稀土含量对Ti6Al4V钛合金等离子渗氮层组织和摩擦学性能的影响

目的研究稀土含量对Ti6Al4V钛合金表面等离子体渗氮层结构和性能的影响。方法运用等离子表面改性技术对Ti6Al4V(TC4)钛合金进行等离子渗氮处理,渗氮过程中通入不同含量的稀土作为催渗剂,以获得钛合金表面强化层。利用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察渗氮层组织,用X射线衍射仪(XRD)分析渗层相组成,用能谱仪(EDS)检测渗层的化学成分,用维氏显微硬度计测量渗层的显微硬度,用球-盘式摩擦磨损试验机和三维轮廓仪检测渗层的摩擦磨损性能。结果TC4钛合金表面等离子渗氮层结构包括表面化合物层(主要成分为δ-TiN)和扩散层(主要为N原子扩散形成的N-Ti固溶体),加入稀土可以促进N原子向基体的扩散,提高渗氮速度。渗层厚度增加,硬度和耐磨性能提高,扩散层使钛合金基体与化合物层之间的硬度梯度更加平缓。当稀土通入速率为60 mL/min时,渗层厚度可达155μm,表面硬度为1275HV0.05,摩擦系数降到0.27,磨损率明显降低。结论钛合金等离子渗氮过程中加入稀土可以有效提高渗速,改善渗氮层硬度,提高材料表面的耐磨性能。     

回转角对AZ31镁合金管材冷轧成形过程的影响

回转角是三辊式冷轧无缝管材过程中的关键工艺参数,本文以冷轧AZ31镁合金管材为研究对象,通过对不同回转角下的冷轧过程进行了完整的仿真,对比分析了不同回转角在各特征变形段对等效应力、等效塑性应变及节点温度的影响规律,结果表明随着回转角的增大,等效应力、等效塑性应变以及节点温度均增大。借助元胞自动机模型以及实验等手段,通过实验与数值仿真结果对比分析,探明了晶粒在轧制过程中产生连续再结晶并细化的初步组织演变规律,获得了50°的回转角可以更好的满足工艺要求,为镁合金管材冷轧成形回转角的选择提供依据。     

曲率半径对均质圆弧型滑坡稳定性的影响

在采用条分法计算滑坡体稳定性时,条分数对计算结果影响很大,尤其是圆弧型滑坡。在圆弧型滑坡中曲率半径直接决定了滑坡体的实际形态,影响条块的划分。条块划分越密,计算的滑面形态越接近真实滑面,计算结果越精确。为探索曲率半径对滑坡体稳定性影响的规律,采用传递系数法对不同曲率半径的滑坡进行稳定性计算。结果表明,稳定性系数随曲率半径的增大而减小并逐渐趋于平缓。进而根据现行规范,提出了曲率半径与条分数的拟合公式,建立了统一的条分原则,有效提高了稳定性的计算速度与精度。     

碳布负载氮掺杂石墨烯及其电化学性能研究

以氧化石墨烯(GO)为原料、抗坏血酸为还原剂以及尿素作为氮掺杂剂,采用化学还原法制备了氮掺杂石墨烯凝胶(NGH).在制备NGH的时候引入混酸处理过的碳布,就得到了碳布负载氮掺杂石墨烯(NG/CC).利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和电化学方法对样品的形貌、结构、组成以及电化学性质进行了表征和测试.结果表明:GO被有效还原,氮被掺杂到了石墨烯中;NG/CC具有三维交联的多孔结构;在6 mol·L-1的KOH电解液中,NG/CC具有良好的超级电容器性能.在0.5 mA·cm-2电流密度下其比电容为35.2 mF·cm-2,在5 mA·cm-2的电流密度下循环4500圈后,NG/CC的容量保持率为98％,并且在这个过程中的库伦效率始终接近100％.     

煤基多级孔炭纳米材料的优化制备及性能表征

以低变质粉煤为原料,采用热解活化技术制备煤基多级孔炭纳米材料(CCNM),利用统计学预测分析软件(JMP)设计优化制备实验的正交阵列,主要因素包括煤直接液化残渣(DCLR)的添加量(A)、热解过程升温速率(B)、热解终温(C)和原料粒度(D),每个因素选取三个水平。采用响应面分析法对CCNM的碘吸附值和抗压强度进行评估,确定最佳优化条件为A1B3C1D2,影响因素按显著性由大到小的顺序为CABD,碘吸附值的预测公式为m I=258.26-33.22 x 1-34.88x 2+28.12x 21+1.92x 1x 2+34.12x 22,预测碘吸附值最高为390.51 mg/g,三组平行验证实验测定的碘吸附值平均为394.69 mg/g,实验值与预测值吻合良好。对优化条件下制备的CCNM进行性能表征,材料呈多孔结构;通过图像处理,统计得到孔隙率在40%以上;碘吸附值为398.22 mg/g,抗压强度为4.12 MPa,比表面积为146.181 m 2/g,总孔容为0.0534 cm 3/g,中孔率为71.10%,孔径主要分布在1.5 nm^100 nm,平均孔径为5.254 nm,表明CCNM是一种包含微孔、中孔和大孔的多级孔炭纳米材料。     

钛合金铣削加工表面残余应力有限元仿真

为了分析铣削工艺参数对钛合金已加工表面残余应力的影响,根据金属切削有限元分析的相关理论,以钛合金Ti6Al4V为工件材料,建立了铣削加工的有限元模型。采用正交试验设计法对钛合金Ti6Al4V铣削仿真的工艺参数进行优化,并用极差法分析不同的铣削速度、铣削深度、铣削路径对钛合金Ti6Al4V工已加工表面残余应力的影响。研究表明:在钛合金Ti6Al4V铣削过程中,对工件已加工表面残余应力影响因素由小到大依次为:铣削深度<铣削路径<铣削速度,切削深度对已加工表面残余应力影响较小,铣削速度对已加工表面残余应力影响最大;在研究范围内,随着铣削速度的增大,已加工表面残余应力逐渐增加。     

混凝土框架结构负弯矩区围板型粘钢加固节点抗震空间效应研究

本文以某办公楼改造工程为实例,对框架结构负弯矩区围板型粘钢加固方法的空间效应进行研究。通过ANSYS有限元软件,采用模态分析、谱分析、时程分析对3组模型进行仿真计算,对3组模型的抗震空间效应结果进行对比分析,结果均显示围板型粘钢加固方法具有较好的抗震性能。本文结果对多层或高层结构某区域梁负弯矩加固后的局部效应具有指导意义。     

HVOF喷涂WC-12Co粒子沉积行为分析

目的 研究不同超音速火焰喷涂条件下WC-12Co粒子在45^#碳钢基体上的沉积变形行为。方法 基于Johnson-Cook塑性材料模型与Thermal-Isotropy-Phase-Change热材料模型，采用LS-DYNA进行建模分析。结果 不同喷涂参数下，WC-12Co粒子在45^#碳钢基体上的沉积行为存在明显差异。沉积过程中，粒子等效塑性应变幅度高于基体;粒子边缘位置等效塑性应变幅度高于粒子中心轴线位置;粒子初始速度与初始温度的增加有助于提升结合界面温度与粒子扁平化程度;粒子初始温度与粒子初始速度对接触界面能量变化影响程度基本一致，单位粒子初始速度与温度提升的能量贡献比 分别为0.78以及0.76，二者的能量贡献比近似相同;适度的基体预热( =500 K)可以促进粒子变形，加深沉积坑深度，增大粒子与基体的结合面积，有助于提升粒子与基体之间的结合强度。基体过冷( =300 K)将导致粒子“翘曲”，降低粒子与基体之间的结合面积，基体过热( =600 K)将导致二者结合处于不稳定状态，易引起粒子剥落，二者均不利于粒子与基体的有效结合。结论 一定范围内提升粒子初始速度、温度与基体初始温度，可以提高粒子扁平化程度，增大粒子与基体结合面积，提升粒子与基体的结合性能，进一步提高涂层质量。     

粒度级配对神华煤成浆特性影响的试验研究

为了研究粒度级配对神华煤成浆特性的影响,通过筛分和干法调浆,探讨了不同粒度分布煤粉的成浆性,结果表明:在添加剂用量为0.3%(干基/干煤)时,具有连续级配特征的原始煤粉可制备出质量分数为61%的煤浆;利用筛分法,分别去除原始煤粉中0.045 mm以下、0.045 mm^0.15 mm、0.15 mm^0.3 mm和0.045 mm^0.3 mm部分,得到4种具有不连续级配特征的样品,其所制煤浆流变性发生了较大变化,其中去除0.045 mm^0.3 mm部分的样品的成浆质量分数提高了3个百分点,在黏度符合要求的前提下流动性大幅提高;连续级配和非连续级配的煤浆均存在黏度与流动性不统一的现象,当级配中粗细颗粒粒径差较大且细颗粒含量达到一定值时,这种现象更加明显。采用粒度级配技术制浆,其细颗粒含量存在一个合理的区间。     

深部层状岩体巷道承载特性的物理模拟试验研究

为研究深部高应力条件下层状岩体巷道的承载特性及失稳机理,采用物理相似模拟试验方法,并借助高速摄像机、静态电阻应变仪、位移计等手段,研究了不同支护方式(无支护、锚杆支护、锚杆索支护)层状岩体巷道的变形破坏特征和应力演化规律;同时,从压力拱的角度分析了层状岩体巷道的成拱特性。研究结果表明:无支护条件下,巷道围岩变形破坏严重,顶板大面积垮落,呈现倒V型破坏区,无法形成有效的压力拱结构;采取锚杆支护和锚杆索支护后,巷道围岩应力状态得到改善,能够形成有效的压力拱,围岩变形量减小。研究成果为类似地质条件巷道支护设计提供了依据。