强电场对摩擦焊接头组织与性能的影响

为提高摩擦焊缝金属的变形能力，采用外加电场考察了摩擦焊缝金属的电塑性效应，利用金属组织观察、显微硬度测试及抗拉试验，定量分析了外加强电场对LY12铝合金摩擦焊缝组织与力学性能的影响，结果表明：外加强电场使焊缝金属组织轴向分布梯度减小，等轴性提高；不同焊接压力时，强电场使焊接接头的动态再结晶区宽度有不同程度的增大；在中等摩擦压力作用下，使近轴心线处的动态再结晶区宽度趋干均匀；此外，外加电场使接头焊合区硬度增加，并使焊接接头的硬度分布趋干均匀；采用强规范施焊时，外加电场提高了焊接接头的抗拉强度。     

镀锌钢板与6061铝合金搭接搅拌摩擦钎焊

目的 分析Q235镀锌钢与6061铝合金搅拌摩擦钎焊接头在不同旋转速度下的组织性能。方法 使用0.3 mm的Zn作为中间层,通过搅拌摩擦钎焊,焊接6061铝合金与Q235镀锌钢,观察测试其接头组织和力学性能。结果 转速从660 r/min增加到1750 r/min时,随着进入到6061铝合金近缝区Zn元素的增加,铝合金搅拌区孔洞变小。界面Zn过渡层变薄。在适中的转速下,界面结合良好。接头最大平均拉剪力先增加后降低,界面显微硬度升高,硬度梯度增加。结论 搅拌头在1320 r/min转速下,测得搅拌摩擦钎焊接头平均拉剪力为2.33 kN。     

20#钢连续驱动摩擦焊大变形及传热行为的有限元模拟研究

目的研究20~#钢连续驱动摩擦焊接过程工艺参数对焊接过程温度场和变形行为的变化规律。方法基于ABAQUS有限元软件二次开发环境,建立了20~#钢连续驱动摩擦焊接过程中的完全热-结构耦合模型。通过对比模拟和实验获得的焊接温度场、轴向缩短量和飞边形貌,对模型进行了验证。研究了工艺参数对摩擦焊接过程温度场与大变形行为和接头组织与性能的影响规律。结果在不稳定摩擦阶段,峰值温度出现在外表面附近。在稳定摩擦阶段,峰值温度稳定在距焊缝中心约2/3半径位置。接头温度的升高速度随着摩擦压力和转速的增大而增大,摩擦压力和转速对稳定阶段温度场的影响很有限;经过顶锻阶段之后摩擦面温度分布更加均匀,顶锻力越大在接头相同的位置温度越低,顶锻力越大轴向缩短量越大。结论所建立的完全热-结构耦合模型可以模拟20~#钢连续驱动摩擦焊接过程的塑性变形过程,在不稳定摩擦阶段,摩擦压力和转速对温度场和变形的影响较大。在稳定摩擦阶段,摩擦压力和转速对温度场的影响不显著。顶锻阶段轴向缩短量随着摩擦压力、转速和顶锻压力的增大而增加。     

2024铝合金水下搅拌摩擦焊热力耦合仿真分析

目的 优化搅拌摩擦焊接工艺参数,以提高接头的力学性能。方法 基于ABAQUS软件建立了热力耦合有限元模型,使用耦合欧拉-拉格朗日方法对典型的航空航天用板材2024铝合金的水下搅拌摩擦焊接过程进行了仿真研究。分析了搅拌摩擦焊接过程中板材的温度场分布和材料变形情况,同时研究了前进侧和后退侧相应位置材料的流动特征,进一步讨论了搅拌头冷却速度和摩擦因数对焊接温度和材料流变场的影响。结果 当摩擦因数较小时,针对焊接过程的有限元模拟将会失败;前进侧和后退侧材料变形和流动差异显著;焊接温度和等效应变随摩擦因数的增大而升高,随冷却速度的增大而降低。结论 当摩擦因数为0.8时,能较好地完成焊接。相对于空冷,水冷能明显缩短高温持续时间。     

化学气相沉积碳／碳复合材料性能研究

分析了化学气相沉积碳／碳（Ｃ／Ｃ）复合材料的刹车力矩和刹车速度的关系曲线及影响因素，结果表明，刹车力矩一刹车速度曲线上的初始力矩峰值随着摩擦界面温度的升高而增大，提高材料的石墨化度、改变刹车盘的结构、降低刹车比压的施加速度都可以降低初始力矩峰值，改善Ｃ／Ｃ材料的摩擦性能．Ｃ／Ｃ复合材料具有良好的自润滑性能，其磨损率仅为１．２×１０－３ｍｍ／次．它们具有较高的机械性能和热物理性能，完全可以满足飞机刹车的要求．     

铝合金与镀锌钢板回填式搅拌摩擦点焊机制

目的 研究铝合金与镀锌钢板回填式搅拌摩擦点焊界面组织演变机制与焊接工艺参数对力学性能的影响规律。方法 采用连续焊接和改变焊接工艺参数的方法,分析了焊具自摩擦对焊接温度和接头力学性能的影响。采用电镜研究了铝合金与镀锌钢板连接界面的显微组织分布和焊接工艺参数对焊接温度及接头力学性能之间的内在关系。结果 焊具的自摩擦及重复性预热影响焊具温度和接头力学性能,其作用远大于焊接工艺参数的影响。镀锌层阻止了被焊材料的直接接触而避免了大量金属间化合物的形成,镀锌层和铝合金反应生成固溶体组织,从而提高了铝合金与钢的焊接性。此外,液态的锌被挤出搅拌区,形成钎焊的连接机制,增大了接头连接面积和强度。最佳焊接工艺参数为：旋转频率1800 r/min,套筒下压量1.0 mm,停留时间3 s。在此焊接规范下,接头最大接头剪切强度为6.23 kN,且76.2%的焊点力学性能满足工业使用标准。结论 回填式搅拌摩擦点焊是实现铝合金与镀锌钢板高质量连接的可靠方式。     

三维针刺C/SiC刹车材料的摩擦磨损性能

通过化学气相渗透法(CVI)结合反应熔体浸渗法(RMI)制备了三维针刺,C/SiC刹车材料 , 利用 MM21000型摩擦磨损试验机系统研究了C/SiC刹车材料的摩擦磨损性能,采用光学显微镜和扫描电子显微镜分别对摩擦表面和磨屑形貌进行了观察。结果表明:干态刹车条件下,当初始刹车速度相同时,摩擦系数随着刹车压力的升高而逐渐降低;当刹车压力相同时,摩擦系数随着初始刹车速度的增加先升高后降低。湿态摩擦性能衰减小(衰减约8 %) 、恢复快;静态摩擦系数高(为0. 56～0. 61),摩擦系数随着初始刹车温度的升高而显著降低。当刹车压力相同时,磨损率随着初始刹车速度的增加而增大;当初始刹车速度大于20 m/s时,刹车压力的增大使磨损率显著增加。      

退火温度对碳氮薄膜的纳米力学和纳米摩擦性能的影响

采用微波电子回旋共振化学气相沉积技术制备了氮含量不同的碳氮薄膜，采用真空退火技术对碳氮薄膜进行了退火处理，并且利用Laser Raman谱仪和Hysitron纳米力学测试系统对碳氮薄膜的结构、纳米力学以及纳米摩擦特性进行了研究。结果表明：随着退火温度的升高，碳氮薄膜中的sp^2含量降低，sp^2含量增加，而薄膜的纳米力学性能如纳米硬度和弹性模量则随之明显下降。在栽荷相同的条件下，不同氮含量的沉积态碳氮薄膜均表现出基本相同的摩擦系数值。但退火处理会显著改变碳氮薄膜的摩擦系数，氮含量相同时，退火温度越高，摩擦系数越大。但是，摩擦系数随退火温度增大的程度与薄膜中氮含量有关。     

冷-热源辅助对FSW残余应力影响的数值模拟

目的采用焊接中施加冷热源辅助的方式对焊接应力进行控制,以减小焊后残余应力。方法采用热机耦合数值模拟的方式对2024铝合金搅拌摩擦焊接过程进行仿真,研究采用焊缝两侧加热且底部激冷的温差拉伸辅助工艺降低残余应力的效果。结果与常规工艺相比,温差拉伸时焊缝附近区域的温度梯度明显减小,焊缝区域温度峰值降低了75.3℃;搅拌头后方形成一个焊缝两侧温度高中间温度低的马鞍形温度场。两种工艺下的纵向残余应力峰值均位于焊缝边缘;相比于常规工艺,温差拉伸工艺下的残余应力峰值降低了23.4%。结论冷热源辅助可以有效减小搅拌摩擦焊接头的残余应力峰值。     

黄泛区粉土-玻璃纤维增强聚合物复合材料布界面摩擦特性试验

玻璃纤维增强聚合物复合材料（GFRP）强度高、耐热性好、抗碱性腐蚀能力较强,目前已广泛的应用于土木工程领域中。为了研究黄泛区粉土和GFRP布之间的界面摩擦特性,利用TZY-1型土工合成材料综合测定仪开展了直剪摩擦试验研究,分析了含水率、压实度和法向应力对界面摩擦特性的影响。结果表明,黄泛区粉土和GFRP布的界面摩擦强度随着压实度的增大而增大;界面摩擦强度在土体的含水率最优时达到最大,超过最优含水率后会下降;界面抗剪力随着法向应力的增大而增大,摩擦系数随着法向应力的增大而降低。      

一种纸基摩擦材料的摩擦特性

制备了一种纸基摩擦材料。通过改装QM1000-Ⅱ型摩擦材料性能试验机的盘车装置, 增添静摩擦力矩曲线数据采集和处理程序, 研究了载荷与纸基摩擦材料摩擦力矩特征的关系和对静、动摩擦系数的影响, 得到了静摩擦力矩曲线图。试验结果表明: 测量静摩擦力矩的持续时间与载荷无关, 静、动摩擦力矩随着加载载荷增加而增大, 静摩擦系数随载荷增加而增大, 动摩擦系数随载荷增加而减小, 自动盘车测得的静摩擦系数准确性和可信度高, 试验结果对设计摩擦材料的使用参数和优化摩擦材料的配方工艺有指导意义。      

添加微量锡对铜基摩擦材料性能的影响

研究了添加微量锡对铜基摩擦的摩擦性能的影响。结果表明，微量锡对摩擦系数无显著影响，但对磨损有显著影响，当锡含量为０．５０％时，摩擦材料及对偶材料的磨损都较小。     

粉煤灰增强树脂基摩擦材料磨屑形貌及成分分析

通过干法热压工艺制备了粉煤灰增强树脂基摩擦材料,利用D-MS型定速式摩擦试验机测其在不同温度下的摩擦磨损性能,并收集磨屑。借助扫描电子显微镜观察、分析样品摩擦后的表面和磨屑形貌,研究了摩擦材料磨损的内在机制,并借助X射线衍射仪、X射线能谱仪、红外光谱仪进行综合表征。结果表明,添加粉煤灰的树脂基摩擦材料摩擦表面形成连续、稳定的摩擦膜,能够有效改善树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能。对磨屑的分析实验证明摩擦膜的产生与粉煤灰中SiO2和Al2O3有关。     

炭布/树脂复合摩擦材料的湿式摩擦学性能

基于炭布优异的摩擦磨损性能、自润滑性能以及低密度等特点,将其应用于湿式摩擦材料中,以适应高转速、大压力或润滑不充分等极端工况.分别以1K、3K和6K碳布为增强体,制备出三种炭布/树脂复合摩擦材料,研究了其湿式摩擦学性能.结果表明:随着纤维束内单丝数量的增加,摩擦材料的瞬时制动稳定性降低,动摩擦系数减小,但是耐磨性能提高.所有摩擦材料的磨损率小于1.10×10-5 mm3/J,表现出较好的耐磨性能,并且对偶材料的磨损率很小,仅为0.40×10-5 mm3/J.磨损主要表现为纤维断裂、拔出及树脂脱粘等形式,但是在磨损表面没有形成大尺寸磨屑和明显的“第三体”磨粒,导致摩擦材料和对偶材料的磨损率较小.     

剑麻纤维的改性及其在摩擦材料中的应用

研究了不同改性处理工艺对剑麻纤维物化性能的影响, 确定了剑麻纤维最佳改性方案, 将剑麻纤维应用于制备摩擦制动复合材料。采用D-MS 定速摩擦实验机检测摩阻性能, 比较研究了经过改性处理和未经处理的剑麻纤维增强摩擦材料的特性, 并与无机矿物纤维/ 钢纤维混杂纤维增强摩擦材料进行了对比。研究结果表明,经过改性处理的剑麻纤维增强的摩擦材料摩擦系数适中, 随温度波动小, 是一种理想的石棉替代纤维。      

胶乳改性摩阻材料用酚醛树脂的研究

采用丁腈、羧基丁腈、丁苯、丁吡四种胶乳改性酚醛树脂。研究改性产物的微观结构与其冲击强度和摩擦性能之间的内在关系。实验结果表明 ,胶乳改性酚醛树脂在性能上有强度大且韧性好的特点 ,尤其在摩擦性能上比纯酚醛树脂有较大的改善。通过四种胶乳改性酚醛树脂发现 ,羧基丁腈胶乳改性酚醛树脂综合性能优于其它三种胶乳改性的酚醛树脂。     

炭布/树脂复合摩擦材料的湿式摩擦学性能

基于炭布优异的摩擦磨损性能、 自润滑性能以及低密度等特点, 将其应用于湿式摩擦材料中, 以适应高转速、 大压力或润滑不充分等极端工况。分别以1 K、 3 K和6 K碳布为增强体, 制备出三种炭布/树脂复合摩擦材料, 研究了其湿式摩擦学性能。结果表明: 随着纤维束内单丝数量的增加, 摩擦材料的瞬时制动稳定性降低, 动摩擦系数减小, 但是耐磨性能提高。所有摩擦材料的磨损率小于1.10×10^-5 mm³/J, 表现出较好的耐磨性能, 并且对偶材料的磨损率很小, 仅为0.40×10^-5 mm³/J。磨损主要表现为纤维断裂、 拔出及树脂脱粘等形式, 但是在磨损表面没有形成大尺寸磨屑和明显的"第三体"磨粒, 导致摩擦材料和对偶材料的磨损率较小。     

Al_2O_3颗粒镀铜对铜基粉末冶金摩擦材料Al_2O_3-Fe-Sn-C/Cu摩擦磨损性能的影响

通过对陶瓷摩擦组元的表面进行化学镀铜来改善铜基粉末冶金摩擦材料中陶瓷相与基体间的结合效果,从而提高材料摩擦磨损性能。分别采用镀铜Al2O3颗粒和未镀铜Al2O3颗粒与铜粉和铁粉等经混合、压制、加压烧结制备Al2O3-Fe-Sn-C/Cu摩擦磨损试样。测试并分析了摩擦材料的微观结构、力学性能及摩擦磨损性能。结果表明:摩擦组元镀铜可使硬质颗粒与铜基体结合紧密;摩擦材料的布氏硬度增加了12%,弹性模量提高了约7%,摩擦系数提高了5%~10%,线磨损量降低了20%~50%;表面镀铜后的Al2O3颗粒不易脱落,摩擦系数稳定性提高了13%~23%。研究结果表明,摩擦组元表面镀铜可提高材料的综合性能。     

摩擦材料用改性酚醛树脂的研究进展

酚醛树脂是摩擦材料中最重要的基体材料，但是纯酚醛树脂存在脆性大、耐热性不足等缺陷，因此要对酚醛树脂进行改性以提高其耐热性和韧性。主要介绍了近年来常用的几种化学改性酚醛树脂和物理改性酚醛树脂及其对摩擦材料性能的影响。     

C/C及C/C-Cu复合材料的摩擦磨损性能

通过化学气相渗透(CVI)、树脂浸渍/碳化(I/C)的工艺制成多孔的C/C预制件,采用气体压力浸渗方法向预制体中渗入铜,制备出C/C-Cu复合材料。以高密度C/C复合材料(1.9g/cm~3)作为对比样,在MM-200型磨损试验机上对其摩擦磨损性能进行测试,并对其微观结构和摩擦磨损机理进行分析。研究结果表明:C/C-Cu的摩擦系数比C/C复合材料的低,这主要与摩擦表面的摩擦膜有关,铜在摩擦力带动下填充摩擦表面的凹坑,并与碳材料共同形成摩擦膜,摩擦膜的碳含量越高,润滑效果越好。当C/C预制件密度为1.59g/cm~3时,C/C-Cu的摩擦系数和磨损量均小于C/C复合材料,摩擦磨损性能良好。