大规格高强度钛/纯钛/不锈钢爆炸焊接复合板性能研究

通过爆炸焊接工艺制备出大规格(大面积、大厚度)的化工用高强度钛/纯钛/不锈钢(Gr12/Gr1/316L)爆炸焊接复合管板,并对其结合质量、力学性能、结合界面形态进行研究。结果表明,复合板的结合质量良好,钛/不锈钢界面的剪切强度达到290 MPa以上,其力学性能也达到ASTM B898-2011(2016)标准要求和客户的验收指标;结合界面形态分析表明,钛/钛(Gr12/Gr1)界面呈现近似于直线状结合,钛/钢(Gr1/316L)界面呈现波纹状结合。     

火电厂脱硫烟囱用钛/钢复合板钛复层腐蚀试验研究

爆炸焊钛/钢复合板已广泛应用火电厂脱硫烟囱内筒制备领域。钛/钢复合板制造电厂烟囱内筒,兼具钛板耐腐蚀的特点和钢种的优点,可以满足烟囱内筒的长期运行,确保烟囱结构的使用寿命,同时降低了成本,使得该产业符合了节约能源和保护生态环境的产业结构,越来越受到众多电厂用户青睐。本试验模拟实际工业中烟囱所处的腐蚀环境,比较了有氧化皮、去除氧化皮两种状态下的钛板的耐腐蚀特性,结果显示:有氧化皮试样的平均腐蚀速率为0.5 μm/a,去除氧化皮试样的平均腐蚀速率为1.5 μm/a。去除氧化皮试样的平均腐蚀速率是由氧化皮试样的3倍。对钛氧化皮成分进行分析,显示主要是金红石型TiO₂。金红石型的晶型结构均由相互连接的TiO₂八面体组成,它具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高强度等优异性能。根据试验结果,在成品打磨工序中取消去除氧化皮打磨工序,每张复合板可以缩短工期两天,减少打磨成本。     

短碳纤维增强聚醚醚酮内接骨板应用于断骨修复过程的有限元模拟

聚醚醚酮(PEEK)作为内植入材料,具有优良的生物相容性、力学性能和透X光等特点。在国外,用该材料制成的商业化产品,包括椎间融合器、牙冠和心脏瓣膜等,已经得到FDA认可。该材料经过纤维等手段增强后,性能可以任意调整到和植入部位组织或骨力学性能匹配,能制作出所需要的植入件。它有望取代骨科金属材料,成为内植入件的主流材料。在先期完成短碳纤维增强PEEK复合材料内接骨板制备和性能测量的基础上,本文选用具有代表性的不同弹性模量的4种骨板(不锈钢骨板、Ti6A14V骨板、碳/羟磷灰石骨板、C/PEEK骨板),采用有限元软件建立正常骨-骨板-断骨三维有限元模型,对骨修复过程中的3个阶段(断骨修复程度1%、50%、75%)分别进行模拟。结果表明:4种内接骨板在断骨处都会产生应力遮挡的现象。随着骨板弹性模量的增大,紧贴骨板下断骨中应力遮挡率越大,有骨板处和其对面没有骨板处应力遮挡率相差变大,没有骨板处断骨最大应变越大,且该处断骨层出现变薄的现象;在螺钉上产生的最大应力也增大,应力集中更明显,骨板内应力集中也越明显,C/PEEK骨板能明显地降低应力屏蔽。     

晶圆化学机械抛光中保持环压力的有限元分析

在集成电路(IC)行业中,化学机械抛光(CMP)是获得全局平坦化的技术。随着晶圆直径的增加,在CMP加工过程中,晶圆边缘容易出现"过磨(over-grinding)"现象,降低了平坦度和晶圆利用率。在晶圆外部施加保持环可以把晶圆中心处和边缘处的抛光垫压平到一致高度,克服晶圆边缘的"过磨"现象。由此说明,保持环上施加的压力起着至关重要的作用。在实际中,晶圆和CMP工艺成本高,依靠实验探索CMP加工后晶圆边缘效应的规律不可行,所以保持环压力不宜通过实验方法确定,需要借助其它方法预测该压力。文中采用有限元模拟的方法分析保持环压力,得出了保持环压力与晶圆压力比值的最优值,并且研究了晶圆与保持环的间隙对最优压力的影响规律。针对不同CMP工艺,保持环压力能够迅速确定,从而提高晶圆抛光质量及利用率,降低晶圆制造成本。     

铝钢复合板结合性能研究

通过铝钢复合板试制和力学性能对比,实验研究了铝／钢复合板的结合性能。实验结果表明,镍作为铝／钢复合板过渡层时,剪切强度能达到195MPa,拉脱强度能达到236MPa,远远大于钛或铝作为过渡层时复合板的结合强度;同时表明镍作为铝／钢过渡层有效地改善了铝钢复合板的结合品质,进一步拓宽了铝钢复合板的使用范围。     

大面积高性能钛/钢复合板爆炸复合仿真研究

采用非线性动力有限元法建立了大面积钛/钢复合板爆炸复合的有限元模型,实现了对复板运动过程的三维有限元模拟。通过实验对比了不同间隙条件下复板运动过程的竖直方向位移来优化爆炸焊接工艺参数。研究表明,当间隙高度为6 mm时,复合板结合率最高;爆炸复合后成品波形规则,性能满足标准要求。     

铝/钛/钢爆炸复合板性能研究

通过试验加工了船用铝/钛/钢(5083/1060/TAl/CCS-B)爆炸焊接复合板,并对其结合质量、力学性能及界面形态进行了研究.结果表明,将纯铝板1060和钛板TA1作为中间过渡层后,复合板的结合质量良好,且铝/钛界面的剪切强度达到85 MPa以上,其力学性能也均达到了相应标准;钛/钢界面呈规则的正弦波形,产生了较明显的塑性变形;铝/钛界面比较平直,波长较大,波幅较小.     

大面积铜钢复合板爆炸焊接工艺研究

本文采用数值模拟方法建立了大面积铜/钢复合板爆炸复合的有限元模型,通过多组实验对比出不同药高条件下爆炸焊接模拟结果,优化了爆炸焊接工艺参数。研究表明,当铜板厚度为7 mm,药高调整至78mm,间隙调整为14 mm时,复合板结合率除雷管区外达到了100%,各项力学性能指标满足标准要求,金相试验表明爆炸复合界面波形规则。     

大面积铜/钢爆炸焊接复合板结合性能分析

通过力学性能、界面形态及能谱分析实验研究了大面积铜/钢（T2/Q235B）复合板。金相分析结果显示,铜/钢界面呈现典型的正弦波形状特征。SEM和EDX能谱分析结果表明,在爆炸焊接过程中,铜/钢界面在高温高压作用下,发生原子扩散。力学性能检验结果表明,铜/钢复合板剪切强度达到170 MPa以上,满足GB13238—1991《铜钢复合钢板》的要求。研究结果表明,大面积铜/钢复合板可满足后继的使用要求。     

大规格铝合金-纯铝-钢爆炸复合板制备及性能研究

通过爆炸工艺制备出大规格船用铝合金-纯铝-钢(5083/1060/CCSB)爆炸焊接复合板,并对其结合质量、力学性能及界面形态进行了研究。结果表明,复合板的结合质量良好;铝/钢界面的剪切强度达到75 MPa以上,其它力学性能也均达到了CCS《材料与焊接规范》2012及《铝-铝-钢过渡接头标准》(Q/725—1100—2001)的要求;界面形态的分析表明,铝/钢界面呈近似于直线状结合,铝/铝界面呈波状结合。