碳纤维增强聚醚醚酮复合材料骨诱导修复植入体制备及微动摩擦学性能

引起植入体无菌松动的主要原因是植入体与骨组织之间的微动磨损。通过层叠法制备了碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料,在模拟体温37℃、模拟体液(SBF)润滑条件下,探究CF/PEEK复合材料的基本力学性能和截面微动摩擦学性能。通过改变法向载荷和位移幅值,建立了摩擦力(Ft)-位移幅值(D)曲线、微动运行工况图和摩擦系数曲线,通过三维白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)对CF/PEEK复合材料进行磨损机制探究。结果表明：随着法向载荷的减少和位移幅值的增加,微动由部分滑移区、混合区向滑移区转变。摩擦系数曲线整体较为平稳,摩擦系数随着法向载荷的增加而降低,随着位移幅值的增加而增加,磨损体积随着载荷和位移幅值的增加而增加。且CF/PEEK复合材料截面也有较好的微动性能,磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。通过对复合材料截面摩擦学特性分析,为CF/PEEK复合材料替代金属植入体提供一定的理论基础。     

HfC颗粒对WC/Co复合材料裂纹萌生和扩展行为的影响

以提高材料的韧性为目的,通过冷压、热压工艺制备出碳化钨基复合材料,对其断裂韧性、弯曲强度进行测试;利用SEM对HfC/WC/Co复合材料的微观形貌进行观察;基于裂纹扩展能量释放公式,构建了裂纹直行、裂纹偏转和裂纹分叉的应力强度因子与裂纹长度的数学模型;借助仿真软件ABAQUS对裂纹直行、裂纹偏转、裂纹分叉、裂纹钉扎4种裂纹扩展方式进行了仿真验证;结果表明:添加适量的HfC可以有效改善复合材料的断裂韧性和弯曲强度;HfC和Co在基体中均匀分布,对复合材料强度和韧性的提高具有明显作用,改善机制为裂纹偏转、裂纹分叉、裂纹钉扎、穿晶断裂等协同作用将裂纹扩展尖端的应力分散或转移到HfC上,从而降低基体中裂纹尖端的应力集中,提高复合材料的韧性。     

激光熔覆灰铸铁制动盘Fe-Ni-Cr梯度复合涂层微观组织及高温摩擦磨损性能研究

激光熔覆是解决灰铸铁制动盘磨损失效的一种可靠办法,但灰铸铁中存在的片状石墨会影响涂层的质量,降低涂层与基体的结合强度。本研究团队在灰铸铁制动盘表面熔覆了Fe-Ni-Cr复合涂层,并对涂层的相组成、显微组织、硬度及耐磨性能进行了分析。结果表明:涂层中的物相主要为Fe₅C₂和Fe₃C,而且这些物相呈阶梯状分布;涂层与基体结合良好,且熔覆区晶体的生长形态由柱状晶逐渐转变为胞状晶、枝状晶和等轴晶;在晶粒细化的作用下,涂层硬度略有波动,其平均硬度为468 HV0.3;涂层的耐磨性优于基体;随着试验温度由100℃升高到300℃,涂层的磨损量逐渐减少,涂层的磨损机理逐渐从以磨粒磨损为主转变为以黏着磨损和氧化磨损为主;当试验温度为300℃时,涂层的磨损量最小。     

铝合金型材挤压模工作带长度优化方法研究

针对铝合金型材挤压过程中金属流动的均匀性问题,提出了一种铝型材挤压模工作带长度的优化设计方法,该法以有限体积法数值模拟技术为基础,以获得均匀流动为目标进行工作带长度的迭代计算。经实际算例模拟验证,优化方法可行,结果有效。     

0.2%H对Ti_2AlNb基合金板材高温拉伸变形行为的影响

为研究热氢处理技术对Ti2AlNb基合金板材高温拉伸变形行为的影响,在实验温度为870、900、930和990℃,应变速率为2.5×10-2s-1条件下,对H含量为0%和0.2%(质量分数)的Ti-22Al-25Nb合金板材进行了高温拉伸实验,并对其微观组织进行了分析。结果表明:0.2%H可以降低合金板材的高温流动应力,提高延伸率。在930℃变形时,置氢合金的峰值应力比未置氢合金下降了约36%,延伸率比未置氢合金提高了约53%。氢致合金软化和增塑的主要机制是H促进了α2相的动态再结晶,促进了b/B2相的位错运动和动态回复,提高了b/B2相的含量。     

TiAl基合金在置氢退火过程中γ相120o<111>孪晶界形成机制研究

本文利用金相显微镜、扫描电镜、EBSD技术、透射电镜和X射线衍射研究了铸态和锻态Ti–46Al–2V–1Cr–0.3Ni合金退火过程中氢对γ相120o<111>孪晶界的影响规律。结果表明,氢可以促进铸态和锻态合金γ相的静态再结晶,并且再结晶程度随氢含量的增加而增大;大量再结晶晶粒具有120o<111> 孪晶界,并揭示了120o<111> 孪晶界含量与氢含量的关系。氢致120o<111> 孪晶界增多的原因是氢减弱了γ相的弹性各向异性。