交流磁场对铜/钢异种材料电弧焊接头组织性能的影响

以HS201纯铜焊丝为填充金属,对尺寸均为120L×60W×2H mm的T2紫铜板和Q235钢板进行磁场辅助TIG焊接试验,并对焊接接头的宏观形貌、组织结构、抗拉强度、显微硬度及断口形貌进行分析.结果表明:当焊接电流为95 A,焊接速度为95 mm/min,磁场电流为0.4～0.6 A,励磁频率为25～35 Hz时,交流磁场辅助铜钢TIG焊接接头表面成形和力学性能均表现较好,接头的抗拉强度随着磁场电流和励磁频率的增加均呈现先上升后下降的趋势,抗拉强度最高可达223.5 MPa,比无磁场提高了44.5％,熔合区硬度最高可达659 HV0.2,比无磁场时提高了10.2％.TIG焊接接头各区域硬度值排序为:熔合区＞钢侧热影响区＞焊缝区＞钢母材＞铜母材＞铜侧热影响区.添加交流磁场前后,TIG焊接接头断裂区由铜侧热影响区转移至焊缝区,断裂方式均为典型的韧性断裂.添加磁场后,熔合区和焊缝区组织均由(α-Fe)+(ε-Cu)的混合固溶体组成,且焊缝区组织细化,其均匀性明显提高,这主要是交流磁场对熔池的电磁搅拌作用,其搅拌过程为:Fe元素扩散到熔池、熔池顺时针搅拌、熔池逆时针搅拌和熔池凝固.     

TA15钛合金双道次热压缩变形软化行为及等轴α相组织演变规律

对TA15钛合金进行了双道次热压缩实验,研究了该合金在变形温度910、940和970℃,应变速率0.01、0.1和1 s1及道次间隙保温时间600、1000、1400、1800和2200 s等不同变形参数下的软化行为,定量计算了相应的等轴0晶粒尺寸及其含量.结果 表明:TA15钛合金在双道次热压缩过程中,较高的变形温度和较小的应变速率会促使变形过程中的流动应力减小;在道次间隙保温过程中,材料呈现出了静态软化现象,其静态软化率随着变形温度的升高、应变速率的增大及道次间隙保温时间的延长而增加,且受应变速率的影响程度最大;此外,从合金的微观组织中观察到等轴d相晶粒在道次间隙保温过程中得到了明显的细化,且细化程度与其静态软化呈正相关性.     

TA18中强钛合金管数控弯曲成形工艺与结构参数显著性分析

基于ABAQUS平台建立了TA18中强钛合金管数控弯曲成形过程的有限元模型,并对模型进行了可靠性评估。通过虚拟正交试验,研究了结构参数与工艺参数对TA18中强钛合金管数控弯曲成形工艺影响的显著性。从壁厚减薄率、截面畸变率、壁厚增厚率、回弹角这4个方面综合研究分析表明,不同因素对TA18中强钛合金管弯曲成形的影响程度依次为:相对弯曲半径、弯曲角度、芯棒伸出量、芯棒与管间隙、弯曲速度、芯棒与管之间的摩擦系数、压块与管之间的摩擦系数。在本文所选参数水平中,当结构参数为相对弯曲半径r/d=3.0、弯曲速度v=0.8 rad·s~(-1),以及工艺参数为弯曲角度θ=90°、芯棒伸出量e=3 mm、芯棒与管间隙δ=0.3 mm、芯棒与管之间的摩擦系数f_1=0.2、压块与管之间的摩擦系数f_2=0.2时,TA18中强钛合金管数控弯曲成形的质量最好。     

Ti对Nb-20Si-5Al超高温合金性能的影响

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了Nb-20Si-5Al-xTi(x=0,18,20,22,摩尔分数)超高温合金,研究了Ti加入量对Nb-20Si-5Al合金的室温断裂韧度和高温抗氧化性的影响。结果表明,随着Ti加入量的增加,超高温合金的相组成由Nbss、Nb₅Si₃和Al3Nb相转变成为Nbss、(Nb,Ti)5Si3和Ti相。Ti能明显改善Nb-20Si-5Al超高温合金的断裂韧度和高温抗氧化性能,随着Ti加入量的增加均先提高然后降低,在Ti加入量为20%时,合金断裂韧度最大,为7.41 MPa·m^1/2,相比未加Ti时提高了约56.9%,其高温氧化速率最低,为0.72×10^-4g²/(cm⁴·h)。添加Ti元素后,其氧化产物中出现Ti₂Nb₁₀O₂₉、TiNb₂O₇、TiO₂等,可以提高其氧化膜的致密性,从而提高高温抗氧化性能。     

纳米氧化锌掺杂对多孔聚氨酯薄膜表面结构和性能的影响

目的 通过纳米氧化锌(nano-ZnO)掺杂制备规整有序、分布均匀的蜂窝状多孔聚氨酯薄膜,并改善多孔薄膜表面的润湿性和热稳定性.方法 利用nano-ZnO的极性分子特性,以溶液共混的方式将TPU用四氢呋喃(THF)溶解,添加nano-ZnO颗粒进行混合,采用微液滴模板法固化成膜,制备不同掺杂比例的nano-ZnO/TPU多孔复合薄膜.结果 nano-ZnO的质量分数为0％～50％时,薄膜表面微孔结构呈现先有序、后无序.nano-ZnO的质量分数为10％(TPU-10)时,表面微孔排列最为致密有序,表面静态接触角(CA)达到最大,为134.5°,相比于未掺杂的多孔TPU薄膜,软段熔融温度(tm)、硬段软化温度(tg)分别升高了51、8.1℃,起始热分解温度(td)降低了61.1℃.nano-ZnO质量分数为40％～50％(TPU-40、TPU-50)时,经高锰酸钾(KMnO4)粗化及低表面能物质全氟辛基三甲氧基硅氧烷(POTS)修饰,CA达到156°以上.结论 掺杂的nano-ZnO抑制了多孔薄膜制备过程中TPU体系的微相分离,使多孔复合薄膜tm、tg相对于TPU-0有所升高,同时由于部分软段内部的氢键被取代,导致td降低.nano-ZnO质量分数为10％时,多孔复合薄膜表面微孔排列最规则,CA达到最大值;nano-ZnO质量分数≥40％时,薄膜通过KMnO4粗化及低表面能修饰,可获得超疏水性.     

含裂纹圆截面梁损伤识别频率等高线法

圆形截面梁广泛应用于机械设备与道路桥梁等领域中,裂纹的存在及扩展直接危及梁的安全可靠性,进而引发灾难性事故。旨在研究一种基于频率等高线的裂纹识别方法。使用一种新方法推导了裂纹梁在轴力、剪力和弯矩共同作用时的应力强度因子,给出了相应的柔度系数计算公式。基于有限元法分别推导了含裂纹单元和无裂纹单元的柔度矩阵,推导了梁的振动方程,探讨了裂纹对梁模态频率的影响。在此基础上,将固有频率作为裂纹识别的判断指针,研究了圆形截面梁裂纹识别频率等高线法。最后,基于频率误差函数对固有频率等高线法进行改良,提高了裂纹识别精度。结果表明:改良后的频率等高线法弥补了其在一些工况下无交点甚至无三角形区域的缺陷,使它更具工程应用可行性,并且该方法对裂纹位置和深度的识别也较为精准,相对裂纹深度识别最大误差为77.5%,相对裂纹位置识别最大误差仅为12.6%。     

基于ISCA的盘形凸轮机构运动可靠性优化设计

为分析基本尺寸误差、运动副间隙对盘形凸轮机构运动精度的影响,建立了考虑两种误差的摆动推杆盘形凸轮机构运动可靠性、可靠性灵敏度数学模型.为使机构运动可靠性最大化,利用改进的正弦余弦算法(Improved Sine Cosine Algorithm,ISCA)对某摆动推杆盘形凸轮机构进行参数组合优化设计,得到机构最优参数组合;通过分析可靠性灵敏度可知,凸轮轴轴心与摆动回转中心距离误差对机构运动可靠性影响最大.实例分析表明,该方法在提高盘形凸轮机构运动可靠性方面具有较好的适用性,为各种凸轮机构的设计提供了一定的参考价值.     

应变速率循环法构建TC4-DT钛合金本构方程

采用应变速率循环法在超塑拉伸机上对TC4-DT钛合金进行三组高温超塑性拉伸实验,变形温度为850~890℃,应变速率为3.3×10-5~3.3×10-3s-1。通过对拉伸实验数据的分析计算出TC4-DT钛合金动态再结晶激活能,并利用Arrhenius模型构建TC4-DT高温条件下的超塑性本构方程。结果表明:TC4-DT钛合金的流动应力对变形温度较为敏感,随着温度的升高,流变应力逐渐减小,软化机制愈发明显,870℃附近的超塑性较好,伸长率达到554%。     

FSW搭接接头界面迁移行为研究

采用左、右螺纹搅拌针的搅拌头对不同热处理状态的2A12铝合金板材进行FSW搭接试验,研究了搅拌针螺纹旋向、材料性能对搭接接头界面迁移行为及接头拉剪强度的影响.研究结果表明:搅拌头顺时针旋转时,搭接界面在左螺纹搅拌针作用下向上迁移,而在右螺纹搅拌针作用下向下迁移且界面迁移高度较小.FSW搭接接头的拉剪强度随界面迁移高度的增加而减小.采用右螺纹搅拌针得到的搭接界面成形主要受下板材料性能影响,搭接时下板材料强度越高,其搭接界面向下迁移距离越大,而搭接界面变形宽度越小.