等通道角挤压AZ91D镁合金热压缩变形行为

在应变速率为0.005~1 s~(-1)、温度200~275℃条件下,利用Instron-5500热模拟机,对经过等通道角挤压(Equal Channel Angular Extrusion,ECAE)后的AZ91D镁合金的高温压缩特性进行了研究,得到了ECAE-ed态AZ91D镁合金真实应力-应变曲线,分析了挤压温度、应变速率等对其的影响,得出本构方程的一系列常量,建立了ECAE-ed态AZ91D镁合金在高温压缩中的本构方程关系式,并与铸态AZ91D镁合金进行了对比。结果表明:热压缩过程中,ECAE-ed态AZ91D镁合金与铸态一样,流动应力随温度的升高而降低,随应变速率的升高而升高;流动应力也可以用双曲正弦函数来描述,且双曲正弦值随Zener-Hollomon参数的自然对数的升高呈线性升高;两者同为正应变速率敏感材料,但ECAE-ed态AZ91D镁合金要比铸态应变速率敏感性小,其指数从铸态的m=0.14下降为0.096,变形激活能从182.65 kJ/mol上升为227.14 kJ/mol。研究结果对AZ91D镁合金进一步塑性成形和应用具有指导意义。     

柴油机喷射系统泵体精密挤压工艺

目的为了提高燃油喷射系统泵体的综合性能和制造效率,采用精密挤压来实现变量泵泵体的高效绿色制造。方法通过工艺设计,初步确定了锻件形状、分模形式和模具结构,采用有限元法对泵体精密挤压工艺进行仿真分析,研究了挤压成形时金属在型腔的流动规律,模具结构对挤压时的影响,以及锻件边角的充型情况。结果通过模拟仿真,对设计的挤压工艺进行了理论验证,坯料流动主要以充填法兰和外侧飞边的方向为主,外六角根部、法兰底部均充填完全,最终多余的金属流向模具间隙,没有出现紊流和涡流的现象。结论通过最终的工艺试制试验,验证了设计的工艺方案,精密挤压的变量泵泵体充型饱满,法兰顶部及根部六角形均充型完全,经机加工后成品尺寸稳定,满足产品的技术要求。     

Interfacial microstructures and properties of aluminum alloys/galvanized low-carbon steel under high-pressure torsion

A new composite processing technology characterized by hot-dip Zn–Al alloy process was developed to achieve a sound metallurgical bonding between Al–7 wt% Si alloy (or pure Al) castings and low-carbon steel inserts, and the variations of microstructure and property of the bonding zone were investigated under high-pressure torsion (HPT). During hot-dipping in a Zn–2.2 wt% Al alloy bath, a thick Al₅Fe₂Zn_x phase layer was formed on the steel surface and retarded the formation of Fe–Zn compound layers, resulting in the formation of a dispersed Al₃FeZn_x phase in zinc coating. During the composite casting process, complex interface reactions were observed for the Al–Fe–Si–Zn (or Al–Fe–Zn) phases formation in the interfacial bonding zone of Al–Si alloy (or Al)/galvanized steel reaction couple. In addition, the results show that the HPT process generates a number of cracks in the Al–Fe phase layers (consisting of Al₅Fe₂ and Al₃Fe phases) of the Al/aluminized steel interface. Unexpectedly, the Al/galvanized steel interface zone shows a good plastic property. Beside the Al/galvanized steel interface zone, the microhardnesses of both the interface zone and substrates increased after the HPT process.     

加载路径对5A06铝合金力学性能和微观组织的影响

目的 通过力学性能测试和微观组织表征等手段研究预加载方向和双向加载对5A06铝合金组织性能的影响。方法 分别沿轧制方向(RD)和垂直于轧制方向(TD)施加预变形,然后沿RD进行拉伸试验,对比研究预加载方向对合金力学性能的影响。通过双向拉伸试验研究合金在双向加载时力学性能的变化情况;采用透射电镜观察预加载和双向加载条件下典型试样内的位错组态,分析加载路径对位错组态的影响。结果 预加载使5A06铝合金的屈服强度提高,伸长率下降。与RD预加载相比,TD预加载对屈服强度和伸长率的影响更小,TD预加载试样的抗拉强度更高。不同预加载方向下试样的位错组态不同:预加载与二次加载方向一致会使位错沿单一方向塞积;预加载与二次加载方向垂直时会出现平行位错列交错缠结现象。双向加载时,不同加载比例下合金的应力–应变关系不同,加载比例越接近等比例双向拉伸情况,加工硬化系数越大,在等比例双轴拉伸时达到最大。在应力状态从单拉状态变化到等双拉状态的过程中,不同阶段屈服点间隔不同,在等比例双轴拉伸时达到最大,在单向拉伸时最小。对于不同加载比例的试样,其位错密度随中心区应变量的增大而增大。结论 预加载方向会显著影响5A06...     

Mechanical and barrier properties of MOCVD processed alumina coatings on Ti6Al4V titanium alloy

This study focuses on the implementation of different aluminum oxide coatings processed by metal-organic chemical vapor deposition from aluminum tri-isopropoxide on commercial Ti6Al4V titanium alloy to improve its high temperature corrosion resistance. Films grown at 350 °C and at 480 °C are amorphous and correspond to formulas AlOOH, and Al₂O₃, respectively. Those deposited at 700 °C are composed of γ-Al₂O₃ nanocrystals dispersed in a matrix of amorphous alumina. Their mechanical properties and adhesion to the substrates were investigated by indentation, scratch and micro tensile tests. Hardness and rigidity of the films increase with increasing deposition temperature. The hardness of the coatings prepared at 350 °C and 480 °C is 5.8 ± 0.7 GPa and 10.8 ± 0.8 GPa respectively. Their Young's modulus is 92 ± 8 GPa (350 °C) and 155 ± 6 GPa (480 °C). Scratch tests cause adhesive failures of the films grown at 350 °C and 480 °C whereas cohesive failure is observed for the nanocrystalline one, grown at 700 °C. Micro tensile tests show a more progressive cracking of the latter films than on the amorphous ones. The films allow maintaining good mechanical properties after corrosion with NaCl deposit during 100 h at 450 °C. After corrosion test only the film deposited at 700 °C yields an elongation at break comparable to that of the as processed samples without corrosion. The as established processing–structure–properties relation paves the way to engineer MOCVD aluminum oxide complex coatings which meet the specifications of the high temperature corrosion protection of titanium alloys with regard to the targeted applications.     

表面纳米化技术制备梯度纳米结构金属材料的研究进展

多数工程结构材料的失效都是从表面的薄弱环节开始发生或者传导,从而引起材料的性能下降,使用寿命缩短.受生物材料的梯度结构启发,近年来开发了多种表面纳米化技术,成功在工程材料表面制备了晶粒尺寸从表层纳米尺度连续变化到内部宏观尺度的梯度纳米结构,强化和保护了材料表面,有效地解决了上述问题.结合国内外表面纳米化的研究结果,综述了金属材料梯度纳米材料的研究进展.首先,介绍了梯度塑性变形、物理化学沉积等表面纳米化加工技术的最新进展.其次,对梯度等轴纳米晶、梯度纳米层片和梯度纳米孪晶等多种表面纳米化材料的微观结构进行了归纳,并对最新发展的梯度纳米结构材料表层晶粒的晶体学取向等微观信息表征方法进行了系统地阐述.随后,总结了梯度纳米结构对工程材料的表面强度、塑性、强-塑匹配、加工硬化、疲劳、耐磨、腐蚀和热稳定性等性能的影响.最后展望了表面纳米化技术制备梯度纳米结构金属材料的发展趋势及工程应用所面临的挑战.     

Mg-Gd-Y-Zr合金TIG电弧熔覆层微观组织演变及力学性能研究

目的 在AZ91D镁合金表面熔覆Mg-Gd-Y-Zr合金,分析熔覆层微观组织演变规律及其对熔覆层力学性能的影响。方法 采用直流脉冲钨极氩弧焊（DC PTIG welding）,在不同平均电流下,将Mg-Gd-Y-Zr合金焊丝送入AZ91D镁合金熔池,制备熔覆层。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪,分析不同平均电流条件下的熔覆层微观组织。基于显微维氏硬度仪与往复式滑动摩擦磨损设备,表征熔覆层硬度及摩擦学性能。结果 熔覆层微观组织主要由α-Mg、Mg24(Gd,Y)5及Al2(Gd,Y)相组成。熔覆层呈现明显分层特征,主要是由晶界Mg24(Gd,Y)5相分布差异造成。平均电流增大,熔覆层中心晶粒尺寸先保持不变,而后快速增大,Al2(Gd,Y)相由细小弥散颗粒变为团聚状分布,晶界Mg24(Gd,Y)5相则由连续网状演变为不连续岛状,直至变为细小颗粒状。熔覆层硬度随平均电流增加,呈现略微上升,随后快速下降的趋势,其最高硬度达90.8HV。摩擦磨损测试过程中,平均电流为110 A所得熔覆层失重速率小于AZ91D基材。结论 采用DC PTIG在AZ91D基体表面成功制备了耐磨性能优于基体的含Gd、Y稀土元素的熔覆层,稀释率决定熔覆层Al2(Gd,Y)相形貌及分布规律。     

Q235碳钢在静止和流动条件下的腐蚀不均匀性研究

目的研究Q235碳钢在静止和流动条件下腐蚀程度和主要腐蚀区域的差异。方法使用丝束电极(WBE)技术和电化学阻抗谱(EIS)技术分别研究了WBE在静止和流动条件下的电流密度分布、电荷转移电阻以及腐蚀形貌的变化和差异,同时分析了电极的极性转换现象。结果流动条件下Q235碳钢的电荷转移电阻明显降低。在静止条件下,Q235碳钢表面阳极电流区域所占的最大比例为47%,且阳极电流峰集中出现在WBE的中间区域,而四周边缘处的阳极电流峰较少。在流动条件下,Q235碳钢表面的阳极电流区域所占的最大比例为58%,阳极电流峰随机分布在整个WBE表面,且电流分布区间明显变窄。浸泡在静止条件下的58~#电极和流动条件下的39~#电极发生了多次极性转换现象。结论 Q235碳钢在静止和流动条件下均发生了明显的不均匀腐蚀现象。流动条件加剧了Q235碳钢的腐蚀且降低了腐蚀不均匀性。静止条件下Q235碳钢的腐蚀区域集中在中间区域,流动条件下Q235碳钢的腐蚀区域随机分布在整个碳钢表面。静止和流动条件下的钢电极均发生了电流的极性转换现象。     

螺旋护套自动缠绕装置设计

目的为了提高螺旋护套缠绕效率,降低劳动强度,提出一种螺旋护套自动缠绕装置。方法该装置由夹持旋转机构和导向机构组成。夹持机构通过气动控制实现管段的固定,并通过同轴传动实现管段旋转。螺旋护套在导向机构的限制作用下,通过螺旋传动的方式,完成自动缠绕。采用有限元分析法对管段在夹爪夹持过程中的变形进行分析,为夹持机构对管段夹持是否造成损伤提供依据。结果测试结果表明,装置可完成直径6~14 mm直管段的螺旋护套的缠绕,在保障缠绕质量的情况下,缠绕效率较人工提高了7.2倍。结论此装置的设计实现了在直管段螺旋护套的自动缠绕,降低了劳动成本,提高了螺旋护套缠绕的生产效率。     

价值工程在某军用包装袋中的应用

目的 基于价值理论研究,以提高某军用包装袋价值的有效途径。方法 应用价值工程程序,首先对某军用包装袋的功能进行定量分析,然后计算出各零部件的成本及成本系数,再对零部件成本和功能匹配情况进行分析,找出价值系数不合适的零部件,最后对不合适的零部件提出建议,为该产品的改进提供方向。结果 运用价值功能理论分析发现,由于军用包装袋的可靠性要求,若提高功能其成本必然会提高,故仅能通过功能不变、降低成本的方法来提高价值。结论 通过对军用包装袋进行价值分析,可得出提高包装袋价值是降低成本的唯一途径,为军用包装的成本控制提供了新思路。