多物理场耦合烧结纯铁粉的动力学及机制

为研究多物理场耦合烧结法的低温快速致密化烧结机制及其动力学,以纯铁粉为研究对象,采用Gleeble-1500D热模拟机和真空烧结炉,对纯铁粉压坯分别进行了多物理场耦合烧结和传统真空烧结,并对两种烧结方式下的烧结机制及烧结活化能进行了对比研究。结果表明,传统真空烧结时的烧结机制以体积扩散为主,多物理场耦合烧结时其低温阶段以体积扩散为主,而高温阶段是体积扩散和蒸发凝聚的综合作用;传统真空烧结的烧结活化能为80.435 kJ/mol,而多物理场耦合烧结时的烧结活化能为23.551 kJ/mol。结果表明,电场对粉末材料的低温烧结快速致密化具有重要的促进作用。     

叠层加压SPS烧结制备梯度硬质合金

采用叠层加压SPS烧结法制备致密的YG10/YG20梯度结构硬质合金。通过调整WC粒度和添加微量元素B来调整烧结温度,使含钴量低的粉末与含钴量高的粉末的烧结温度相近。研究了烧结温度对致密度、组织形貌、显微硬度和断裂韧性的影响,分析了沿梯度截面上C,Co,W等成分、显微硬度的变化及YG10/YG20界面的结合情况。结果表明:原始WC粒度为1μm的YG10+0.05%B混合粉末和9μm的YG20混合粉末都能在1100℃~1160℃烧结致密,相对密度达到99%以上,晶粒尺寸均匀,梯度界面结合良好,没有开裂现象。低钴端的硬度达到了15500MPa~16000MPa,高钴端的硬度为11100MPa;在294N载荷的作用下低钴端的断裂韧性为12.62MPa·m1/2,而高钴端在这一载荷的作用下没有出现裂纹,断裂韧性较高,从而实现了硬质合金一端具有高硬度,另一端具有良好的韧性的有机结合。     

焊接多物理场耦合数值模拟的研究进展与发展动向

现代焊接工艺涉及力、热、电、磁、光、声等一切可以利用的能源及其与被焊材料的相互作用,本质上是传热、冶金、力学等多学科、多物理场强耦合的复杂过程.深入了解和掌握焊接工艺涉及到的复杂多物理场耦合及其相互作用机制,对于实现焊接加工过程的优质、高效、低耗与清洁,具有重要意义.本文论述了焊接热过程与熔池－小孔动态行为、焊接应力与变形、接头组织与性能等领域数值分析与预测技术的关键理论基础与技术方法.重点介绍了激光－熔化极电弧复合热源焊接、受控脉冲等离子弧焊和搅拌摩擦焊工艺过程数值分析的最新成果.在此基础上展示焊接多物理场耦合数值模拟领域的研究进展与发展动向.     

微束等离子弧焊电弧多物理场耦合

对微束等离子弧焊电弧温度场、流场、电磁场、电弧压力场进行了计算分析.结果表明,轴向和径向温度分别随距钨棒端部和电弧轴中心距离的增加而降低;轴向流速经一段时间后趋于稳定,喷嘴内等离子体径向流速较喷嘴外小,且喷嘴内外流场方向相反;电磁力随距钨棒端面距离的增加而减小,喷嘴内较喷嘴外大,且喷嘴内外电磁力方向也不完全一样;阳极表面上的电弧压力远小于普通等离子弧焊的电弧压力.此外,各物理场之间相互耦合.高速摄影相机拍摄后经处理得到的电弧等灰度线分布与数值模拟轴向等温线分布趋势一致;三维动态光谱检测系统检测计算得到的径向温度分布与数值模拟得到的径向温度分布一致.     

插装型锥阀多物理场耦合仿真及分析

液压元件设计理论随着液压系统控制精度的提升不断完善,对液压阀阀套阀芯间配合间隙的设计时需考虑阀套和阀芯变形带来的影响。依据实际使用的插装阀结构尺寸,建立其整体的三维流固热三场耦合模型,给出了不同边界条件时阀芯阀套的温度场分布规律及阀芯阀套在热效应和压力效应共同作用下产生的变形量,同时给出变形量带来的阀套阀芯配合间隙的变化。研究结果表明:锥阀在不同的工况时,热效应和压力效应对阀芯阀套的变形量和变形方向的作用不同,阀芯阀套的变形对其配合间隙的影响需针对典型工况进行具体分析。     

基于多物理场耦合的电磁换向阀仿真

以三位四通换向阀为研究对象,分析了电磁阀阀芯的运动机理,采用多物理场耦合的数学模型方法建模,建立了电磁换向阀阀芯工作过程的动态响应数学模型。在AMESim软件环境下对电磁阀建模。运用所建立模型,对影响电磁阀阀芯位移的因素进行分析,在模型中更改电磁阀弹簧刚度,得到一组阀芯位移曲线。结果表明:当弹簧老化后,同样输入下阀芯位移会增大,使液压系统产生安全隐患。最后对仿真结论进行了试验验证。     

NdFeB磁体表面致密化Ni镀层制备及其耐腐蚀性能

采用高能球磨法实现烧结NdFeB磁体表面Ni镀层的致密化,并对致密化后Ni镀层进行膜/基结合力、维氏硬度测试,通过中性盐雾实验和高温PCT实验研究磁体的耐腐蚀性能,采用静态全浸腐蚀实验进一步分析磁体的腐蚀过程。结果显示,球磨处理工艺可以实现磁体表面Ni镀层的致密化,当转速400 rpm,球磨时间为24 h时,Ni-D24/NdFeB磁体的显微硬度由427.95 HV增加至502.67 HV,结合力由16.30 MPa提升至23.85 MPa,具有更好的耐机械损伤性能。镀层的自腐蚀电流密度较Ni/NdFeB磁体降低了1个数量级,耐中性盐雾时间由312 h提升至480 h,具有更好的耐腐蚀性能。     

柴油机电控柱塞泵的多物理场耦合分析

为精确预测在高压环境下柱塞腔内多物理场耦合作用对燃油喷射系统供油过程的影响,基于柱塞腔、柱塞副泄漏、燃油物理特性等模型建立热-流-固多物理场耦合模型。通过解耦计算和试验方法验证该模型具有较高的精度。数值分析结果表明：柱塞直径越大,残余容积越小,柱塞腔内燃油压力升高率越大;增大柱塞副初始密封长度、减小初始柱塞副间隙或者增加凸轮转速时,由于柱塞副泄漏量较少,对供油过程压力特性的影响较小;燃油初始温度越低,燃油的体积弹性模量和密度越大,导致柱塞腔内燃油压力升高率较快。     

基于双向耦合的东安513型发动机整机多物理场研究

以东安513型汽油发动机整机为例,基于ANSYS有限元分析软件对其进行流体场、瞬态温度场以及瞬态结构场的多物理场双向耦合研究,实现了对发动机实际工况下的有限元分析。研究了发动机整机在实际工况下的受力以及密封情况,并对现有发动机组合结构存在的密封缺陷进行优化调整。文中详细阐述了在分析过程中涉及到的关键技术和要点,并最终获得了发动机整机实际工作状态下的多个结果云图。根据分析结果云图可以发现,发动机在热载荷、螺栓预紧力以及爆破压力的共同影响下,会使整机发生一定的形变,这种变形会影响其工作状况下的密封性能。通过对分析结果的研究,最终选择调整螺栓预紧力的大小和分布来提高发动机密封性能。     

放电等离子烧结制备超细WC基硬质合金

采用纳米碳化钒(V8C7)粉末作为晶粒抑制剂及放电等离子烧结(SPS)方式制备超细WC基硬质合金.X射线衍射结果表明:超细WC基硬质合金主要由WC和Co3C两相组成,随着温度的升高,WC的衍射峰逐渐向小角度偏移.扫描电镜结果表明:SPS和纳米V8C7粉末对超细WC基硬质合金的微观组织具有重要影响.SPS使超细WC基硬质合金在较低温度下(1200℃)实现致密化;纳米V8C7粉末可以有效抑制超细WC基硬质合金中WC的晶粒长大,1200℃时WC的晶粒尺寸约500 nm.力学性能结果表明:1200℃时超细WC基硬质合金具有较高的性能(相对密度99.5%,洛氏硬度93.2,断裂韧性12.5 MPa·m1/2).     

超细硬质合金混合料的制备与制粒技术

超细硬质合金因为具有较好的综合性能 ,其应用领域正在不断扩大 ,因此超细硬质合金的研究是当前硬质合金研究领域的一大热点。原料、工艺与设备是超细硬质合金制备过程中的三个关键点 ,如果没有较好地解决超细硬质合金制备过程中的工艺问题 ,即使采用最先进的设备也无法生产出性能优异的合金。本文介绍了作者新近开发的超细硬质合金混合料的制备与制粒技术 ,采用这种技术可以制备平均粒度小于 0 .3mm的球形料粒 ,而且成球率大于 90 %,因而较好地解决了超细硬质合金混合料的模压成形问题。     

放电等离子烧结压力对超细WC-Co硬质合金性能的影响

通过分析放电等离子烧结致密化过程,确定了致密化温度;研究了SPS烧结过程中压力对WC-Co硬质合金致密化、显微组织及性能的影响。结果表明,放电等离子烧结粉末在1 130℃时,达到最大收缩率;烧结压力的增加,样品的致密度、硬度增加;断裂韧性的变化集中在11.5~12.1 MPa.m1/2之间,和硬度的变化呈现相反的趋势;烧结压力相对较小时,样品WC晶粒较粗大且不均匀;在40 MPa和55 MPa时,晶粒相对较小且分布均匀。要得到高性能、高致密度的样品,合理的烧结温度在1 200℃以上,烧结压力为40 MPa。     

国内外矿用高耐磨、高韧性硬质合金新技术

近年来随着国内国外采掘业的快速发展,对硬质合金材料也提出了越来越高的要求,而耐磨性和韧性在传统的同一硬质合金中却是一对此消彼长的矛盾体。本文着重列举了超细及纳米晶粒硬质合金、双粘结相结构硬质合金、双晶结构硬质合金、"高温粉末"基硬质合金、功能梯度结构硬质合金以及低钴粗晶硬质合金共六种近年来国内外实现高耐磨性与高韧性协调统一的硬质合金新技术,归纳和比较了各技术的制备工艺、技术原理、材料性能和发展状况。探讨了晶粒大小、微观结构以及所选原料性能等引起硬质合金硬度、耐磨性、强度、韧性等宏观力学性能的变化,分析了各主要因素的影响趋势,以及各种技术需要解决的问题,以期对我国发展新型硬质合金提供有益参考。     

Fabrication of Ni_3Al by hot pressing from element powders

Ni3Al intermetallic was synthesized by hot pressing from element powders of nickel, aluminum, and boron. The influences of parameters on the properties of Ni3Al were investigated. The parameters include the particle size of nickel powder, adding or without boron powder, hot pressing temperature, etc. The properties include the density of hot-pressed samples, resultant ratio of Ni3Al phase, and bending strength. The microstructures of hot-pressed samples were investigated by X-ray diffraction and scan electronic microscopy, and the properties, such as density and bending strength, were also measured. The results show that a higher bending strength was obtained under the same hot pressing conditions by the fine nickel powder than the coarse one, and there is little difference about density. Boron powder added in this process acceler- ates the formation of Ni3Al and markedly increases the hot pressed density. In the temperature range of this study, the den- sity increases along with the hot pressing temperature. Full dense Ni3Al samples were obtained under the condition of 860°C, 10 min, 45 MPa from Ni-22.89Al-0.5B powder.