Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层残余应力的有限元分析

设计了Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层,使用有限元软件分析了成分分布指数、梯度层数目和梯度层厚度等参数对涂层/基体界面残余热应力的影响。结果表明:功能梯度材料的最佳成分梯度指数为m=1;涂层最佳层数为3-5层;涂层最佳厚度为1-1.5 mm;涂层表层主要分布为径向压应力;在涂层/基体界面的边缘区域应力集中较为严重;涂层/基体界面处的径向应力、轴向应力和剪切应力与成分分布指数、梯度层数目和梯度层厚度有密切的关系。用涂搪法制备了梯度涂层,用X射线衍射法(XRD)测试了涂层表面残余应力,验证了有限元结果的准确性。     

梯度功能涂层的剥落现象分析与梯度分布的优化

梯度功能材料的优化设计, 可以转化为梯度分布函数的设计。采用幂函数来描述梯度分布, 使材料优化问题简化为该幂指数(称为梯度指数) 的优化。对梯度功能涂层-基底结构的剥落现象进行了分析, 推广了文献[ 9 ]的结果, 给出了在梯度功能涂层的基底中平行于界面稳态扩展的裂纹的能量释放率和应力强度因子的解析表达式, 并由此计算了最优的梯度分布指数。同时, 还讨论了梯度功能涂层耐高温抗氧化性能与热应力缓和之间的关系。      

热喷涂技术制备功能梯度材料涂层的发展状况

介绍了热喷涂技术制备功能梯度材料涂层的研究与发展状况,分析了各种热喷涂方法制备功能梯度涂层的技术与工艺特点,指出了各自的优势与不足;同时还介绍了20世纪90年代末发展起来的自蔓延高温合成技术与热喷涂技术相融合而形成的反应热喷涂技术制备功能梯度材料涂层的最新研究动态,并展望了热喷涂制备功能梯度材料涂层的发展前景.     

Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层残余应力分析

为了提高钢基体微晶玻璃涂层的韧性,设计了Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层。运用有限元软件,分析了梯度层数目、梯度层厚度和层间3Y-TZP体积组分差等参数对涂层/基体界面残余热应力的影响。结果表明,涂层表层主要分布为径向压应力;在涂层/基体界面的边缘区域应力集中较为严重;涂层/基体界面处的径向应力、轴向应力和剪切应力以及梯度层数目、梯度层厚度和3Y-TZP体积组分差均有密切关系。最后通过涂搪法制备了梯度涂层,测试了涂层表面残余应力,并与有限元结果对比,以验证模拟的准确性。     

面向等离子体W/Cu功能梯度涂层的热应力模拟

应用有限元分析软件ANSYS研究了W/Cu功能梯度涂层的3D模型在不同热流密度的稳态冲击下的工作应力和分布以及在边缘局域模式下的瞬态热冲击的表面温度随热流持续时间的关系.结果表明,当钨涂层表面层厚度为2mm、梯度层为240μm时,最大等效应力得到有效缓解;W/Cu部件能承受高达500MW、持续时间为5ms的高热流冲击.     

含氟聚合物自分层功能梯度涂层材料研究进展

在简述自分层涂料发展历程的基础上,介绍了其分层机理和理论预测方法,并总结了其配方设计、涂膜分层影响因素以及表征手段.以含氟聚合物为例,阐述了其在自分层涂料中的应用,并提出了自分层功能梯度涂层材料的发展方向.     

梯度功能型金属氧化物涂层阳极(DSA)的制备

首次用梯度功能材料设计思想制成了成份呈梯度分布的金属氧化物涂层阳极（DSA）,比用传统方法制备的阳极寿命提高了40多倍,并用SEM、EDX对其界面过渡的形貌及成份分布进行了研究。     

梯度功能材料板瞬态温度场有限元分析

采用有限元法与有限差分法相结合的方法,对梯度功能材料板的瞬态温度场进行了分析,并且通过ＺｒＯ２和Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ组成的梯度功能材料对本方法的正确性进行了检验,最后给出了加热、冷却过程的瞬态温度场分布。     

受内压力的功能梯度材料圆筒应力分析

本文在有限元单元内部采用等参变换方法模拟材料特性的梯度变化，提出了适合功能梯度材料应力分析的有限元法，并用该法分析了受内压力的功能梯度材料圆筒应力分布情况。     

梯度功能材料的研究与展望

梯度功能材料是基于一种全新的材料设计概念合成的新型复合材料，本文叙述了梯度功能材料的概念和开发背景，着重介绍了梯度功能材料的研究内容和现状以及在航天、核能、电子、光学、生物医学等领域的应用前景，并展望了这种新材料今后的研究动向。     

1041转向节热模锻工艺及模具设计

分析了1041转向节的热模锻成形工艺难点和关键技术,设计了合理的工艺方案、模具结构及关键的制造工艺,提高了模具的使用寿命及产品质量.     

模锻过程模拟及锻模优化设计与研究

本文采用上限元法通过对模锻过程的模拟和研究提出了依据金属塑性成形理论设计最佳锻模参数的方法。解决了锻模设计必须多次试验和不能进行最优化设计的问题,减小了锻造力,提高了材料利用率.实验室验证和生产验证表明了理论结果的正确性和锻模优化设计方法的可行性、优越性和良好的应用前景。     

模锻设备的选型与比较

通过对目前锻造行业的四大主力模锻设备:蒸空模锻锤、螺旋压力机、热模锻压力机、程控锻锤等各自结构性能特点的比较及选型介绍,阐述了4种模锻设备各自不同的适应性,阐明模锻设备的选型应针对锻件的形状、精度及工艺特点合理确定.     

热锻模型面激光熔覆耐热耐磨覆层的试验研究

为了制备符合锻模使用性能要求的模膛型面耐热耐磨层,进行了在指定的W6Mo5Cr4V2基体上激光熔覆金属陶瓷Ni60／Ni-Cr-Cr2C2的试验研究。主要研究熔覆材料的成分构成,熔覆时的激光参数及所制备的熔覆层的物相、组织形貌及显微硬度分布。试验结果说明采用50％：50％的Ni60粉和Ni-Cr-Cr3C2粉做覆层材料,采用激光功率1．7Kw,扫描速度4mm／s,光斑直径为3mm,预涂厚度为0．6mm的激光熔覆工艺,可以得到组织细化硬度较高的激光覆层。说明激光熔覆金属陶瓷是制备热锻模膛表面强化层的一种有前途的方法。     

热锻模药芯焊丝电弧增材制造熔覆层摩擦磨损性能

目的 研究工艺参数、搭接区域对熔覆层组织和性能的影响以及磨损性能的各向异性。方法 在H13基板上分别制备单道多层和多道多层熔覆层。对熔覆试样进行2次高温回火,分别对单道多层和多道多层试样的搭接区与非搭接区进行往复磨损实验。研究多道多层试样平行和垂直于扫描方向熔覆层的磨损性能,结合金相组织,讨论磨损性能与组织的关系。结果 熔覆层的组织为回火马氏体+残余奥氏体+粒状碳化物。与扫描速度8 mm/s相比,扫描速度10 mm/s时熔覆层的残余奥氏体含量更高、硬度更低、磨损轮廓更大。与非搭接区相比,搭接区组织更为粗大、摩擦因数表现更不稳定、磨损轮廓更大。与平行扫描方向相比,垂直于扫描方向的试样摩擦因数更稳定、磨损轮廓尺寸更小。结论 扫描速度8 mm/s时的单道多层熔覆层的磨损性能优于扫描速度10 mm/s时的;多道多层熔覆层搭接区的磨损性能比非搭接区的磨损性能差,与平行扫描方向相比,垂直扫描方向的熔覆层磨损性能表现较佳。     

刮板锻造成形工艺的模拟研究

针对刮板锻造成形进行工艺分析,确定合适的分模面。利用有限元软件对刮板的2种制坯工艺方案模拟,确定合理的制坯工艺。选用不同尺寸的坯料,模拟分析金属流动情况、应力应变分布、成形载荷等,确定最优坯料,提高材料利用率。     

精密模锻模具设计

先从三种角度：锻造设备和工作条件,钢材的加热温度和凹模结构形式对精密模锻模具进行分类;然后从六个方面讨论精密模锻模具设计要点——模膛设计,凹模尺寸设计和强度计算,凸模尺寸和强度计算,模具的导向装置,顶出装置及飞边槽尺寸的设计。     

喷油器体锻模优化设计

目的以喷油器体模锻成形为研究对象,对锻模结构与尺寸进行分析和优化设计。方法通过优化锻模设计(尤其是优化锁扣、终锻模膛、飞边槽、钳口、滚挤模膛等结构与尺寸设计以及根据滚挤模膛高度尺寸优选原材料下料规格),克服原锻模设计的缺点。结果有效改善了喷油器体的模锻工艺性,减小了难变形区,减小了变形力,减少了原材料消耗0.15 kg/件,提高了合格品率,提高了锻造效率(减少打击次数3~5锤次/件),提高了锻模使用寿命至少1倍,以及降低了锻模与锻件成本等。结论最终获得的喷油器体锻模,结构高紧凑又强度足够,使用性能优越,可为类似锻模设计和实际生产提供了有力的参考依据。     

辊锻制坯模锻长轴类零件的模拟研究

根据所研究零件纵向截面变化较大的特点,设计出辊锻制坯方案来对坯料的纵向进行体积重新分配.经过体积重新分配的坯料在模锻过程中金属流动较直接模锻更为简单,从而避免了折叠等成形缺陷的产生,同时降低了模锻成形栽荷和对设备的要求。通过Deform-3D对辊锻及模锻过程进行模拟并分析其载荷及速度场,得到了较好的结果。     

关于轴对称模锻剪切曲面形状的探讨

用上限法研究了轴对称模锻最终阶段变形域与未变形域间边界,即所谓剪切曲面的形状。本文采用抛物线的形式来描述剪切曲面形状,计算结果表明采用抛物线形式来描述剪切曲面形状要比采用矩形线,菱形线、梯形线更符合实际情况,为准确地计算轴对称模锻变形功率奠定了基础。