高端冷轧箔带形状/性能协同测控现状及趋势预测

随着柔性屏、微型机电、医疗仿生、环保节能等高端产品的快速发展和迅速产业化,不同材质、规格的特种合金箔带的市场需求和质量要求水涨船高,尤其以厚度0.1 mm以内的压延箔带原材料,在微成形、微制造、微装备等高端领域不可或缺。然而,在轧制形变过程中,大宽厚比高端箔带受晶粒、织构、表面形貌、瞬态温度和力学状态的影响明显,普遍存在不同程度的尺寸效应和局部失稳现象,不仅直接影响退火组织和精整工艺制度,使箔带生产关联工序繁多,而且形状尺寸和力学性能差异大,间接影响产品质量,导致成本激增。为了从根本上解决难变形合金箔带的形状/性能指标,提高其室温/低温冷轧形变特性和综合性能,不仅需要从微观组织和表面形貌多角度重构传统的各向同性本构关系,考虑晶粒、织构、热、力、位移差异带来的尺寸耦合特征和同步匹配关系,而且还需要从检测仪器仪表、工况误差、大数据聚类评估等角度,协同分析形变、性能之间的逻辑关系和调控规律,从而改善板形、板厚、表面质量、机械性能等指标。基于上述思路,分别从形状/性能表征、形变机理、测控过程、检测装备、数学模型等方面,阐述总结了当前冷轧箔带的研究现状,梳理了瞬态温度、组织形貌、界面形貌、形变形状和力学性能之间的关系,并针对难变形新材料的异步电轧改形改性新工艺和室温增塑增韧成形机制进行了趋势预测,尝试为大宽厚比特种合金箔带形状/性能协同测控的理论研究和快速应用提供新的思路。     

国内外摆动辗压技术的研究和发展

介绍了摆动辗压成形技术在美国、英国、波兰、前苏联、瑞士、日本和德国等工业发达国家的研制和生产概况。综述了我国科技工作者在摆动辗压机的机身设计计算与制造、摆头的设计计算、摆动辗压的运动轨迹以及摆动辗压成形过程中坯料与摆头之间的接触情况等;在摆动辗压成形过程中的应力、应变分布的实验研究与数值模拟分析,缺陷形成机理分析,以及摆辗变形力的工程计算等;热摆动辗压成形工艺、温摆辗成形工艺和冷摆辗成形工艺在汽车、摩托车、五金工具和兵器工业等加工制造业的工程应用等方面所作的成形机理、数值模拟、设备和工艺研究情况。     

Hydro- abrasive jet machining modeling for computer control and optimization

Use of hydro-abrasive jet machining (HAJM) for machining a wide variety of materials—metals, poly-mers, ceramics, fiber-reinforced composites, metal-matrix composites, and bonded or hybridized mate-rials—primarily for two- and three-dimensional cutting and also for drilling, turning, milling, and deburring, has been reported. However, the potential of this innovative process has not been explored fully. This article discusses process control, integration, and optimization of HAJM to establish a plat-form for the implementation of real-time adaptive control constraint (ACC), adaptive control optimiza-tion (ACO), and CAD/CAM integration. It presents the approach followed and the main results obtained during the development, implementation, automation, and integration of a HAJM cell and its computer-ized controller. After a critical analysis of the process variables and models reported in the literature to identify process variables and to define a process model suitable for HAJM real-time control and optimi-zation, to correlate process variables and parameters with machining results, and to avoid expensive and time-consuming experiments for determination of the optimal machining conditions, a process predic-tion and optimization model was identified and implemented. Then, the configuration of the HAJM cell, architecture, and multiprogramming operation of the controller in terms of monitoring, control, process result prediction, and process condition optimization were analyzed. This prediction and optimization model for selection of optimal machining conditions using multi-objective programming was analyzed. Based on the definition of an economy function and a productivity function, with suitable constraints relevant to required machining quality, required kerfing depth, and available resources, the model was applied to test cases based on experimental results.     

焊接缺陷对聚乙烯管道焊接接头强度的影响

聚乙烯燃气管道由于其耐腐蚀、柔性好、施工效率高等优良特性,已逐渐在城镇燃气运输中取代钢制管道,成为主要的输送方式。聚乙烯管道的安装主要采用电熔和热熔焊接方式,存在的主要焊接缺陷有过焊、冷焊、氧化皮未去除、电阻丝错位、孔洞等,文中研究了不同焊接缺陷对聚乙烯焊接接头强度的影响程度及影响机理。采用拉伸、压扁、SEM和EDS测试方法对带有人为缺陷的焊接接头进行分析测试。拉伸、压扁力学性能结果表明,影响聚乙烯管道焊接接头强度的主要缺陷为冷焊、过焊、氧化皮未去除、电阻丝错位,其中氧化皮未去除对接头强度的影响最大,为正常焊接断裂应力的0.4%;SEM和EDS测试结果表明,含有氧化皮的管材分子链易交联、断链,流动性差,热氧老化的硬质斑块和机械划伤阻碍了聚乙烯母材大分子链的扩散,同时在紫外线、光、热等作用下,氧与聚乙烯表面分子链发生反应,形成大量羟基自由基团,使得聚乙烯分子链发生热氧老化和降解,大大降低了聚乙烯接头强度。     

十论现代表面工程

表面加工技术可以追溯到古代,后来形成油漆、电镀、热喷涂三个行业.20世纪60年代,电子束、离子束和激光束进入表面加工技术领域,引发了表面技术翻天覆地的变化与进步,逐步形成现代表面工程学.以最简要的方式论述了现代表面工程的确切定义、两大使用原则、三大技术、四大功能、表面工程学的形成.现代表面工程的确切定义为:物体表面施加保护层的理论、技术、材料、工艺和标准称为表面工程.两大使用原则为表面与整体同时进行设计制造的原则、建立和维持表面保护层完整性原则.三大技术包括表面改性转化技术、薄膜技术和涂镀层技术.四大功能包括控制腐蚀、摩擦润滑匹配、表面功能转化和表面装饰.表面工程学包括坚实的理论基础、雄厚的技术内涵、表面保护层的设计、实施工程车间的设计与检测和不同领域广泛的应用研究.     

非阀金属的等离子体电解氧化研究进展

等离子体电解氧化技术通常用于Al、Mg、Ti等阀金属表面形成高性能陶瓷层,较少涉及非阀金属。主要介绍了碳钢、铜、锌及其合金等“非阀金属”的等离子体电解氧化技术的最新进展。列举了碳钢在不同的电解液成分、电参数、氧化时间等工艺参数条件下制备所得涂层的相关性能,阐述了碳钢在等离子体电解氧化过程中绝缘膜击穿优于气膜击穿的成膜理论。分析了铜及其合金在硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐及其混合电解液中的等离子体电解氧化行为,并探究了涂层的耐腐蚀和耐摩擦性能及形成机理。阐述了在不同的工艺参数下锌及其合金在耐腐蚀、耐摩擦、气敏传感和生物降解性的研究,并且论述了阀金属与非阀金属成膜的差异所在。最后,对非阀金属等离子体电解氧化技术后续的发展进行了展望。     

Acoustic emission during phase transformations in alloys

Conclusion The phenomenon of acoustic emission can be used in studying the characteristic features of the mechanism, kinetics, and energy parameters of the martensitic transformation: determination of the martensite points and the amount of martensite that is formed, measurement of the rate of initiation and growth of martensite crystals, investigation of preliminary processes, establishment of the incubation period and the early stages of the formation of martensite, determination of the type of kinetics, structural mechanism, and morphology of the martensite that is formed, and the formation and annihilation of transformation twins, and determination of the degree of cooperativeness of the transformation, the presence and degree of the autocatalysis effect, and the heterogeneity of the shear strain during the transformation. The possibility of AE development during certain diffusion transformations requires confirmation. A more profound and objective investigation of the AE effect (among other things, a detailed study of the mechanism governing the development of AE signals and the identification of their sources), further improvement and standardization of the methods and equipment used are necessary.Gor'kii Research Physicotechnical Institute. Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 8, pp. 30–36, August, 1982.     

Phase Field Crystal Model and Its Application for Microstructure Evolution of MaterialsEI北大核心CSCD

With the rapid development of computer technology, the roles of computer numerical simulation technology in materials are more and more prominent. Computer numerical simulation technology, real experimental observation and theoretical model analysis are the same important and are known as three great scientific research methods since the 20th century. In this paper, several important computational numerical simulation methods are briefly compared, firstly, in the spatial characteristic resolution scale and the characteristic time scale, for example, for molecular dynamics (MD), traditional phase field (TPF), and phase field crystal (PFC) method. For simulation of microstructure evolution in nano-scale, the PFC method is of the advantage on the characteristic time scale. Then, the PFC model, and its physical and mathematical basises for establishment, as well as the special feature of the method, are introduced. Next, the development of the PFC models are presented, including the PFC model of binary and multi-element alloys, of gas-liquid-solid three systems, of two-mode and multimode systems, as well as the key technology and the main procedure of the numerical calculation of the dynamic equation solution. After that, combining with the research works of the authors' group in the microstructure evolution of materials, several examples of important aspects of application of the PFC model are presented, including the nanostructure of defects of materials, dendritic growth and heterogenous epitxial growth, premelting under deformation at high temperature and dynamic recovery, extension and bifurcation of cracks on nanoscale, matalllic glass transition, defect structures of graphene, voids formation of electromigration in metal interconnects, microstructure in multiferroic composite matrials, and the formation of the structure of the metal foams. Finally, a summary is given and the development direction and future emphasis application and new fields of the PFC model are pointed out.     

SrAl2O4基应力发光监测预警涂层的研究进展

采用应力发光材料在目标结构表面构筑功能涂层可对结构损伤进行实时监测预警,不仅提高了设施的安全性,还为检修工作和损伤机理的研究提供了帮助,应用潜力巨大。为促进这类涂层的研发与应用,首先介绍了弹性应力发光材料的发展历程及基本特征,通过对比突出了SrAl₂O₄基材料的综合优势。然后详细分析了SrAl₂O₄基质的晶体结构、缺陷类型对能级分布、电子运动状态以及光的吸收与发射性能的影响,并论述了元素掺杂对发光强度、波段和灵敏度等发光性能的影响。接着介绍了应力发光常用的检测表征方法和基于现象分析形成的应力发光机理。在此基础上,进一步总结归纳了制备应力发光粉末的主要方法以及影响其物相结构、晶体尺寸和发光性能的核心因素,分析了各自的优缺点。详细介绍了制备监测预警涂层的表面技术和工程应用案例,发现该类涂层仍存在敏感度不高、后处理工艺苛刻和界面结合差等问题。最后,从探究应力发光本质、制备实用性更强的预警涂层和制定生产测试标准3个角度提出了一些建议。     

光热超疏水材料防除冰机理及应用研究进展

液滴的冻结、积聚往往会对生产、生活造成不利影响,降低设备的运行功效,甚至严重危害生命安全。相较于需要借助外力的主动式防除冰技术,超疏水表面优异的拒水性使其能够实现被动式防除冰,且无需消耗外部能量,从而受到广泛关注。在此基础上,光热超疏水表面结合了主动防除冰和被动防除冰两方面的优势,能在结冰过程的各个时期发挥作用。比如,在结冰前促进液滴的自清除,在结冰时升温表面、延缓成核,在结冰后加速融冰、快速除冰,从而实现节能且高效的固体表面防除冰。概述了超疏水表面的润湿特性和防除冰机理,重点介绍了不同种类光热材料的光热转化机理,包括基于分子热振动的碳纳米光热材料,基于纳米粒子等离激元效应的光热材料,以及基于电子?空穴对非辐射弛豫的半导体光热材料。总结了常用的提高光热转化效率的思路方法,并对比了各类光热超疏水表面在结冰、防冰、除冰及光热响应等方面的性能。最后,针对光热超疏水材料在制备和实际应用中可能存在的问题,分析了未来的发展方向与面临的挑战,为光热超疏水材料的进一步发展与应用提供思路。     

高电压正极材料LiMnPO4的研究进展

高电压正极材料LiMnPO4具有无毒、电压高、比容量高、循环性能和安全性能好等优点成为锂离子电池正极材料的研究热点之一,但是较低的电子导电率、本征电导率及较差的倍率性能限制了该材料的实际应用。近几年来,通过增强颗粒间电子导电性、提高颗粒内部的本征电导率和减小颗粒尺寸等,显著提升了LiMnPO4材料的电化学性能。本文介绍了LiMnPO4材料的结构和特点以及近年来国内外的合成和改性方法,包括高温固相法、溶胶-凝胶法、水热法、喷雾干燥法、表面包覆、掺杂和制备纳米尺寸材料等。揭示了目前LiMnPO4的研究现状和存在问题,并对今后的发展前景以及研究的重要方向进行了评述。     

铝及铝合金仿木纹着色技术

综述了铝及铝合金的性能、应用领域、表面处理的方法及将来的发展趋势.着重阐述铝及铝合金仿木纹着色的发展潜力、仿木纹着色不同方法及其特点和木纹形成原理,尤其对电化学法形成木纹的不同工艺及原理作详细的论述,其中包括电化学法木纹处理工艺的体系及组分作用、去膜工艺、阳极氧化、着色和封闭等工序,提出了铝及铝合金仿木纹着色的应用前景及未来发展方向.     

阿拉尔耕地沙土与65Mn摩擦行为的研究

目的 探究阿拉尔耕地沙土与65Mn的摩擦学行为,为高速犁结构设计、优化和材料选择提供理论基础。方法 采用摩擦磨损试验机,选择土壤含水率、平均粒径、载荷、转速和摩擦时间等5个参数进行单因素多水平试验,研究沙土对65Mn的摩擦行为,并对各因素水平下金属磨损形貌进行分析。结果 随着含水率的增加,土壤黏附力和润滑水膜的厚度增大,摩擦因数减小,磨损量呈二阶抛物线规律;随着平均粒径的增加,微观接触面积减小,摩擦因数、磨损量与粒径呈负相关;随着载荷的增加,磨料挤压嵌入金属表面,使得微观切削量增加,摩擦因数呈小幅上升趋势,磨损量呈大幅上升趋势;随着转速的增加,摩擦因数、磨损量变化较缓和;随着摩擦时间的增加,因热量的累积,摩擦因数和磨损量呈上升趋势,土壤与金属的摩擦逐渐演变为土壤之间的摩擦。分析磨损形貌发现,65Mn金属磨损表面始终伴随着磨料磨损造成的犁沟、疲劳和剥落,还发现了腐蚀磨损造成的裂纹,表面金属材料被腐蚀成金属盐结晶体,2种形式的磨损交互影响,加剧了65Mn的磨损。结论 方差分析表明,与土壤含水率、载荷、转速相比,平均粒径和摩擦时间对沙土与65Mn的摩擦因数的影响较大,平均粒径对65Mn的磨损的影响最大。     

高温合金磨削热力耦合及其对表面完整性的影响研究现状

高温合金具有耐热性、耐腐蚀性等优良性能,被广泛应用于航空发动机的精密制造与修复。磨削能够提高部件的加工精度和表面完整性,是加工高温合金材料的重要方法。在磨削过程中,高温合金因材料的高强韧性,使得磨具磨损严重,并且磨削时冷却液难以进入磨削弧区,导致高温合金的磨削力和磨削温度较高。在多刃磨削加工下,复杂的热-力耦合过程对高温合金表面完整性有着重要影响,表面完整性直接影响服役性能。从产生机理、表征方法及控制等方面阐述了磨削热和磨削力的研究现状,首先介绍了高温合金磨削热及磨削力产生的机理及原因,进而从刚性磨削和柔性磨削的角度综述了磨削温度和磨削力的预测模型及方法,从冷却润滑、工艺参数优化及砂轮结构改进等方面调研了磨削温度和磨削力的控制策略。从间接耦合法的角度介绍了磨削热-力耦合建模过程。最后,在概述磨削热力耦合的基础上,总结了在磨削热力耦合作用下高温合金的表面粗糙度、表面形貌、组织结构及残余应力等方面的研究成果,并对高温合金磨削热力耦合作用的研究方向进行了展望。     

金属材料在高温碳气氛中的结焦与渗碳行为

叙述了碳气氛温度、金属材料种类及表面状态、构成碳源的气体种类、比例及流速等因素对金属材料结焦行为的影响，介绍了催化结焦的引发机理及其应用．然后以FeCrNi合金为例，分别介绍了内部渗碳和金属粉化这两种渗碳行为，并叙述了温度、碳气氛、合金材料晶体结构及成分构成的影响．最后分析了结焦和渗碳的关系，并介绍了添加结焦抑制剂、调整金属材料结构及成分构成、表面涂层化3种防护对策。     

利用“喂线法”处理离心复合轧辊芯部球墨铸铁水

采用脱硫-孕育-球化处理站＂喂线法＂处理离心复合轧辊球芯铁水,可改善脱硫、球化、孕育效果,减缓球化与孕育衰退,提高铁水质量;减少球化剂用量,降低成本,实现节能、降耗、减排、改善作业环境的目标;实现操作＂机械化、自动化,数字化、智能化＂的目标,符合科学发展观要求,符合建立资源节约型,环境友好型新型社会主义国家的要求,实现经济效益和社会效益双丰收目标。     

从铅银渣中回收金银概况

为实现铅银渣中金银的综合回收,对铅银渣物理化学性质、有价金属含量、赋存状态、铅银渣中金银的回收方法、研究进展及其应用情况进行综述。铅银渣粒度细、酸度强、可溶物含量高,渣中矿物经历过相体转化由硫化物转变成氧化物,以再造矿物形式存在,选矿难度大;铅银渣有价金属铜、铅、锌、金、银含量较高,经济价值可观。目前,从铅银渣中回收金银的主要方法为浮选法、湿法、火法、湿法-火法联合、选冶联合等。通过分析各种方法优缺点,指出单一的浮选法流程简单、成本低,但金银回收率低;湿法、火法或湿法-火法工业应用良好,但是存在工艺复杂、成本高;选冶联合方法金属回收率高、流程适应性强,便于连续操作,具有较好的发展应用前景。     

摆动辗压机的现状及其发展

介绍了波兰、瑞士、日本、德国、美国、英国、前苏联（俄罗斯）与中国等国内外各时期典型摆动辗压机的研究状况。阐述了摆动辗压机的基本工作机理及不断发展着的技术参数，包括摆辗压力，滑块速度与行程，摆头转动速度与频率，摆头轨迹与角度，摆辗精度与变形力，摆辗件及坯料的尺寸范围，驱动泵及摆头的电机功率，摆动辗压机总功率与生产率等重要指标，同时分析了摆动辗压机在国内外的应用状况并指明了其发展方向。     

摆动辗压机的现状及其发展

介绍了波兰、瑞士、日本、德国、美国、英国、前苏联（俄罗斯）与中国等国内外各时期典型摆动辗压机的研究状况。阐述了摆动辗压机的基本工作机理及不断发展着的技术参数,包括摆辗压力,滑块速度与行程,摆头转动速度与频率,摆头轨迹与角度,摆辗精度与变形力,摆辗件及坯料的尺寸范围,驱动泵及摆头的电机功率,摆动辗压机总功率与生产率等重要指标,同时分析了摆动辗压机在国内外的应用状况,并指明了其发展方向。     

The biomechanics toolbox: experimental approaches for living cells and biomolecules

The mechanical behavior of biological materials has been studied extensively at the tissue, organ and systems levels. Emerging experimental tools, however, enable quantitative studies of deformation of individual cells and biomolecules. These approaches also facilitate the exploration of biological processes mediated by mechanical signals, with force and displacement resolutions of 0.1 pN and 0.1 nm, respectively. As a result of these capabilities, it is now possible to establish the structure-function relationships among the various components of a living cell. In order to fully realize this potential, it is necessary to critically assess the capabilities of current experimental methods in elucidating whether and how the mechanics of living cells and biomolecules, under physiological and pathological conditions, plays a major role in health and disease. Here, we review the operating principles, advantages and limitations, and illustrative examples of micro- and nano-scale mechanical testing techniques developed across many research communities to manipulate cell populations, single cells, and single biomolecules. Further, we discuss key opportunities for improved analysis of such experiments, as well as future directions and applications.