泉域复杂条件下土压平衡盾构智能装备与应用

济南市特殊的泉域地质结构对济南地铁的隧道施工装备提出了极高要求。虽然国内外盾构施工装备获得了较大发展,但是国内外尚无满足泉域复杂条件下盾构施工的技术与装备,影响了济南市地铁及轨道交通的发展。根据泉域复杂的地质条件,针对盾构隧道施工技术难题,结合大数据、物联网、云计算等新一代信息技术,攻克技术难关,研发了一系列土压平衡盾构智能装备。研发的土压平衡盾构智能装备主要应用于济南市泉域地层,攻克了穿越“富水高强灰岩”岩溶区等世界性难题,为“岩土交互、溶蚀”等复杂地质条件下隧道建设提供了良好示范。     

基于箔带材Ni-Ti合金的真空热压工艺研究

利用Ti箔（厚0．04mm）和Ni箔（厚0．02mm）交替叠加，并采用真空热压法制备Ni—Ti合金．结果表明：在温度700℃，压力12．5MPa，保温1h工艺条件下制备的Ni—Ti合金中存在明显的扩散层，界面处生成金属间化合物TiNi和Ti3Ni；当压力和保温时间不变，温度为850℃时，制备的合金中Ni，Ti之间充分扩散；在850℃时制备的试样在900℃进行2h固溶处理后，硬度迭到474HV，随后在低温500℃进行2h时效处理，硬度降低为418HV．     

挤压变形对Mg95Zn4.3Y0.7合金组织和性能的影响

研究了在250℃、不同挤压比下挤压变形对Mg95 Zn4.3 Y0.7合金组织及性能的影响。结果表明，Mg95 Zn4.3 Y0.7经过挤压变形后，合金中晶界处的共晶相破碎，弥散分布至晶粒内部，并且晶粒显著细化。同时，随着挤压比的增大，晶粒细化程度增加，合金的力学性能单调增加。当挤压比为16时，合金晶粒尺寸为5-8μm，抗拉强度为288.9MPa，显微硬度HV值为117.8。     

Zn-5Al合金的等径弯曲通道变形

研究了等径弯曲通道变形过程中Zn-5Al合金的组织变化及其显微硬度变化.在变形过程中晶粒首先被拉长,分裂成条带组织,条带组织与晶粒内部缠结的位错发生作用形成位错胞,胞内位错进一步变形后在胞壁集结变为二维晶界,进而形成小角度的亚晶界或者大角度的晶界,使组织细化.TEM结果表明,在150 ℃的温度下,经过7道次变形后,Zn-5Al合金的微观组织得到细化,平均晶粒尺寸在1.0 μm以下.同时,合金的维氏硬度从72.5增加到83.8.     

Mg-Zn-Y合金中准晶相的形成与结构表征

通过合金成分设计 ,采用常规铸造工艺制备出含有一定体积分数准晶相的镁合金 ,其成分为Mg95Zn4.3 Y0 .7(原子比 ) .用楔形模具浇注 ,观察冷却速度对合金的显微组织以及准晶相形成的影响 .结果表明 ,随着冷却速度的增加 ,合金组织得到了一定的细化 ,在不同的冷却速度范围内合金组织包括初生α-Mg相和 2 0面体准晶相 .2 0面体准晶相的成分为Mg3 YZn6,在凝固后期 ,2 0面体准晶相在初生α-Mg相的晶界处与富镁相形成两相共晶组织     

准晶增强Mg-Zn-Y合金的ECAP变形组织及力学性能

镁及镁合金作为目前工业应用中最轻的结构材料之一,具有良好的应用前景,然而由于镁合金自身强度较低、抗氧化性能差以及高温抗蠕变性能差等问题,使其作为某些结构件的应用受到限制,为进一步扩大其应用,人们采用了多种方法来提高其综合力学性能.二十面体准晶相(简称Ⅰ-phase)由于其特殊的结构而具有优异的力学性能,如高强度、高硬度等,将Ⅰ-phase作为一种增强相引入到镁合金中可大大提高镁合金的力学性能,为新型镁合金的开发和实际应用提供了一种新途径.本文采用常规铸造法制备了含有粗大网状Ⅰ-phase和α-Mg两相组织的Mg-Zn-Y合金.研究了合金含量及Zn/Y比对Mg-Zn-Y合金显微组织和力学性能的影响,探讨了热处理工艺对合金中相析出行为及Ⅰ-phase热稳定性的影响.以时效处理后的Mg-Zn-Y合金为研究对象,研究了两种塑性变形工艺(常规热挤压和等径角挤压变形)对合金显微组织和力学性能的影响,并对合金的细化机制、断裂行为与强化机制进行了研究.研究结果表明,在Y含量为0.3%～2.0%(at),Zn含量为1.7%～6.0%(at)的富镁Mg-Zn-Y合金中,合金的铸态组织及相组成取决于Zn/Y比和Zn含量,Zn/Y比为6时,合金的铸态组织由α-Mg基体和晶界上富镁相与Ⅰ-phase两相共晶组织组成;在所研究的合金成分范围内,合金中Ⅰ-phase的形成及其体积分数与合金的凝固速度有关,采用快速凝固的方法得到的合金中,由于第二相的形核及长大受到抑制,形成的Ⅰ-phase的体积分数相对于常规铸造工艺下制备的合金中Ⅰ-phase的含量有所减少,同时发现,合金的极限抗拉强度和屈服强度随合金中Ⅰ-phase体积分数的增加而增加,但合金的延伸率略有降低;在400℃、24h的热处理工艺下,Mg95Zn4.3Y0.7合金基体上有球形Ⅰ-phase析出,且析出的Ⅰ-phase在随后的时效处理中表现出热稳定性;在190℃不同时效时间下合金基体中的析出相为密排六方结构的MgZn2相,其析出行为与Mg-Zn二元合金类似.Mg-Zn-Y合金的热挤压结果表明,通过挤压变形可以显著细化合金的晶粒组织,合金的晶粒大小可由变形前的40～60μm减小到8～15μm,在挤压过程中位于晶界的Ⅰ-phase被破碎并较均匀地分布在基体合金中,随着挤压比的增大和挤压温度的降低,晶粒进一步细化,Ⅰ-phase的弥散程度增加.挤压变形可以显著提高Mg-Zn-Y合金的强度、硬度和延伸率;随着挤压比的增大,合金的强度、硬度和延伸率均有所增加;在所研究的3种合金中,Mg95Zn4.3Y0.7合金在523K以25:1的挤压比挤压后,具有较高的力学性能,其极限抗拉强度为287MPa,屈服强度为203MPa,延伸率为14.1%.对于预挤压态Mg-Zn-Y合金的ECAP变形结果表明,ECAP对于预挤压态Mg-Zn-Y合金组织的细化是一个不断加强的过程,1道次ECAP变形后,在一些粗大晶粒之间分布着许多细小的晶粒,随变形道次的增加,原始粗大的晶粒消失,形成均匀细小的等轴晶粒,平均晶粒尺寸为1～3μm,同时在ECAP过程中Ⅰ-phase被破碎并呈弥散分布.ECAP变形1道次可以显著提高Mg-Zn-Y合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率,Mg95Zn4.3Y0.7合金ECAP变形1道次后力学性能指标σb=331MPa,σ0.2=223MPa,δ=19.4%.Mg-Zn-Y合金以A、BA、Bc、C等4种不同工艺路线进行8道次ECAP变形后的显微组织差异不大,均形成细小的等轴晶粒;4种工艺路线在1～8道次的变形过程中,合金的力学性能变化不同,对于路径A和BA,随着变形道次的增加,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率变化幅度不大,对于路径BC和C,变形道次超过4次后,产生的变形织构的弱化作用导致合金的屈服强度迅速降低,但是合金仍保持较高的抗拉强度和延伸率.通过对ECAP变形过程中Mg-Zn-Y合金晶粒细化过程的分析,结合其力学性能的变化得出ECAP变形的细化机制和准晶相强化机制:ECAP对于准晶增强Mg-Zn-Y合金的细化机制主要是基体在不同变形路径下的连续剪切变形机制和准晶粒子对于基体的剪切及钉扎机制;准晶增强Mg-Zn-Y合金ECAP变形过程中存在3种强化机制:细晶强化、第二相粒子强化和位错强化,3种强化机制分别在ECAP变形的不同阶段起主导作用,在共同的强化作用下提高合金的强度.     

LaB6单晶体制备方法的特点和进展

综述了LaB6单晶体的国内外研究现状及进展.分别对铝熔剂法、气相沉积法、熔盐电解法、区域熔化法等几种主要的LaB6单晶体制备方法的特点进行了简要的总结和分析.在4种主要的制备方法中,区域熔化法生产效率高,适于制备大尺寸LaB6单晶阴极,且制备的LaB6单晶体纯度高、质量高.     

机器人CO2气体保护焊焊缝数学模型研究

焊接工艺参数对焊道熔宽、横截面和余高影响关系模型的建立是焊接路径合理规划的前提。利用二次通用旋转回归法设计了单道熔敷焊接试验工艺方案,测得焊道参数,建立了CO2气体保护焊焊道熔宽、横截面积、余高与焊接速度、电流的回归模型。对回归关系模型的显著性、拟合性、及回归系数显著性进行了检验分析,验证了所建立的焊道截面形态数学模型的正确性。该模型可为厚板机器人焊接规划提供指导。     

面向盾构机密封跑道修复的激光熔覆Fe基涂层制备工艺

为探究激光熔覆再制造修复工艺对盾构机密封跑道磨痕的修复效果,采用送粉式激光熔覆工艺在42CrMo钢基体表面制备了Fe55铁基自熔合金涂层。基于L₁₆(4³)正交试验探究了激光功率、熔覆速率和搭接率对涂层表面形貌、横截面特征参数、稀释率、显微组织、硬度的影响规律和作用机理。极差分析表明,稀释率随激光功率和熔覆速率的增加均呈上升趋势,其中激光功率对涂层硬度影响最大,最大涂层硬度约为基体硬度的2.15倍。Fe55涂层的摩擦因数较基体明显降低,涂层耐磨性优良,其磨损体积较基体降低1.09×10^-2 mm³,主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损。     

Cu—Zr合金定向凝固组织的研究

采用定向凝固方法制备了Cu-12，25Zr自生复合材料，并通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射等方法对定向凝固组织进行了研究．结果表明，在温度梯度一定的前提下，生长速度对定向凝固组织的形貌有着重要的影响，随着生长速度的增加，凝固组织由层片状依次转化为棒状、树枝状和集群状组织；在所制备的Cu-12．25Zr自生复合材料中，第2相主要是Cu5Zr，并且Cu5Zr与基体α(Cu)之间存在着一定的取向关系，另外还有少量的Cu8Zr3相和Cu10Z7相；在Cu-12．25Zr合金枝晶端部存在明显的Zr元素富集．