梯度铝蜂窝夹芯板的力学行为

梯度分层铝合金蜂窝板是一种有效的吸能结构,本工作在梯度铝蜂窝结构的基础上根据梯度率的概念,通过改变蜂窝芯层的胞壁长度,设计了4种质量相同、梯度率不同的铝蜂窝夹芯结构。通过准静态压缩实验,并结合非线性有限元模拟准静态及冲击态下梯度铝蜂窝夹芯结构的变形情况及其力学性能,分析对比了相同质量下梯度铝蜂窝夹芯结构在准静态下的变形模式以及冲击载荷下分层均质蜂窝结构和不同梯度率的分层梯度蜂窝结构的动态响应和能量吸收特性。结果表明:在准静态压缩过程中,铝蜂窝梯度夹芯板的变形具有明显的局部化特征,蜂窝芯的变形为低密度优先变形直至密实,层级之间的密实化应变差随芯层密度的增大而逐渐减小;在高速冲击下,梯度蜂窝板并非严格按照准静态过程中逐级变形直至密实,而是在锤头冲击惯性及芯层密度的相互作用下整体发生的线弹性变形、弹性屈曲、塑性坍塌及密实化;另外,在本工作所设计的梯度率中,当梯度率为γ₁=0.0276时,梯度蜂窝夹芯板的吸能性达到最好,相较于同等质量下的均质蜂窝夹芯板,能量吸收提高了10.63%。     

拉拔道次对碳素钢棒材电化学冷拉拔成形的影响

通过表面宏观观察、腐蚀前后微观组织观察以及冲击断口的扫描电镜(SEM)分析、电子背散射衍射(EBSD)分析,研究了拉拔道次对碳素钢电化学冷拉拔(ECD)过程中的拉拔力、显微组织、硬度、表面质量、晶粒取向以及力学性能的影响。研究表明,电化学冷拉拔可以显著降低拉拔过程中的拉拔力,降低材料表面硬度,改善表面加工质量,削弱塑性成形后的晶粒取向关系,并且经电化学腐蚀后的冲击韧性没有明显的下降。与传统冷拉拔(DIA)相比,电化学冷拉拔单道次拉拔力下降率最大可达49.79%,表面硬度最大下降率为23.68%,单道次伸长率最大可提高30.83%,冲击韧性下降率为0.19%～4.9%左右。     

搅拌摩擦微连接设备及工艺研究

由于已在航空航天及电子领域广泛应用的铝、镁合金难以实现超薄板焊接,研究设计了基于Mach3软件控制系统的搅拌摩擦微连接焊机。利用该设备进行焊接作业,宜采用轴肩直径为6～8 mm的搅拌工具针对厚度在1 mm内的薄板进行施焊,且可进行3D成型搅拌摩擦微连接,焊接热输入、焊件变形小,焊缝成形美观。Mach3软件控制系统具有优秀的兼容性、可操作性和稳定性,操作简单、维护方便并具有开放性,搅拌摩擦微连接焊机体积小、质量轻、安装方便,焊机整体稳定性高、可操作性强。     

新型环保钝化膜的制备工艺及性能研究

以硫酸和植酸作为原料,利用阳极氧化法,研究了一种铝及铝合金表面处理的新型环保钝化膜制备工艺,在6061型铝合金表面制备了一层钝化膜,采用硫酸铜点蚀法对膜层进行耐腐蚀性能的测试,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对钝化膜层的表面形貌以及成分进行测试,并以耐腐蚀性作为依据确定钝化膜制备的最佳工艺参数。结果表明,钝化膜层的表面呈凹凸不平并有少量孔洞的结构,其耐腐蚀性能优异,最佳制备工艺参数为:温度38℃,电压18 V,钝化时间20 min,硫酸与植酸的质量比为2。这种新型铝及铝合金表面处理的钝化膜制备工艺,将脱脂、水洗、钝化等几道工序合并为一道工序,简化了生产工艺、提高了生产效率、减少了用水量以及废水的排放量,节能环保。     

机制砂中绿泥岩粉含量对混凝土力学性能及耐久性的影响

采用绿泥岩粉等质量取代机制砂,研究了机制砂中绿泥岩粉含量对混凝土自收缩、抗压强度、抗氯离子渗透性以及抗盐冻等性能的影响.结果表明:石粉会增加混凝土的早期自收缩,且随石粉含量的增多混凝土自收缩逐渐增大;石粉含量小于5％时,对混凝土抗压强度的发展有利,但含量达到10％时,石粉会减缓混凝土抗压强度的发展速率;机制砂中石粉含量对混凝土的抗盐冻性能有影响,随着石粉含量的增加,混凝土表面剥蚀量先减小,后增加.     

激光焊接异种钢组织及显微硬度分析

采用激光摆动焊接方法焊接异种钢，利用JMATPro软件计算了母材3Cr13，VG10的平衡相图，通过XRD，SEM，EPMA等技术分别对焊缝、熔合区、热影响区的相组成和显微组织进行了分析，测定了焊接接头的显微硬度分布. 试验结果表明，焊缝主要为α相和碳化物M₇C₃；从熔合线到焊缝中心，组织由平面晶逐渐变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、柱状晶、等轴晶. 焊缝组织存在显微偏析，其中C，Cr元素在晶界富集，Fe元素在晶内富集，同时在晶界处有条棒状的M₇C₃析出. 熔合线附近的母材处有C迁移现象，其中3Cr13侧母材处有类针状马氏体组织产生，VG10侧熔合区存在非对流混合区，在该位置有块状、岛状组织嵌入母材，且在该组织上有片层状的碳化物生成. 熔合线两侧的母材硬度值最大，焊缝区硬度变化较小，热影响区硬度随着远离焊缝中心距离的增加而逐渐减少.     

成形压力对SiCp/2024铝基复合材料性能的影响

采用直热法粉末触变成形工艺制备了SiCp体积分数为60%的SiCp/2024铝基复合材料,研究了成形压力对其孔隙率、抗弯强度、热膨胀系数的影响。结果表明,成形压力过大不利于提高复合材料的密度;成形压力为60 MPa时,复合材料的抗弯强度最大,为289.33MPa;随着成形压力增加,复合材料的热膨胀系数先增加后减小。在成形压力为60 MPa时,复合材料在200℃的热膨胀系数最小,为6.687×10^-6 K^-1。     

工艺参数对自保护药芯焊丝焊接烟尘的影响

焊接烟尘中含有大量有害物质，严重威胁到焊工的身体健康，所以针对焊接烟尘的研究具有十分重要的意义. 通过高速摄像采集系统研究了焊接时熔滴的过渡模式，通过焊接烟尘收集装置对焊接烟尘的发尘量进行测量，对不同工艺参数下产生的焊接烟尘进行了成分分析. 结果表明，在大的电参数下，熔滴过渡模式对烟尘的发尘量影响不大，但过大的热输入导致了熔滴、母材的蒸发量和焊接烟尘的增加，直流反接下，熔滴过渡主要表现为排斥过渡，出现较多的焊接飞溅颗粒，导致直流反接时的焊接烟尘增多. 不同的极性规范下，烟尘的元素类型基本一致. 由于在直流反接时，更多的低电离物质在熔滴底部燃烧蒸发，导致低电离物质元素含量相比于直流正接时较多. 而在直流正接时，阴极斑点总在氧化膜处进行燃烧，导致更多的氧化物元素蒸发，形成焊接烟尘. 因此，直流正接下氧化物元素含量比直流反接下的元素含量多.     

Al/Zn双金属复合板的界面研究

采用复合铸造制备了A356/Zn双金属复合板。通过改变两种合金的浇注顺序和A356铝合金浇注温度来改变复合板界面组织和过渡区厚度。通过对复合界面进行SEM+EDS分析,研究了A356/Zn双金属复合板界面组织的形成机制。结果表明,当A356铝合金浇注温度为660℃时,界面实现了良好的冶金结合,形成了发达的树枝晶,过渡区厚度约为2mm,结合界面根据生成相的不同可以分为3个区域;当A356铝合金的浇注温度为620℃时,中间区域的树枝晶有明显减小甚至消失,过渡区的厚度减小到约1mm。     

工业生产条件下烧结温度对粉末冶金Fe-Cu-C合金组织和性能的影响

在实际工业生产条件下采用粉末冶金技术制备Fe-Cu-C合金,研究了烧结温度(1 060～1 160℃)对其密度、显微组织、物相组成、力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,合金的密度先增大后降低,并在1 140℃时达到最大值(7.02 g·cm-3);随着烧结温度的升高,合金组织中颗粒的球化程度提高,孔隙的尺寸减小、数量降低,显微组织趋于稳定,铜相衍射峰消失,Fe4Cu3相衍射峰出现;合金的抗拉强度、硬度随烧结温度的变化趋势与密度的基本相同,且均在1 140℃时达到最大值,分别为460 MPa,185 HRB,拉伸断口均主要呈脆性断裂特征;工业生产条件下制备的合金的力学性能指标基本与在实验室条件下制备的相吻合。