热轧带钢卷取机夹送辊修复材料与再制造工艺研究

为了提高热轧带钢卷取机夹送辊表面的修复质量，通过正交试验优选出埋弧堆焊专用焊丝ZJ－11和ZJ－12，过渡层选用ZJ－11药芯焊丝，堆焊硬层选用ZJ－12药芯焊丝，采用优选出的焊丝进行了堆焊修复试验。试验结果显示，堆焊焊缝金相组织中的马氏体更加细化，且碳化物颗粒明显增加，材料的硬度与耐磨性显著提升。研究表明，通过采用合理的再制造工艺对热轧带钢卷取机夹送辊进行修复，修复后满足要求，使用效果良好，显著提高了夹送辊的使用寿命。     

Study of residual stress variation with depth of friction stir welded aluminium plates with different thicknesses

ABSTRACT

The residual stress may greatly vary through thickness due to the large temperature gradients and severe plastic deformation in depth for thick section friction stir welded plates. AA 2024-T351 plates with 6.5, 12 and 20?mm thicknesses were joined by friction stir welding to investigate the differences of residual stress variations with depth between thin and thick plates. The surface residual stresses were compared between the X-ray diffraction and contour measurements. Significant variations of stress peaks, root central residual stresses and widths of ‘M’ profiles were observed along the thickness for thick plates. The origins of the aggravated variations with depth were investigated from the temperature gradients and material flow variations through thickness.     

用宽带超表面产生阵列贝塞尔光束

通过在空间光调制器（SLM）上加载相位图或通过光刻加工微型圆锥状结构可以产生贝塞尔光束阵列。然而，典型空间光调制器具有比波长大一个数量级的像素尺寸，这限制了相位梯度的可用范围，用光刻法加工的微型锥透镜的顶端不是标准的圆锥，这影响了贝塞尔光束的质量。为了克服这些缺点，将复杂的相位图加载到电介质超表面上，设计了一种可以产生阵列贝塞尔光束（在波长700 nm处，NA=0.3）的超表面器件。该器件可以宽波段工作，其单元结构在波长580~800 nm范围内的偏振转换效率均超过57%。利用时域有限差分算法（FDTD）对该器件（厚度为380 nm，直径仅为40 μm）进行了仿真，所产生的阵列光束都垂直于超表面器件。所提出的阵列贝塞尔光束发生器具有纳米级别的厚度和几十微米的直径，这对于未来的集成光学领域具有很大的应用前景。     

Microscopic investigation of the formation of a thermoset wheat gluten network in a model system relevant for bread making

Although the impact of heat on molecular properties of wheat gluten is well understood, changes in its microstructure have rarely been studied. Here, formation of the thermoset gluten network in a model system relevant for bread baking was studied with confocal laser scanning microscopy and protein network analysis. From 65 °C onwards, gluten converts from thick aligned protein strands in a highly branched and homogeneous network of small thin protein threads. Neither gliadin incorporation in the network nor application of aqualysin 1, the thermo-active serine peptidase from Thermus aquaticus which recently has been reported to hydrolyse gluten proteins in dough only at temperatures exceeding 80 °C, impacts on the gluten microstructure. As starch causes structure setting itself and thereby decreases protein mobility, molecular scale changes in the gluten network at temperatures exceeding 80 °C brought about by aqualysin 1 do not impact its microstructure.     

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的甲烷气体监测研究

设计了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的甲烷(CH4)气体监测装置,该装置具有温度监测范围大、监测精度高和实时监测的优点。监测装置的激光光源为波长1650 nm的反馈式激光器,应用波长调谐与锁相放大器技术,对周围环境进行温度补偿与背景扣除,可以较准确地测量周围环境中CH4的体积分数。实验表明,当CH4体积分数小于1%时,该装置的监测精度为±0.02%;当CH4体积分数大于1%时,装置监测误差小于±0.8%,实时监测的最长响应时间为10 s。装置的温度范围为0~40℃,可满足大多数工业生产中对CH4等气体体积分数的监测需求。     

转速对2524铝合金搅拌摩擦点焊组织与性能的影响

对2524铝合金薄板进行搭接搅拌摩擦点焊试验, 研究了搅拌头转速对其组织与性能的影响。结果表明, 随转速增加, 焊点外侧飞边越加严重, 组织畸变程度增加, 焊核区宽度增大, 有效连接宽度先增大后减小。母材区硬度最大, 热影响区硬度最低;在焊核区内, 显微硬度随转速增加而增大, 当转速为1 100 r/min时达到最大133.9HV, 而热影响区在300 r/min时硬度最大。在单向拉伸试验中, 接头剪切强度随转速增加先增大后减小, 在700 r/min时达到最大值3 510 N;接头呈现出两种断裂模式: 即低转速下平行于两板面断裂和高转速下沿倾斜方向断裂;断口呈现明显的剪切韧窝形态, 韧窝小而浅, 焊接接头为韧性断裂。     

高速激光热丝钎焊表面成形质量的控制

高速激光钎焊会引起熔池流动紊乱导致焊缝成形质量恶化,从而限制了其在汽车制造领域的应用。通过正交试验研究了高速下激光功率、送丝角度等工艺参数对焊缝成形质量的影响,发现焊缝成形质量随激光功率增加和送丝角度减小而提升。激光功率是通过影响熔池获得的热输入,从而影响熔池表面扰动的铺展来影响焊缝成形质量的。送丝角度是通过影响焊丝送入熔池的位置,从而影响焊丝对熔池的扰动强度和扰动的铺展速度来影响焊缝成形质量的。采用正交试验获得的最优工艺参数组合进行试验,获得了表面光滑平整无缺陷的高质量焊缝,为激光钎焊在高速下的应用发展奠定了基础。     

双相不锈钢表面激光熔覆钴基合金组织和性能研究

目的提高2205双相不锈钢的耐磨性和耐腐蚀性能。方法采用激光熔覆技术,在2205双相不锈钢基体表面制备钴基合金熔覆层。用X射线衍射仪、光学显微镜检测钴基合金熔覆层的相组成和显微组织,用能谱仪测定熔覆层和基体界面区域的Fe和Cr元素分布,确定熔覆层界面过渡区域的宽度。用显微硬度计和湿砂磨粒磨损试验机,测试熔覆层硬度和耐磨性能。采用扫描电镜观察摩擦表面的磨损特性,分析钴基合金熔覆层的磨损机理。用电化学工作站测试熔覆层的电化学腐蚀特性,并用2205双相不锈钢作为对比试样做相应的性能试验。结果熔覆层由γ-Co固溶体和少量的Cr7C3、Cr2Ni3化合物相组成,界面处的熔覆层相组织是少量的平面晶和胞状晶,其他区域是发达的树枝晶。由于熔覆层由多道搭接和多层熔覆形成,树枝晶生长有方向性,但不是成固定的方向,并出现明显的分层现象。熔覆层过渡区范围为50μm左右,熔覆层平均显微硬度达477HV(0.1),远高于2205双相不锈钢基体(265HV(0.1))。当磨程达到3354m时,熔覆层的质量损失仅为10.3 mg,约为基体质量损失的1/3。在3.5%NaCl溶液中,熔覆层具有较高的极化电阻与电荷转移电阻和较小的自腐蚀电流。结论熔覆层组织致密,无气孔、裂纹等缺陷,与基体呈良好的冶金结合,钴基合金熔覆层具有良好的耐磨粒磨损性能和耐腐蚀性能。     

激光熔覆SiO2/La2O3梯度生物陶瓷涂层生物活性研究

目的研究SiO_2含量对钛合金表面激光熔覆梯度生物陶瓷涂层生物活性的影响。方法利用激光熔覆技术,采用梯度成分设计思想,固定涂层中稀土氧化物La_2O_3的添加量,在钛合金TC4表面制备了掺杂不同含量SiO_2的梯度生物陶瓷涂层。采用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、噻唑蓝(MTT)及荧光素双醋酸酯(FDA)染色等测试手段,研究了SiO_2含量对激光熔覆制备梯度涂层的组织结构和生物活性的影响。结果 SiO_2在激光熔覆过程中可以降低梯度生物陶瓷涂层的开裂敏感性,并起到细化晶粒的作用。当SiO_2掺杂量为2.5%时,激光熔覆过程中诱导合成的HA+CaTiO_3数量最大;当SiO_2掺杂量为7.5%时,模拟体液(SBF)实验表明,涂层的矿化沉积能力最强。MTT测试表明,SiO_2掺杂量为7.5%的涂层细胞增殖数量的OD值最大,细胞能够紧贴涂层表面生长。FDA染色分析表明,SiO_2掺杂量为7.5%的涂层上细胞数量最多,且分布均匀。结论 SiO_2掺杂量深刻影响着生物活性陶瓷相HA和Ca_2SiO_4数量,进而影响生物陶瓷涂层的生物活性。SiO_2掺杂量为7.5%的涂层具有最佳的生物相容性及生物活性。     

低碳钢电弧熔覆增材层摩擦磨损及抗腐蚀性能

目的 针对低碳钢零件的破损失效采用TIG焊电弧熔覆增材制造工艺，研究低碳钢电弧熔覆修复使其达到再制造零件性能要求的可行性，为实现TIG焊修复应用提供保证。方法 通过TIG焊熔覆在低碳钢坡口处，对熔覆接头的显微组织进行分析，并测试修复后的增材层表面硬度性能。使用Nanovea Tribometer摩擦磨损仪和NanoveaPS50表面轮廓仪，对基体和增材层进行摩擦性能测试，并表征摩擦磨损后的表面形貌，探究磨损机理。采用电化学工作站对基体和增材层的腐蚀性能进行分析。结果 修复后的增材层显微硬度（220.17HV）高于基体且其摩擦性能和腐蚀性能优于基体，随着磨损载荷的增加，增材层的摩擦系数逐渐降低，磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。增材层表面组织均匀细小，在NaCl溶液中点蚀坑小且分散，增材层的腐蚀电流密度（1.8349×10-6 A/cm2）小于基体的腐蚀电流密度（6.5251×10-5 A/cm2），增材层表面的抗腐蚀能力明显提高。结论 电弧熔覆低碳钢可满足低碳钢零部件现场电弧快速修复对再制造性能的要求，实现了低碳钢破损零部件的表面修复与强化。