硬质合金基体上金刚石膜的XRD研究

近年来CVD金刚石涂层硬质合金刀片的制备与工业化应用已取得进展,对金刚石薄膜的沉积质量、应力状态、粘附性能进行无损表征具有显著的实用价值。本文主要借助XRD分析方法对硬质合金刀片上沉积的金刚石薄膜的微观结构参量、残余应力状态、粘附性能之间的相互关系进行了初步研究,探讨了CVD金刚石膜中残余应力的形成及其对金刚石膜粘附性能的影响。     

采用过渡层合成金刚石复合片研究

采用了不同的过渡层材料对金刚石/硬质合金复合片的成品率进行了研究.确定了一种效果较好的过渡层,较好地解决了金刚石/硬质合金复合片碎裂及分层的问题.     

硬质合金金刚石涂层的残余应力分析

采用有限元方法分析硬质合金金刚石涂层的热残余应力,采用轴对称二维几何模型和自由边界条件,考虑了涂层厚度及不同基体对应力场的影响。分析表明,在多晶金刚石涂层中存在压应力,在基体中出现了拉应力,这种应力结构分布对材料性能的影响是有利的。在明锐界面出现了大的剪切应力(415MPa),应力奇异场出现在明锐界面靠近自由边界处。涂层压应力随基体中钴含量的增加而增加,随涂层厚度的增加而减小。因此可以借助这两个因素来适当控制和调节材料中的应力场以得到性能优良的产品。     

中厚板横向残余应力控制对策研究

分析了中厚板轧件常见的板形缺陷问题及其产生的原因,建立了轧件在矫直过程中横向残余应力计算的解析模型并进行了数值求解;建立了3维接触有限元模型并进行了模拟计算,验证了解析法与有限元法计算结果的一致性,以此为基础研究了中厚板矫直横向残余应力的消减趋势、规律和控制策略,研究结果表明：加大压下量有利于减小残余应力,轧件断面的最大塑性百分比控制在70%～80%为宜。     

板材冷轧残余应力的有限元分析

借助非线性有限元分析软件，采用弹塑性热力耦合有限元方法分析了板材冷轧后残余应力的分布情况，结果表明：压下量较小时，板材表层为残余压应力，内层为残余拉应力；压下量较大时，板材表层为残余拉应力，内层为残余压应力，且板材最大残余拉应力随压下量的增加而增大。     

Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层残余应力的有限元分析

为分析大气等离子喷涂Al2O3-40%Ti O2复合陶瓷涂层在冷却过程中涂层崩裂的现象,本文采用有限元方法,研究了涂层内部残余应力分布情况,探讨了涂层厚度、孔隙、裂纹等因素对残余应力的影响。结果表明:基体与粘结层和粘结层与涂层的界面边缘处出现了应力集中区域,随着X尺寸(模型水平方向的距离)的增加,涂层及粘结层内部应力由压应力转变为拉应力;涂层厚度只对残余应力值有影响,对应力分布状态影响较小,随着涂层厚度的增加,X向(径向)应力逐渐增加,Y向(轴向)应力及剪切应力在界面边缘处急剧变化;大孔隙、纵向裂纹对涂层残余应力影响较大。有限元模拟分析较好的解释了涂层在冷却过程中涂层层状崩裂的现象。     

熔渗烧结钴浓度梯度对金刚石复合片力学性能的影响

研究了金刚石复合片超高压高温烧结钴相熔渗机理和钴浓度梯度对金刚石复合片力性能的影响。结果表明，组装方式不同导致液相钴向金刚石层渗透，引起硬质合金基体沿层界面向内出现明显的浓度梯度。对于基体中部置于高温区中心的组装方法得到的金刚石复合片，其层界面硬质合金侧的钴质量分数达到9.42%，远高于常规对装组装方式金刚石复合片的5.58%，抑制了硬质合金在层界面附近钴流失严重的现象，钴浓度梯度减小，该种组装方法得到的金刚石复合片抗冲击性能明显优于传统对装金刚石复合片。钴浓度梯度的差异没有影响金刚石复合片的耐磨性。     

冷轧板带残余应力求解分析

冷轧板带残余应力是影响板带质量的重要因素。为了提高板形质量,根据板带轧制前后体积不变原理,推导了残余应力的数学模型,采用有限元法对板带失稳时的临界载荷进行了求解,运用解析法和有限元法相互耦合的计算方法建立了板带失稳后的残余应力修正模型。结果表明:初始残余应力的作用使板带产生了失稳,因此需要对残余应力进行修正计算,修正后的残余应力与现场实测结果有较好的一致性。     

等离子喷涂高温涂层残余应力模拟比较研究

本文运用有限元方法对等离子喷涂高温涂层(包括W涂层、Zr C涂层和Zr O2涂层)沉积过程中涂层内部残余应力进行了数值模拟计算,着重对涂层表面及涂层与钛合金基体界面处径向应力进行分析,讨论了这三种高熔点材料及不同的涂层厚度(0.2mm,0.5mm,0.8mm和1.0mm)对残余应力状态及分布的影响。结果表明,涂层表面处,Zr C涂层径向应力值最大;涂层与基体界面处,随着涂层厚度的增加,W涂层径向应力值逐渐超过Zr C涂层;Zr O2涂层在其表面及涂层与基体界面处的径向应力值在三种材料中均为最小。涂层内部径向应力分布均匀,在试样边缘处,W涂层和Zr C涂层应力集中和突变现象较为显著,而边缘效应对Zr O2涂层影响较小。     

湿法喷丸处理YG8合金表面残余应力分析及对性能的影响

采用湿法喷丸工艺对YG8硬质合金进行表面处理,旨在提高材料的性能.通过X射线衍射法对不同喷射条件处理的合金表面残余应力及其深度分布进行了分析,并研究了残余应力对力学性能的影响.研究表明,湿法喷丸处理在硬质合金表层内产生残余压应力,喷射压力和喷射时间对残余应力及分布有显著影响,该应力及分布有利于材料性能的提高.应用该处理方法,在喷射压力为0.5MPa、喷射时间为2min的条件下,硬质合金的抗弯强度提高约11%,洛氏硬度为89.64HRA,磨损量减少36%.     

环形薄壁类粉末冶金零件压坯残余应力分析

针对环形薄壁类粉末冶金零件压坯的残余应力进行分析,采用修正的Drucker-Prager Cap弹塑性本构模型对金属粉末压坯压制、卸载和脱模过程进行数值模拟,同时考虑不同零件压坯几何参数(高径比和厚径比)以及压制工艺条件(摩擦条件和脱模角度)对压坯内残余应力的影响.研究结果表明,压坯脱模后的残余应力分布规律是压坯侧表面出现明显的压应力层,内部为拉应力区域,且越靠近压坯中心值越小.随着高径比和厚径比的增加,其残余应力逐渐减小;随着摩擦系数的增加,压坯表面的轴向残余压应力不断增大且压坯内部的拉应力也不断加大;适当增加脱模角度有利于压坯内应力释放而减小残余应力.通过正交模拟试验及方差分析可知,厚径比和脱模角度对金属粉末成形脱模后压坯残余应力影响更为显著.     

机械加工对粉末冶金铍材表面残余应力的影响

铍具有低密度、弹性模量高的特性,常用于航天结构件。粉末冶金铍材在机械加工时,表面会产生残余应力,对铍结构件的尺寸稳定性和使用寿命造成直接影响。因此,使用X-ray衍射仪测量铍材表面残余应力,测量了粗车、精车、时效工艺下残余应力沿表面的分布情况;进一步研究了不同机加工艺对铍材表面残余应力影响。结果表明,机械加工时,粉末冶金铍材残余应力均表现为压应力;残余应力与加工线速度负相关,与进刀量正相关,时效处理可有效降低铍材表面残余应力,还能有效提高残余应力的均匀性。     

论钢轨残余应力的测定方法

本文叙述了钢轨残余应力研究的重要性,介绍了目前测定钢轨残余应力的几种方法,阐述了它们各自的优缺点,同时对今后准确,迅速测定残余应力的技术发展方向提出了建议.     

中国金刚石的发展及其性能研究

近年来, 中国合成金刚石年产约20亿ct, 已跃居世界第一。合成金刚石压机绝大多数为中国自主开发的独具特色的铰链式六面顶压机, 目前正向大吨位、高精度、程控方向发展。沿用多年的片状触媒与片状石墨合成工艺正和粉状触媒与粉状石墨合成工艺齐头并进地发展。此前, 中国金刚石的质量有了大幅提高, 某些品牌的金刚石的冷冲指数(TI)和热冲指数(TTI)与国外同类产品相当。影响金刚石性能的残留触媒质量分数为0.1%~0.4%, 其成分与合成金刚石所用触媒成分相近, 残留触媒形状不一, 本身不致密, 与金刚石之间有间隙, 对金刚石强度性能产生影响是由于金刚石与残留触媒之间存在界面反应。     

金刚石-硬质合金系统超高压烧结过程的X射线衍射研究

对金刚石-硬质合金系统不同烧结阶段快速冷却固化的实验样品的X射线衍射分析结果表明。金刚石-硬质合金系统高压烧结经历了金刚石粉末超高压破碎、金刚石表面石墨化、金刚石溶解-析出以及金刚石聚晶结构形成和长大等一系列复杂的烧结过程。进一步计算结果表明，在5．8GPa，1400℃超高压烧结过程中，碳在钻熔体中的饱和溶解度为3．6%，析出的金刚石微晶的平均粒度为O．059μm。     

小孔法测量残余应力

介绍了小孔释放法测量残余应力的原理,以及用来提高测量精度的释放系数修正方法,包括形状改变比能的应变释放系数修正法、应变释放系数分级使用修正法、误差迭代计算修正法、误差曲线修正法等。并分别介绍了钻孔开孔法、喷砂开孔法、高速透平铣孔法等几种常用的开孔方法及其优缺点。还介绍了其他影响小孔法测试结果的因素。     

考虑成卷-展平过程的冷弯残余应力分析

 从不考虑材料冷作硬化（理想弹塑性体）与考虑冷作硬化（双线性随动硬化）两个方面对带坯在成卷、开卷、展平、塑性弯曲及回弹过程中产生的应力进行了解析分析,获得了冷弯残余应力沿厚度方向上的分布,随后对比研究了考虑硬化与不考虑硬化对冷弯残余应力分布的影响,并将理论计算结果与实测残余应力进行了对比。结果表明,理想弹塑性模型和硬化模型预测的残余应力分布形式几乎一致;成卷上存在屈服时,纵向残余应力由内外表面向板厚中心方向呈非线性分布（成卷上无屈服时呈线性分布）,横向残余应力呈近似线性分布;在变形外区主要为残余拉应力（横向残余应力在外侧有极小部分受压区）,内区主要为残余压应力（横向残余应力在内侧有极小部分受拉区）;横、纵向残余应力最大值均在中性层位置;研究结果与试验测量结果基本一致。     

钛及钛合金标准中规定残余伸长应力的探讨

通过对钛及钛合金标准中规定残余伸长应力表述的分析和探讨,从标准几次修订描述过程来探讨目前国家标准和国家军用标准中对规定残余伸长应力测试存在的问题,并对今后标准再次修订中的修改提出建议。