陶瓷型有利于β→α相变,α相高出5.3%,晶粒平均直径大(d_mean=37.021μm),晶界较少,晶粒均匀相对稳定,当α相比例增大时,材料强度减小,塑性升高。同时陶瓷型织构强度高,取向明显,织构类型为{11-20}<1-100>,与Y方向呈现约45°的夹角,进一步验证了试样在(101)、(002)、(101)峰强增加的原因,与织构的形成有关；陶瓷型试样的高温持久性优于石墨型,在温度(400℃、430℃、460℃)下,持久性应力断裂寿命分别提高了1.174%、15.401、6.998%,均为韧性断裂,其微观形貌为韧窝花样。此外,温度直接影响TC4钛合金的持久寿命,随着温度升高,TC4钛合金的应力断裂寿命逐渐降低。     

7055-T7951铝合金热轧厚板微观组织及非均匀力学行为研究

本文对工业级7055-T7951铝合金热轧厚板的合金成分、室温拉伸性能、显微组织以及织构特征等进行了实验分析,对该板材的微观组织状态、力学性能各向异性与织构特征关系进行了详细研究,结果表明：该板材镁元素含量总体处于下限水平,难溶的合金化合物很少,晶内的析出相主要为h＇相和少量的h相,材料处于轻微过时效状态。板材存在明显的力学性能各向异性,沿轧制方向及横向的屈服及抗拉强度相近且明显优于与轧制方向呈45°方向上的指标。板材中心层各方位上的强度指标均优于表层对应方位上的指标,并且中心层的力学性能各向异性强于表层。该板材中心层有较为强烈的轧制类织构Brass和S,而表层则是以再结晶织构R为主。基于施密特定律研究了板材不同厚度层不同拉伸方向上平均屈服强度与施密特因子间的定性关系,探讨了织构特征对热轧厚板非均匀力学行为的影响规律。     

基于未确知测度理论的高海拔地区矿体采矿方法优选研究

针对某高海拔铅锌矿在开采中存在的采场生产能力小、生产效率低、工人劳动强度大、采场矿石搬运困难、矿石贫损率大、安全条件差等问题,采用C++语言构建了基于未确知理论的采矿方案优选综合评价体系,对5种采矿方法进行了优选,最终确定分段凿岩阶段矿房嗣后充填采矿法作为该矿急倾斜中厚矿体开采的首选方案。根据该采矿方法的采场结构参数、采准切割工程和回采工艺,开展了现场工业试验,结果表明:该采矿方法具有较强的实用性,实现了安全、高效、低成本开采,能较好地适应高海拔地区的矿山开采,可为同类矿山的开采提供理论依据和实践经验。     

采煤机齿轨铸件铸造过程模拟及工艺创新设计

针对采煤机齿轨在作业中常出现断裂、销孔破坏等失效现象,为提高采煤机齿轨铸件的力学性能,保证采煤工作顺利进行,需要对齿轨铸件的铸造成型过程进行深入分析,寻求最优的铸造工艺方案。以五节距齿轨为研究对象,运用ProCAST软件对齿轨铸件的铸造过程进行数值模拟,通过对齿轨铸件凝固过程和孤立液相区的模拟结果进行分析,预测出齿轨铸件凝固后产生缩松缩孔缺陷的位置。运用TRIZ理论对齿轨铸件产生缺陷的原因进行因果分析,并采用物-场模型创新解决工具提出齿轨铸件工艺优化方案-倾斜浇注工艺方案:倾斜模样造型,浇注时砂箱与直浇道不倾斜;或浇注时将型腔与砂箱、直浇道保持同步倾斜。运用ProCAST软件对2种工艺方案进行模拟仿真,结果表明:齿轨铸件内部缩松缩孔缺陷均得到较大改善,但方案一不利于开模造型,且增加了砂箱的高度;方案二增加了浇注液对直浇道的冲刷,易引起夹砂。结合2种工艺方案的优点,得到最终的优化方案:将模样水平放置造型,浇注时再将型腔与砂箱同步倾斜,保持直浇道竖直状态。运用ProCAST软件对优化后的倾斜浇注工艺方案进行模拟仿真,结果表明:该方案可使齿轨铸件在凝固过程中保持递增的温度梯度,有效促进齿轨铸件实现顺序凝固,提高了组织致密性,明显改善了缩松缩孔缺陷,缩松缩孔体积由2.2%降低为0.052%。