高能球磨结合粉末冶金法制备碳纳米管增强7055Al复合材料的微观组织和力学性能

采用高能球磨结合粉末冶金工艺制备了碳纳米管(CNT)含量(体积分数)分别为0、1%和3%的CNT/7055Al复合材料。采用OM、SEM、TEM以及拉伸实验等方法研究了CNT/7055Al复合材料的CNT分布、晶粒结构、近界面结构及力学性能,分析了复合材料的强化机制和各向异性。结果表明,CNT/7055Al复合材料为无CNT的粗晶区与富集CNT的超细晶区组成的双模态晶粒结构;CNT在Al基体的超细晶区中分散良好,CNT-Al界面干净清洁,界面反应产物少;3%CNT/7055Al复合材料沿挤压方向的抗拉强度达到816 MPa,但延伸率仅为0.5%。细晶强化和Orowan强化是CNT/7055Al复合材料主要的强化机制。由于CNT沿不同方向的增强效率不同以及粗晶条带组织的存在,复合材料表现出比基体合金更强烈的各向异性,在垂直挤压方向的拉伸性能要弱于沿挤压方向的拉伸性能。     

基于面积分数多尺度分析的封严涂层孔隙分布均匀性定量表征

多相非均质可磨耗封严涂层的孔隙尺寸复杂、形貌不规则,采用常规方法难以对其孔隙分布均匀性进行准确的定量表征。 基于面积分数多尺度分析(Multi-scale analysis of area fraction, MSAAF)结合图像二值化处理和数字图像重采样技术,利用 MSAAF 曲线外推拟合线斜率绝对值 k 与均匀性长度 L_H 定量表征孔隙分布均匀性。 引入集群系数 f_c, 基于铝硅聚苯酯封严涂层金相照片建立具有不同孔隙分布均匀性的模型,并对孔隙面积分数为 1. 0%和 4. 6%两种情况进行数值计算,探究 k 和 L_H 与孔隙分布均匀性之间的相关关系。 结果表明:随集群系数 f_c 的增大,k 减小, L_H 增大,对应的孔隙分布均匀性变差。 试验与仿真结果相比,k 和 L_H 的相对误差分别为 1. 6%、4. 3%。 该方法可以为封严涂层或其他类似材料的组成相分布均匀性定量表征提供参考。     

基于多曝光的明弧焊接视觉系统

在明弧焊接中,由于弧光的强烈干扰,常用的视觉系统难以获得清晰的图像. 针对以上问题,设计了数字相机配合电焊减光片的视觉系统. 通过对多曝光图像序列进行融合处理,获得了熔池区域和焊缝区域都清晰的最终图像. 提出了基于软件触发和在线更改曝光参数来获取多曝光图像序列的方法. 通过伽马变换后累加图像的融合方法获得了暗部细节增强,无人工合成痕迹的图像. 使用近似的光照响应曲线说明了融合方法的合理性和有效性. 结果表明,能够获得20帧/s的最终显示帧速,可以满足焊工远程监控的需求,同时为后期实现智能化焊接提供了信息丰富的图像.     

固溶处理对7B04-O铝合金搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能的影响

对航空用3 mm厚的带有包铝层的7B04-O铝合金板材进行搅拌摩擦焊接(Friction stir welding,FSW),研究固溶处理对搅拌摩擦焊接接头的微观组织和力学性能的影响。结果表明,当转速为800 r/min、焊接速度为200 mm/min、焊接工具轴肩直径为12 mm时,可得到表面美观、致密无缺陷的搅拌摩擦焊接接头。焊核区发生动态再结晶,形成细小的等轴晶。经固溶处理后,焊核的上部及底部晶粒都发生了异常长大,而中部区域晶粒仍然为细小的等轴晶组织。焊态接头的拉伸试样断裂在母材位置,抗拉强度达到199 MPa,与退火态母材抗拉强度相当,断后伸长率达到12%。在新淬火状态下,接头的抗拉强度为310 MPa,为相同热处理母材的91.4%,断后伸长率为11.2%,试样断裂在焊核区,呈不完全的韧性断裂。     

高性能铝基复合材料的设计与加工技术

从铝基复合材料微观结构特征与性能关系角度,回顾了承载结构用典型铝基复合材料在体系设计、制备与成型加工研究方面的成果与进展,同时简要介绍了近期铝基复合材料为实现性能突破所开展的研究探索,最后根据铝基复合材料的发展历程与现有研究的特点对铝基复合材料今后的研究应用进行了展望。     

悬挂式接管焊接机器人机电系统

针对接管相贯线处的焊接特点,研发了悬挂式接管焊接机器人,介绍了机械结构特点和适用性.控制系统采用工业PC作为主控计算机和PMAC多轴控制卡进行多轴控制,利用二级控制结构实现作业管理,协调各轴运动完成焊接作业.进行了在筒体上外接管和内接管的焊接试验与在椭球体上外接管与内接管的焊接试验.结果表明,机器人的机械本体结构和控制系统能够实现多种接管的焊接需求,能够很好地完成接管相贯线处的焊接,提高了工作效率和焊接质量.     

基于边等距偏移的环切加工刀具路径生成方法

针对由直线和圆弧组成的封闭轮廓生成环切加工刀具路径的问题,提出了一种基于边等距偏移的环切加工刀具路径生成方法。该方法分别从封闭轮廓的凸点和干涉凹点出发,结合边干涉检测程序和圆弧边分段处理方法对包含直线和圆弧的轮廓分别进行局部和全局无效区域检测,删除轮廓的无效区域后进行等距偏移,生成无干涉环切加工路径。利用自主开发的CAD/CAM软件实现了该方法,仿真实验结果表明,该方法能够准确、有效地生成无干涉区域的刀具加工路径,同时适用于带有孤岛的封闭轮廓偏移。     

树脂锚固材料的高温锚固特性及其受热解影响的CT分析

 树脂锚固材料广泛应用于岩土工程加固,但其高温下具有的热解特性直接影响材料的锚固性能。通过高温拉拔、抗压实验与CT分析相结合的方法,研究高温下树脂锚固材料的锚固力学特性及其受热解细观结构变化的影响特征。研究结果表明：(1) 高温拉拔实验中,20 ℃～250 ℃时,随着温度升高锚固力增大,250 ℃时达到峰值69.5 kN,较常温增大45.1%,这是由于树脂锚固材料内部充分固化的结果;250 ℃～350 ℃范围锚固力下降为47.2 kN,较峰值减少32.1%;但在350 ℃～400 ℃范围,模拟管中的锚固材料发生爆裂与剧烈炭化,平均锚固力下降为15.2 kN,且500 ℃～600 ℃时完全失去锚固力。(2) 高温抗压实验中,200 ℃时抗压强度达峰值65.8 MPa,较常温增加31.3%;350 ℃～400 ℃时强度较常温衰减95.2%,在600 ℃时强度衰减达99.3%。(3) CT扫描分析,350 ℃～500 ℃锚固材料平均灰度衰减22.6%,孔隙团大小增幅达199.6%。可见,350 ℃后树脂锚固材料快速热解炭化、内部孔隙剧增是造成其锚固力衰减的根本原因。     

0Cr18Ni9Cu3型奥氏体不锈钢化学成分对焊缝质量的影响

以0Cr18Ni9Cu3奥氏体不锈钢为例,分析了该钢材中主要化学成分及其他组织成分的存在形式、存在机理和化学成分对钢材性能的影响。重点阐述了钢材中的各种化学成分及组织在焊接过程的不同阶段对焊缝质量产生的影响,针对存在的质量问题提出了相应的解决措施。强调了除材料的化学成分对焊缝的质量会产生影响外,影响焊接质量的因素还有很多,具体实施时应综合考虑,科学生产。     

椭球压力容器开孔切割机器人运动控制算法

针对椭球压力容器开孔和坡口切割问题,研制了一种专用的四自由度开孔切割机器人.介绍了切割机器人的机械结构及工作原理;利用空间解析几何原理建立了极坐标系下椭球壳体上开孔的相贯线数学模型;推导了坡口角度计算公式和变角度切割时四轴联动的控制算法;通过直线插补算法获得了机器人的理想运动轨迹;为克服切割机器人安装定位及壳体变形等误...