Ni-Cr-W-Mo合金曲母线异型件多道次热旋成形数值模拟

针对热旋成形过程中起旋断裂以及边缘开裂等零件质量问题,基于ABAQUS/Explicit平台建立了Ni-Cr-W-Mo高温合金曲母线异型件多道次热旋弹塑性有限元模型,研究了多道次热变形过程中的应力、应变规律以及缺陷形成机制,探讨了工艺参数对第2道次热旋成形过程的影响规律,最后通过实验验证了模型的可靠性。结果表明:在第1道次热旋过程中,由于应力差的存在,很容易使板材内外表面产生不均匀变形,甚至拉裂;在第2道次成形过程起始阶段(2~5 s内),等效应变增大过快,易出现材料堆积及起皱现象;此外,当旋轮圆角半径(R=10 mm)及旋轮进给比(f=1.0 mm·r~(-1))过大时,均会导致旋压件产生褶皱现象。     

Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8合金微观组织及扩散行为

采用等温退火Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金的方法获得了粗晶态组织,通过微观组织的转变规律研究了粗晶态与非晶态合金扩散行为之间的关系。试验结果表明:退火后的Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8合金微观组织随着温度的增加,合金的组织越稳定。根据Fick第二定律的薄膜解方程,获得了粗晶态合金扩散系数与温度之间的关系,通过拟合发现满足Arrhenius规则。Ni原子在粗晶合金中扩散的激活能为2.256 e V,该值远大于非晶合金,这一现象主要归因于板条状组织的晶界上原子排列较为规整,晶界所占的比例较少,所以获得的有效扩散系数主要源于原子在晶粒内部的扩散。     

超高分子量聚乙烯/石墨烯复合涂层制备及其在海洋装备防护中的应用

目的采用热喷涂技术制备涂层,通过材料选择和结构设计,有效延缓海水对金属基底的腐蚀和冲蚀,并抑制海洋材料表面生物污损等对海洋材料的严重破坏。方法采用高能球磨法制备了聚乙烯-石墨烯(UHMWPE-graphene)复合粉末,用火焰喷涂技术在E235B碳钢基底表面制备UHMWPE和UHMWPE-graphene复合涂层。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜对原始粉末和涂层微观组织进行表征,并通过摩擦磨损实验、电化学测试、生物污损检测,分别评价涂层耐海水冲刷性能、耐腐蚀性能以及抗生物污损特性。结果相对于碳钢和UHMWPE涂层,UHMWPE-graphene复合涂层的腐蚀电位提高和腐蚀电流减小,预示着样品的耐腐蚀特性增强。由于UHMWPE-graphene复合涂层呈现疏水性以及更低的表面能,使其表现出优异的抵抗海藻贴附的能力。添加石墨烯的复合涂层的摩擦系数和磨损率比纯UHMWPE涂层均有一定程度的降低。添加石墨烯质量分数为0.5%时,涂层的摩擦系数由0.236降低到0.195,且磨损率下降了约26%。结论利用火焰热喷涂技术在碳钢表面成功制备了组织致密的UHMWPE涂层、UHMWPE-0.2%graphene和UHMWPE-0.5%graphene复合涂层。石墨烯的添加,能够有效提高涂层在模拟海洋环境中的耐蚀性、抗生物污损性及耐磨性。     

差动轮系动态跟随性能研究

以差动轮系为研究对象,分析了三个基本构件之间的转速、转矩以及功率关系,在此基础上提出了相应的灵敏度与贡献度概念并获得对应的表达式。进一步研究了灵敏度与贡献度的影响参数以及影响规律并展开了相关的对比实验。研究结果表明：转速灵敏度和转矩贡献度只与差动轮系特性参数相关;转速贡献度和功率贡献度由特性参数以及轮系转速匹配关系共同决定。灵敏度与贡献度反映了差动轮系在运动中的动态跟随性能,对差动轮系的选型与设计有参考作用。     

同心注水管柱分层测压密封段设计与研究

设计一种用于同心注水管柱长期分层静压测试的密封段，该密封段为纯机械结构，利用重力冲击触发，依靠井下压力推动活塞压缩胶筒进行坐封，具有施工简单、长期工作稳定可靠的优点。根据该密封段的使用要求，对常用的桶形胶筒结构进行改进，在胶筒内侧增加金属衬环，以增强变形的稳定性和可控性。ABAQUS有限元仿真结果表明，改进后的胶筒与配水器内壁的密封系数和最大接触压力均提高了30%以上，初始密封性能有了很大提高，室内样机试验证明其双向密封压差最大可达20 MPa。将该密封段样机在井下进行了10天的长期测试，达到了预期功能，可用于生产实践     

Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8合金纳米材料的晶界扩散行为

通过对Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金在过冷液相区等温热处理的方法制备了纳米材料,采用磁控溅射法获得了Ni/Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8纳米材料扩散偶,利用二次离子质谱法研究了Ni原子在纳米材料晶界原子扩散机制。结果表明:在703~723 K温度范围内,α与β参数均满足B类型区域扩散特点。根据Suzuoka方程解可以获得晶界扩散系数δD_(gb)与温度之间的关系曲线,通过拟合发现:晶界扩散系数δD_(gb)服从Arrhenius规则,同时Ni原子在两种纳米材料晶界处的扩散激活能均呈现出相同值,即Q_(gb)≈1.433 e V。该结果说明不同状态纳米材料可能具有相似的微结构;此外,由于通过等温退火法获得的纳米材料中存在三叉晶界,内部可能存在一定数量的准空位,当外界提供能量时,外来原子可能通过原子跳跃以及多原子方式进行运动,从而降低整个体系的Gibbs自由能。同时与粗晶态合金相比,也进一步证实了晶态材料的原子扩散行为主要取决于晶界数量及拓扑结构。     

WS2/g-C3N4异质结光催化分解水制氢性能及机制

通过溶剂蒸发和二次高温煅烧石墨相碳化氮(g-C₃N₄)纳米片和WS₂纳米片混合物构建WS₂/g-C₃N₄异质结,该异质结保留g-C₃N₄和WS₂主体结构的同时,在界面处形成化学键,确保该异质结的化学稳定性和热稳定性。光催化分解水制氢实验表明,WS₂纳米片含量为3wt%时光催化制氢速率高达68.62 μmol/h,分别是g-C₃N₄纳米片和WS₂纳米片的2.53倍和15.29倍,表明异质结的构建可大幅提升g-C₃N₄的光催化性能,循环实验表明该异质结在5次循环实验后光催化性能没有明显下降,表明该异质结的稳定性较好。光电性能测试表明异质结的构建不仅提高激发电子的转移效率,同时抑制激发电子空穴的复合率,大幅提升激发电子的利用效率,致使光催化分解水制氢速率较g-C₃N₄纳米片和WS₂纳米片大幅提升。