化学铣切工艺在15-5PH精密机械零件加工中的研究与应用

化学铣切成型是将零件置于一定的化学溶液中,在特定条件下,对零件腐蚀加工成型的工艺方法。该工艺具有铣切量均匀、易于控制的特点,特别适用于尺寸精度高和形状复杂零件的精密微量铣切加工。本文通过在试验的基础上对化学铣切工艺原理及工艺方法进行了探讨,并针对15-5PH不锈钢材料的化学铣切工艺配方进行了研究。     

选区激光熔化制备高熵合金的研究进展

高熵合金因优异的性能被广泛应用于航空、船舶、医疗器材等领域，传统的制备方法存在很多局限。增材制造因快速凝固成形，制备的高熵合金晶粒更细、性能更好，与传统制备方法相比更有优势，可直接由金属粉末原料获得三维立体制品的选区激光熔化（SLM）技术备受瞩目。本文介绍了SLM工艺参数、合金成分和后处理对高熵合金显微组织结构、力学性能的影响，汇总近年来国内外在选区激光熔化制备高熵合金领域的研究成果，旨在为该领域进一步的研究提供参考。     

选区激光熔化复合成形钢铜异质结构界面微观组织与力学性能

机加工与选区激光熔化(SLM)复合成形可实现零件高效率、低成本、异种材料成形。研究在高强度机加工钢基板上SLM成形高热导率铜合金，将SLM技术与传统机加工技术相结合，复合成形复杂双金属结构。利用SLM技术在机加工316L基体材料上成形CuSn10合金，阐明了复合工艺下成形的钢铜异质结构其界面处的微观组织与力学性能。采用金相显微镜、扫描电镜以及能谱检测对界面处的微观组织及元素分布进行观察分析；通过拉伸试验以及显微硬度的测量对复合成形钢铜异质结构的力学性能进行分析。分析结果表明：钢和铜相互扩散渗透，在界面处熔合区形成钢和铜相互包围的冶金结合区域，在靠近316L基体侧结合区发现显微裂纹，并且向316L基体延伸；结合区域抗拉强度达到361.65±5.45 MPa,延伸率为3.9%±0.1%,界面处显微硬度由316L基体区域的244.9 HV逐渐降低到CuSn10区域的155.1 HV。实验结果表明，机加工与SLM技术相结合复合成形钢铜异质结构具有良好的界面结合以及力学性能。     

15-5PH马氏体时效钢的工艺性能

研究15-5PH钢482～621℃时效处理时尺寸变化率,焊接系数和冷却介质对固溶和时效硬度的影响。482℃时效处理时尺寸变化率在万分之十一以内,焊接系数0.969,固溶处理后水冷、油冷、空冷3种处理方式中,水冷固溶状态的硬度最低而时效后的硬度最高,空冷固溶状态的硬度最高而时效后的硬度最低。     

超高强度钢G31的动态力学性能及断裂阈值

为了研究超高强度钢G31的动态力学性能,通过对G31钢进行动、静态力学性能实验,得到G31钢的动、静态力学性能,并由实验数据拟合得到了G31钢的本构方程。通过金相显微镜观察了实验前后试样的金相图。结果表明:在动态压缩条件下,G31的力学行为表现为变形初期的应变强化阶段和变形后期的温度软化阶段;在变形后期实验曲线与拟合本构方程曲线有较大差异。仿真对比分析结果证实,变形温升是造成该差异的主要原因。观察金相图发现,材料在较高应变率下发生绝热剪切断裂,并由相关理论计算得到了试件的绝热剪切断裂阈值范围。     

选区激光熔化TiC/AlMgScZr复合材料的成形工艺研究

为了获得组织均匀且高致密的TiC/AlMgScZr复合材料，用低能球磨技术将50 nmTiC增强颗粒和15～53μm铝合金粉末进行预分散处理，基于选区激光熔化（SLM）技术，研究激光能量密度、功率和扫描速率对复合材料致密度的影响。结果表明：在层厚为30μm、扫描间距为0.12 mm、激光功率为280 W、扫描速率为800 mm/s的工艺条件下，可获得成形质量最佳的复合材料，其致密度为99.49%。显微组织表征发现，沉积态复合材料中存在少量的Al3(Sc、Zr)相，无界面反应产物和其他杂质。复合材料平均晶粒尺寸为720 nm,TiC颗粒使热影响区的晶粒明显细化，呈均匀的等轴状。     

一类钢筋混凝土材料的动态力学性能研究

利用一级轻气炮对钢筋混凝土靶板进行冲击压缩实验研究,采用Lagrange分析方法对实验数据进行处理,得到流场中各力学量的分布规律。实验结果表明在配筋率较低的情况下,钢筋的加入对混凝土的动态压缩性能改善不明显。但是随着配筋比率的提高,钢筋混凝土的动态压缩强度及延性均有较明显的提高。因此认为钢筋混凝土的动态性能是钢筋的强化作用和其引入所带来的混凝土内部的初始损伤共同作用的结果。基于该实验现象和前人的工作,给出了钢筋混凝土的损伤型动态本构关系,理论预测曲线与实验结果吻合良好。     

06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢热变形行为研究

为指导06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢塑性加工工艺参数制定及构建数值模型所需材料数据,利用热模拟试验机进行单向等温压缩试验,温度为900～1 200℃,应变速率为0.01～1.00 s-1,变形量为60%。根据真应力-真应变曲线对06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢热变形机制进行分析,结合线性拟合建立流变应力本构方程和临界应变模型。结果表明:在较高变形温度和较低应变速率下,06Cr18Ni11Ti不锈钢的主要软化机制为动态再结晶,真应力随温度升高而降低,随应变速率减小而降低;为验证流变应力本构方程的准确度,比对预测结果与试验结果,相对误差在10%以内,得到06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢的热变形激活能为440.61 kJ/mol。     

弹道明胶动态力学性能试验与本构模型研究

弹道明胶被广泛用作生物医学和终点弹道中的软组织模拟物,其动态力学特性的准确测试一直是创伤弹道学领域重点关注的话题。为解决明胶材料在动态测试中出现的透射信号微弱、非均匀变形等问题,霍普金森压杆装置选用铝合金压杆搭配半导体应变片,同时采用波形整形技术及薄片试样等手段,开展4℃环境下浓度10%和20%弹道明胶的动态力学性能试验。试验结果表明：明胶的动态力学响应呈非线性,应力-应变曲线由弹性段及3个塑性强化段组成;应力动态增加因子与归一化应变率的对数呈线性关系;考虑应变率效应的多项式本构模型可较好地描述明胶在高应变率下的力学行为。研究成果可为轻武器杀伤元侵彻明胶靶标的数值仿真工作提供支撑。     

2,4-二硝基苯甲醚基不敏感熔注炸药动态力学性能

炸药动态力学性能是影响其安定性的重要因素。为揭示2,4-二硝基苯甲醚（DNAN）基不敏感熔注炸药的动态力学性能特征,采用分离式霍普金森压杆（SHPB）实验对DNAN基不敏感抗过载熔注炸药的动态力学性能进行研究。通过入射波整形技术,实现了低阻抗、低强度的熔注炸药材料在SHPB实验中的应力平衡和恒应变率加载,得到65 s^-1、130 s^-1和200 s^-1等3种应变率下炸药的应力应变曲线;基于炸药应力应变数据,利用改进的Lesuer标定方法,获得该炸药的Johnson- Cook本构模型参数。结果表明：随着应变率的提高,该炸药失效应力逐渐增加,具有明显的应变率效应;拟合得到的Johnson-Cook动态本构模型能较好地预测该炸药在冲击载荷作用下的力学响应。     

马氏体不锈钢焊接接头动态断裂韧性的研究

进行了G242焊条的修复焊接接头与母材动态断裂韧性及疲劳寿命的试验,通过分析无任何附加工艺条件的焊缝状态（简称焊态）;焊后对焊缝表面锤击;焊接时对每道焊缝进行锤击;焊后氩弧重熔焊趾;焊接时对每道焊缝进行锤击,且焊后分别进行600℃、650℃、700℃的热处理等工艺条件下焊接接头的性能变化规律,通过扫描电镜、光学金相探明不同工艺条件下焊接接头微观断裂机制及组织性能变化,通过接头硬度测试,测定不同工艺条件下接头硬度分布,以间接反映其组织及强度变化趋势。最终确定了采用马氏体不锈钢焊条施焊时合理的焊接工艺措施及焊后热处理制度。     

激光熔覆科尔莫落依合金涂层的奥氏体不锈钢表面组织和耐磨性研究

为提高AISI316L奥氏体不锈钢的耐磨性能,采用CO2激光技术对其表面进行了激光熔覆Colmonoy 6合金涂层的研究。采用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对熔覆层微观组织结构进行了分析,并采用硬度计、摩擦磨损试验机等仪器对其性能进行了测定。研究发现激光熔覆前进行450℃预热及熔覆后的保温缓冷是防止裂纹产生的有效手段。试验结果表明,熔覆区凝固组织形态为典型的树枝晶,主要是由γ-Ni固溶体和M23(CB)6、BNi3及CrB等化合物相构成;熔覆层的表面硬度得到显著提高,摩擦系数相对较低,耐磨性相对提高了53倍。磨损形式为磨粒磨损。