添加碳纳米管对选区激光熔化AlSi10Mg合金缺陷的影响

利用选区激光熔化成形技术制备了纯AlSi10Mg合金及碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)-AlSi10Mg复合材料。当添加CNTs含量为0.05%(质量分数)时具有一定增强效果,但随着CNTs添加量增大,复合材料性能却因为缺陷的增加而明显下降。木实验利用纳米CT技术对纯合金及CNTs(0.5%)-AlSi10Mg复合材料进行缺陷的三维重构。结果表明,添加0.5%的CNTs后,成形缺陷体积所占比例由12%增加至46%;气孔型缺陷数量明显增加,并且等效直径相对较大。CNTs在粉体中的团聚及对气体的吸附作用是两种类型缺陷增加的根本原因。     

石墨烯增强钛基复合材料制备工艺与性能研究

以多层石墨烯为增强体,通过熔炼锻造(MF)和粉末冶金(PM) 2种工艺分别制备出规格为Φ10 mm的石墨烯增强钛基复合材料棒材。石墨烯在凝固过程中以TiC枝晶形态析出,变形后呈细小颗粒,其中Ti和C原子比约为2∶1。石墨烯和球形钛粉经过机械合金化和变形加工,在基体中反应形成薄片层。MF工艺对应的棒材拉伸强度可达476 MPa,延伸率保持在28%; PM工艺对应的棒材拉伸强度可达487 MPa,延伸率保持在30%。PM工艺可形成尺寸较小的薄片状石墨烯增强体,强化作用提升,同时塑性没有显著下降。     

AZ91HP镁合金激光熔凝层的耐蚀性和生物相容性

为提高医用AZ91HP镁合金的耐蚀性和生物相容性,采用激光熔凝技术对镁合金进行熔凝处理。结果表明,AZ91HP镁合金熔凝层相组成为α-Mg和β-Mg17Al12,凝固组织为典型的树枝晶。模拟体液中腐蚀速率结果表明,熔凝层的耐蚀性较原始镁合金显著提高。在Hank’s中浸泡21 d后,可清楚看到一些絮状物沉积在熔凝层表面;能谱分析结果表明,絮状物中Ca,P比约为1.33,接近羟基磷灰石中Ca,P比(1.67)。原始镁合金的凝血酶原时间(PT)值为11.025 s,激光熔凝层的PT值为12.025 s,熔凝层具有较好的抗凝血性。细胞毒性实验结果表明,培养1 d后,在原始镁合金周围细胞出现破碎和固缩,极少数贴壁细胞。熔凝层表面则存在许多粘附细胞,熔凝层细胞死亡率较原始镁合金大有降低。     

激光熔凝对高速火焰喷涂硬质合金层耐磨性的影响

利用高速火焰喷涂在45钢表面制备了Ni60AA和DZ-WC-12Co硬质合金层,再采用5 k W连续CO2激光器进行激光熔凝。通过GX51金相显微镜观察显微组织,HXS-1000TAY维氏硬度计测量硬度分布,MM-W1B立式万能磨损试验机进行磨损试验。结果表明,激光熔凝显著地消除了硬质合金层中未熔硬质合金颗粒、孔洞及裂纹等缺陷,组织更加细小、均匀;激光熔凝后,硬质合金层的硬度提高,平均显微硬度高达647 HV0.3。在试验条件下,激光熔凝后的硬质合金层的摩擦因数从原来的0.1373降至0.0948,激光熔凝可明显改善涂层的耐磨性能。     

温度梯度区域熔化对Al-Cu-Mg合金第二相析出及其性能的影响

采用SEM、EPMA、TEM以及显微硬度测试等手段,研究了温度梯度区域熔化(TGZM)对Al-Cu-Mg合金溶质原子浓度分布、第二相析出以及显微硬度的影响。研究表明:TGZM导致晶界两侧基体中的溶质原子浓度存在显著差异,靠近铸锭边部一侧基体的Cu、Mg溶质原子浓度明显高于靠近铸锭心部一侧基体的溶质原子浓度。在485℃的均匀化处理过程中,晶界两侧晶粒靠近边部一侧有大量第二相析出,而靠近心部一侧则很少或者几乎没有第二相析出。该现象致使同一晶界两侧区域的显微硬度值存在明显差别,并且这种差别无法通过长时间的均匀化处理得以完全消除,在微观上加剧了合金不同区域性能的差异。     

合金化元素Ti对Laves相Cr_2Nb力学性能及耐蚀性的影响

采用真空非自耗电弧熔炼工艺制备了Cr2Nb-XTi(X=5,10,15,at%)合金,利用光学显微镜(OM),X射线衍射(XRD)仪,扫描电镜(SEM)对电弧熔炼态铸锭的组织进行了研究,探讨了合金化元素Ti的含量对Laves相Cr2Nb力学性能及耐蚀性的影响。结果表明:3种成分的电弧熔炼态合金凝固组织主要由C15-Cr2(Nb,Ti)相和六方的β-(Ti,Nb)以及体心立方结构的β-(Nb,Ti)相组成。在5Ti和10Ti合金冷速较小的铸锭上部凝固组织中出现了亚稳相C14-Cr2(Nb,Ti)。通过对合金力学性能研究表明,随合金化元素Ti含量的增加,Laves相Cr2Nb合金的显微硬度逐渐降低,断裂韧性增大,当Ti含量达到15at%时,合金的断裂韧性达到了3.1 MPa·m1/2,比单相Laves相Cr2Nb提高1倍。另外,对腐蚀性能的测试表明,Ti含量增加材料腐蚀性能下降,但15Ti合金仍表现出良好的耐蚀性。     

机械合金化制备Ni-B-Si合金粉末

本实验选取成分为92%Ni-4%B-4%Si的混合粉末进行机械合金化,并每隔一定时间定量取粉进行SEM、XRD及DSC分析。实验结果表明,当球磨至30 h时,粉末形貌趋于球状,微量元素B和Si已经完全向镍中固溶,此时起始熔化温度降至1038℃;继续延长球磨时间粉末发生团聚,并在球磨至80 h时,趋于非晶化转变;将球磨40 h的合金粉末与松装镍粉在1100℃进行熔渗烧结时,发现其与镍粉发生冶金结合并形成致密的烧结体。     

无线电能传输系统的特性与仿真分析

基于Magnet的仿真环境,利用无线电能传输技术,设计一种半环槽型的无线电能传输的仿真模型,并对此无线电能传输装置的特性进行仿真研究。获得了改变磁芯截面积对最大磁通密度的影响,并用正交试验法分析磁芯间隙、磁芯轴线偏移及磁芯轴线偏转对耦合系数及传输效率的影响,得出结论:磁芯截面积与磁通密度成反比例关系,且可根据其工作的磁通密度确定磁芯的尺寸。耦合系数、传输效率随磁芯间隙、轴线偏移及轴线偏转度数的增大而减小。通过正交实验最终确定其最佳工作条件。     

基于FLUX的同步器齿圈感应加热数值模拟

运用电磁热顺序耦合理论,基于FLUX仿真软件建立了同步器齿圈的单圈和内外圈三维感应加热模型,进行了高频感应加热过程数值模拟对比,并对齿圈轴向和径向切片进行了温度云图分布、齿圈温度分布规律研究和齿圈内齿加热分布。结果表明,通过内外圈感应器加热齿圈可实现齿圈内外表面同时加热、内外层温度分布均匀、加热时间短,满足齿圈内齿和外槽的硬度的一致均匀,保证同步器齿圈的淬火质量,为进一步研究同步器齿圈感应加热过程提供了依据。     

冻结砂土三轴试验中颗粒破碎研究

压力作用下颗粒发生破碎是引起砂土力学特性变化的重要因素之一,冻结砂土也是如此。对冻结砂土进行了不同温度和围压下的三轴剪切试验,并筛分得到三轴试验前后的颗粒大小分布曲线。通过引入Hardin定义的颗粒破碎率Br,分析了围压与颗粒破碎的关系及颗粒破碎对冻土抗剪强度的影响。结果表明:在温度为-0.5℃,-1℃,-2℃,-5℃和围压为0.5,2,5,10 MPa的条件下,三轴剪切过程中会产生较为可观的颗粒破碎;颗粒破碎率Br随围压增大,到达一定围压后Br不再随着围压的增大发生明显变化,即存在一个颗粒不再发生明显破碎的临界围压σr。结合前人研究发现,-5℃下一般工程关心的围压范围内压融对冻土力学特性没有显著影响,而颗粒破碎起控制性作用。分析表明:-5℃条件下在不同的围压范围颗粒破碎对抗剪强度具有不同的影响。试验所采用的围压范围内,随着围压的增大,颗粒破碎率增大使得冻土的抗剪强度降低;破碎率达到极限以后,由于破碎的颗粒重排列又导致抗剪强度有所提高。