汗腺微孔烧结体孔结构特征分析模型的研究

为了制备出高温扩散自润滑要求的汗腺式微孔烧结体，对烧结体的孔结构、孔径分布、孔隙度和形状进行了模型分析，建立了汗腺式烧结体毛细管束结构模型。经数学分析、计算机模拟和试验验证，结果表明，该模型不仅能较好地描述烧结体的孔结构特征，而且能分析烧结工艺参数对孔结构的影响。研究结果为优化汗腺式烧结体提供了理论依据。     

TiC/Fe-Cr-W-Mo-V系自润滑金属陶瓷轴承烧结体的研制

基于扩散自润滑轴承对金属陶瓷烧结体的孔隙结构、孔隙度和力学性能要求，以TiC／Fe—Cr—W—Mo—V混合粉为基料，加入一定量的造孔剂和惰性弥散质点，利用真空烧结法研制出一种孔隙分布均匀，且互相连通成网络状的微细孔结构的金属陶瓷烧结体，并通过显微硬度计和液压式压力试验机分析了其力学性能，以扫描电子显微镜分析了材料的显微结构、孔径结构。结果表明：制备TiC／Fe—cr—W—Mo—V系微细孔金属陶瓷扩散自润滑烧结体时，添加3％的TiH2造孔剂，并以Al2O为惰性弥散质点，于1230℃烧结，可使烧结体孔隙分布均匀且互相连通，显孔隙度在17％左右，满足扩散自润滑轴承对孔隙结构、尺寸和力学性能的要求。     

自润滑微孔金属陶瓷的减摩性设计

在分析了熔渗制备高温发汗自润滑材料对微孔金属陶瓷基体微观结构、强度和减摩性能需求的基础上,针对高温发汗自润滑材料的应用工况,对微孔金属陶瓷基体润滑形式、微孔结构和材料组分进行了设计研究,并制备出了TiB₂-FeCrWMoV微孔金属陶瓷基体材料。研究表明：基于本文设计原则制备的微孔金属陶瓷材料在保持较好贯通孔隙结构的同时,具有优异的高温摩擦磨损特性。在环境温度为600℃时,平均摩擦系数为0.32,磨损率为2.8×10^-5mm³/(N·m),验证了设计原则的有效性。     

扩散自润滑金属陶瓷耐磨烧结体的设计

基于扩散自润滑对金属陶瓷耐磨烧结体的性能要求,分析了高强韧性微细孔结构的金属陶瓷烧结体的增强增韧机制以及基体组分、造孔剂含量和制备工艺参数对烧结体组织和性能的影响;探讨了制备高强韧性、高耐磨自润滑微细孔结构的金属陶瓷烧结体的设计原则;并以TiC/Cr-Mo-W-V系微细孔结构的金属陶瓷烧结体为例,对所述的设计原则进行了验证性讨论.     

环氧基耐热耐磨自润滑涂料的制备及性能研究

以环氧树脂TGDDM和固化剂A及固化剂B为基体,添加聚四氟乙烯(PTFE)、石墨和碳纤维作为固体润滑剂,制备了一种环氧基耐热耐磨自润滑涂料。涂料在150℃×1h的条件下固化,研究了3种填料对涂膜性能的影响。结果表明,石墨能有效降低涂膜的摩擦因数和磨损量,但会降低涂膜的力学性能;过多的PTFE对涂膜的摩擦因数影响不大,但会急剧降低涂膜的耐磨性和力学性能;碳纤维使涂膜的摩擦因数增大,但对降低涂膜的磨损量和提高力学性能却十分有效。石墨、PTFE和碳纤维的最佳用量分别为20份、40份和30份。     

基于高强圆柱烧结体的填充模型研究

基于高强圆柱烧结体,提出一种填充模型,借助AutoCAD和Matlab软件作为辅助工具,研究了排列方式及圆柱体与圆球颗粒的相对大小对孔隙率的影响,并绘出了圆柱体和圆球颗粒半径比R/r与孔隙率ε的关系曲线以及圆柱体高和圆球颗粒直径比H/2r与孔隙率ε'的关系曲线,结果发现当R/r和H/2r的值分别达到一定值时,孔隙率趋于稳定值。并由此给出了圆柱多孔介质试件的最小尺寸和推荐尺寸的计算方法。     

不同方法制备TiC/Ni_3Al金属陶瓷的组织与性能

采用粉末冶金法,通过镍粉和铝粉的原位反应合成以及预合成两种方法制备Ni3Al,在1 440~1 470℃真空烧结制备了TiC/Ni3Al金属陶瓷,研究了Ni3Al含量、烧结温度和钼含量对金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明:两种方法制备的金属陶瓷都具有传统金属陶瓷的典型芯环结构;随着Ni3Al含量的增多,金属陶瓷的致密度和抗弯强度均增大,而硬度呈先升后降的趋势;在1 450℃烧结制备的金属陶瓷具有良好的硬度和抗弯强度;钼的添加可以提高TiC/Ni3Al金属陶瓷的抗弯强度,但却使其硬度下降,当钼的质量分数为10%时,TiC/30%Ni3Al金属陶瓷具有良好的综合力学性能,其抗弯强度和硬度分别为1 330 MPa和85.8HRA。     

不同升温速率和烧结气氛对金属陶瓷刀片车削性能的影响

将Ti(C,N)基金属陶瓷在1350℃以上以不同的升温速率和烧结气氛工艺进行烧结,采用SEM、XRD等分析研究了合金性能的影响,并进行了45钢的车削性能测试。结果表明：不同烧结工艺可以获得不同的合金性能和外观形态,慢速烧结促进烧结过程的固溶程度,真空条件可以促进(200)择优,在连续切削45钢时具有更优异的耐磨性能。     

金属陶瓷表面硬质涂层的制备及其与基体结合强度研究现状

金属陶瓷因既具备金属材料优异的强度、高温导热性和热稳定性,又具备陶瓷材料的耐高温、耐腐蚀等特性而广泛用于制造切削刀具。金属陶瓷耐磨性和硬度不足的问题限制了其应用范围,在其表面制备硬质涂层可以解决这一问题,但是涂层的结合强度弱,易剥落。介绍了硬质涂层的制备方法、涂层与基体结合强度的影响因素,阐述了提高硬质涂层结合强度的方法,最后对金属陶瓷表面硬质涂层的制备技术及结合强度的提高进行了展望。     

造孔剂对多孔碳化硅陶瓷制备工艺和抗弯强度的影响

研究了造孔剂石墨和淀粉对多孔碳化硅陶瓷制备工艺和抗弯强度的影响。结果表明:石墨中含有碳和SiO2等成分,碳在高温烧结过程中因氧化而排出,较好地保留了气孔,SiO2补充了烧结助剂,降低了烧结温度;而淀粉在烧结过程中氧化完全,烧结温度偏高;将质量分数分别为70%的碳化硅、20%的石墨和10%的烧结助剂混合成型后,在空气中于1 270℃烧结2h可制备出开孔率为43.8%、抗弯强度为19.6MPa的多孔碳化硅陶瓷。     

陶瓷刀具切削加工时的磨损和润滑及其与加工对象的匹配研究

分析了陶瓷刀具发展及其应用过程存在的问题，综合评述了陶瓷刀具切削加工时的磨损和润滑的研究进展，提出了陶瓷刀具与加工对象存在合理的匹配问题。指出了在实际应用中，应根据所加工的工件材料选择合适的陶瓷刀具材料，并应根据陶瓷刀具组分中是否含有高温下易与工件发生扩散及化学作用的组分来确定合理切削用量。     

带式烧结机的传动、力学分析和仿真

工业用带式烧结机的星轮和台车的传动为齿轮一销齿条啮合传动。针对台车在运行过程中的起拱和速度波动等缺陷,对带式烧结机传动过程中星轮和台车相互之间的力学关系进行了分析。根据分析结果,给出了台车不起拱的系统力学模型,提出了新型无起拱平稳传动带式烧结机的力控制方法。采用该力学模型和力控制方法,结合工业实例,进行了解析计算和基于虚拟样机的运动仿真,计算和仿真的结果基本相符。由此得到了带式烧结机力控制阈值和力控制曲线。考虑力控制方法所设计的新型带式烧结机己经投入实际生产,应用效果表明所建立的模型理论正确、计算和仿真可靠、力控制方法有效。研究结果可以为今后带式烧结机的工程设计和应用提供理论依据。     

Fe-Cr-Ni耐磨涂层的摩擦性能及作用机理

研究了φ2mm粉芯丝材电弧喷涂Fe-Cr-Ni耐磨涂层的摩擦性能,分析了其结构特征和摩擦作用机理。结果表明:Fe-Cr-Ni耐磨涂层具有优良的抗磨减摩性能,对摩试环磨损表面形成转移膜。其磨损机制主要是磨料磨损和分层磨损。     

脉冲电流对金属材料塑性变形和组织结构与性能的影响

脉冲电流对金属材料的塑性变形、组织结构和力学性能有显著影响。利用高强脉冲电流可显著改善金属材料的加工性能及力学性能；能改变疲劳损伤金属材料的位错组态，提高其疲劳寿命；能促进一些冷变形合金的再结晶过程；能减少合金凝固组织中的缩孔、缩松。由于利用脉冲电流可改善金属材料加工性能及力学性能，并促进组织结构转变，因此在金属材料加工和组织结构调整等领域有着广阔的应用前景。     

Z-pin增强陶瓷基复合材料拉伸性能及损伤研究

研究Z-pin横向增强平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸件能及损伤.碳纤维平纹编织物和碳纤维Z-pin制备的预制体,通过化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料.采用单轴拉伸试验及加一卸载试验研究材料拉伸力学性能参数及破坏机理.结果表明,Z-pin嵌入引起的面内纤维断裂、损伤以及弯曲变形,降低了平纹编织陶瓷基复合材料的抗拉强度;Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料抗拉应力应变曲线具有非线性特性;卸载再加载过程中损伤基本没有增加,残余应变与卸载应力成二次关系,卸载模量与卸载应力成Boltzmann关系.     

含周期性分布导电夹杂压电陶瓷的力电损伤分析

采用胞元法,分析含周期性分布球形/椭球形导电夹杂的压电陶瓷的力电损伤.首先,选取一个代表性材料胞元,通过三维有限元分析获得材料有效弹性、压电和介电系数,然后根据压电连续损伤力学模型中力电损伤变量与材料有效系数的关系,确定力电损伤大小,从而获得力电损伤与夹杂弹性模量、体积和形状参数等的定量关系.结果表明,夹杂体积对力电损伤的影响都很显著,而夹杂弹性模量和形状分别只对力损伤和电损伤有显著影响.     

纳米压入法MEMS材料力学能测量与评定标准化的初步设想

根据纳米压入法测量与评定MEMS材料力学性能的原理,对诸如测量仪器、压头、评定模型、测试条件等影响力学性能测量精确度、测量结果的可比性的主要原因因素进行了分析。在此基础上,提出对MEMS材料力学性能测量与评定进行标准化的初步设想。     

La2O3对电火花沉积TiC4涂层微观结构及抗磨性能的影响

探讨电火花加工方法制作TiC4陶瓷涂层工艺,制作表面改性用电极,分析电极参数及加工工艺参数对涂层性能的影响,在45钢基体上制作了TiC4陶瓷及稀土氧化镧改性的陶瓷涂层.用X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)、分析型扫描电镜(Analysis scanning electron microscope,ASEM)对涂层组成、组织形态进行分析,并在HQ-1型摩擦磨损试验机上对涂层摩擦学性能进行研究.结果表明:利用电火花沉积工艺可在钢基体上制作TiC4陶瓷涂层,电极中加入适量氧化镧对涂层组织有改善作用,稀土的加入使得涂层组织缺陷减少,涂层的致密度得到提高;当稀土氧化镧的添加质量分数为0.5%时,涂层的耐磨性能提高了3倍,摩擦因数降低了10%;添加过多的稀土对改善陶瓷涂层性能反而不利,涂层的组织缺陷增加,表面粗糙度也随之增大,耐磨性能降低.     

晶须与颗粒混合增强陶瓷基复合材料的相平均应力及微区应力分布特征分析

采用三维有限元法在MSC-MARC软件中模拟不同性质的晶须和颗粒混合增强陶瓷基复合材料时微区应力分布特征,并计算增强相及基体平均应力。结合Eshelby夹杂理论和Mori-Tanaka方法推导增强相及基体的平均应力的理论公式,将两种方法所得的结果进行比较。结果表明,理论模型与有限元法得到的各相平均应力非常吻合,不同形状的增强相分担的应力差异很大,晶须增强相能够分担大部分的平均应力,对降低基体应力、提高多相混合增强陶瓷基复合材料的强度起主要作用。数值模拟结果同时给出微区应力场分布特征,显示晶须位置变化和晶须弹性模量变化对微区应力分布均有一定影响,有利于对多相增强复合材料进行失效分析。颗粒增强相具有调节晶须分布位置,有效改善微区应力分布特征的作用。     

用Hauseman方法研究EDM石墨电极研具的磨损与堵塞问题

理论与实验相结合的方法，深入研究EDM石墨电极Hauseman研磨研具的磨损与堵塞问题。首先分析研具磨损的形式和机理、研具堵塞的类型和形貌，接着分析研究影响研具堵塞的因素，最后提出改进措施。