微孔织构车刀设计与高速微车削试验

针对微型刀具高速微切削过程中磨损严重的问题,基于表面非光滑技术,在刀具表面进行微孔织构设计,并采用Deform 3D进行金属切削动态模拟分析。分析表明,前刀面带有微孔织构的微型车刀主切削力、刀尖最高温度、刀具磨损量,与无织构车刀相比都明显降低。利用微细电火花加工技术在微型车刀表面加工微孔织构,使用自行研制的高速微车削实验装置进行6061铝合金的微加工实验,并从刀具表面磨损状况、切屑形态、已加工表面粗糙度3个方面进行评价。实验结果表明,微孔织构在提高刀具减磨性能和已加工表面质量方面效果良好,微织构改善了切屑形态,增强了刀具排热、抗黏结性能。     

含磺酸基的席夫碱型液晶离聚物的合成与性能

先通过席夫碱反应合成了末端基为磺酸基的介晶基元(4–羟基–4'–磺酸基苯亚甲基苯胺),再接枝到聚硅氧烷主链上,制得含磺酸基团的侧链液晶离聚物,产物通过红外表征进行了确定;并对该化合物的液晶性能进行了测试,偏光显微镜(POM)分析表明该化合物属于近晶型棒状织构;差示扫描量热仪(DSC)分析证明其具有较高的熔点和清亮点温度,液晶温区为172.24~232.17℃,并且具有稳定的液晶性能,可用于热塑性高分子材料的共混改性。     

挤压道次对等通道转角挤压高纯铝微观组织的影响

采用等通道转角挤压工艺,在常温下对高纯铝进行5道次挤压变形。利用透射电子显微镜和电子背散射衍射技术,对等通道转角挤压后高纯铝的组织结构、微观织构和晶界特征进行表征,研究挤压道次对等通道转角挤压高纯铝微观组织的影响以及挤压后材料组织的演化机制。结果表明：随着挤压道次的增加,材料剪切变形抗力不断增加;5道次变形后,材料晶粒得到显著细化,形成多边界平直、低位错密度的等轴状晶粒,晶粒尺寸约为0.9μm。同时,挤压5道次后材料的晶粒取向逐渐变得随机,微观织构在(80°, 35°, 0°)、(40°, 75°, 45°)和(0°, 85°, 45°)达到峰值;超细晶高纯铝晶界是几何必须晶界,挤压后超细晶的形成是连续动态再结晶的结果。     

高磁感取向硅钢27QG090的常化退火工艺

采用中试试验平台完成高磁感取向硅钢27QG090实验室常化退火工艺过程,利用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电镜和能谱仪分析常化退火处理后试样的显微组织和宏观织构。结果表明,高磁感取向硅钢27QG090常化退火后的显微组织为铁素体,宏观织构主要是以α织构、α^*织构、铜型织构为主,兼有微弱的高斯织构,常化退火后的析出物主要是AlN,其平均尺寸约为40 nm。综合分析得出最优的常化退火工艺为1120℃×3 min+920℃×3 min, 100℃水淬。     

均匀化处理对挤压态Mg-Al-Zn-0.1Y合金热变形行为及织构的影响

利用250～400℃、0.01～10 s^-1 Gleeble 3500热模拟机等温热压缩试验研究了均匀化处理对稀土Y微合金化挤压态Mg-Al-Zn合金热变形行为的影响,利用电子背散射衍射(EBSD)研究了均匀化热处理对其热变形织构的影响。建立了挤压态和均匀化处理态Mg-Al-Zn-0.1Y镁合金的Arrhenius型本构方程,绘制了代表稳态流动的0.5应变加工图。研究了均匀化热处理对合金热加工图的影响,发现均匀化处理拓宽了合金低温可加工区,提升了合金的低温可加工性,确定了挤压态合金的适宜加工区为(325～375℃、0.01～0.1 s^-1)和(350～375℃、1～10 s^-1),均匀化热处理态合金的适宜加工区为(275～325℃、0.01～0.1 s^-1)。均匀化热处理提升了合金的动态再结晶能力,弱化了挤压态合金热变形基面织构强度,提升了软取向部分比例,提高了挤压态镁合金的热成形性。     

微织构对铜基自润滑复合材料摩擦磨损性能的影响

目的 针对活塞环在高温高压、循环往复的惯性力等工况下与气缸极易磨损的问题,以栓盘模型为试验对象,研究圆形微织构对铜基自润滑复合材料的摩擦磨损性能,以期提高两者的耐磨损性能。明确微织构在不同工况下与复合材料摩擦磨损行为之间的联系,建立表面微织构设计准则。方法 采用CT-MF20型光纤雕刻激光打标机在45#钢表面加工制备出直径为0.2 mm的圆形微织构,并通过栓-盘形式在HT-1000型摩擦磨损试验机上对圆形织构化45#钢进行摩擦性能试验,考察圆形微织构在不同载荷(2、10、20 N)及不同滑动距离(1.88 m和18.84 m)下的摩擦磨损情况,而且借助扫描电子显微镜(SEM)分析摩擦表面的显微结构和形貌,通过能谱仪(EDS)结果分析摩擦表面元素积累情况。此外,为了与之形成对比每组均设有无织构的45#钢试验。结果 在摩擦试验中,载荷为20 N、滑动距离为18.84 m时圆形织构的摩擦磨损性能最优,平均摩擦因数降幅随着滑动距离的增加从11%增加到23.5%,同时栓和盘表面形貌磨损也明显比其他条件的试件要小。在EDS结果中发现圆形织构表面的氧元素更多,集中分布在织构里。结论 当载荷为20 N、滑动距离为18.84 m时,圆形织构的减摩效果最好,摩擦因数稳定,栓盘磨损表面变得光滑,这归因于圆形织构盘表面棘轮效应明显,并形成连续稳定的转移润滑膜,从而减小磨损。     

热处理Cu-Nb纳米复合线的结构和织构演变

使用扫描电子显微镜和电子背散射衍射（EBSD）对热处理Cu-Nb纳米复合线的微观结构和织构演变进行了表征,同时对复合线材再结晶、晶粒形核、大角度晶界和残余内应力进行了讨论。结果表明,热处理使Cu-Nb纳米复合材料发生晶粒回复与再结晶,因此产生少量大角度晶界。热处理后,Cu-Nb复合材料的残余内应力减小。600 ℃以上热处理,Nb丝发生再结晶并且晶粒快速长大。Cu-Nb纳米复合线材具有良好的高温热稳定性。     

硬质合金激光改性协同仿生微织构对硼掺杂金刚石涂层性能的影响

目的 研制应用于超精密加工领域的高性能金刚石涂层,探究硬质合金基体表面激光微织构对硼掺杂金刚石(BDD)涂层沉积质量的影响,分析不同类型的仿生微织构对基–膜结合强度、工具切削性能的改善效果及原因。方法 在硬质合金表面使用激光脉冲制备不同类型的仿生微织构,并通过热丝化学气相沉积(HFCVD)法在刀具表面沉积BDD涂层。采用数显洛氏硬度计(HRS-150)、超景深三维显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、白光干涉表面轮廓仪、拉曼光谱(Raman)对样品进行表征。通过压痕试验及铣削试验研究涂层的附着强度和刀具的切削性能。结果 激光微织构边缘发生表面硬化。激光微织构区域沉积BDD涂层后,基体表面缺陷显著降低,织构内部金刚石晶粒更密集,沉积质量提升,三角织构(TT)边缘的金刚石颗粒堆积坡度最缓,不同类型的织构化BDD涂层的粗糙度、金刚石纯度、切削性能及附着强度均不同,涂层附着力与表面硬度呈正相关。硼掺杂三角织构(BDTTD)涂层刀具具有最佳的切削性能。结论 织构边缘和内部具有更高的金刚石二次成核率和沉积质量。织构的存在可以提升BDD涂层的附着强度和刀具性能,并且织构边缘的涂层附着力最强,这些得益于激光烧蚀及仿生微织构对硬质合金表面的硬化及对BDD涂层内在缺陷的修复。     

掩膜电解微坑阵列对钛合金表面疏水性能的影响

为了提高钛合金表面的疏水性能,采用润湿理论模型与多物理场耦合仿真相结合的方法,建立接触角与掩膜电解加工工艺参数之间的直接映射关系,揭示微坑阵列掩膜电解加工对表面疏水性能的作用。建立接触角与微坑阵列几何尺寸间的表面疏水理论模型,对掩膜电解加工进行多物理场耦合仿真;理论模型与仿真结果相结合,获得了接触角与掩膜电解加工工艺参数之间的直接映射关系。此外,以表面接触角为因变量,以电解质质量分数、掩膜尺寸和电解电压为自变量,进行正交试验仿真和计算,获得了最佳工艺参数组合并进行试验验证。与仿真计算相比,试验测量得到的微坑阵列直径、间距、深度、表面接触角误差分别为2.49%、6.87%、7.40%、6.01%,从而表明该方法在未经低表面能材料修饰的情况下,成功制备接触角约为141°的微坑阵列疏水表面。     

复合挤压对Mg-4Sn-2Al-1Zn合金组织及力学性能的影响

针对镁合金室温强度低、塑性差的问题,采用复合挤压工艺在250℃对Mg-4Sn-2Al-1Zn合金进行了挤压,研究了复合挤压对合金的组织演变、织构及力学性能的影响。结果表明,复合挤压能将Mg-4Sn-2Al-1Zn合金的晶粒尺寸由45.2μm细化至3.1μm,组织均匀。挤压后的合金硬度提升,均匀性改善,屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别为204 MPa、287 MPa和21.0%,较匀质态分别提高了140.0%、91.3%和156.1%。动态再结晶是晶粒细化的主要机制,晶粒细化以及挤压后基面织构增强、织构向挤压方向均匀扩展使合金强度、塑性提高,挤压过程中Mg2Sn相破碎进一步提高了合金的力学性能。上述研究表明复合挤压是一种能有效提高镁合金综合性能的工艺。