齿环精锻成形工艺参数的多目标优化设计

汽车同步器齿环在精密成形过程中局部容易出现应力集中和严重的材料损伤等缺陷。基于田口理论建立了材料损伤、最大等效应力分布和成形载荷的多目标优化模型。通过有限元模拟获得了同步器齿环精锻成形时的最优成形工艺参数组合:坯料初始温度650℃,凸模下压速率200 mm/s,摩擦因子0.45。经过生产试制获得了良好成形性能的同步器齿环。     

稀土渗碳技术在同步器齿环热处理中的应用

分析了常规渗碳热处理重载汽车同步器齿环的失效形式及原因,对热处理工艺进行了优化,介绍了同步器齿环的预热处理工艺和稀土渗碳工艺.稀土渗碳后的齿环的强度和韧性等充分加强,材料性能得到很好发挥,台架实验30万次同步器齿环的磨损在正常范围内,取得了预期的效果.     

热处理工艺轿车同步器齿环用HMn59-2-1-0.5合金磨损性能的影响

制定了国产HMn59-2-1-0.5合金同步器齿环的热处理工艺, 对比了该合金齿环和进口齿环的磨损性能, 分析了HMn59-2-1-0.5合金的磨损机理.结果表明: 国产HMn59-2-1-0.5合金同步器齿环耐磨性优于进口同步器齿环或与之相当, 磨损机理主要是磨粒磨损, 热处理后形成的"硬质点 软基体"和"软质点 硬基体"的典型多相复合耐磨组织使合金具有良好的摩擦特性.     

碳纤维/环氧树脂复合材料表面激光选择性消融预处理

补片修复方法已经成为复合材料表面损伤修复的主要手段,补片与待修表面的粘接性能是影响修复效果的主要因素,表面预处理则是提高粘接修复强度的重要途径。采用Nd∶YAG激光器,对碳纤维/环氧树脂复合材料表面进行选择性激光消融处理,测试了补片粘接后的拉剪性能,分别采用电子显微镜、三维形貌仪、X射线光电子能谱分析仪、拉曼光谱仪,分析了激光消融表面的显微形貌和物相特征。结果表明,激光消融能够在不破坏碳纤维结构的情况下有效消除复合材料表面的环氧树脂,提升表面活性及粘接修复性能。与未进行激光消融处理的复合材料相比,激光处理后表面活性提高,含氧官能团C=O数量增加约87%,补片粘接修补后的拉剪强度最大提升了近36%。     

等离子体表面处理对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)胶接性能及表面特性的影响EI北大核心CSCD

为改善碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)表面润湿性能及表面活性,提高其胶接强度,采用旋喷式空气等离子体处理设备对CFRP进行表面处理,通过拉伸试验探究等离子体表面处理距离、处理速度对CFRP胶接性能的影响,并利用接触角测量仪、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)等测试技术,探究等离子体处理对CFRP表面润湿性、表面形貌、表面化学组分等表面特性的影响。结果表明:CFRP表面经等离子体处理后,胶接强度逐渐提高,处理距离h为10mm,处理速度v为2mm/s时,接头强度最大。接头破坏模式从界面破坏转变为混合破坏模式。随等离子体处理距离及速度的降低,复合材料表面水接触角降低,表面自由能及极性分量增加,表面润湿性及吸附性能提高。经等离子体处理后,CFRP表面产生微米级沟壑,表面积增加,但当处理距离较近时,部分表面树脂因等离子体热响应产生损伤,不利于胶接性能的进一步提升。复合材料基体与等离子体中活性粒子相互作用后,表面含氧基团增多,并产生C—O/C—O、C=O/O—C=O等较为活泼的含氧基团,有利于复合材料与胶粘剂形成牢固的化学键合。等离子体处理可以显著提高复合材料表面润湿性、表面活性及胶接性能。     

同步器齿环模具的设计及加工

同步器齿环是汽车变速器中换档操作的关键零件 ,它的作用独特 ,在汽车制造业发展很快的形势下 ,结构变得越来越复杂 ,以满足汽车换档时的平稳、灵活、可靠、操作力小的要求。新一代的变速器中 ,采用的是三锥面同步器齿环 ,它比传统的单锥面同步器有更大优点。从生产上说 ,它是一种精密热锻件 ,精密模锻是少、无切削的新工艺 ,采用这一工艺不仅减少加工余量 ,而且可代替部分机械加工 ,故材料利用率高 ,机加工工时减少 ,明显提高了经济效益。1　零件结构分析如图 1所示 ,零件材料为铜合金 ,形状较复杂 ,除了中间螺纹部分及二平面要进行机加工…     

重载汽车同步器齿环精锻模具强韧化热处理

分析了重载汽车同步器齿环精锻模具的失效形式及原因,从材料及模具结构进行了优化,介绍了模具用钢的强韧化热处理工艺,改进后模具的强度、抗热疲劳性、红硬性和韧性等充分加强,材料性能得到很好发挥,生产证明,模具寿命达2 000模次以上,取得了预期的效果。     

摩擦压力机在汽车、拖拉机行业锻造生产中的应用和发展

以统计数字说明了摩擦压力机在汽车、拖拉机行业锻造生产中的应用情况。并重点介绍了摩擦压力机在:齿轮精锻,少无飞边模锻,与大型模锻锤机组配套,联合机组,复杂形状锻件的生产,汽车、拖拉机、摩托车、工程机械的半轴齿轮、行星齿轮和同步器齿环精锻方面的情况和发展趋势。最后还对合理使用摩擦压力机提出了设想和建议。     

Al2O3微粉表面处理及其在耐磨涂料中的应用研究

研制了一种以Al2O3为填料的耐磨涂料,利用耐磨涂料来修复铝合金部件表面的阳极氧化膜,给出了以Al2O3为填料的配方及主要性能指标,重点研究了利用共沸蒸馏法处理Al2O3微细粉体表面对涂料耐磨性的影响,并分析其成因,利用IR分析了处理前后粉体表面基团的变化,并用SEM观察粉体在树脂中的分散状态.涂层性能测试结果表明,加入经过表面处理的Al2O3后,其耐磨性、附着力明显提高,摩擦质量损失降低了43%.     

CaCO3纳米粒子在45#钢表面的摩擦学性能

在Tween-80/C10H21OH/H2O体系层状液晶中合成出平均粒径为30～40nm的CaCO3纳米粒子,用四球磨损试验机考察了CaCO3纳米粒子作为润滑添加剂在Tween-80/C10H21OH/H2O体系层状液晶中的摩擦磨损行为,并用X射线光电子能谱对其抗磨减摩机理进行了研究.研究结果表明:CaCO3纳米粒子能提高Tween-80/C10H21OH/H2O体系层状液晶的摩擦学性能,在摩擦过程中,摩擦表面生成了化学反应膜.     

碳纤维含量对Al2O3+C/ZL109混杂复合材料摩擦磨损性能的影响

利用挤压铸造法制备了A1203 C／ZLl09短纤维混杂金属基复合材料，并探讨了A1203纤维体积分数为12％时，C纤维含量对该混杂复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着C纤维体积分数的增加，复合材料的摩擦因数和磨损率逐渐降低。12％A1203和4％C短纤维的协同作用使复合材料从轻微磨损到急剧磨损的临界转变载荷比基体合金提高了1倍。当载荷低于临界载荷时，复合材料的主要磨损机制为犁沟磨损和层离，C纤维的加入有利于磨损表面裂纹尺寸的减小。但随着载荷的逐渐增加并发生严重磨损时，基体和复合材料的磨损机制均为严重的粘着磨损甚至局部熔化磨损。     

碳纤维复合吸波材料的频散特性影响规律研究

目的归纳总结碳纤维长度和含量对碳纤维复合吸波材料(CFCAM)频散特性的影响规律。方法以水性聚氨酯(PR)为基体树脂,碳纤维(CF)为填料,制备了不同长度和含量的CFCAM,采用扫描电镜和X射线衍射仪对CF改性前后的微观形貌和物质结构进行表征,用矢量网络分析仪测试CFCAM介电常数(ε),归纳总结出CF长度、含量对CFCAM的频散特性的影响规律。结果随着CF长度的增大,CFCAM的ε先增大后减小,当CF长度为3 mm时,CFCAM不仅具有较好的频散特性,实部(ε′)和虚部(ε′′)都较大;随着CF含量增大,CFCAM的?增大,当CF质量分数为0.9%时,ε′达到18左右,ε′′达到9左右,预示着该含量下CFCAM有较大的储存能量的能力,并且对电磁波有较强的电损耗能力。结论 3 mm碳纤维在质量分数为0.9%时具有较好的频散特性,适宜用来制备吸波性能强、频带宽的雷达吸波涂层材料。     

短炭纤维增强C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能

采用温压？原位反应法制备C/C-SiC复合材料,利用QDM150型摩擦试验机研究短炭纤维（SCF）长度和纤维体积分数对C/C-SiC制动材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：C/C-SiC制动材料能够保持较高且稳定的摩擦因数;SCF的体积分数将影响C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能,纤维体积分数为10%时,材料具有适中的摩擦因数和较低的磨损率;SCF长度对C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能有显著影响,炭纤维长度为12 mm时,材料具有最佳的摩擦磨损性能。     

基于RSM与PSO结合的同步器齿环热精锻工艺参数优化

为提高同步器齿环热精锻成形的材料利用率,提出一种基于响应面模型(Response Surface Method,RSM)与粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)结合的工艺参数优化方法。分别选择坯料始锻温度、压制速度、摩擦因子和坯料高度作为设计变量,并借助数据归一化法和线性加权法等数据处理方法,建立齿环热精锻成形综合加权评分值与主要工艺参数的响应面模型,在可行域范围内,采用粒子群算法,寻找响应面模型的最优解。结果为:坯料始锻温度T=725℃,压制速度v=200 mm·s-1,摩擦因子μ=0.4,坯料高度h=15.5 mm。最后,通过CAE分析和生产试制进行验证可知,齿环锻件充填饱满,未见折叠缺陷,材料利用率提高了9.44%。     

制动过程中热应力对C/C复合材料磨损表面形貌的影响

以炭纤维针刺整体毡为预制体,经化学气相渗透和树脂浸渍增密方式得到C/C复合材料。采用有限元分析软件,模拟飞机在正常着陆条件下,刹车盘在制动过程中的热应力分布,并研究热应力对C/C复合材料磨损表面形貌的影响。结果表明:热应力是由于摩擦热的不均匀分布引起的。在摩擦表面外径处温度较高,产生的热应力较大,最大值约为3.15 MPa;而在靠近内径处温度较低,热应力较小,约为1.78 MPa。内、外径处热应力的差异导致磨损表面具有两种不同的组织形貌;靠近外径处的磨损表面比较粗糙,摩擦膜不完整,颜色暗淡,为暗带的组织形貌,摩擦性能较差;而靠近内径处的磨损表面光滑,摩擦膜连续稳定,颜色明亮,为亮带的组织形貌,摩擦性能较好。     

h-BN含量对模压技术制备C/C-BN复合材料摩擦性能的影响

以h-BN、石墨、短切炭纤维和树脂等为原料,采用模压技术+浸渍/炭化技术制备4种C/C-BN复合材料,并在M2000型试验相同测试其与40Cr钢配副时的滑动摩擦性能。结果表明:h-BN质量分数分别为3.4%和20.7%的材料的抗压强度较高,其摩擦因数随载荷增加均先增加后降低;h-BN为6.8%的材料的摩擦因数降幅最大,达0.049;而h-BN为10.1%的材料的抗压强度最低,其摩擦因数呈现波浪状起伏。随载荷增加,h-BN为3.4%和20.7%的材料的体积磨损增幅较低;而h-BN为6.8%的材料的体积磨损增幅最大,达2.41 mm3。随着时间的延长,4种材料的摩擦因数均逐渐稳定。SEM观察表明:h-BN为3.4%的材料的摩擦表面在中低载荷下较完整致密、但有长度与石墨微晶尺寸接近(10~50μm)的网络状裂纹,摩擦表面在高载荷下则较粗糙;而h-BN为10.1%的材料的摩擦表面均较粗糙、不完整。     

结构类似的炭材料和C/C复合材料的滑动摩擦磨损行为

制备粗糙层热解炭(RL)和光滑层热解炭(SL)基体的C/C复合材料,测试该C/C复合材料与40Cr钢配副时的摩擦磨损行为,并对磨损表面进行SEM观察.对比研究高强石墨和光滑层结构的块状热解炭在相同条件下的滑动摩擦磨损行为.结果表明:PAN炭纤维改善C/C复合材料的摩擦磨损行为;在实验载荷范围内,与高强度石墨材料相比,含RL炭C/C复合材料的摩擦因数降低0.08～0.12;体积磨损量增幅降低;与热解炭试样相比,具有SL炭C/C复合材料的摩擦因数降低0.02～0.05,体积磨损量低0.2 mm~3左右;随着时间的延长,大部分C/C复合材料的摩擦因数基本相对稳定或呈小幅下降,而石墨、热解炭块的摩擦因数均呈不同幅度的上升;具有RL炭的C/C复合材料摩擦表面膜厚度随载荷增加而降低,具有SL炭的C/C复合材料摩擦表面较粗糙;高强石墨能形成较完整致密的摩擦膜,但磨粒磨损严重,磨屑易在摩擦膜边缘形成层状堆积;热解炭块摩擦表面磨屑堆积松散,有较多的孔洞以及热解炭层整体剥落的形貌.     

不同基体炭结构的C/C复合材料摩擦表面特性和摩擦磨损机理

与表面镀Cr的40Cr钢配副进行滑动摩擦实验后,在JSM 6360LV扫描电镜上观察6种具有不同基体炭结构的C/C复合材料的磨损表面形貌。结果表明:完全光滑层(SL)炭结构的C/C复合材料摩擦表面在任何载荷下均难以形成完整的磨屑膜;完全粗糙层(RL)炭结构、粗糙层/树脂炭(RL/RC)的材料摩擦表面在低载荷时能形成较厚的磨屑膜,在高载荷时表面摩擦膜均很薄;完全RC结构试样摩擦表面在低载荷时完整、致密,在高载荷时有显著的磨屑膜剥落;RL/SL/RC、SL/RC结构试样在低载荷时的表面摩擦膜薄,而高载荷时,RL/SL/RC材料的基体炭磨损比SL/RC的严重;RL/SL或SL炭在摩擦中的损伤呈现阶梯状磨损形貌,RL炭在摩擦后难以分辨出原始形貌,RC炭在部分摩擦表面则为条纹状磨损形貌;RL/SL/RC、SL/RC结构的C/C复合材料摩擦形貌的稳定性高,材料耐磨性好,在一定载荷范围内有利于降低材料的摩擦因数和体积磨损。     

载银自抛光 / 低表面能环保涂层的制备及其耐微生物附着性能研究

目的制备一种新型绿色环保的耐海洋微生物附着涂层。方法通过聚硅氧烷(有机硅)改性丙烯酸树脂,合成以硅氧烷为侧链,丙烯酸树脂为主链的有机硅改性丙烯酸树脂。利用聚多巴胺的粘附性和还原性,制备二氧化硅/聚多巴胺/纳米银(Si O2/PD/Ag)纳米复合材料。以制备的有机硅改性丙烯酸树脂为成膜物,以载银纳米颗粒为杀菌剂,制备耐微生物附着环保涂层。通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)和接触角检测仪(CA)分别对有机硅改性丙烯酸树脂的Si—O基团和接触角作表征,通过透射电子显微镜(TEM)表征Si O2/PD/Ag的制备过程,通过水解率和细菌附着等实验评价涂层的防污性能。结果Si—O—Si和Si—O—C的接入使得丙烯酸树脂改性后的接触角从72°提高到96°。Si O2/PD/Ag是一种特殊"核-壳-卫星"结构的载银纳米颗粒,纳米银均匀分散在Si O2的表面。涂层的水解性能良好,水解率为1.03μm/d,杀菌剂分散均匀。结论该涂层通过自抛光和低表面能双重物理抑菌作用和纳米银的杀菌作用,能有效抑制海洋微生物在试样表面的附着。     

基体碳对C/CF/Cu复合材料的影响

采用树脂碳化和碳气相沉积相结合的方法制备了碳／碳纤维（C／CF）先驱丝，用压力浸渗凝固成形方法制备了碳／碳纤维／铜（C／CF／Cu）复合材料，借助于扫描电镜下复合材料界面和相分布观察，以及显微硬度和滑动摩擦磨损测试，探讨了基体碳（树脂碳化碳和沉积碳）对C／CF／Cu复合材料成形、显微硬度及摩擦磨损的影响。结果表明，碳化和碳气相沉积处理的C／CF先驱丝相对致密，并阻碍铜液的压力浸渗成形，但该先驱丝硬度高于碳化处理的C／CF先驱丝。碳化和碳气相沉积处理的C／CF／Cu复合材料滑动摩擦磨损耐磨性高于纯铜，而且滑动摩擦因数也高于纯铜。证明C／CF／Cu复合材料是一种具有摩阻功能的复合材料。