Ag-In-Cd合金堆内微观组织及热物性能的实验模拟

通过添加不同量的Sn,同时改变合金中Ag、In和Cd含量的方法模拟了Ag-In-Cd合金在反应堆内中子辐照下的成分变化。采用光学显微镜、SEM、XRD研究了成分发生变化情况下合金的微观组织和热导率、比热容、热扩散率和热膨胀率等热物性能。结果表明:由于Sn组元的添加,Ag-In-Cd三元合金转变为Ag-In-Cd-Sn四元合金的同时,其微观结构由原来的单相结构(fcc)转变为双相结构(fcc+hcp),第二相为Ag3In。Ag-In-Cd-Sn合金的热导率、比热容、热扩散率和热膨胀率在25~600℃范围内都随温度的升高而升高,但在相同温度条件下,随合金中Ag含量的减少和Sn含量的增加,合金的热导率和热扩散率会发生明显的下降,而比热和热膨胀率却略有上升。     

微细组合电加工样机研制及实验研究

基于新研发的一套微细组合电加工样机μEM-200CDS2,介绍了研发过程中探索出的最小脉宽可以达纳秒级的双功能微能脉冲电源以及样机中的若干关键技术,包括放电状态的双参数检测技术、工具电极在位多功能磨削技术、工作液稳定供给控制技术等。其中,双功能微能脉冲电源具备主动消电离环节,可以减少脉间的残余电荷放电,有利于提高加工表面质量;组合电加工样机床身设计有利于提高系统的加工精度和效率。最后,结合小孔的加工试验研究了典型的组合电加工工艺过程,结果表明:该过程中,可以并行完成工具电极在位修整与零件加工,有利于提高微小特征的加工效率。     

内压状态下不同弹性模量双金属管的力学分析

以由两种不同弹性模量金属组成的双金属复合管为研究对象,对其承受内压力的情况进行了力学分析,研究了应力分布、屈服的临界条件、弹性能的分布与内外层金属的弹性模量之间的关系。结果表明,在承受内压力时,复合管周向的应力不连续,实际使用中,双金属界面位置经常出现附加的拉应力,可能导致其开裂。     

一种考虑材料损伤的低循环疲劳寿命预测方法

为了更加精确地预测材料的低循环疲劳寿命,对三参数幂函数公式和拉伸滞后能寿命模型进行研究,提出了基于三参数幂函数的损伤能寿命预测模型。分别利用该模型和Manson-Coffin公式对高温合金、钛合金及结构钢等多种材料的低周疲劳试验数据进行拟合并将其分析结果进行对比;根据GH4133合金250℃时的低循环疲劳试验数据,建立了该条件下材料的循环应力-应变曲线和损伤能寿命预测模型,同时对曲线及模型进行验证。结果表明:建立的循环应力-应变曲线能够正确反映该条件下材料的应力与应变之间的关系;所提出的损伤能寿命预测模型对12种材料的低周疲劳试验数据的拟合效果较好,寿命预测精度明显高于Manson-Coffin公式。     

耦合宏微观效应的约束应力区疲劳裂纹模型的求解与应用

用约束应力区描述材料损伤状态,建立耦合宏微观效应的跨尺度疲劳裂纹模型,可描述材料疲劳破坏从微观缺陷到宏观断裂的整个过程。约束应力的分布取决于材料的损伤状态。假定约束应力为线性分布,在远场均匀拉应力作用下,应用Muskhelishivili方法,对跨尺度裂纹模型进行了解析求解,得到了裂纹张开位移与跨尺度应变能密度因子的解析解。以跨尺度应变能密度因子作为疲劳裂纹从微观到宏观扩展的控制参量,对疲劳破坏全过程进行了数值模拟计算。以LC4铝合金板为例,利用模型精确再现出不同疲劳荷载作用下的实验S-N曲线。由于模型考虑了微观因素的影响,疲劳实验数据的发散特性也精确再现出来。另外,通过数值计算,分析了微观效应对疲劳裂纹扩展行为的影响。     

基于遗传算法的18Ni300钢持久性能的神经网络预测

本文研究时效温度和时效时长对18Ni300马氏体时效钢持久性能的影响,对经过不同时效处理的18Ni300钢进行不同高温条件下的持久性能测试。结果表明:在时效温度480℃时,时效处理5h的18Ni300钢的持久性能较时效处理5h有明显提高,且经不同时效处理的马氏体时效钢的持久性能随测试温度的增加而逐渐下降。从模型泛化能力和预测精度出发,根据有限的持久性实验数据,基于遗传算法构建了预测18Ni300钢持久性能的3-12-1型GA-BP神经网络模型。18Ni300钢持久性能的GA-BP网络预测结果与试验数据的吻合性较好,这说明所构建的18Ni300钢的持久性能GA-BP神经网络模型的预测精度和可靠性较高,可有效用于时效处理对18Ni300钢持久性能的预测。     

冷轧SIMA法制备镁合金半固态坯料的组织与性能北大核心CSCD

利用冷轧与半固态热处理工艺(冷轧SIMA法)制备了AZ91D镁合金半固态坯料,研究了不同冷轧压下量对半固态坯料显微组织与压缩性能的影响,并探讨了固相颗粒的球化机制与半固态坯料的成形机制。结果表明:随着冷轧压下量的增加,固相颗粒的平均尺寸逐渐的减小、球形率逐渐地增大,液相率逐渐地增大,而半固态坯料的压缩性能呈先升后降的趋势;当冷轧压下量低于8.72%时,对半固态坯料显微组织的影响较为敏感。半固态加热时,固相颗粒的原子尺度界面由光滑小晶面转变为粗糙非小晶面,宏观表现为多边形转变为球形;且随着冷轧压下量的增大,该球形化过程的转变速度显著提高。     

光学元件挠性支撑结构广义建模及优化设计

建立了挠性支撑结构的力学模型及优化设计模型,以使光学元件挠性支撑结构同时满足元件定位的刚度要求和温度适应性的柔度要求,同时给出了相应的建模方法。考虑挠性支撑结构是由圆周对称分布的挠性单元组成的,故将挠性单元简化为超静定梁结构,应用虚功原理推导了挠性单元的径向及切向刚度。然后,假设光学元件为刚性体,根据力平衡条件及变形协调条件,推导了挠性支撑结构的整体刚度,并引入修正因子补偿了刚体假设带来的误差。最后,以挠性支撑结构总变形能为目标函数,推导了同时考虑挠性支撑结构几何构形及参数的协同优化设计模型,通过引入了整型变量将结构整体刚度简化为整型变量和离散刚度的线性组合,从而使优化模型中不含有谐波函数项。基于数值仿真和实验对结构刚度模型进行了验证,结果显示:实验、仿真和理论计算结果一致。此外,以透镜支撑为例,验证了挠性支撑结构的优化设计方法,有限元分析结果表明,透镜面形精度较初始设计提高了23%。     

长蘑菇的盘子

在举办了"未来的塑料"展览后,意大利小伙Maurizio Montalti实在是太忙了,既要到世界各地分享经验,还得兼顾工作室的"蘑菇"别长变形了。"蘑菇"其实是真菌丝,经过Maurizio的培养,长成了灯罩、碗碟、果盘等日常生活用品的形状。"我们是地球生态系统中的一员,却大量使用让生态不可持续发展的材料,比如塑料。我的初衷就是改变这一点,与大部分设计师不同,我选择了有机材料。"     

中温时效对17-4PH不锈钢液体氮化后组织性能的影响

目的研究低温盐浴氮化17-4PH不锈钢经中温时效处理后氮化层组织性能的变化情况。方法采用光学显微镜(OM)分析氮化层的厚度和显微组织,利用X射线衍射仪(XRD)检测渗氮层的相组成,利用显微硬度计测定渗层的硬度,利用冲刷腐蚀实验评价渗层的耐腐蚀性能。结果 17-4PH不锈钢氮化后在425~475℃时效保温处理,其渗层厚度随时效时间的延长而增加。时效处理使渗层中N原子的浓度发生改变,过饱和扩展奥氏体发生分解,析出与其结构同为面心立方结构的Fe4N、Fe2N和Cr N。时效温度的升高能加速扩展奥氏体的分解,促进Cr N析出及氧化物的生成。经过渗氮时效后,渗层深度可达27.4μm。根据热力学公式计算出N原子在时效过程中的扩散激活能为216.2 k J/mol,表面显微硬度在初期显著升高,达到了近1150HV0.1,随后逐渐降低。在475℃、50 d的时效条件下,冲刷腐蚀中的失重率达到最大值30.3 mg/(h·dm~2)。结论不锈钢氮化后在一定的温度和时间内时效处理会达到最大表面硬度,在随后的保温过程中硬度开始下降。时效处理后17-4PH不锈钢的耐冲刷腐蚀性能下降。