Cup-drawing formation of steel sheet with nickel coating by finite element method

The finite element method （FEM） simulation of deep-drawing of steel sheet with nickel coating based on the solid element and dynamic explicit method was reported. Penalty function method was used to treat the contact algorithm. The friction between the punch and coating sheet was based on a Coulomb formulation. The combination of coating and substrate was defined as tied with failure contact. The results of the simulation illustrate that the steel sheet and the nickel coating do not delaminate at the interface. The stress field of the nickel coating is more complicated thala that of the steel substrate. Furthermore, it is found that the punch-nose radius is the most unsubstantial part for the intensity of the entire deep-drawing part and the thinnest part, it is a dangerous zone for the break. At this zone, the thickness thinning of the steel sheet and the nickel coating are up to 4.8% and 6.7%, respectively. Meanwhile, it is found that the curve of the variable blankholder force （VBHF） designed can improve the formability of sheet.     

微米尺度压痕测试设备的研发及其可靠性

基于Oliver-Pharr方法和断裂韧度测试方法成功研制了一台微米尺度压痕测试设备,使用有限元方法对其机械可靠性进行验证,并利用该设备测试了高纯铝和氧化锆陶瓷的力学性能参数,验证设备的测试性能。结果表明：所研制的微米尺度压痕测试设备结构稳定,设计合理,闭环控制稳定性好,噪声水平较低,满足测试要求。采用该设备在不同压入载荷下测得高纯铝及氧化锆陶瓷的硬度、弹性模量以及断裂韧度与使用标准压痕设备测试得到的结果一致,相对误差小于7%,证明了该设备测试结果的准确性。     

拉伸变形对电沉积镍镀层微观结构及力学性能的影响

采用电沉积法在低碳钢基体上制备了韧性较好的镍镀层,并对镀镍钢带进行了拉伸试验.通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分别对镍镀层变形前后的表面形貌和织构进行了研究.用纳米压痕的方法对拉伸变形前后的镍镀层样品进行了载荷-深度曲线的测试,并测量了电沉积镍镀层变形前后的硬度与杨氏模量.结果表明,拉伸变形后的镍镀层表面粗糙度变大,出现起皱,但并没有产生新的织构,只是原有织构的强度发生了变化,其硬度和杨氏模量都明显减小.对于同一样品,加不同载荷会导致不同的压痕深度,随深度的增加,测得的压痕硬度和样式模量也有明显降低.     

鼓包法表征聚合物薄膜的界面粘接性能

采用鼓包法研究聚丙烯薄膜／不锈钢基底的粘接性能。基于数字散斑相关法,对自由窗口的聚丙烯薄膜受油压发生变形的全场形貌进行测量。实验结果表明：方形窗口薄膜的剥离最先从四边的中心开始,然后扩展到薄膜的4个尖角,变形形貌从方形最后变成圆形。聚丙烯薄膜／不锈钢基底的界面粘接能为（22．60~1．55）J／m2,这个结果和圆形薄膜窗口测量的结果吻合得较好。     

基于鼓包法的薄膜材料界面结合能的测定

薄膜材料的应用范围越来越广泛,薄膜材料的界面结合能对其使用过程具有重要影响。鼓包法是测量薄膜材料界面结合能的一种重要的方法。通过有限元软件ABAQUS模拟鼓包实验,并用ABAQUS中的内聚力模型表征薄膜与基底之间的界面性能,最终得到薄膜材料的界面结合能。计算结果表明:薄膜开裂时的压强和挠度的乘积与界面结合能呈线性关系,且斜率随鼓包模型的孔径变化而变化。通过不同孔径下的模拟最后得到Ni薄膜界面结合能的表达式,且表达式中的参数在实验过程中简单易测。     

用纳米压痕法研究拉伸变形对电沉积镍镀层力学性能的影响

用纳米压痕法对受不同程度拉伸变形后的电沉积镍镀层试样的硬度、弹性模量和蠕变性能进行了研究.结果表明:随着变形量从零增加到28.3%,镍镀层的硬度及其弹性模量都有明显降低,硬度从9.37 GPa下降到6.13 GPa,弹性模量从242.51 GPa下降到116.23 GPa;而蠕变位移随变形量的增加而增加,从未拉伸试样的1.25 mm增加到伸长率为28.3%试样的4.52 mm.     

碳纳米管-锡复合电极材料的制备及性能研究

为了改善锂离子电池锡负极的循环性能,将碳纳米管与锡负极复合,以铜片为基底,采用复合电沉积的方式制备了含有不同直径碳纳米管的Sn-CNTs复合电极,并对其表面形貌,成分与结构分别进行了扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、能量散射光谱(EDS)分析。最后,组装模拟电池并测试其电化学性能。结果表明:制备的电极表面不规则,可明显观察到CNTs与Sn颗粒,且当CNTs直径为10~20 nm时,其在镀层内含量最高,制备的Sn-CNTs复合电极循环性能最佳,经过50次充放电循环后,其比容量仍能达到420 m Ah/g。     

平面应变鼓包实验测量薄膜力学性能的精度分析

采用有限元法系统地研究了平面应变鼓包实验中鼓包尺寸、薄膜初始条件以及材料参数对薄膜变形行为的影响。然后,根据有限元结果,分析平面应变鼓包实验测量薄膜力学性能的精度。结果表明：尽管原有的平面应变鼓包理论模型测量平面应变模量的精度很高,但是依其测量残余应力的精度并不高,尤其是在低残余应力阶段。最后,根据上述情况,提出一种新的分析鼓包实验数据的方法以提高平面应变鼓包技术的精度和可靠性。     

Influence of vacuum heat treatment on structure and micro-hardness of electroless Ni-P-SiC composite coating

The electroless Ni-P-SiC composite coatings were prepared and the influence of vacuum heat treatment on its structure and properties was analyzed. The Ni-P-SiC composite coatings were characterized by morphology, structure and micro-hardness. The morphology and structure of the Ni-P-SiC composite coatings were studied by scanning electron microscopy （SEM） and X-ray diffractometry （XRD）, respectively. A great deal of particles incorporation and uniform distribution were found in Ni-P-SiC composite coatings. XRD results show a broad peak of nickel and low intensity SiC peaks present on as-deposited condition. Micro-hardness of as-deposited Ni-P-SiC composite coatings is improved greatly, and the best micro-hardness is obtained after heat treatment in a high vacuum at 400 ℃.     

镀层金属板冲压成形断裂失效的有限元模拟

镀层金属板在加工过程中,由于工艺参数、模具几何参数的影响,经常会出现裂纹,并最终导致板材的断裂。以双面电沉积镍的低碳钢板为研究对象,采用基于连续介质损伤有限元模拟以及冲压成形实验相结合的方法对镀层金属板在冲压过程中的失效问题进行了研究。结果表明:随着冲压深度的增加,杯形件中的等效塑性应变与损伤值均增加,当冲压深度达到10mm时,在杯形件冲头圆角处出现断裂现象。通过冲力冲程曲线与成形件形状的比较和损伤变量分布、等效塑性应变分布以及厚度减薄的分析发现,有限元模拟结果与冲压成形的试验结果符合得较好,证明了有限元模拟的正确性。