工艺因素对熔池小孔特征行为的影响

为了准确地模拟出激光深熔焊接中小孔的动态变化过程,根据小孔内激光能量的传输过程和吸收机制,采用光线追踪法来描述小孔对激光能量的多重反射吸收作用,建立了基于光线追踪的热源模型,分析了工艺因素对30Cr Mn Si A钢激光深熔焊接过程中瞬态小孔的深度振荡和熔池流动行为的影响。结果表明,激光焊接过程中熔池的小孔深度呈周期性变化并伴有高频振荡特征,而小孔的振荡是焊接不稳定性和缺陷形成的重要原因。而随着激光功率的增大,小孔深度增大,小孔深度达到相对稳定状态的时间缩短。小孔深度达到相对稳定状态时,小孔振荡的幅度随激光功率的增加而增大。在对不同工艺条件下熔池的温度场、流场和小孔的动态演化过程对比的基础上,进一步探索了焊缝气孔的形成机理,并提出了减少焊缝气孔和增强小孔稳定性的新思路。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学性能的研究

利用微弧氧化技术在以硅酸钠为主要溶质，配以辅助添加剂Na2W04、KOH、Na2EDTA的电解液中，在LY12铝合金表面原位生长陶瓷层。用WTM-IE型球-盘磨损实验机对试样的摩擦学性能进行了研究。并用SEM、XRD分析了微弧氧化陶瓷层的表面形貌和相结构。结果表明：铝合金在电流密度10A／din2，电解液温度40～60℃，处理时间10～60min条件下，可以原位形成均匀致密的表面陶瓷改性层。微弧氧化处理后的试样在干摩擦小滑动距离下表现出良好的耐磨性能。     

复杂腐蚀缺陷对管道损伤失效的特性研究

腐蚀是危害管道性能和影响运输安全的重要因素。采用有限元软件建立复杂矩形和圆形两类腐蚀缺陷管道模型,通过全尺寸爆破试验数据对模型进行验证。分析复杂矩形腐蚀缺陷的长度比、宽度比、深度比和复杂圆形腐蚀缺陷的半径、深度对管道失效行为的影响,基于数值分析结果对管道完整性进行综合评价。结果表明：模型误差为4.2%~4.6%,低于试验误差;两类复杂腐蚀缺陷区域应力均呈对称分布,环向应力均大于轴向应力;复杂矩形腐蚀缺陷的深度比对失效压力影响最大,宽度比最小;当长度比达到0.5后,管道失效压力稳定在9.5 MPa;复杂圆形腐蚀缺陷的浅腐蚀深度对管道性能影响更为明显;轴向力对管道失效压力影响较小。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学性能的研究

利用微弧氧化技术在以硅酸钠为主要溶质,配以辅助添加剂Na2WO4、KOH、Na2EDTA的电解液中,在LY12铝合金表面原位生长陶瓷层。用WTM-1E型球-盘磨损实验机对试样的摩擦学性能进行了研究,并用SEM、XRD分析了微弧氧化陶瓷层的表面形貌和相结构。结果表明:铝合金在电流密度10 A/dm2,电解液温度40～60℃,处理时间10～60 min条件下,可以原位形成均匀致密的表面陶瓷改性层。微弧氧化处理后的试样在干摩擦小滑动距离下表现出良好的耐磨性能。     

Sr元素对Mg-Zn-Ca合金非晶形成能力和耐蚀性的影响

为改善Mg-Zn-Ca合金的非晶形成能力,采用铜模喷铸法制备了不同Sr含量的Mg-Zn-Ca-Sr合金,其直径为2和4mm棒材试样。利用XRD、SEM、DSC和电化学测试方法研究了Sr元素对Mg-Zn-Ca合金非晶形成能力和在模拟体液中耐蚀性的影响。结果表明,Mg_(65)Zn_(30)Ca_(5-x)Sr_x(x=0,0.5,1.0,1.5,原子分数%,下同)合金直径为2 mm棒材试样组织均为非晶态,而直径为4mm棒材试样均是由非晶和晶体相(Mg和MgZn相)组成,但晶体相的体积分数和尺寸随着Sr元素添加量的增加而减少,即合金的非晶形成能力提高,其中,Mg_(65)Zn_(30)Ca_4Sr_1合金非晶形成能力最强。电化学腐蚀测试结果表明,随着Sr含量增多,合金的腐蚀电位向正向移动,腐蚀电流密度减小,合金的耐蚀性逐渐增强,2 mm棒材试样中Mg_(65)Zn_(30)Ca_(4.5)Sr_(0.5)合金的耐蚀性最好,直径为4 mm棒材试样中Mg_(65)Zn_(30)Ca_4Sr_1合金的耐蚀性最强。     

用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板抗火性能试验研究

针对粘贴CFRP布用有机胶软化点过低的问题,研制出600℃时强度不低于常温强度的无机胶。为探索用无机胶代替有机胶粘贴CFRP布提高加固结构抗火性能的可行性,进行了5块用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板的抗火试验。考虑到高温时CFRP布在绝氧条件下强度降低较为缓慢的特点,试验前分别选用厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料对其进行防火保护。试验板先按ISO 834标准升温曲线升温1.5h,再自然降温1.0h。各板底纵向CFRP布经历最高温度为90~300℃,火灾下跨中最大新增位移介于计算跨度的1/438~1/95。经历火灾后,CFRP布完好,无机胶与混凝土板可靠粘贴。试验结果表明:采用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板,厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料均能达到对CFRP布进行控温和绝氧的目的,前者防火效果明显优于后者;用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板采用防火涂料保护后,火灾下和火灾后CFRP布与混凝土板均可有效共同工作。     

三维编织复合材料拉伸与弯曲声发射特征分析

论述了声发射技术在三维编织复合材料拉伸和弯曲过程中的应用以及试验方法,描述了三维编织复合材料拉伸与弯曲过程中声发射的特征。拉伸试验结果表明:编织角小的试件,其应力应变曲线基本为直线,损伤为脆性特征;编织角大的试件,应力应变曲线表现出双线性,各自呈现出脆性破坏特征。弯曲试验表明:小编织角复合材料的载荷挠度曲线保持线性关系;大编织角复合材料的载荷挠度曲线是非线性关系。     

45钢表面TD-Cr/PVD-CrN复合涂层磨蚀性能

目的 采用热扩散(TD)渗金属技术和物理气相沉积(PVD)技术对45钢表面进行强化,以提升45钢表面硬度和抗磨蚀性能,延长45钢的使用寿命。方法 采用热扩散渗金属技术和物理气相沉积技术制备TD-Cr、PVD-CrN及TD-Cr/PVD-CrN(Cr/CrN复合涂层)3种涂层。利用扫描电镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)研究涂层的微观形貌、元素分布和物相组成。通过纳米压痕研究涂层的硬度、弹性模量。通过摩擦磨损实验和电化学腐蚀实验,研究涂层的摩擦性能和腐蚀性能。结果 TD-Cr、PVD-CrN、TD-Cr/PVD-CrN 3种涂层的组织结构均致密均匀,厚度分别为19.78、1.075、32.24 μm。TD-Cr/PVD-CrN涂层的硬度达到28.7 GPa,高于其他涂层, 同时,Cr/CrN复合涂层的弹性模量和弹性恢复能力均优于其他涂层。在盐水环境下,TD-Cr、PVD-CrN、TD-Cr/PVD-CrN的摩擦因数分别为0.52、0.38、0.35,磨损体积分别为26、0.15、0.05,TD-Cr/PVD-CrN展现出较好的耐磨性能。在盐水环境下,TD-Cr/PVD-CrN涂层的抗腐蚀性能略低于TD-CrN涂层。结论 综合看来,TD-Cr/PVD-CrN复合涂层可以有效提升45钢的表面抗磨蚀能力,延长其使用寿命。     

高精度多通道K型热电偶温度测量

根据热气机运行特点、控制参数要求和成本控制要求,设计一种基于PIC18F6722单片机的K型热电偶温度测量方法。单片机在0～600℃时采用查表法计算热电偶温度,在600～750℃时采用拟合线性化方法计算热电偶信号温度。在3 000 h的热气机可靠性试验中,在630℃、670℃和700℃等3个热气机额定工况运行点上,该方法能将热气机管壁温度控制在±2℃内,且成本较低,满足设计要求。     

四棱锥复合梯度表面液滴的定向移动

目的 探究出能使液滴移动距离达到最大的复合表面制备手段,以及液滴在其表面的移动机理及影响因素。方法 采用电火花加工技术在H62黄铜表面制备四棱锥结构构建结构梯度,并通过化学刻蚀在四棱锥表面制备润湿梯度,从而形成复合梯度结构。分别使用扫描电子显微镜和高速摄像机观察复合表面的微观结构与试件表面液滴的移动过程。结果 复合结构表面不仅具有不对称几何形状引起的拉普拉斯压力,其上的液滴还会受到不平衡表面张力的作用。润湿梯度提供的不平衡表面张力与结构梯度形成的拉普拉斯压力共同组成驱动合力,令液滴在相较单一梯度表面表现出更强的移动性能。对比分析侧面夹角等因素对液滴定向移动的影响规律后得出,经化学蚀刻后的复合表面,液滴移动距离提升明显,并且移动距离增加量与夹角β成正比。在结构梯度与润湿梯度的共同作用下,液滴在β=5°的试件表面上定向移动距离达到最大,最大移动距离Lmax=6.96 mm。结论 相较于单一梯度表面,复合型液滴定向移动表面可以获得最长的移动距离,表现出良好的应用前景。制备方法上,电火花线切割与化学刻蚀操作简单,成本低廉,有助于推动制备大批量液滴定向移动复合表面的相关研究。