NaF对Al-Fe2O3体系自蔓延高温合成燃烧过程的影响

用Al、Fe2O3、NaF等混合粉末,在钢管内利用重力自蔓延燃烧合成(SHS)技术制备陶瓷内衬复合钢管。研究NaF的加入量对Al-Fe2O3自蔓延反应体系燃烧合成过程、燃烧产物和性能的影响,讨论燃烧合成机理。结果表明,NaF作为Al-Fe2O3自蔓延反应体系的稀释剂,随NaF加入量的增加,体系的自蔓延速率呈现先减小后增大的趋势。在钢管内壁的陶瓷形成过程中,NaF通过降低熔体结晶温度和熔体动力粘度而促使陶瓷致密。     

电场对AZ31B/Al扩散结合界面结构及力学性能的影响

应用电场激活扩散连接技术(FADB)进行AZ31B与铝的固相连接,研究电场条件下结合界面快速形成的微观结构及其力学性能。采用OM、SEM、EDS及XRD等分析扩散溶解层的微观组织、成分分布和剪切断口形貌及相组成,并利用显微硬度计和微机控制电子万能试验机对接头界面扩散区显微硬度和接头抗剪强度进行分析。研究结果表明,激活电流降低扩散界面金属化合物生成的激活能,促进Mg-Al间的扩散反应,形成的梯度扩散溶解层对提高接头抗剪切强度有显著影响。在温度为450℃,时间为50 min,电流密度为80 A/cm2时,过渡层宽度达120μm,接头抗剪强度最大值35 MPa。     

气体电极反应对稳恒电场的影响

针对建立稳恒电场过程中气体电极反应对稳恒电场的影响,提出了气体电极反应对稳恒电场的影响规律,并通过合理地控制两个极板电位可以有效抑制气体的产生。利用有限元法分析了气体电极反应对稳恒电场的影响规律,并根据Nernst方程求解了气体电极反应产生的条件。仿真结果表明,气体电极反应会削弱海水中稳恒电场的强度,产生的气泡会对附近海水区域的电场产生畸变,使电场出现较大的波动,通过抑制极板上的气体电极反应,可以有效提高电场探测电极的校验精度。     

耐烧蚀梯度涂层材料的研究

运用磁控溅射ＰＶＤ法制备了具有梯度过渡的“Ｔａ－１０Ｗ／钢梯度涂层材料”，并用ＡＥＳ、ＳＥＭ，ＸＲＤ等手段对涂层的成分分布和组织结构进行了分析。     

梯度堆焊合金层界面组织特征及性能

在Q235A基体上采用药芯焊丝埋弧焊和自保护明弧焊方式,依次堆焊包含"20Cr2Mn12Ni Mo N韧性过渡层+Cr12W3Mn塑性缓冲层+Cr20Ti Mn Si高铬耐磨层"结构的堆焊合金。借助光学显微镜、扫描电镜、X线衍射仪和显微硬度计等研究堆焊合金层的界面组织特征及性能。结果表明,增加韧性过渡层和塑性缓冲层形成了梯度硬度结构的堆焊合金层,不仅可减小残余应力,而且抑制母材成分的稀释影响,规避网状碳化物和共晶等脆性组织形成。     

关于传像光纤元件过渡层的研究

本文从多组分玻璃光纤的传像元件的芯与包层之间过渡层形成过程-离子交换出发,推导了它的折射率剖面,近似于平方律;讨论了过渡层对传像光纤性能的影响。认为过渡层的深度主要取决于芯径、包层厚度、芯和包层所含的可交换的离子浓度差(即可交换的离子浓度对材料折射率的影响起着主导作用),扩散系数以及离子交换的时间。另外,当过渡层较小时,光纤的NA略有下降,串光会增加,但影响不大。再次,若要用芯和包层之间的离子交换的方法来制作梯度光纤,则必须保证包层厚度大于芯的半径、芯和包层的折射率足够大、扩散系数也要足够大。     

Ti- 6Al- 4V表面双层辉光离子渗Cr研究

利用双层辉光离子渗金属技术,在Ti-6Al-4V的表面渗入Cr元素,形成Ti-Cr阻燃合金层。系统地研究了温度、保温时间、源极电压、工件电压、极间距等工艺参数对渗层显微组织、成分及厚度的影响,得出了合理的工艺参数。870℃渗Cr 2 h,渗层厚度可达到60μm以上。阻燃合金层的成分呈梯度分布,显微组织为基体组织加少量弥散分布的Cr2Ti金属间化合物。初步阻燃试验证明,渗Cr合金层起到了预期的阻燃效果。     

预热对自蔓延燃烧合成TiB2-TiC-(Ti,W)C复相陶瓷组织及性能的影响

通过引入预热工艺,提高反应体系绝热温度,采用超重力场辅助自蔓延燃烧合成技术,成功制备出TiB_2-TiC-(Ti,W)C复相陶瓷,并探究预热温度对反应绝热温度及产物组织性能的影响。研究表明:当预热温度较低时,陶瓷晶粒较粗大,组织均质性、致密性较差,断裂韧性偏低;随着预热温度的提高,陶瓷组织不断改善,断裂韧性不断提高,当预热温度为498 K时,显微组织和力学性能达到最优;进一步提高预热温度,会使陶瓷性能下降。     

钛碳比对原位合成TiC_P/钢基表面复合材料组织和性能的影响

将不同质量配比的Ti粉和C粉等经球磨并压制成预制块,黏接到EPS泡沫模型的表面上,采用真空消失模铸造法浇注高温钢液引发自蔓延高温合成(SHS)反应,制备原位合成Ti C颗粒增强钢基表面复合材料。通过X-ray、OM、SEM、EDS及硬度测试等方法,研究复合材料的显微组织和力学性能。结果表明:当钛碳质量比为3.5时,制得的复合材料合金层表面质量良好,组织致密;复合材料由复合层、过渡层和基体3部分组成,复合层组织由Ti C、(Fe,Ti)C颗粒和α-Fe基体相构成,Ti C颗粒呈圆球或近圆球形状,分布均匀;表面复合材料硬度由表及里呈下降趋势,最高硬度值,为70HRC。     

高温自蔓延反应合成功能材料的研究进展

简要总结了自蔓延高温反应(SHS)的国内外发展过程。从SHS前驱体元素体系的组成及SHS产物的应用方向(粉体功能材料、陶瓷材料、涂层材料等)进行了分类阐述,着重分析了未来含能材料在SHS方面的应用。其次,重点分析了适用于不同应用方向SHS材料的点火机制、反应机制、热力学和动力学等理论分析,在此基础上提出绝热温度不是SHS反应唯一判据的新观点。最后,介绍了自蔓延高温反应的燃烧机理,阐明了反应物粒径、球磨参数、反应物压坯压力等工艺参数对SHS反应的影响,同时对SHS技术发展中存在问题进行了分析。     

Sm12.8Fe87.2合金氮化前后高能球磨的研究

用破碎法制备了Sm12.8Fe87.2合金及其氮化物,对比研究了高能球磨工艺对母合金及其氮化物粉末的形貌、组织结构 及磁性能的影响。研究发现,高能球磨细化Sm12.8Fe87.2合金粉末或Sm12.8Fe87.2Nx氮化物粉末的过程均由大粉末颗粒→压延或 断裂成层片状→断裂成小颗粒3个阶段循环组成,并均在球磨一定时间后使粉末中的Sm2Fe17型相完全非晶化,α-Fe含量增 高且没有完全非晶化。球磨细化同粒度氮化物粉末的速度比母合金粉末的快。氮化过程不改变Sm12.8Fe87.2合金粉末球磨后 的相结构。氮化物的非晶化过程应当为:Sm2Fe17Nx(晶态)→SmFeN(非晶)+α-Fe。经两种高能球磨方式得到的氮化物粉末 的矫顽力随着球磨时间的延长而降低,而剩磁与磁化强度值在球磨时间短时降低,延长时间又增高,到球磨到主相非晶化 后又降低。     

三种反应材料药型罩对双靶板毁伤性能实验研究

为验证Al/PTFE、Ni/PTFE、Al/Fe_2O_3/PTFE 3种氟基反应材料的毁伤性能,通过模压烧结的方法制备了3种氟基反应药型罩,同时进行了破甲验证试验。结果显示:3种氟基反应药型罩均能在炸药驱动撞击下发生化学反应,并能有效贯穿第1层靶板,Al/Fe_2O_3/PTFE反应材料制备的药型罩撞击时对靶板的径向膨胀扩孔效应最明显,对第1层靶板的开孔直径达到16cm,但未能贯穿第2层靶板;Ni/PTFE反应材料制备的药型罩在贯穿第1层靶板后能有效贯穿第2层靶板,且对第2层靶板的开孔直径达到1.5cm;3种氟基反应药型罩对第1层靶板的开孔大小依次为Al/Fe_2O_3/PTFE(3~#)、Al/PTFE(1~#)、Ni/PTFE(2~#);对第2层靶板的开孔大小依次为Ni/PTFE(2~#)、Al/PTFE(1~#)、Al/Fe_2O_3/PTFE(3~#)。     

Ni/(TiO_2+Urea)纳米核壳颗粒电磁流变行为的研究

通过sol-gel法制备出Ni颗粒表面均匀包覆尿素掺杂二氧化钛的纳米核壳颗粒Ni/(TiO2+Urea),研究尿素的加入对颗粒的电流变行为、磁流变行为及在电场、磁场同向耦合场作用下的电磁流变行为的影响。结果表明:尿素的加入有效改善颗粒的电流变性能,剪切强度达到40 kPa(4 kV/mm直流电场),是无尿素时的10倍;尿素的加入对颗粒的磁流变性能无影响;然而尿素的加入有效改善了颗粒的电磁流变性能,在2 kV/mm直流电场与148 kA/m磁场的同向耦合场作用下,颗粒电磁流变液的剪切强度达到55 kPa,而无尿素的Ni/TiO2颗粒的电磁流变液的剪切强度仅为45 kPa。尿素中极性基团是提高电磁流变效应的主要因素。对颗粒在电磁耦合场作用下的颗粒形貌进行观察发现,在耦合场作用下,颗粒形成更加粗而致密的柱状结构,因此导致耦合场下电磁流变液强度的提高。     

Ni/TiO_2基电磁流变液的微粒质量分数对其性能、形貌的影响

研究不同微粒质量分数的电磁流变液的性能、形貌,分析性能与质量分数、剪切速率以及所加电、磁场强度的关系。研究表明:同成分电磁流变液在相同的外场作用下随质量分数的增加,其强度增加,最佳质量分数值为30%;在电、磁场作用下微粒的形貌随质量分数增加,微粒链逐渐变粗变多,随电磁场强度的增加其微粒链变粗变壮,并出现相互交织。     

三乙醇胺修饰核壳结构复合微粒的电流变液行为研究

通过力学性能测试、形貌观察,重点研究TiO2/三乙醇胺、Ni/TiO2/三乙醇胺等微粒的电流变液特性,并与Ni/TiO2/Urea进行比较、微粒粒经对电流变液性能的影响。结果表明,在一定浓度范围内随三乙醇胺浓度增加,电流变液剪切强度增加,电流变液形貌的柱、链变粗变壮,粒经越小电流变液强度越高。     

Ni/TiO_2/Urea纳米核壳微粒电流变液的温度稳定性研究

通过测试不同温度下的电流变液性能,考察纳米Ni/TiO2/Urea电流变液的电流变性能、沉降性能随温度的变化规律,从形貌观察佐证了温度对电流变液的影响规律,并与TiO2/Urea电流变液进行对比。发现Ni/TiO2/Urea纳米核壳微粒电流变液随温度的提高,电流变液的强度增大,在3 kV电场下剪切强度由25 kPa提高到30 kPa,增加20%。     

Ni基WC型自熔合金重熔涂层的制备与耐磨性能研究

研究了 Ni基 WC型自熔合金涂层的炉熔制备工艺 ,并考察了涂层的耐磨性能。结果表明 ,在确保涂层不发生过熔流淌的前提下 ,延长保温时间并降低冷却速度能够获得组织致密、无裂纹的高强度涂层 ,并促使涂层与基材间发生成分扩散形成冶金结合。经重熔处理后 ,Ni基 WC型自熔合金涂层的耐磨性得以显著提高。离子氮化没有明显改善 Ni基 WC型自熔合金涂层的耐磨性能 ,但是显著提高了未添加 WC的 Ni基自熔合金涂层的耐磨性能 ,其耐磨性能从比 38Cr Mo Al气体氮化钢差 4～ 5倍提高到优于氮化钢 2～ 3倍     

微凹坑超声电解滚蚀加工间隙多物理场特性及成形规律

针对径向超声能场滚蚀微细电解加工（RUR-EMM）间隙物理场变化复杂、能观性较差等问题,基于数值模拟方法,对加工中间隙多物理场耦合作用及变化规律进行研究。建立加工间隙内电场、两相流场、温度场、声场等多场耦合理论模型,通过数值仿真分析得出多场耦合相互影响变化规律、多场耦合下凹坑成型规律。研究结果表明：在振动频率20 kHz、振幅10 μm、加工间隙50 μm、工具阴极旋转角速度0.6°/s、电解液电导率7.9 S/m工况下,超声能场激励微细电解加工中,间隙内电解液周期性流入、流出加工区;电流密度随振动周期发生周期性变化;电解液温度随超声激励与电化学反应的综合作用升高;与滚蚀微细电解加工相比,RUR-EMM间隙内温度上升3.63%、电流密度提高1.45倍,间隙脉动流场有效促进了产物排出,RUR-EMM凹坑深度最大增加14.21%;微凹坑加工试验结果验证了理论模型的正确性,仿真与实际加工试验深度误差在17.07%以内。     

Al/Ni粉末复合材料冲击反应细观机制

为阐明含能结构材料冲击反应机理,开展以Al/Ni粉末复合材料为代表的含能结构材料冲击反应细观模拟研究。基于Al/Ni粉末复合材料的扫描电镜照片建立细观有限元模型,并结合Mie-Grüneisen状态方程描述Al/Ni粉末复合材料冲击压缩行为。在此基础上,基于反应扩散模型建立考虑多组分固相反应的Al/Ni粉末复合材料冲击反应细观模型,分析细观尺度上物质输运过程、冲击反应演化规律及冲击波传播特性。研究结果表明：Al/Ni粉末复合材料在冲击压缩速度(即粒子速度)为400 m/s时仅发生了微弱的化学反应,且化学反应程度随着冲击压缩速度的增大的加剧;化学反应最初发生于Al-Ni界面处,然后垂直于界面发展;冲击反应将引起材料冲击温度和压力的增高,同时对冲击波的传播起到强化作用。