高速火焰喷涂钛——生物玻璃涂层残余应力分析

采用高速火焰喷涂方法及涂层处理技术,以Ti6Al4V为基体,喷涂钛-生物玻璃(C),涂层经700℃晶化处理.采用基于掠入射X射线衍射分析(GIXRD)的残余应力分析方法测量涂层残余应力.高速火焰喷涂Ti/G涂层晶化处理后产生的残余应力均为压应力,其值与生物玻璃含量成正比,与添加底釉生物玻璃粒度有关,G尺寸较大时,粒子飞行携带动能较大,产生残余压应力较大.结果表明,涂层的残余压应力是由于高速火焰喷涂速度快,粒子所带动能大,在涂层表面造成喷射冲击现象,形成喷射冲击残余压应力,这对提高涂层结合强度起到积极作用.     

水煤气变换反应器筒体焊接残余应力数值模拟与实验

为研究水煤气变换反应器筒体环焊残余应力的分布规律,利用ANSYS软件对含不锈钢复合层的筒体焊缝进行焊接残余应力的数值模拟,同时采用X射线衍射法对筒体焊缝进行残余应力测定。数值模拟结果表明,过渡层焊接残余拉应力远高于复层与基层,形成明显的应力梯度;残余应力在复层表面垂直于焊缝方向上均为压应力,且在焊缝中心压应力最大,沿焊缝方向上为拉应力,最大值出现在焊缝边缘部位;实验测量结果与数值模拟结果一致,验证了数值模拟结果的正确性。     

WC-Co梯度硬质合金的本构关系及应用

功能梯度硬质合金实现了高硬度与高强度的完美结合. 然而, 由于材料成分及物性的梯度变化使得材料内部的残余热应力影响了产品的性能. 为了分析制备及服役过程中梯度硬质合金中残余应力的影响, 通过定义弹性约束因子和引入塑性约束因子得到了材料的弹塑性本构关系. 将此本构模型结合有限元方法得到了梯度硬质合金内部残余热应力的分布. 数值计算结果表明: 残余热应力主要集中在样品近表面的梯度区. 在富钴区出现了拉应力, 而在表明出现了压应力, 表面最大压应力有380MPa. 同时, 采用X射线衍射法测试了样品的表面应力, 得到的结果是-379.75Mpa. 实验观测与数值模型符合较好.     

WC-Co梯度硬质合金的本构关系及应用（英文）

功能梯度硬质合金实现了高硬度与高强度的完美结合。然而,由于材料成分及物性的梯度变化使得材料内部的残余热应力影响了产品的性能。为了分析制备及服役过程中梯度硬质合金中残余应力的影响,通过定义弹性约束因子和引入塑性约束因子得到了材料的弹塑性本构关系,将此本构模型结合有限元方法得到了梯度硬质合金内部残余热应力的分布。数值计算结果表明:残余热应力主要集中在样品近表面的梯度区。在富钴区出现了拉应力,而在表明出现了压应力,表面最大压应力有380 MPa。同时,采用X射线衍射(sinψ)~2法测试了样品的表面应力,得到的结果是–379.75 MPa,实验观测与数值模型符合较好。     

转向架侧梁生产及服役过程中的焊接残余应力研究

采用X射线衍射法(XRD)测试转向架侧梁在制造过程及疲劳试验过程中同一部位焊接的残余应力,获得焊接残余应力在生产及服役过程中的变化规律,为改进转向架制造工艺提供理论支撑。结果表明:侧梁来料基础件表面为压应力;转向架大部件焊后及热调修后残余应力整体分布不均匀,存在高值拉伸应力;构架热处理后焊接残余应力大幅度降低,残余应力趋于均匀化;构架喷砂后,焊接残余应力由拉应力转变为压应力,并在构架表面形成有利于疲劳性能的压应力层;构架疲劳试验600万次时,残余压应力不会发生松弛;构架疲劳试验1 200万次后,构架表面的残余压应力大幅度下降,应力逐渐松弛重新分布,且分布更为均匀。     

氮化硅陶瓷磨削表面残余应力的测试与计算

利用X射线衍射应力分析的sin2 ψ法测量、计算出氮化硅陶瓷试样的残余应力。分析表明 ,经平面磨磨削后的气压烧结氮化硅陶瓷试样表面存在的残余应力为拉应力 ,而再经过表面抛光处理 ,则可以适当地降低表面残余应力。     

W18Cr4V高速钢激光相变强化层的残余应力

利用Ｘ射线衍射法对Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ高速钢激光相变强化层的残余应力进行了测定和分析。试验结果表明，相变强化层表面的残余应力为压应力，内部为拉应力，近似按正弦函数分布。其大小和分布状态随工艺参数的变化而改变。当改变工艺参数使表面熔化时，表面为拉应力。     

无η相梯度WC-Co硬质合金的微观结构与性能

采用气氛烧结法制备了无η相梯度WC-Co硬质合金,并通过扫描电子显微镜观察渗碳处理前后样品的微观形貌和WC晶粒尺寸,X射线能谱仪测量Co含量的分布,X射线衍射仪分析样品的相结构,显微硬度计测量样品表面、心部的硬度,X射线应力仪测量样品烧结表面的残余应力,钴磁测量仪和矫顽磁力计测量样品的钴磁值、矫顽磁力,对梯度硬质合金的微观结构和性能进行了分析。结果表明,通过渗碳处理可以制备出无η相的梯度WC-Co硬质合金,WC晶粒有长大的趋势,但长大幅度较小;渗碳处理后合金钴磁值增大,矫顽磁力减小;梯度硬质合金的硬度呈梯度分布,表面硬度显著高于渗碳处理前的硬质合金的平均硬度;梯度硬质合金烧结表面的残余应力为压应力,残余应力数值低于渗碳处理前的硬质合金。     

7075铝合金喷砂表面残余应力在疲劳过程中的松弛规律

对7075高强铝合金进行喷砂强化,采用X射线衍射法研究循环载荷作用下疲劳过程中喷砂表面残余应力的松弛规律。结果表明,残余应力的松弛主要发生在疲劳过程开始的100个周期内,其中大幅度松弛发生在初始10个周期内,1000次循环后残余应力基本稳定。不同应力水平下的松弛行为表明,循环应力达到疲劳极限以上时,残余应力松弛的幅度和速率都较大。经过150℃×2h保温处理的试样其表面残余应力显著降低,且疲劳过程中应力松弛的幅度和速率都降低。表面喷丸或喷砂强化试样大多在表面强化层下的拉应力区域产生裂纹,疲劳累积损伤理论也表明疲劳损伤是可以累加的,故表面存在一定数值的残余压应力并不能说明试样没有发生疲劳损伤,工程上不能只依据表面残余应力来判定材料的疲劳性能。     

立方氮化硼砂轮磨削电瓷瓷套残余应力分析

采用立方氮化硼砂轮磨削电瓷瓷套表面,用X射线衍射法(XRD)分析了其表面所产生的残余应力.结果表明:经立方氮化硼砂轮磨削后电瓷瓷套表面所产生残余应力为拉应力,大小为165.1MPa.电瓷中成分较为复杂(含有玻璃体、多晶体和少量气孔相),主晶相为刚玉(Al2O3Mg2+离子主要存在于玻璃体中,并不固溶于晶相.由于电瓷表而的残余拉应力往往会造成其断裂强度下降,从而导致电瓷瓷套表面容易出现裂纹、崩边和豁口等现象,所以有效控制和降低电瓷表面磨削残余应力就显得非常重要.     

深冷处理对硬质合金的影响

综述了国内外硬质合金深冷处理的工艺过程及其深冷处理对硬质合金微观组织、相结构、残余应力状况、机械性能与切削性能的影响。深冷处理工艺包括降温和保温两个基本阶段,部分研究增加回火处理;深冷处理后硬质合金中η相含量增多且尺寸减小,Co对WC的粘结更紧密,但也有认为微观组织形貌变化不大的观点;Co相由面心立方向密排六方转变,而WC相变化不大;深冷处理可提高硬质合金耐磨性和延长使用寿命已得到共识,但对表面残余应力状况及硬度等影响尚存在不同观点。探索深冷处理对硬质合金的作用机理,并进行工艺参数的优化是目前研究工作的方向。     

刀片表面粗糙度对工件表面残余应力分布影响的分析

目的探究硬质合金刀片表面粗糙度对加工工件表面残余应力分布的影响。方法首先通过Advant Edge FEM软件建立斜角三维切削模型,得出刀-屑间的摩擦模型。然后采用化学机械抛光方法对硬质合金刀片表面进行预处理,制备不同表面粗糙度的硬质合金刀片,通过对不同表面粗糙度的刀片进行四因素四水平的正交切削实验获得切削力,结合切削力的实验结果及刀-屑之间的摩擦模型,获得刀-屑间的摩擦系数,基于Advant Edge FEM对切削残余应力进行模拟仿真。最后,结合实验对仿真模型的合理性进行验证。结果采用表面粗糙度为0.02、0.04、0.08、0.2μm的硬质合金刀片切削45钢时,工件表面的最大残余应力分别为621.51、655.46、654.69、687.29 MPa。采用表面粗糙度为0.02μm的硬质合金刀片切削与采用表面粗糙度为0.2μm的硬质合金刀片切削相比,工件表面的最大残余应力减小了10.58%。结论硬质合金刀片的表面粗糙度越小,切削工件表面的残余应力越小。     

深冷处理对硬质合金性能的影响

本文对牌号为YL20.3的硬质合金顶锤材料深冷处理后的力学性能和磁性能进行了研究。研究结果表明:硬质合金在深冷处理后显微硬度从1610HV升高至1689HV,抗弯强度由2447.06MPa下降至2300MPa,试样经深冷24h处理后饱和磁化强度由10.21CGS·cm3/g降低至9.70CGS·cm3/g,而矫顽磁力稍有升高,深冷处理2h达到最大值13.39kA/m。结合合金X射线法残余应力检测结果分析,深冷处理对材料中残余应力的改变是硬质合金性能变化的主要原因,深冷处理的时间是主要工艺参数。     

TiAlN涂层的热残余应力分析

采用有限元方法分析氮铝钛涂层的残余热应力,研究不同的基体及过渡层对残余热应力分布的影响。结果表明：当基体为硬质合金时,涂层内以拉应力为主,而基体为不锈钢时,涂层内以压应力为主;增加过渡层可以使涂层内的残余应力减少40%以上;硬质合金基体中涂层的拉应力随基体钴含量和涂层厚度的增加而减少;无过渡层时,不锈钢基体存在明显的塑性约束区,有过渡层时,随着界面应力的减少,塑性约束区明显减小或消失。因此,通过不同的涂层和基体搭配可以改善应力场,同时增加过渡层可以缓和界面应力和增强界面结合力。     

Influence of microstructure on ultraprecision grinding of cemented carbides

The influence of microstructure on the ultraprecision grinding response of a series of cemented carbides for spherical mirrors was characterized by means of optical and laser interferometry, atomic force microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Surface roughness, form accuracy, grinding-induced residual stress and material removal behaviors were studied as a function of tungsten carbide (WC) grain size. In connection with the removal mechanisms in ultraprecision grinding, microindentations performed on each material showed similar deformation patterns, all in the plastic regime. The microstructure of WC-Co materials was found to have little influence on the nanometre surface roughness and submicron form accuracy. However, the X-ray stress measurements indicated that the microstructure of carbide materials had a significant influence on the grinding-induced residual stresses; i.e. an increase in grinding-induced residual compressive stress with an decrease in WC grain size. No grinding-induced cracks were observed in the ground cemented carbide surfaces. The material removal in ultraprecision grinding was considered to occur within the ductile regime. The formation of microgrooves and plastic flow regions via slip bands of WC grains along the cobalt binder without visible resultant microfracturing of WC grains were the dominant removal mechanisms.     

刃磨时残余应力对硬质合金强度特性的影响

研究了在金刚石刃磨和电金刚石刃磨时硬质合金刀片上引起的残余应力 ,及其对硬质合金强度的影响     

X射线衍射分析在硬质合金涂层中的应用

硬质合金涂层刀具的性能与其内在结构密切相关,特别是涂层部分。利用X射线衍射进行硬质合金涂层性能的综合分析,可测定涂层的物相组成、涂层厚度、晶粒尺寸、残留应力以及涂层中碳的含量等等。观察其衍射图谱,对各种涂层成分如:Al2O3、TiC、TiN、η相等进行分析,探讨他们对涂层刀片性能的影响;通过衍射峰强度、强度比、D值等定性分析各物相及其定性含量,确定是否存在择优取向。X射线衍射分析是一种非破坏性的测定方法,检测快速方便,有助于生产中优化涂层工艺,提高涂层的整体加工性能,对硬质合金涂层的质量控制、机理研究和新工艺的研发均有着不可忽视的作用。     

WC-Co硬质合金深冷处理与机理研究

综述了目前硬质合金深冷处理的应用现状与研究进展,分析探讨WC-Co硬质合金深冷处理的内在机理,深冷处理后耐磨性能提高的主要原因在于硬质合金的粘结相Co发生了多型性马氏体转变,并在表层产生一定的残留压应力。     

Study on Factors Determining Limits of Minimum Machinable Size in Micro EDM

This paper describes an investigation on factors determining the limits of the minimum machinable diameter of micro rods obtained by micro EDM. Possible factors which influence the limits are discharge crater size, depth of heat affected zone, residual stress, and material micro-structure. In this paper, the influences of residual stress and material micro-structure were especially examined. For the negative effects of residual stress, both residual stress already present prior to machining and residual stress generated by machining itself were investigated using tungsten and cemented tungsten carbide as micro-rod workpiece materials. To determine the effects of material micro-structure, the influence of tungsten carbide grain size on the limits of minimum machinable diameter of cemented tungsten carbide rods was investigated. Comparing the limits between poly-crystal tungsten and mono-crystal tungsten, it was found that micro-machining characteristics were affected significantly by the anisotropy of the mono-crystal tungsten.     

Pitting mechanism of cemented carbide tool in the early stage of rock drilling

Surface pitting affects the working life of cemented carbide tools. The pitting mechanism of the cemented carbide tool in the early stage of rock drilling is investigated. Experimental results showed that the surface pitting appears in the cemented carbide tool as soon as the rock drilling begins, and the high concentration of heat on the tool surface in the early stage of rock drilling induces flash temperature. The models of flash temperature and thermal stress of the cemented carbide tool in rock drilling are established. Mechanical analysis indicates that the pits on the surface of the cemented carbide tool in the early stage of rock drilling are not formed by the scratching, fatigue, and crushing of the rock material. And thermal analysis shows that thermal stress is the major cause of the pitting on the surface of the cemented carbide tool in the early stage of rock drilling, for the thermal stress induced by flash temperature on the tool surface is much higher than its mechanical stress. Experimental results also show that most of the surface pits occur at the junction of the WC phase and the Co phase due to the thermal stress.