选择性激光熔化(SLM)成形纯钨的微观组织与力学性能研究

目的 研究选择性激光熔化(SLM)技术制备的成形钨的微观组织和力学性能。方法 采用纯钨粉末作为原材料,利用SLM技术制备了高密度的纯钨试样,系统研究其孔隙与裂纹的形成机理。同时,利用光学显微镜、显微维氏硬度计和压缩实验等分析手段,分别沿水平面(x-y)和垂直平面(z-x)对其微观组织与力学性能进行分析,探究SLM成形纯钨的各向异性。结果 成功制备了相对密度为97.79%的高致密纯钨试样,在水平面上,组织主要为呈长条形的柱状晶,在垂直平面上,组织为粗大的胞状晶,断口形貌表现为典型的宏观脆性断裂特征。在水平面上,试样具有更高的抗压强度(1 100 MPa)和显微硬度(427±5)HV。结论 孔隙的形成主要与Marangoni效应有关,而裂纹的产生主要取决于材料本身的特性和SLM工艺参数。组织的各向异性导致2个平面的力学性能有一定差异。     

挤压态AT95–xSb镁合金高温力学性能及组织分析

目的 为使AT95–xSb镁合金获得良好的高温力学性能,对挤压态AT95–xSb(x=0.0,0.3,1.0,x表示质量分数,%)镁合金的高温力学性能及组织进行研究,以解决镁合金塑性变形能力较差的问题,为提高镁合金的高温变形性能提供一些新思路。方法 所用合金材料是采用真空感应熔炼炉熔炼,国产XJ–500卧式挤压机挤压制备的AT95–xSb镁合金棒材,通过XRF–1800 CCDE型X射线荧光光谱仪、Rigaku D/max 2500PC X射线衍射仪、SEM、TEM及CMT–5105电子万能试验机等对挤压态镁合金棒材的成分、物相、显微组织及高温拉伸性能进行分析。结果 Sb元素的添加使得AT95合金的第二相种类增加,数量增多;随着元素Sb含量的增加及拉伸变形温度的升高,AT95–xSb镁合金的高温拉伸强度降低,伸长率和屈强比增大;断口扫描证实拉伸断口主要为韧性断裂,且150 ℃时拉伸断口的第二相颗粒明显比200 ℃时数量更多,尺寸更大。结论 随着元素Sb含量的增加,挤压态AT95–xSb镁合金高温拉伸强度降低,伸长率和屈强比增大,很大程度上能够提高镁合金的塑性变形能力。     

基于M−K理论的NbTiAl合金高温成形极限曲线预测

目的 NbTiAl合金在常温下的塑性较差,针对300 ℃时NbTiAl合金的成形性能进行研究,探究其在高温环境下的力学性能和成形极限,分析理论预测成形极限的可行性,为进一步研究铌合金性能和扩展其工程应用提供理论参考。方法 采用高温单拉和高温成形极限试验,获得了NbTiAl板材在300 ℃的应力应变曲线及成形极限曲线,使用Swift硬化模型针对塑性变形段进行拟合,并采用M−K失稳理论,结合相应的材料本构模型,对NbTiAl合金在高温环境下的成形极限进行了理论预测,并与实验数据进行了对比。结果 NbTiAl合金在300 ℃时的塑性应变阶段仍然具有加工硬化效应,在初始厚度不均度f0为0.998时,得到的理论曲线与试验点在左侧拉−压区符合得较好,但对右侧拉−拉区的理论预测与试验结果相差较大。结论 NbTiAl合金在300 ℃时具有较好的成形性,采用合适的不均匀度系数,利用M−K理论可以较好地预测NbTiAl合金高温成形极限曲线左侧拉−压区的极限应变,但对右侧拉−拉区域极限应变的预测结果误差较大。     

316L不锈钢选区激光熔化单道熔池几何尺寸演变规律

目的 探究激光功率(P)和扫描速度(v)对单熔道熔池几何特征尺寸的影响规律,以及P–v组合工艺参数对熔池从成形到稳定状态经历的扫描距离的影响规律。方法 以316L为材料,通过单熔道数值仿真分析,建立P–v变量与研究目标之间的影响关系。结果 不同P–v参数组合对熔池几何尺寸的影响规律明显,熔池几何参数达到稳定状态需要经历一定的激光扫描距离(小于1 mm)。随着激光功率增大,熔池长度达到稳定状态所经历的激光扫描距离随之增大,而熔池深度尺寸随之减小。扫描速度增大到400 mm/s时,熔池达到稳定经历的扫描长度缩短了6.7%,扫描速度对熔池稳定性的影响效果不显著。结论 在SLM单道成形过程中,激光功率、扫描速度越大,成形熔池平均长度尺寸也越大;激光功率越大、扫描速度越小,成形熔池深度及平均宽度越大。模拟试验获得重熔效果较好的P–v参数组合为P=200 W、v=800 mm/s,重熔率达到94%。在熔池成形过程中,激光功率对熔池稳定性的影响起主导作用。为了减少成形件的边界翘曲,在打印试件初始成形阶段应在合理激光功率范围内选择较高的激光功率。     

Na0.5Bi0.5TiO3−BaTiO3−SrTiO3陶瓷的相图及电致伸缩性能

目的 利用SrTiO3调控Na0.5Bi0.5TiO3−BaTiO3−SrTiO3(NBT−BT−ST)三元系陶瓷的相结构,在室温下获得性能优异的电致伸缩材料,该材料可用于包装机械物料供给微振动器的研发。方法 采用传统固相合成法制备(1−x)[0.94NBT−0.06BT]−xST陶瓷。在分析(1−x)[0.94NBT−0.06BT]−xST陶瓷相图的基础上,阐述不同相区应变的来源,并系统研究弛豫相区陶瓷铁电、应变和电致伸缩性能等。结果 随着ST含量的增加,(1−x)[0.94NBT−0.06BT]−xST陶瓷的相结构由三方相、四方相两相共存→四方铁电相→铁电相、弛豫相共存→弛豫相。三方、四方两相共存区陶瓷的应变主要来源于晶格变形和非180^o畴转向。铁电、弛豫两相共存区陶瓷的应变主要来源于电场引发弛豫相和铁电相的相变。弛豫相区陶瓷的应变主要来源于样品晶格本征变形产生的电致伸缩效应。在弛豫相区,随着ST含量的增大,(1−x)[0.94NBT−0.06BT]−xST陶瓷的弛豫性增强,电滞回线逐渐变瘦,应变和滞后性均出现不同程度的降低,其中,x=0.40的样品在电场强度60 kV/cm下的应变滞后性降至7.8%,表现出典型的电致伸缩特征。在较强的弛豫性和形成纳米极性微区的作用下,在组分x=0.40时陶瓷在电场强度50 kV/cm下的电致伸缩系数高达0.021 3 m⁴/C²。结论 通过ST调控NBT基陶瓷的相结构,在弛豫相区能够有效地改善其电致伸缩性能。利用该技术制备的陶瓷电致伸缩材料可为包装机械物料供给微驱动器的研发和改进提供技术支持。     

2195铝锂合金热变形流变行为与热加工图研究

目的 研究2195铝锂合金在实验温度360~510 ℃、应变速率0.01~10 s⁻¹条件下的热压缩变形行为,建立其本构模型及热加工图,获取该合金的安全加工工艺参数。方法 采用Gleeble−3500热模拟试验机进行热变形实验,分析合金的流变行为及热加工图,结合微观组织阐述其热变形机理,并对所得最优参数进行热挤压实验验证。结果 2195铝锂合金的流变应力随变形温度增加而减小,随应变速率增加而增加;其热激活能Q为203.643 9 kJ/mol、结构因子A为1.943 9×10¹⁴、应力因子α为0.013、应变硬化指数n为5.883 9。确定合金的主要失稳区工艺参数区间为379~420 ℃、0.75~10 s^–1和480~510 ℃、1～10 s⁻¹,安全加工区间为440~510 ℃、0.01~0.25 s⁻¹。铸态2195铝锂合金的屈服和抗拉强度分别仅为(179±6)MPa和(239±11)MPa,经热挤压实验后分别达到(605±6)、(633±3)MPa,分别提高了3.5和2.6倍;铸态合金的显微硬度仅为(115±1)HV,热加工后型材达到(178±4)HV,相较于铸态合金增加了54%。结论 2195铝锂合金的流变行为符合正应变速率敏感特征,其安全加工区域集中在高温低应变速率区,主要发生了动态再结晶,实验型材在此区域表现出卓越的力学性能。     

空化水射流冲击微成形数值模拟与实验研究

利用空化水射流中空泡溃灭产生的高压冲击波使TA2箔材产生微塑性变形,分析水射流主要工艺参数对微成形质量的影响规律。采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟和实验研究对比的方法,通过不同冲击压力和持续时间对成形深度、成形件厚度减薄率影响的数值模拟,并进行成形工件形貌的实验验证。结果显示,对于不同冲击压力峰值和冲击压力持续时间下的板料成形,随冲击压力峰值和持续时间的增加,其成形深度、成形件厚度减薄率呈正比增加;当数值模拟冲击压力峰值Pmax=2.2 GPa、冲击压力持续时间t=40 ns时,与实验入射压力P=20 MPa、冲击时间t=1 min时的试样截面轮廓成形曲线和截面厚度减薄结果比较一致。TA2箔材微成形件圆孔阵列特征在空化冲击区内表面质量良好,具有较大的成形深度及其较好的成形深度一致性。     

Al-Zn合金热成形本构模型

目的 表征Al-Zn合金在预时效强化温热成形工艺下的流动行为。方法 利用MMS200热模拟机对Al-Zn合金进行热拉伸试验,变形参数分别为变形温度180~220 ℃、应变速率0.01~1 s^?1。通过对试验值进行修正,可得到不同变形条件下的真应力-应变曲线,并建立应变补偿的含Z参数本构模型和PSO-BP人工神经网络本构模型。结果 Al-Zn合金热变形过程中呈现正的应变速率敏感性和热软化效应;应变补偿的含Z参数本构模型的R值和EAARE值分别为0.961和8.761%;而PSO-BP人工神经网络本构模型的R值和EAARE值分别为0.993 5和2.51%。结论 PSO-BP人工神经网络本构模型的预测值和试验值高度吻合,拥有更准确、更快速的数据采集和分析能力,对铝合金及其他合金材料的热变形行为预测有着重要意义。     

热处理工艺对黏结剂喷射3D打印17−4PH不锈钢微观组织与性能的影响

目的 探究热处理工艺对黏结剂喷射3D打印17?4PH不锈钢样品微观组织、力学性能及电化学腐蚀性能的影响规律,为BJ3DP技术制备综合性能良好的17?4PH不锈钢零件提供参考。方法 基于黏结剂喷射3D打印技术制备17?4PH不锈钢生坯,并将其固化、脱脂、烧结,得到烧结态样品,然后对烧结态样品进行热处理,热处理工艺为在1 040 ℃固溶热处理2 h,随后分别在410、480、550 ℃下热处理3 h后空冷至室温。对烧结态和热处理态样品进行金相试验、单向拉伸试验以及电化学腐蚀试验。 结果 经热处理后,试样在480 ℃时效热处理3 h时力学性能提升最为显著,其屈服强度由608 MPa提升至806 MPa,抗拉强度由1 159 MPa提升至1 245 MPa,伸长率由3.6%提升至13.6%。当时效热处理温度提升至550 ℃时,由于沉淀相的粗化,其力学性能有所下降;同时,电化学腐蚀性能中腐蚀电流密度(Jcorr)减小,腐蚀电位(Ecorr)增大,电荷转移电阻(Rct)增大,出现明显的钝化区。结论 黏结剂喷射3D打印17?4PH不锈钢经热处理后力学性能得到提升,试样在480 ℃时效热处理3 h时力学性能提升最为显著,优于商用热轧17?4PH不锈钢,电化学腐蚀性能与商用热轧17?4PH不锈钢电化学腐蚀性能水平相当。     

成形角度对选区激光熔化4Cr5MoSiV1钢组织和性能的影响EI北大核心CSCD

选区激光熔化(SLM)成形4Cr5MoSiV1钢具有良好的强/硬度以及耐磨性是提高其使用寿命的重要保证,为优化SLM成形4Cr5MoSiV1钢的组织和性能,研究不同成形角度下4Cr5MoSiV1钢试样的显微组织、显微硬度、拉伸性能和耐磨性。结果表明:随成形角度的增加,试样熔道间的热量累积程度降低,晶粒尺寸减小,细晶强化作用增强,故试样的显微硬度升高。随成形角度的增加,拉伸试样的滑移搭接面数量增多,滑移程度增加,且熔道边界处分正应力值降低,故试样的抗拉强度和断裂伸长率均升高。磨损试样的磨损机制以黏着磨损和氧化磨损为主,且随成形角度增加,试样的耐磨性升高。同一成形角度下,试样底层表面经多次热量累积后,其细晶强化和固溶强化作用减弱,显微硬度和耐磨性均降低。SLM成形4Cr5MoSiV1钢试样的显微硬度、耐磨性和拉伸性能呈正相关,45°成形角度下试样的力学性能最高,抗拉强度最高为1576.5 MPa,断裂伸长率最高为17%,顶层表面的显微硬度最高为608.4HV,顶层表面的磨损率最低为4.95×10^(-9)kg·N^(-1)·m^(-1)。     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。     

Assurance of the Uniformity of Measurements of the Power of Laser Radiation

On the basis of an analysis of the principle underlying the construction of standards and systems designed for reproduction of the unit of mean power and energy of laser radiation, it is shown that these standards consist of unified subsystems that carry the principal metrological load. By means of such a division, it is possible to realize a systems-engineering synthesis of standards with preassigned error. __________ Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 11, pp. 20–23, November, 2005.     

方波幅度的测量不确定度

介绍了用众数法评价方波幅度时的不确定度分析和评价过程;讨论了主要的不确定度来源,包括众数判别区间的影响、波形测量系统幅度测量误差的影响等等;给出了减小不确定度的主要措施,并结合一个实例,给出了方波幅度的不确定度评价结果。     

Assurance of the Uniformity of Measurements of Energy of Short-Pulse Coherent Radiation

Ways of creating unified automatized reference (calibration) and standard measurement equipment for the purpose of developing a subsystem for the assurance of the uniformity of measurements of the energy of short-pulse laser radiation are considered. __________ Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 11, pp. 24–28, November, 2005.     

水线震荡对斜拉桥拉索风雨激振稳定性的作用

从理论和试验两个方面研究了水线震荡对斜拉桥拉索风雨激振稳定性的作用。建立了拉索和水线的运动方程，应用李雅普诺夫函数给出了水线不平衡角的判别公式。设计了一种新型的带有可运动人工水线的拉索模型，并进行了风洞试验。理论和试验结果表明，水线震荡是导致拉索风雨激振具有较大不稳定范围的主要原因。试验结果证明了理论模型和分析的结果是正确的。     

二硝基重氮酚重氮化反应机理再探

文中依据杂化理论分析了亚硝酸的结构特点，主要以分子结构理论为基础，从理论上指出在ＤＤＮＰ重氮化反应中，可能是氯化亚硝酰作为重氮反应的亲电试剂，其进攻发生在氨基的氮上，从而推测了获得ＤＤＮＰ的反应历程。     

逻辑分析仪部分参数测量结果的不确定度评定

介绍了逻辑分析仪部分参数测量结果的不确定度分析评定方法,评定过程及结论,可应用在对于计量标准进行相应指标的不确定度评定分析上。     

空压机轴承箱蜗壳温度探头油封改造

由于空压机进气侧轴承箱蜗壳温度探头密封效果不好,使空压机及其后续管道受到油污染。后将温度探头的O形圈密封改为骨架油封,杜绝了轴承箱漏油问题。文章简介空压机的结构和技术参数,详细介绍了骨架油封的制作和优点。     

Calculation of the Heat of Combustion of Hydrocarbon Components of Fuels

Development is continued of the empirical method for the calculation of the heat of combustion of organic compounds and, in particular, of hydrocarbons of different structures by the additive scheme based on their chemical structure.