电流方式对5356-TIG增材制造组织性能的影响

采用交流钨极氩弧焊(AC-TIG)方法成形多层单道5356铝合金薄壁件,研究电流方式对堆焊结构显微组织及力学性能的影响。结果表明:无脉冲电流方式成形件结合层组织呈枝晶状,基体存在大量尺寸为50～100μm的气孔和缩孔等缺陷,沉积层由尺寸为100～150μm的粗大等轴晶组成;脉冲电流试样结合层由具有明显择优取向的细小枝晶组成,气孔尺寸减小,沉积层由尺寸为50～100μm的等轴晶组成;两种电流成形试样硬度值变化规律相似,即沉积层硬度值稳定而结合层波动剧烈,脉冲电流成形试样强塑性均高于无脉冲电流,两种试样在拉应力作用下均沿切向以韧性断裂为主,断口呈典型等轴韧窝状。结果表明:采用低频交流脉冲调质堆焊工艺,可获得最佳堆焊结构件,为实际工程应用提供理论依据及技术支撑。     

高硅铝合金缸套材料腐蚀加工技术研究

采用三维视频显微金相技术对高硅铝合金缸套材料的组织构成、颗粒尺寸以及碱腐蚀深度进行测试与评价;用激光共聚焦显微镜技术对碱腐蚀界面颗粒凹凸以及表面纹理进行观察与描述;用往复式摩擦磨损实验机对碱腐蚀试样进行摩擦学性能评价。结果表明:高硅铝合金组织中主要由硅颗粒及第二相硬质点颗粒构成,平均硅颗粒尺寸为4.00μm,平均第二相颗粒尺寸为3.05μm;随腐蚀时间、深度的增加,腐蚀界面区域增大,表面凸凹及纹理更加清晰,当碱的质量分数为5%,溶液温度为40℃,腐蚀时间为30~40 s,摩擦学性能最优越。     

TNT熔铸炸药内部结晶组织的数值模拟

为了探究熔铸炸药内部的微观结晶组织形貌,提高炸药柱的成型质量,采用ProCAST铸造模拟软件中的CA?FE模块对TNT熔铸炸药内部结晶组织进行了数值模拟。利用CA?FE模块中的元胞自动机,预测了不同工艺条件与TNT形核参数下药柱内部晶粒的形貌和尺寸,并通过调整熔体的形核过冷度、浇注温度和冷却速度,得出了晶粒细化工艺改进措施。结果表明:随着熔体的体形核过冷度的减小,药柱内的等轴晶区逐渐增大,晶粒平均尺寸由715.5μm减小到458.5μm;随着熔体的面形核过冷度减小,药柱内部晶粒形貌没有明显变化,平均尺寸由715.5μm增加到719.2μm;随着熔体浇注温度的降低,药柱内部等轴晶区逐渐增大,晶粒平均尺寸由1114.5μm减小到729.2μm;随着冷却速度的降低,药柱内部中心等轴晶区逐渐扩大,外层等轴晶区逐渐消失,晶粒平均尺寸由719.4μm增大到1149.1μm。工艺改进后,药柱内全部由细密等轴晶组成,晶粒平均尺寸为516.9μm,尺寸分布较为集中,药柱内部微观质量有较大改善。     

生长速率对NiAl-43V(Dy)合金定向凝固组织的影响

用高温梯度定向凝固液态金属冷却技术(LMC,GL=310 K/cm)制备NiAl-43V-x Dy(质量分数x=0,0.05%)过共晶合金,研究定向凝固生长速率对两种成分合金固液界面形态和稳态区组织演变影响,同时对比研究微量Dy对NiAl-43V合金定向凝固组织的影响。结果表明:在6~150μm/s内两种合金固、液界面均为胞枝共存界面;两种合金凝固组织均由初生V相和共晶组织(片层V相+NiAl相)组成,随生长速率增大,合金凝固组织中枝晶析出增多,枝晶体积分数增大,共晶组织和枝晶得到细化。在NiAl-43V合金中加入质量分数为0.05%的Dy使Gibbs-Thompson系数减小,在相同生长速率下,微量Dy可使共晶层间距减小,溶质原子重新分配,枝晶尖端过冷度降低,枝晶体积分数减小,枝晶间溶质原子浓度增加使一次枝晶间距增大;微量Dy可抑制初生枝晶生长。     

铝合金腐蚀疲劳行为研究

用轴向力加载疲劳测试法,研究35℃、质量分数为3.5%的NaCl溶液环境对6082-T6铝合金型材疲劳性能的影响。结果表明:与室温大气环境相比,合金疲劳强度降低34.9%,室温疲劳强度比为σ_0.1/Rm=54.1%,腐蚀环境下σ_0.1/Rm=35.2%。两种环境下裂纹均起于试样表面,腐蚀条件下裂纹起裂区呈沿晶断裂;Mg₂Si析出相沿晶界分布,Mg₂Si、α(Al)基体和单质Si粒子间电位差不同,将在局部形成微电池效应,晶界优先腐蚀,这是造成合金疲劳性能降低,产生沿晶疲劳断裂的主要原因。     

超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响

通过超声冲击试验和超声疲劳实验来探究超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响。结果表明:由S-N曲线可知,在106~109寿命区间内,冲击态试样的疲劳性能要高于焊态。在应力为40 MPa载荷下,焊态试样的疲劳寿命为1.86×10~7,而冲击态试样的疲劳寿命为9.77×10~7,提高425%,说明超声冲击可以明显提高MB8镁合金焊接接头的疲劳寿命。裂纹都是萌生于焊趾区,试样的断口存在6个不同区域:疲劳源区、初始扩展区、过渡扩展区、粗晶扩展区、柱状晶扩展区、瞬断区。     

Mg-14Zn-5Al合金原始组织对其部分重熔行为的影响

用圆锥铜模制备不同冷却速率下Mg-14Zn-5Al合金的铸态试样,研究冷却速率对合金的铸态组织以及不同原始铸态组织对其部分重熔行为的影响。结果表明:随着冷却速率的减慢,Mg-10Zn-5Al合金的铸态组织经历了细小的枝晶→粗大枝晶→等轴晶的过程;由枝晶向等轴晶转变的原始组织经部分重熔后,其平均晶粒尺寸呈先增大后减小再增大的变化趋势,其圆整度呈先减小后增大的变化趋势,固相率变化不大;当原始组织以细小的等轴晶为主时,其重熔后的组织较好,此时Mg-14Zn-5Al合金的平均晶粒尺寸为44.5~48.6μm,圆整度为1.32~1.43,固相率在60%左右。     

5CrNiMo热浸镀铝激光重熔层组织观察

将5CrNiMo钢在(720±5)℃热浸镀纯铝,对其进行激光重熔。利用金相显微镜及扫描电镜对重熔合金层及结合界面组织进行了观察。结果表明:热浸镀铝层经950℃×6h扩散退火处理后裂纹明显;而激光重熔后获得了致密、无肉眼可见气孔和夹杂等缺陷的重熔层,合金层与基体之间为完全的冶金结合;组织呈完整的树枝晶,结合界面处为粗大的树枝晶,外层逐渐变成细小的枝晶;EDS结果表明重熔层中成分相对均匀,重熔层中的主要相为Fe(Ni、Cr)3Al及Ni3Al。     

频谱谐振处理对铝合金焊接残余应力的影响

A7N01铝合金具有较高的应力腐蚀裂纹敏感性,为消除或降低铝合金焊接结构的残余拉应力,抑制应力腐蚀裂纹的形成,对7N01铝合金型材焊接部件进行频谱谐波振动消除残余应力处理试验,并采用X射线法测量处理前后的残余应力及分布。结果表明,在本试验条件下,频谱谐波振动时效法具有较好的消除残余拉应力效果,尤其是残余应力的均匀化效果明显,适合于大型焊接结构的整体消应力处理。同时,频谱谐振处理对焊接接头的拉伸、弯曲和疲劳性能影响不大,都满足标准要求。     

6061铝合金自修复MAO膜的制备与腐蚀行为研究

用硅酸盐体系电解液在6061铝合金表面制备自修复微弧氧化膜。用SEM、EDS分析氧化膜表面形貌和元素分布;用X射线衍射仪研究氧化膜的相组成;用盐雾试验研究膜层的腐蚀行为。结果表明:随反应总时间延长,氧化膜厚度逐渐增大,硬度先增后减;XRD和EDS显示氧化膜致密部位和裂纹修复部位的物相组成相同,主要以Al₂O₃和SiO₂为主的莫来石相;盐雾试验和试样腐蚀后的微观形貌表明基体腐蚀最先出现在裂纹处,而非放电孔洞位置。氧化30 min,再在质量分数为5%的NaCl中性盐雾腐蚀306 h,试样表面无明显腐蚀。     

Al-30Si合金的固液混合铸造

研究了Al-30Si合金的固液混合铸造。结果表明,采用该工艺制备的Al-30Si合金组织细小,合金力学性能明显优于传统铸造和半固态加工合金,并且解决了传统铸造Al-30Si合金铸件难以热加工的问题。在本工艺条件下,当粉末添加量与合金熔体质量比为1时,Al-30Si合金中的初晶硅粒径可控制在30μm以下;材料的室温力学性能为:σb=129MPa,σ0.2=112MPa,δ=1.4％。     

铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究

综述国内外铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究结果。包括接头不同区域的疲劳行为;工艺参数对疲劳强度的影响;微结构、残余应力、试件的几何形状对疲劳裂纹扩展速率的影响;总结摩擦点焊接头疲劳裂纹扩展的特点。对比分析铝合金熔焊和搅拌摩擦焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。     

非枝晶稀土铝合金制备工艺的研究

研究稀土铝合金非枝晶坯料的制备工艺和580℃保温的重熔组织。实验表明,浇铸温度、铸件尺寸、浇铸模具和浇铸方式对合金非枝晶组织制备有明显的影响。在液相线温度采用斜坡铜模浇铸可制备优良的非枝晶组织坯料,其重熔组织为细小均匀的等轴球状晶,晶粒平均直径为44.2μm,晶粒平均圆度为2.08。     

镍铬合金激光熔覆层的制备及其表征研究

采用激光熔覆的方法,在45钢表面添加镍包铬复合粉末制得镍铬合金激光熔覆层。结果表明,镍铬合金激光熔覆层主要由Ni、Cr、Fe、C等元素组成,其显微组织是定向凝固的柱状枝晶组织。镍铬合金激光熔覆层熔覆区的平均显微硬度为441.4HV,约为基体45钢显微硬度的1.6倍,熔覆层的磨损量为基体45钢的60%,因此镍铬合金激光熔覆层具有较好的耐磨性能。     

激光工艺参数对NiCoCrAlYSi熔覆层微观组织及性能的影响

采用激光熔覆技术在Ni625高温合金表面制备NiCoCrAlYSi涂层,研究激光功率和扫描速度对NiCoCrAlYSi熔覆层冶金质量及微观组织的影响。通过测试熔覆层显微硬度及摩擦磨损性能,建立激光熔覆工艺参数、微观组织与熔覆层性能之间的关系。结果表明：随着激光输入能量从36 J/mm²升高至73.3 J/mm²,熔覆层厚度从534 μm增加到1 535 μm,表面气孔率从0.07%增大到0.65%,以及平均气孔尺寸从0.23 μm增大到1.33 μm,且熔覆层微观组织发生粗化,熔覆层表面气孔率的增大及组织粗化导致其显微硬度和耐磨性逐渐降低;当激光输入能量比为36 J/mm²时,熔覆层组织致密性最高、晶粒尺寸最细小,且内部分布有大量的位错及位错墙结构,此时熔覆层硬度及耐磨性也最佳。     

装甲车体疲劳裂纹扩展寿命预测方法研究

以多体动力学和线弹性断裂力学为理论基础,基于虚拟样机技术,通过建立履带式装甲车辆的刚柔耦合模型并对其进行虚拟试验测试,获得车体薄弱部位的应力谱数据;结合裂纹形状尺寸及材料的断裂特性,预测出了车体裂纹从初始长度扩展至一定长度所经历的寿命里程,从而提出了一种比较实用的预测装甲车体疲劳裂纹扩展寿命的技术方法。     

稳定变应力作用下疲劳强度可靠性设计方法

稳定变应力作用下机械零件的疲劳强度可靠性设计需要校核零件危险截面处的安全程度和计算可靠度，以检验是否达到设计要求。由于许用极限应力的变化与工作应力的增长规律有关，使计算危险截面处的可靠度比较困难。本文通过研究应力集中、尺寸和表面状态对零件极限应力的影响，以及寿命系数的影响，在应力循环特性为常数情况下，工作点分别位于疲劳区和塑性区时，利用可靠性工程技术，得出了该种情况下疲劳强度可靠度设计方法。     

基于声发射矩张量理论的混凝土裂纹机制反演

为探讨裂纹时空演化规律,基于改进的声发射源定位方法和矩张量理论,反演双边开口的混凝土试件压剪破坏过程中裂纹位置、裂纹类型以及裂纹面的法线方向和运动方向.分析结果表明,试件在拉应力损伤破坏区域,拉伸型裂纹扩展占主导,在剪应力损伤破坏区域,剪切型裂纹扩展占主导.矩张量分析中不同类型裂纹的时空分布特征与试件实际受力和损伤情况...     

变幅加载条件下的疲劳寿命预测

在疲劳累积损伤分析的基础上得出了对数累积损伤模型，阐明了变幅加载条件下疲劳损伤的累积特征和寿命预测方法。对数累积损伤模型作为—个失效判据，已在某中口径自动舰炮输弹簧的疲劳寿命预测中得到较满意的应用。研究表明，应力水平改变时，损伤因子D发生不连续变化是导致加载顺序效应的重要原因。     

硬脆钢50SiMnVB激光预控裂纹工艺试验研究

为改善传统裂解槽加工效率低、后续加工困难等问题,采用高功率CO₂激光器对硬脆钢50SiMnVB进行激光预控裂纹工艺试验。采用金相显微镜、扫描电镜以及显微硬度测试仪等设备,对激光深熔区的微观组织形貌、裂纹断口形貌以及显微硬度分布进行了测试分析。利用数值模拟软件SYSWELD对50SiMnVB钢激光深熔处理过程的温度场和应力场分布进行模拟分析。结果表明：由于深熔过程受温度梯度和应力梯度的影响,深熔区产生淬硬脆化裂纹;其开裂机理为深熔区底部出现气孔和微裂纹,裂纹再沿中心向上扩展形成宏观裂纹;经工艺试验与模拟仿真对比后得出最优工艺参数范围,即激光功率为3.0 kW,扫描速度范围为1.0~4.5 m/min,所对应的预制裂纹深度范围约为3~7 mm.