内燃机连杆粉末锻造过程中致密性演化规律分析

目的提高内燃机连杆粉末锻造过程中连杆相对密度的均匀性。方法首先提出了内燃机连杆烧结预制坯的设计方法,建立了内燃机连杆粉末锻造有限元模型。在该模型的基础上,揭示了内燃机连杆粉末锻造过程中的相对密度演化规律,进一步分析了烧结预制坯初始温度和成形速度对连杆相对密度演化的影响规律。结果随着成形速度的增大和坯料初始温度的降低,连杆相对密度标准差有所降低。结论降低烧结预制坯初始温度和增大成形速度能够提高连杆粉末锻造过程中连杆相对密度分布的均匀性。     

热复合磁脉冲粉末压坯致密度的试验研究

对加热Cu粉末进行磁脉冲致密试验研究,探索提高压坯致密度且不使粉末颗粒产生明显长大的致密方法.通过压坯平均致密度和微观金相形貌分析,揭示了加热温度、放电参数和粉末体高径比等工艺参数对Cu粉末热复合磁脉冲致密压坯致密度的影响规律.研究表明:压坯致密度不随温度升高而线性增加,200℃时的致密度最高;在给定放电能量和200℃下,压坯的致密度随电压和电容量增加而提高,随粉末质量增加而降低;3次放电显著改善压坯致密效果,致密度达98.75%,再增加次数的影响甚微.     

薄膜沸腾CVI双热源加热法制备C/C复合材料及其致密化特性

采用薄膜沸腾CVI以双热源加热的方法在900~1200℃下热解二甲苯前驱体增密二维针刺炭毡预制体,30~35h内制备出密度1.70g/cm3~1.73 g/cm3的C/C复合材料。研究致密化过程中热解炭基体的沉积速率变化规律,应用排水法和偏光显微镜分别测试材料的密度及热解炭层的厚度。结果表明,当沉积温度由900~1000℃升高至1100~1200℃时,沉积前沿的厚度拓宽,热解炭的初始沉积速率增大,但高沉积温度下预制体边缘将优先完成致密化,导致材料的平均密度由1.72~1.73g/cm3降低至1.70,致密化均匀性变差,材料轴向和径向方向的密度偏差高于0.04g/cm3。上热源开多个轴向通孔可使沉积前沿的厚度减小,前驱体在预制体内的传输效率提高,进而改善较高沉积温度下材料的致密化效果。     

微波热解CVI法制备C/C复合材料

在传统CVI工艺的基础上,提出了一种新的炭/炭复合材料沉积致密化技术-微波热解CVI工艺.该工艺采用微波炉加热炭毡预制体,预制体自身发热,并通过控制微波场强分布和热传导过程产生温度梯度,加上微波对极性分子的极化作用和对热解反应和表面沉积反应的催化作用,使预制体从中心至表面逐层快速致密.通过考察炭毡预制体经微波加热后的温度场分布和沉积样品的体积密度变化和径向密度分布,观察材料的微观结构,分析了预制体的致密化过程.结果表明:微波热解CVI工艺在1075℃～1150℃的沉积温度下,以甲烷为碳源前驱体,经90 h的热解沉积,成功制备出体积密度为1.70 g/nc3的炭/炭复合材料,平均致密化速率达到0.0189g/(cm3·h);避免了表面结壳现象,热解炭沿着纤维表面层状生长;采用该工艺制备了结构均匀、主要为中等织构的热解炭.     

航空座椅零部件等温锻造工艺及模具设计

利用DEFORM-3D有限元软件数模拟技术对航空座椅零部件工艺参数和等温锻造模具进行设计。建立有限元模型,采用DEFORM-3D有限元软件对其成形过程进行数值模拟,分析了锻造温度和锻造速度对锻造力的影响,并从模具寿命方面考虑设计了模具预热温度等成形工艺参数。结果表明,采用等温锻造模具在40MN液压机上能够生产出合格的航空座椅零部件工件;毛坯加热温度为370℃～390℃,模具预热温度为370℃～390℃,锻压速度为1.0 mm/s,锻造性能较好,符合设计要求。     

发动机气门座圈工艺研究

简述几种气门座圈的锻造工艺,展望气门座圈的锻造工艺和材料未来的发展方向。     

一种快速凝固高温钛合金粉末的热等静压成形致密化过程及其机制研究

研究了一种快速凝固高温钛合金粉末热等静压(HIP)成形的致密化过程及其机制。当HIP成形温度低于500℃时,快速凝固高温钛合金粉末的颗粒相互靠近并重排,相对致密度由64.5%提高到81%,粉末颗粒间为点接触,没有发生明显的塑性变形;当HIP成形温度提高到500-700℃时,粉末颗粒发生显著的塑性变形,相对致密度迅速提高到97%;当HIP成形温度高于700℃后,粉末颗粒间的接触面较大,几何强化效应显著,外界压力不足以使粉末进一步变形,粉末体通过扩散蠕变完成致密化。     

内氧化-高速压制法制备Al_2O_3弥散强化铜合金的性能研究

以Cu-0.18%(质量分数)Al合金粉末为原料、Cu2O为氧化剂,采用内氧化法制备Al2O3弥散铜合金粉末,采用高速压制(HVC)对粉末进行成形,经氢气中960~1 080℃烧结制备弥散强化铜合金,研究合金粉末的HVC成形效果和烧结温度对合金致密度、硬度、导电率和压缩强度等性能的影响。结果表明,HVC成形Al2O3弥散铜合金粉能获得良好的成形效果,压坯密度达到8.71 g/cm3(98.4%致密度)。与压坯相比,烧结后合金的致密度并无明显变化,但其导电率显著提升,硬度有所降低,压缩强度升高。随烧结温度的升高,合金的导电率有所升高,硬度略有降低,压缩强度基本保持恒定。经1 040~1 080℃烧结制备合金的导电率、硬度分别达到80%IACS和77 HRB以上,压缩强度达到450 MPa,能基本满足点焊电极的实际应用需求。     

密度对C/C复合材料热力学性能的影响

采用针刺预制体经化学气相沉积与沥青浸渍-高压碳化致密工艺制备C/C复合材料,通过控制沥青浸渍-高压碳化致密次数,获得了密度分别为1.70g/cm~3、1.82g/cm~3、1.89g/cm~3的三种C/C材料,测试材料的力学、热学性能。结果表明材料拉伸强度随密度升高而降低。当密度较低时,纤维/基体界面结合强度相对较低,可以延缓纤维断裂的发生;拉伸断口显示出假塑性断裂特征,有利于材料拉伸强度的提高。材料的压缩强度与剪切性能密切相关,且均随密度升高表现出先升后降的趋势。材料的热膨胀系数随密度升高而增大,材料中微晶之间的空隙在受热过程中可以吸收一部分膨胀量,因此对于C/C材料,降低密度有利于降低热膨胀系数。材料导热系数随密度升高而明显增大,且随密度升高,微晶尺寸增大,有利于晶格振动的传递,从而使得导热系数增大。热应力因子随密度升高而先升后降,作为热结构件使用时,采用密度为1.82g/cm~3的C/C材料可以获得相对较高的抗热震能力。在C/C材料研究开发中,可以综合对材料力学、热学性能的要求来对C/C材料密度指标进行设计。     

WC-40%Al2O3复合粉末二步热压烧结

以高能球磨机械合金化制得的WC-40%Al₂O₃复合粉末为原料,采用二步热压烧结法制备复合块体。首先将粉末坯体在压力条件下加热到较高的温度 T₁,获得相对致密的坯体结构,此时存在临界的可收缩气孔,然后将其保温在一个相对较低的温度 T₂,通过低温保温实现致密化。由于烧结过程温度相对较低,晶粒长大被有效抑制。采用XRD、SEM、扫描探针（SPM）对复合材料的物相、微观结构进行表征,并进行正交实验分析第二步烧结温度以及保温时间对复合块体微观组织和力学性能影响。结果表明：当 T₁=1600 ℃、T₂=1450 ℃保温6 h时,WC-40%Al₂O₃复合材料成形致密度达到99.03%,维氏硬度和断裂韧性分别为18.36 GPa和10.4 MPa·m^1/2,抗弯强度为1162.1 MPa.     

Powder Forging of a Motorcycle Connecting Rod

A motorcycle connecting rod is one of the major moving parts affecting the engine performance.The traditional manufacturing process results in material waste and excessive machining.A new method of hot forging P/M has been proposed and studied experimentally.In order to achieve uniform density,the punch was divided into three parts to consolidate the loose powder.The multistage movement of the three parts of the punch,called synchronous compaction,results in the desired uniform density.Powder flow during consolidation was illustrated and the density distribution of the compacts was measured.A set of forging dies with flash was used to produce densification and deformation of the sintered compact.Then a set of flashiess forging dies was designed to obtain the desired shape and dimensions of the connecting rod.The effects of forging temperature and initical compact density on densification were evaluated through hot forging experiments.Based on properties achieved.Fe-C-Cu-Mo was selected as the alloy powder.Through testing and metallographic observation the physical and mechanical properties of the conncting rod produced by the P/M hot forging were found to be superior to those manufactured by the traditional method.     

颗粒整形对碳化硅陶瓷密封材料成型及烧结性能的影响

采用球磨对SiC粉体颗粒进行整形,并借助反应烧结制备SiC陶瓷密封材料,考察了颗粒整形对反应烧结SiC陶瓷成型、烧结性能、显微结构和力学性能的影响规律。结果表明,整形后的SiC颗粒的球形度高,粒径分布更为均匀;整形SiC粉体的振实密度和素坯密度明显提高,烧结体的显微结构更加均匀,主晶相为6H-SiC和Si,分布均匀,残炭很少;颗粒整形明显改善SiC陶瓷的成型性能及力学性能,当压力为15MPa时,整形后的SiC素坯密度为2.08g/cm~3,烧结体密度为3.06g/cm~3,抗弯强度和断裂韧性分别达到456MPa和3.87MPa·m1/2。     

基于SLS/CIP工艺SiC陶瓷的制备及其性能

以喷雾干燥的SiC-Al_2O_3-Y_2O_3造粒粉为原料,使用机械混合法得到复合粉体,通过激光选区烧结/冷等静压技术并结合液相烧结工艺制备出SiC陶瓷,对SiC陶瓷的物相组成、显微结构、抗弯强度及密度进行表征。结果表明:喷雾造粒粉平均粒径为39.43μm,球形度较高,流动性良好,适用于SLS成型;SLS成型最优参数为激光功率7W、扫描间距0.15mm、扫描速率2200mm/s、单层层厚0.15mm且CIP压力为80MPa时, SiC陶瓷素坯的性能最佳,抗弯强度为(2.23±0.10)MPa,密度为(1.31±0.05)g/cm^3;在1950℃下烧结2h后,样品发生了致密化,SiC陶瓷密度为(1.95±0.17)g/cm^3,相对密度为(60.81±5.31)%,抗弯强度为(55.43±4.04)MPa。     

Effect of heating temperature on the sintering characteristics of sewage sludge ash

This study investigated and analyzed the effects of the heating temperature on the properties of the sintered sewage sludge ash. The results indicated that the water absorption rate of the sintered sewage sludge ash samples decreased when the firing temperature was increased from 800 to 900 degrees C. When the heating temperature reached 1000 degrees C, the absorption rate decreased significantly. The bulk density of the sewage sludge ash samples increased by 2.3g/cm3 when the heating temperature was increased from 900 to 1000 degrees C, indicating that the densification was affected by heating. The porosity of the sintered sewage sludge ash samples ranged from 36% to 39% when the heating temperature ranged from 600 to 900 degrees C. The least porosity occurred at 1000 degrees C; the sintered samples were well densified. When the temperature was between 900 and 1000 degrees C, the strength appeared to increase significantly, reaching 2040 kgf/cm2, implying an advance in densification due to sintering. The SEM observations were in general agreement with the trends shown by the density data.     

阀盖模锻成形模拟分析与试验验证

目的 某型号不锈钢阀盖是一种典型的长肋条内空型零件,在模锻制造过程中,阀盖锻件容易出现不同程度的折叠和裂纹缺陷,亟需改进成形工艺以提升合格率.方法 采用有限元方法分析坯料在制坯/预锻/终锻全流程的金属流动规律和终锻件成形质量,得到最佳成形工艺方案.结果 方坯在后续成形时易产生横向流动,且局部充型不饱满;六边型坯在预成形和终成形时流动均匀、横向流动小,且有效抑制了充型不饱满缺陷;预制坯在过渡区长度过短,产生了折叠缺陷;采用六边形坯料和增加过渡区长度可以获得无缺陷阀体锻件.结论 采用新工艺制备的阀盖锻件合格率达到了100％,通过全流程工艺分析,能够得到金属流线规律,进而优化模锻成形方案,改善成形质量.     

超细钨铜复合粉末注射成型药型罩研发及测试

W-Cu合金结合了钨的高密度与铜的高动态延伸率,是一种前景广阔的药型罩材料.为获得性能优良的金属射流,提高油气井射孔弹的穿孔指标,对高致密均质W-Cu合金药型罩进行了研发.采用热化学工艺开发了不同含铜率(质量分数为10%,15%,20%,25%)的亚微米级超细W-Cu复合粉末,选W-25Cu型复合粉末并采用注射近净成型工艺技术制备了药型罩,将脱脂件在H_2气氛中烧结,峰值温度为1 200℃.采用SEM观察发现,烧结药型罩微观结构为亚微米级的W粒子均匀地分布在Cu基体中,其实测密度高达14.75 g/cm~3.拉伸试验表明,所开发的药型罩材料具有优良的力学性能,极限抗拉强度达到822.4 MPa,屈服强度达807.5 MPa,延伸率为1.18%.破甲性能测试实验证明,该类药型罩具有极其稳定的侵彻性能.     

Morphology and Mechanical Properties of PS/Al2O3 Nanocomposites Based on Selective Laser Sintering

1. IntroductionSelective laser sintering (SLS) is an advanced solidpowder freedom fabrication technology[1~4]. The ma-terials can be metals, ceramics, polymer or theirmixtures[5~10]. It can be adopted to prepare nano-composites to its best advantage for its process featureswith high density of the sintered specimens. It can beachieved by sintering layer by layer and high temper-ature grads engendered instantaneously by laser for itsown working mechanosm[11~15]. It is creative and im-portant …     

High speed forging of solid powder discs of large slenderness ratio

The paper reports an investigation into the forging of a solid powder circular disc with large slenderness ratio(L/D) between two flat dies at high speed. The deformation pattern during the operation is influenced by many factors, which interact with one another in a complex manner. The decisive factors are the interfacial conditions, initial relative density of the preform and the geometry of the preform. An attempt has been made to determine the die pressures developed during such forging, using an upper bound approach. The results so obtained are presented graphically and discussed critically to illustrate the interaction of various process parameters involved.     

粒径及成型压力对α氧化铝粉体烧结行为的影响

以D50为0.171μm和0.432μm的α氧化铝粉为原料,采用不同的成型压力制得生坯,并在1450℃进行烧结,研究了粉体粒径和成型压力对α氧化铝粉体烧结行为的影响.D50为0.432μm的粉体,烧结活性较差,成型压力从100 MPa提升到300 MPa,生坯相对密度从54.1%增加到56.6%,烧结体相对密度从93.2%增加到94.9%.D50为0.171μm的粉体,烧结活性较好,成型压力从100 MPa提升到300 MPa,生坯相对密度从51.3%增加到53.8%,但烧结体密度始终在98.6%~98.8%之间,并未产生大的变化.结果表明,提升成型压力对Al2O3粉体烧结行为影响有限,减小粉体粒径、提高粉体烧结活性,才是提高Al2O3陶瓷密度、降低烧结温度的关键.     

等离子喷涂纳米结构Al_2O_3-TiO_2-SiO_2-SiC喂料的研究

纳米结构Al_2O_3、TiO_2、SiO-2、SiC粉体经过合理的预处理,经制浆并喷雾干燥,得到微米级粉体,然后将制备出的粉体进行1100℃烧结。着重研究实验条件对粉体制备的影响,利用扫描电镜观测粉体的形貌,通过XRD检测烧结前后物相的变化。结果表明:在喂料制备过程中发现,粉体的松装密度和搅拌时间是成两段线性关系,不同的喷雾造粒温度对粉体形貌有重要的影响。在250℃制得的粉体内部部分中空、结合强度高、球形度好。粉体经合适的温度烧结后,没有新物相生成,是适合等离子喷涂的纳米喂料。