基于高熵合金中间层的TA2与Q235电阻焊研究

本文针对钛和低碳钢焊接时易产生金属间化合物导致性能下降及裂纹等问题,采用焊缝高熵化技术路线,设计出TA2／Q235焊接用高熵合金中间层成分,应用急冷快速凝固装置制备出厚约60um、宽约4mm的Ti5Fe5Al30Ni30Cu30和Ti10Fe10Cr5Ni35Cu40高熵合金箔带,并将其用于TA2／Q235的电阻点焊。分析了焊接工艺参数与接头组织的相关性,研究结果表明,一定条件下应用Ti10Fe10Cr5Ni35Cu40中间层较Ti5Fe5A130Ni30Cu30中间层更易实现钛与钢的焊接。在焊接电流为5000～6000A,电极力为5000N,焊接时间为0．6s条件下,应用Ti10Fe10Cr5Ni35Cu40高熵合金中间层获得了TA2／O235的连接,焊缝组织细小均匀,焊缝与母材的结合区未出现金属间化合物迹象。     

激光熔覆高熵合金涂层组织和性能研究的进展

高熵合金涂层性能优异,在航空航天等领域得到了广泛应用。综述了激光熔覆高熵合金涂层研究的新进展,包括激光熔覆工艺参数、合金成分、退火、超声表面滚压和超声冲击强化等。研究发现：影响激光熔覆高熵合金涂层组织和性能的工艺参数为激光功率、扫描速率、激光能量密度、送粉电压和氧气流量等;对组织和性能有影响的合金成分为Cu、Nb、Co、Cr、Mo、Ti、W等;退火、超声表面滚压和超声冲击处理也对涂层组织和性能有影响。     

基于小波包分解和奇异谱分析方法的立铣加工颤振监测

在立铣加工过程中,颤振是加工过程失稳的一个最重要的原因。颤振将会严重影响工件表面质量和材料去除率,加剧刀具磨损和恶化工作环境。虽然大部分颤振监测系统可以监测到颤振发生,但颤振发生时已经对工件和刀具产生了严重的损伤,因此,需要提前监测到颤振特征。在颤振发生过程中,振动信号具有在时域中不断增大,在频域中能量频移的特性。考虑这两个振动信号特征,提出了一种颤振特征提取方法。提取颤振发生频带中振动信号的能量比和奇异谱熵系数作为两个颤振特征,并通过人工神经网络模型实现切削颤振的识别。文中提出的颤振监测系统包括特征提取和分类,能够精确辨识立铣加工中的稳定、过渡和颤振状态。     

等离子熔覆CoCrCuFeNiMn高熵合金组织研究

采用等离子熔覆技术在Q235钢基体上制备了fcc结构的Co Cr Cu Fe Ni Mn高熵合金熔覆层,并研究了熔覆层的组织结构以及合金元素在基体中的扩散。结果发现,熔覆层显微组织为树枝晶,枝晶间为富Cu面心立方固溶体,晶格常数为0.3597 nm,有纳米编织组织析出。枝晶内为多种元素固溶的面心立方固溶体,晶格常数为0.3664 nm。高熵组元元素在熔合线靠近热影响区一侧形成元素的过渡区,过渡区宽度约为10μm。临近熔合线的热影响区内出现了大约70μm宽的铁素体带,该区域的珠光体因脱碳分解生成铁素体,Co在该区域扩散的距离最远。     

钢丝绳锈蚀、磨损缺陷识别研究

目的发展高性能、低成本基于图像处理技术的钢丝绳缺陷识别方法,实现钢丝绳磨损、锈蚀缺陷的检测。方法首先采用邻域平均法提取钢丝绳的灰度区域特征,接着建立了基于熵统计函数以描述、量化灰度分布特征与灰度波动特征,在此基础上,选取良品、锈蚀缺陷与磨损缺陷三种类型的样品进行区域灰度、灰度分布、灰度波动特征的量化与提取。结果经观测得到不同类型的样品在三维特征空间分布中具有明显的可区分性,基于该特点,可通过设置三维特征的阈值实现对钢丝绳合格品,锈蚀缺陷,磨损缺陷进行识别与区分。结论该基于图像处理的检测方法可高效、准确地实现了对钢丝绳的锈蚀、磨损缺陷的识别,不仅具有学术价值,更具有实用意义,非常适用于在线检测。     

第一性原理计算压力对高熵合金AlCoCrCuFeNi的影响

采用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝势和广义梯度近似(GGA),用虚拟晶体近似(VCA)的方法建立晶体结构模型,计算了高熵合金Al Co Cr Cu Fe Ni在不同压力影响下的结构性能,弹性能及压力作用下的结构相变。计算结果表明,随着压力的增大,高熵合金Al Co Cr Cu Fe Ni的晶格常数减小而密度增大。高熵合金Al Co Cr Cu Fe Ni只在fcc结构下才符合力学稳定性条件,而在bcc结构下不符合,体积模量随压力的增大而增大。高熵合金Al Co Cr Cu Fe Ni大约在21 820 GPa压力下会由fcc结构转变为bcc结构。     

高熵合金涂层的研究进展

高熵合金涂层由于具有优于块体高熵合金和传统金属涂层的综合性能,在航空航天、核反应堆等极端服役环境下表现出了巨大的应用潜力。涂层低维形态产生的尺寸效应与高熵合金独特的多主元特征效应相耦合,使高熵合金涂层具有成分均匀、组织致密、结构稳定、性能优异等特点。概述了近年来高熵合金涂层的主要制备技术,简述了不同制备方法的原理、优势及工艺参数对涂层组织性能的影响。探讨了高熵合金中主要组元元素的作用、相结构的调控准则、多相转变行为等微观组织结构的特征与影响机制。论述了高熵合金涂层的服役性能特点,包括力学性能、抗氧化、耐腐蚀、抗辐照及耐磨损性能,并分析了成分/工艺-组织-性能的关联及相关作用机理。最后,总结了目前研究工作中存在的关键科学难题与挑战,对高熵合金涂层的研究方向与应用前景进行了展望。     

基于改进的人工蜂群算法的微电网储能系统容量优化配置

由于风光能源具有间歇性和波动性的特点,对电网的电能质量造成了不良影响,因此提出了一种微电网的储能容量优化配置方法。首先,建立以用户用电费用最低、储能能量损失最小及风光能源的波动性最小为目标的微电网系统模型;然后,提出了一种改进的人工蜂群算法求解模型,通过不同的算法对无储能、单储能及混合储能3种储能方案模型进行求解分析;最后,采用熵权法找出适用于微电网的最佳储能方案。实验结果表明,改进的人工蜂群算法能够求解微电网模型且不易陷入局部最优,并通过熵权法得出了蓄电池和超级电容的组合适合作为微电网储能系统的结论。     

钛元素含量对CoCrFeNiTi高熵合金涂层硬度及耐磨性能的影响

目的 系统研究钛元素含量对CoCrFeNiTi系高熵合金涂层成形过程、组织性能、力学性能和耐磨性能的影响,设计并制备工业应用价值较高的合金涂层。方法 采用激光熔覆技术在Q235钢上制备了CoCrFeNiTi高熵合金涂层,基于第一性原理预测了不同Ti元素涂层力学、形成特性,研究表征了涂层的显微组织、显微硬度和耐磨性能,结合试验和计算阐明了耐磨性能强化机制。结果 CoCrFeNiTi高熵合金固溶体相剪切模量较高,形成能较低,并且随着Ti元素含量的提升,两者逐渐升高。试验结果证明,CoCrFeNiTi涂层整体为FCC固溶体相,高钛元素组会出现FeCr相、NiTi相和CoTi相组成。组织呈典型树枝晶状,枝晶区域富含Fe和Cr元素,枝晶间区域富含Ni和Ti元素。随着Ti元素含量的提高,CoCrFeNiTi涂层的显微硬度逐渐增加,摩擦因数、磨损率和磨损质量不断降低,耐磨损能力明显增强,试验与计算结果一致。其磨损机制主要为磨粒磨损,Ti元素含量较低组还伴随着黏着磨损。Ti元素含量提高会加剧合金内晶格畸变效应,促进σ相等硬质相析出,产生固溶强化与析出强化作用,阻碍裂纹发展,磨损面积较小,提高耐磨性能。结论 随着钛元素含量的增加,CoCrFeNiTi高熵合金涂层的硬度和耐磨性能有了明显的提升。CoCrFeNiTi0.7激光熔覆涂层具有更高的工业应用价值。     

退火对激光熔覆CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 通过对激光熔覆CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层进行退火处理,使涂层性能得到进一步提高。方法 采用RFL–C1000光纤激光器在45钢表面制备CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层,通过SXL–1200管式电阻炉在不同温度下(600、800、1 000 ℃)对高熵合金涂层进行退火处理,保温时间为2 h,冷却方式为随炉冷却。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等对熔覆层的微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析和测试。结果 CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层由FCC相和μ相(Fe7W6)组成,经过不同温度退火处理后,涂层未析出新的相,μ相衍射峰强度呈先减小后增大的趋势;涂层组织经高温退火(800 ℃、1 000 ℃,2 h)后发生了明显的改变,经800 ℃/2 h退火处理后,枝晶间析出了大量μ相沉淀,经1 000 ℃/2 h退火处理后晶界开始出现断裂分解,晶粒内部和晶界部位析出了大量的富W颗粒相(μ 相)。经1 000 ℃/2 h退火处理后,熔覆层具有较高的平均显微硬度,为475.68HV0.3,相较于未经退火处理的熔覆层,其硬度提高了约45%;经600 ℃/2 h退火处理后,涂层的平均摩擦因数最低,约为0.226,磨损量最小,与未经退火处理的涂层相比,其磨损量降低了约28%。退火温度的升高并未使磨损机制发生明显改变,主要为磨粒磨损。结论 高温退火处理可以促进μ相的生成;经退火后,CoCrFeNiW0.6高熵合金涂层的硬度得到显著提高,改善了涂层的摩擦磨损性能,强化机制为固溶强化和第二相强化。