Ti6Al4V钛合金表面Al2O3颗粒改性微弧氧化涂层制备及性能

微弧氧化技术是一门新的表面处理技术,在很多领域有着广泛的应用前景,但其结构受限于电解液成分。本文通过在磷酸盐电解液中加入Al2O3陶瓷颗粒,使得在Ti6Al4V钛合金表面的微弧氧化涂层结构和性能得到改性。涂层的结构和性能通过扫描电镜和XRD衍射仪进行表征和测试,涂层的抗高温氧化性能和热震性能通过高温热循环氧化试验和热震试验进行测试。结果表明,通过在电解液中添加Al2O3陶瓷颗粒,涂层由Al2TiO5 and TiO2组成,涂层更为致密,表现出更为优异的抗高温氧化和热震性能。电解液中游动的Al2O3陶瓷颗粒在微弧氧化过程中被吸入到样品表面并进入涂层,涂层的结构和性能得到改性。     

B_4C_P/6063Al板材等应变速率挤压模具优化

针对B_4C_P/6063Al基复合材料伸长率低、塑性变形困难的特点,设计出适用于B_4C_P/6063Al板材的等应变速率挤压模具。基于热压缩模拟试验结果建立材料的本构方程。利用Deform-3D软件对采用所设计的等应变速率挤压模具和传统挤压模具的挤压过程分别进行有限元模拟,对比研究了采用两种模具时挤压过程中的坯料应力场、温度场以及坯料流动性。结果表明:采用等应变速率挤压模具较传统挤压模具所需最大拉应力减小了28. 5%,坯料在模具出口处的温度升高了0. 6%,模具出口的金属流速均匀性提高了44%。模拟结果表明,等应变速率挤压模具较传统挤压模具,更利于B_4C_P/6063Al板材成形。     

Al2O3纳米流体沸腾传热临界热流密度影响因素研究进展

随着电子设备热负荷的逐渐增加,纳米流体沸腾传热作为一种新型强化换热方式,受到越来越多的关注。本文主要综述了近年来关于纳米流体沸腾传热临界热流密度(CHF)的相关研究,并聚焦Al_2O_3纳米流体,归纳了各种因素对沸腾传热CHF的影响,分析了它们强化或弱化CHF的原因,得到了它们对CHF影响的一般规律。结果表明:纳米颗粒的添加可以有效提升CHF;随着纳米颗粒浓度的升高,CHF的变化存在增大、先增大后基本不变、先增大后降低等情形;微通道能够有效提升CHF,但通道尺寸较小时,CHF随尺寸的增大而增大;加热壁面越光滑CHF越低。此外,还概述了壁面倾斜角、壁面润湿性、工作压力以及外场(电场、磁场、重力场、超声波)等因素对CHF的影响。最后,指明了纳米流体沸腾传热CHF的发展方向并展望了其在机载环境下的应用前景。     

基于不同切削速度下铝合金7050-T7451的仿真研究

针对航空铝合金Al7050-T7451的切削加工过程,运用ABAQUS有限元软件,建立了能够反应实际切削状态的切削模型。借助该模型在保证切深0.1 mm、刀具与工件的接触长度为0.2 mm不变的前提下,分析不同切削速度对切削力和加工表面质量的变化规律。为实际铝合金AL7050-T7451的切削加工提供一定的理论依据,对制定合理的工艺参数提供一种辅助手段。     

焊接能量对Mg/Al超声波焊接接头微观组织与力学性能的影响

在Mg/Al超声波焊接(USW)领域,现有研究侧重于接头的组织性能,但对焊接过程中的界面应力分布和成形机制报道较少。运用USW技术制备了Mg/Al异种金属搭接接头,通过FEA、OM、SEM、EDS、XRD及剪切试验等测试手段,研究不同焊接能量对接头的界面应力分布、界面峰值温度、界面连接状态、微观组织特点以及力学性能的影响规律。研究发现:焊接过程中Mg/Al界面应力分布较均匀,连接界面较平直,未出现明显的漩涡状塑性流动和机械咬合。随着焊接能量的增加,界面应力水平提高,峰值温度升高,界面冶金结合区域逐渐增大。以有限元仿真模拟为基础,系统地分析阐述界面成形机制,指导选择合适的热输入量,以期为Mg/Al超声波焊接在实际生产应用中提供必要的技术和数据支撑。当焊接能量为500 J时,界面处生成Al_(12)Mg_(17)金属间化合物(IMC),而且随着焊接能量的增加,IMC层增厚,导致接头剪切性能随着焊接能量的增加呈现出先增加后减小的趋势,厚度适中的IMC层对提高接头力学强度具有重要意义。     

多级深度还原法制备Ti6Al4V合金粉体的基础研究

目前Ti6Al4V合金粉体的生产方法主要有雾化法、机械合金法和氢化脱氢法,它们都以Kroll法生产海绵钛为基础。使用钛的氧化物作为原料的熔盐电解法和金属热还原法仍处于研究阶段。本文依据变价金属Ti和V的氧化物在还原过程中逐级还原的特性,提出使用金属氧化物(TiO₂, V₂O₅)作为原料的多级深度还原法制备Ti6Al4V合金粉体的新思路。首先计算了TiO₂-V₂O₅-Mg-Ca体系的吉布斯自由能变,结果表明先进行镁热自蔓延反应,后进行钙热深度还原反应制备Ti6Al4V合金粉体在热力学上具备可行性。然后通过实验进行了的验证。镁热自蔓延反应产物酸浸后除去MgO可得到氧含量为15.84%的多孔Ti-Al-V-O前驱体。配入金属Ca后进行深度脱氧可得到低氧Ti6Al4V合金粉体(Al: 6.2wt.%, V: 3.64wt.%, O: 0.24wt.%, Mg: 0.01wt.%, Ca: < 0.01wt.%)。     

Three-dimensional visualization and quantification of microporosity in aluminum castings by X-ray micro-computed tomography

Porosity is a major issue in solidification processing of metallic materials.In this work,wedge die casting experiments were designed to investigate the effect of cooling rate on microporosity in an aluminum alloy A356.Microstructure information including dendrites and porosity were measured and observed by optical microscopy and X-ray micro-computed tomography(XMCT).The effects of cooling rate on secondary dendrite arm spacing(SDAS)and porosity were discussed.The relationship between SDAS and cooling rate was established and validated using a mathematical model.Three-dimensional(3-D)porosity information,including porosity percentage,pore volume,and pore number,was determined by XMCT.With the cooling rate decreasing from a lower to a higher position of the wedge die,the observed pore number decreases,the porosity percentage increases,and the equivalent pore radius increases.Sphericity of the pores was discussed as an empirical criterion to distinguish the types of porosity.For different cooling rates,the larger the equivalent pore radius is,the lower the sphericity of the pores.This research suggests that XMCT is a useful tool to provide critical 3-D porosity information for integrated computational materials engineering(ICME)design and process optimization of solidification products.     

换热表面Ni-W-P镀层抗垢特性

通过调整Ni-W-P化学镀镀液中钨酸钠浓度,获得了钨元素含量不同的三元Ni-W-P镀层。进一步的实验研究表明,随着三元Ni-W-P镀层中钨元素含量的增加,其热稳定性得到显著改善,同时,镀层晶粒转变的激活能值呈增大趋势。三元Ni-W-P镀层的抗垢性随着镀层中钨元素含量的增加而降低,而与镀层表面自由能以及表面粗糙度没有必然的联系。