特厚板坯单辊重压下铸坯温度与应力的分析

为获得特厚板坯重压下过程中不同压下量对铸坯温度、应力及应变的影响,从而评估铸坯出现角部以及内部裂纹的倾向,使用板坯连铸二冷软件建立了连铸过程特厚板凝固传热模型,并借助Abaqus有限元软件建立了特厚板单辊重压下应力应变模型,对连铸重压下过程中特厚板温度分布以及应力应变行为进行了数值模拟研究。结果表明,重压下会导致铸坯表面降温,中心温度降幅约为角部的1.4倍。铸坯的应力分布在厚度方向上沿中心呈现出对称性,应力由内、外弧向中心递减;角部区域温度最低,应力最大;压下量从5增加到30mm,铸坯角部最大应力从84增加到170MPa,角部裂纹倾向增加。压下量在5~30mm内,铸坯凝固前沿的最大等效塑性应变均小于临界应变,所以铸坯不会出现内裂纹。     

M2钢连铸冷却条件对裂纹萌生及扩展的影响

通过扩展有限元法(XFEM),基于Power准则判断裂纹萌生。根据线弹性断裂力学模型描述其扩展方式,采用热力顺序耦合的方式建立圆坯连铸凝固和二冷过程裂纹萌生和扩展数值模型。通过改变冷却条件,优化了连铸冷却参数。结果表明,连铸过程中圆坯表面的热流密度较高,表面径向温度梯度较内部大,造成表面应力集中,形成拉应力裂纹。在二冷区间的第1段,冷却到122 s时距离表面3 mm周向位置处拉应力最大,容易萌生裂纹;裂纹在后续冷却条件下扩展至22 mm长,裂纹末端发展到0.3 mm宽。在裂纹尖端拉应力较大侧,裂纹优先扩展。降低结晶器及二冷各段的换热系数,可降低其拉应力水平,从而消除裂纹的发生。     

黄铜应力腐蚀裂纹与应力分量的关系SCIEI

利用黄铜Ⅱ型和Ⅲ型试样研究了应力腐蚀裂纹形核位置和扩展方向与应力分量的关系。结果表明,裂纹在最大正应力处形核,扩展方向与最大正应力相垂直.在Ⅲ型试样中,氨浓度对裂纹扩展形态有影响,氨浓度较高时,由于均匀腐蚀的作用,在45°面上的裂纹很不明显;在氨浓度较低时,则可看到沿试样圆周有许多45°面裂纹,裂纹间隔在10—150μm之间,而在具有最大剪应力的扭转面上则没有裂纹形成。     

两种不同结构滑动水口滑板底座的对比研究

利用ANSYS有限元软件,对相同的浇钢过程中2种不同结构的金属底座进行热/力的间接耦合模拟。研究表明,1#底座对角方向最大等效应力值达601 MPa,是产生裂纹的主要因素,裂纹易产生于底座的下表面,且在底座的下表面沿底座中心45°方向上存在一明显的应力集中区域;2#金属底座的最大等效应力值降低为397 MPa,能够有效避免裂纹的产生,结构较合理。     

结晶器磨损对连铸小方坯鼓肚变形及内裂纹形成的影响

应用连铸坯凝固传热与应力分析耦合数学模型,定量地描述了坯壳与结晶器壁间气隙的大小和分布,着重研究了器磨损对坯壳鼓肚变形和内裂纹形成的影响。结果表明：气隙首先形成于坯壳的角部区域,并且以顶角处的气隙厚度最大,逐渐向中心区扩展;当结晶器磨损严重时,坯壳偏角区成为热节区,在热节区内坯壳厚度最薄,同时在结晶器下半部产生鼓肚变形,这种变形起始于坯壳最薄弱的偏角热节约。在热节区附近的铸坯对角线凝固前沿前生的力学应变达到临界应变,使铸坯产生内裂纹。研究结果验证了严重的结晶器磨损是连铸坯产生鼓肚变形、偏角区内裂纹乃至漏钢事故的重要原因之一,也说明了铸坯偏角区内裂纹是起源于对角线的凝固前沿并向温度相对较高的两个薄弱环节－表层热节区和凝固前沿方向扩展。     

钢轨表面裂纹扩展方向研究

目的研究钢轨表面裂纹的扩展方向。方法采用有限元分析软件ANSYS,在不同轴重和不同角度裂纹的工况下,获得不同裂纹位置的应力强度因子。结果裂纹在接触斑边缘的位置时,应力强度因子K最大。随着轴重的增加,应力强度因子KI和KII均增大;随着裂纹角度的增加,KI增加,而KII减小。当裂纹角度为60°时,其等效应力强度因子幅值ΔKeff最大。结论钢轨表面的裂纹在扩展初期,以斜裂纹为主,扩展角度趋向于60°。     

60Si2Mn热卷弹簧纵向裂纹的原因分析

针对60Si2Mn圆钢在卷簧淬火后出现纵向开裂的问题,分析了试样裂纹形貌、裂纹分布特征及裂纹贯穿情况;结合金相显微镜、扫描电镜对60Si2Mn圆钢金相组织、脱碳情况及高温氧化物进行了分析研究。结果表明,该纵向裂纹是由于连铸坯表面存在缺陷而导致的,在圆钢轧制过程中暴露和扩展,在组织应力的作用下,裂纹迅速扩展成为沿轧制方向分布的淬火裂纹。     

煤层气井用抽油杆腐蚀疲劳寿命的影响因素

通过显微组织分析、断口分析、有限元模拟分析、疲劳裂纹扩展速率测试和应力腐蚀试验研究制造因素、结构因素和材料强塑性对抽油杆腐蚀疲劳抗力的影响。结果表明,制造环节易导致抽油杆钢表面氧化脱碳以及镦粗段偏斜从而对抽油杆腐蚀疲劳寿命产生不利影响;抽油杆结构导致抽油杆镦粗段及前沿存在应力集中,且最大应力总是出现在杆体表面。表面氧化脱碳与应力集中的耦合作用使得抽油杆在腐蚀环境中快速诱发疲劳裂纹;在腐蚀环境中,提高抽油杆强度会导致疲劳裂纹扩展速率的增加,并且高强度抽油杆的腐蚀疲劳裂纹扩展曲线上会出现应力腐蚀平台;降低抽油杆的强度,提高抽油杆的韧性可以有效降低抽油杆在H_2S环境里的应力腐蚀开裂敏感性。     

中碳钢方坯连铸结晶器内凝固坯壳的热-力耦合数学模拟

利用ProCast模拟软件计算了45钢的热物性参数,利用MILE算法对45钢小方坯结晶器内温度场和应力场进行了动态模拟。结果表明铸坯表面温度沿拉坯方向逐渐降低,凝固层温度由凝固前沿向铸坯表面降低。铸坯表面应力在结晶器内不断增大,由于凝固收缩铸坯与结晶器间产生气隙。在同一位置不同时刻铸坯表面温度、应力存在差异,但温度和应力的最大值出现在角部,出结晶器口处,角部温度为1 065℃,应力为26.6 MPa。     

缺口取向和再结晶对一种定向凝固钴基高温合金热疲劳性能的影响

在定向凝固钴基高温合金中采用V型缺口分别垂直和平行于凝固方向的板状热疲劳试样,并在缺口位置预制再结晶组织,研究了在最高温度为1000℃,最低温度为室温的冷热循环下,缺口取向和再结晶对定向凝固钴基高温合金热疲劳性能的影响.结果表明,缺口取向垂直于凝固方向时,基体在应力作用下循环氧化开裂;缺口平行于凝固方向时,热疲劳性能下降,裂纹沿枝晶间扩展.再结晶降低定向凝固钴基高温合金的热疲劳性能,再结晶晶界氧化开裂,晶界析出的M23C6型碳化物氧化脱落后形成的孔洞加速了裂纹扩展;连接枝晶间碳化物的再结晶晶界成为缺口平行于凝固方向时热疲劳裂纹的优先扩展通道.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Effect of the Error of Measurement of Current Harmonics on the Accuracy of Determination of Magnetic Characteristics

Metal Science and Heat Treatment - The effect of the error of measurement of the form of current harmonics on the accuracy of determination of weber-ampere characteristics of electrical devices is...     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.     

Kinetics of the oxidation of metals — Influence of self-diffusion of metal

The importance of the self-diffusion of a metal during its oxidation by a gas is treated for the cases of nonstoichiometric oxides having either interstitial cation or cation vacancies. We have established a general relationship for the reaction rate when a mixed diffusion process occurs. From this relationship, we have shown that the pressure dependence can be different, according to whether the rate-determining process is the self-diffusion through the metal or through the product.