An upper bound solution for closed die sinter forging of hexagonal shapes

The paper reports on an investigation into the various aspects of closed die cold forging of hexagonal powder preforms, which have been compacted and sintered from atomized powder. It is found that for certain dimensional ratios of the preform, the die pressure is minimum. An attempt has been made determine the die pressures developed during the closed die forging of the hexagonal powder preform by using an upper bound approach. The results so obtained are discussed critically to illustrate the interaction of various process parameters involved and are presented graphically     

Fabrication of silicon based glass fibres for optical communication

Silicon based glass fibres are fabricated by conventional fibre drawing process. First, preform fabrication is carried out by means of conventional MCVD technique by using various dopants such as SiCl₄, GeCl₄, POCl₃, and FeCl₃. The chemicals are used in such a way that step index single mode fibre can be drawn. The fibre drawing process consists of various steps such as heating the preform at elevated temperature, diameter monitor, primary and secondary coating, and ultra violet radiation curing. The fibres are then characterized for their geometrical and optical properties. The drawn fibre has diameter of core and cladding to be 8.3 μm and 124.31 μm, respectively whereas non-circularity is found to be 4.17% for core and 0.26% for cladding as seen from phase plot. Mode field diameter is found to be 8.9 μm and 9.2 μm using Peterman II and Gaussian method, respectively. The fabricated fibres showed the signal attenuation of 0.35 dB/km and 0.20 dB/km for 1310 nm and 1550 nm, respectively as measured by the optical time domain reflectometer (OTDR).     

造孔剂含量对多孔SiC预制件孔隙率的影响及孔隙率测定方法探究

采用模压成型法制备了SiC预制件,分别采用阿基米德法、质量体积法和压汞仪法测试了其孔隙率,并对测试结果进行比较分析。结果表明,阿基米德法测试结果偏小,这是因为此方法测量的是孔径较大的气孔的显气孔率;质量体积法与压汞仪法测试结果较为接近。比较AlSiC复合材料中Al合金体积分数和3种方法的测试结果表明,质量体积法测试结果与Al合金体积分数最接近,是一种简单可靠的孔隙率测试方法。进一步探究了预制件孔隙率与造孔剂含量之间的关系。结果表明,当造孔剂含量较少时,孔隙率增加不明显,当造孔剂含量高于5%时,随着造孔剂含量的增加,孔隙率大体上呈线性增加趋势。当造孔剂含量为14%时,孔隙率近40%,完全满足后续渗Al需要。     

金属预成形优化设计及凝聚函数方法

研究了金属预成形设计中的形状优化设计问题及相应的求解算法,并讨论了凝聚函数在这类问题中的应用。金属预成形设计在本质上是一类反问题,给出采用形状优化设计方法求解这类问题的数学模型,讨论了目标函数构造方法对数值计算收敛性的影响。提出采用凝聚函数将∞-范数形式的形状误差函数转化为光滑可微的目标函数,显著提高了求解以金属预成形设计为背景的优化问题的收敛性。采用流动模型描述金属材料高温下的变形过程,利用基于梯度的数学规划方法求解了金属预成形优化设计问题。数值算例验证了所提出方法的有效性。     

液硅渗透法制备Ti3SiC2改性C/CSiC复合材料

采用浆料浸渗结合液硅渗透法原位生成高韧性Ti₃SiC₂基体, 制备Ti₃SiC₂改性C/C-SiC复合材料。研究了TiC颗粒的引入对熔融Si浸渗效果的影响, 分析了Ti₃SiC₂改性C/C-SiC复合材料的微结构和力学性能。实验结果表明: TiC与熔融Si反应生成Ti₃SiC₂是可行的, 而且C的存在更有利于生成Ti₃SiC₂; 在含TiC颗粒的C/C预制体孔隙(平均孔径22.3 μm)内, 熔融Si的渗透深度1 min内可达10.8 cm; Ti₃SiC₂取代残余Si后提高了 C/C-SiC复合材料的力学性能, C/C-SiC-Ti₃SiC₂复合材料的弯曲强度达203 MPa, 断裂韧性达到8.8 MPa·m1/2; 对于厚度为20 mm的试样, 不同渗透深度处材料均具有相近的相成分、 密度和力学性能, 无明显微结构梯度存在, 表明所采用的浆料浸渗结合液硅渗透工艺适用于制备厚壁Ti₃SiC₂改性C/C-SiC复合材料构件。      

织物预成型体厚度方向渗透特性研究

以达西定律为基础,研究了不同类型织物的织物层数、定型剂质量分数以及铺层角度对织物预成型体厚度方向上渗透性能的影响.实验结果表明,在一定的定型剂质量分数下,测试流体在垂直方向上的流动基本为稳态流动,大体受Darcy定律控制.随着织物层数的增加,流体流速减小,预成型体厚度方向渗透率逐渐增加.随定型剂质量分数的增加,厚度方向渗透率表现出先增大而后又减小的趋势,而且织物的铺层角度对预成型织物厚度方向渗透率也具有较大影响.     

炭纤维针刺预制体增强C/SiC复合材料的制备与性能研究

以炭纤维复合网胎针刺织物为预制体, 采用“化学气相渗透法+先驱体浸渍裂解法”(CVI+PIP)混合工艺, 制备了C/SiC陶瓷复合材料; 研究了针刺预制体的致密化效率以及复合材料的微观结构和力学性能, 并与目前常用的三维编织C/SiC复合材料和预氧丝针刺织物增强C/SiC复合材料进行了对比. 结果表明, 针刺预制体的致密化效率明显高于三维编织预制体, 在相同致密工艺条件下, 炭纤维针刺织物增强复合材料和预氧丝针刺织物增强复合材料的密度分 别达到2.08和2.02g/cm³, 而三维编织预制体增强复合材料的密度仅为1.81g/cm³. 炭纤维针刺复合材料的力学性能高于预氧丝针刺复合材料, 弯曲强度和剪切强度分别达到237和26MPa.     

碳纤维预制体结构对C/C复合材料及其螺栓力学性能的影响

以2D碳纤维预制体为增强体, 采用电耦合和等温化学气相渗联合工艺制备C/C复合材料, 研究不同预制体结构对C/C复合材料及其螺栓力学性能的影响。结果表明, 不同预制体结构增强的C/C复合材料表现出不同的力学行为。对于针刺结构, 随着针刺密度由35 pin/cm ²降至25 pin/cm ², C/C复合材料的拉伸、弯曲强度分别由60.1、119.9 MPa增大至69.5、176.8 MPa; 随着碳纱丝束由12 K变为3 K, C/C复合材料的拉伸、弯曲强度分别由69.5、176.8 MPa增大至105.5、184.4 MPa。对于12 K双向缝合结构, C/C复合材料的拉伸、弯曲强度分别为68.1、123.7 MPa。不同碳纤维预制体结构增强的C/C复合材料力学性能的差异主要取决于长纤维的完整性、大孔的分布和数量等因素。C/C复合材料的螺栓性能由于体材料性能和加工过程中缺陷的影响, 其拉伸强度略低于其体材料, 并表现出更为明显的脆性断裂模式。     

B4C包覆ZTA颗粒增强铁基复合材料制备与性能

ZTA (ZrO₂增韧Al₂O₃)陶瓷颗粒表面包覆B₄C微粉,将其制备成蜂窝状结构陶瓷预制体。采用传统重力浇注工艺将陶瓷预制体与熔融的高铬铸铁(HCCI)金属溶液进行复合,获得ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料。对复合材料中ZTA陶瓷颗粒增强相与高铬铸铁基体之间的界面及复合材料的耐磨料磨损性能进行了研究。结果表明,ZTA陶瓷颗粒与高铬铸铁界面结合处形成了明显的过渡区域,界面过渡区域的存在提高了陶瓷颗粒与金属基体的结合,从而提升了复合材料的整体稳定性能。同时,三体磨料磨损试验表明该复合材料的耐磨料磨损性能是高铬铸铁的3.5倍左右。