《材料成形原理》课程教学改革探索

《材料成形原理》是材料成型及控制工程专业的一门重要的基础理论课。推进本课程的教学改革,对后续专业课程的学习,从事材料成形技术工作,新材料研发有积极作用。但传统的教学模式已不能满足行业对高素质专业人才的需求。结合笔者在航空制造企业的工作经验,从教学内容,教学方法等角度对材料成形原理课程进行教学改革探索,采用多元化的考核方式,充分调动学生学习的主观能动性,激发学生的学习兴趣,提高教学质量。     

Ti活度对Al_2O_3/Ag-Cu-Ti/Fe-Ni-Co钎焊接头力学性能和微观组织结构的影响（英文）

采用Ag Cu Ti钎料实现了Al_2O_3陶瓷与Fe-Co-Ni合金的钎焊连接,并调查了不同钛含量的钎料对Al_2O_3/Ag-Cu-Ti/Fe-Ni-Co钎焊接头机械性能和微观组织结构的影响。利用扫描电镜(SEM),X射线能量谱仪(EDS),X射线衍射仪(XRD)及电子万能试验机研究了钎焊接头的力学性能和微观组织结构。结果表明,钛含量的增加明显提高Ag-Cu-Ti钎料与Al_2O_3陶瓷的相互作用,在Al_2O_3/Ag-Cu-Ti界面生成一层由Ti-Al和Ti-O化合物组成的反应层。Al_2O_3/Ag-Cu-Ti/Fe-Ni-Co钎焊接头的抗拉强度随钛含量的增加而增加,当钛含量提高到8%(质量分数)时,抗拉强度达到最大值78 MPa。通过微观组织结构分析发现,采用AgCu4Ti在890℃保温5 min的条件下可以获得较好的钎焊接头,典型接头的微观组织结构为Al_2O_3/TiAl+Ti_3O_5/NiTi+Cu_3Ti+Ag(s,s)/Ag(s,s)+Cu(s,s)+(Cu,Ni)/Fe-Ni-Co。采用Ag-Cu-8Ti获得的钎焊接头的界面反应层与Ag-Cu-4Ti差异不大,但反应层稍微增厚,并伴有TiO和Ti_3Al在Al_2O_3/Ag-Cu-Ti界面生成。     

蓝宝石/4J33合金钎焊接头残余应力的数值模拟分析

采用有限元法和弹塑性理论,结合ANSYS15.0软件,对使用Ag-Cu-Ti8为钎料的蓝宝石/4J33合金活性钎焊接头的温度场和应力场进行了数值仿真模拟. 温度场分析得到钎焊接头不同位置降温的快慢情况,应力场分析得到蓝宝石内最大拉应力位于外侧端面,为538 MPa,并向界面延伸,通过实际拉伸试验得出接头断裂部位与模拟结果吻合,当钎料层厚度为150 μm时,径向残余应力最小,因而可以选择适当的钎缝层厚度以减少残余应力,文中的模拟计算结果能有效指导蓝宝石/4J33合金活性钎焊工艺,有利于保证实际接头强度和可靠性.     

热压温度对一种Ni-Co-Al粉末高温合金摩擦学行为的影响

采用粉末冶金工艺制备一种Ni-Co-Al系高温合金,研究了该合金的室温力学性能和高温(800℃)摩擦学性能与热压温度的关系。结果表明:合金的密度、硬度、抗压强度随着热压温度的提高而提高,但是热压温度高于1200℃后提高不大;随着热压温度的提高合金的高温摩擦学性能有所改善,磨痕表面形成了保护性的氧化物"釉质层","釉质层"与基体的结合强度影响了合金的高温摩擦性能,而结合强度又可能与热压烧结试样的致密度有关。磨痕表面犁沟的深浅与热压温度有很大关系。     

Co含量对一种Ni-Co-Al粉末高温合金摩擦学性能的影响

采用粉末冶金(机械合金化+真空热压烧结)制备不同Co含量的Ni-Co-Al系高温合金,并考察合金在800℃下的高温摩擦学性能与Co含量的变化关系。结果表明:适量的Co可以提高合金的硬度和抗压强度,并改善合金的摩擦学性能,但过量的Co(Co质量分数达到30%)又使合金的摩擦学性能变差。磨痕表面的扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)及能谱(EDS)分析表明,磨痕表面形成了由CoO等组成的氧化物"釉质层"。这层"釉质层"的成分及其在摩擦过程中的脱落程度影响了合金的高温摩擦学性能。     

Ti活度对Al2O3/AgCuTi/Fe-Ni-Co钎焊接头机械性能和微观组织结构的影响

采用AgCuTi钎料实现了Al₂O₃陶瓷与Fe-Co-Ni合金的钎焊连接,并调查了不同钛含量的钎料对Al₂O₃/AgCuTi/Fe-Ni-Co钎焊接头机械性能和微观组织结构的影响。扫描电子显微镜(SEM), X射线能量色散光谱仪(EDS), X射线衍射仪(XRD)及电子万能试验机用于分析钎焊接头的机械性能和微观组织结构,结果表明:钛含量的增加明显提高AgCuTi钎料与Al₂O₃陶瓷的相互作用,在Al₂O₃/Ag-Cu-Ti界面生成一层由Ti-Al 和 Ti-O化合物组成的反应层。Al₂O₃/AgCuTi/Fe-Ni-Co钎焊接头的抗拉强度随钛含量的增加而增加,当钛含量提高到8wt.%时,抗拉强度达到最大值78Mpa。通过微观组织结构分析发现,采用AgCu4Ti在890℃保温5min的条件下可以获得较好的钎焊接头,典型接头的微观组织结构为Al₂O₃/TiAl+Ti₃O₅/NiTi+Cu₃Ti+Ag(s,s)/Ag(s,s)+Cu(s,s)+(Cu,Ni)/Fe-Ni-Co。采用AgCu8Ti获得的钎焊接头的界面反应层与AgCu4Ti差异不大,但反应层稍微增厚,并伴有TiO和Ti3Al在Al₂O₃/Ag-Cu-Ti界面生成。     

Al2O3陶瓷Ti+Nb/Mo金属化对其与Kovar合金钎焊连接的组织和力学性能的影响

采用磁控溅射在Al₂O₃陶瓷表面沉积了Ti+Nb/Mo金属层,实现了氧化铝陶瓷的金属化,并通过电镀镍提高了金属化效果.采用AgCu28钎料,实现了金属化Al₂O₃陶瓷与Kovar合金的可靠连接.通过扫描电子显微镜和能谱观察了钎缝的微观组织.结果表明,钎料与母材发生了明显的界面反应.Cu元素扩散进入Kovar合金,同时Ni元素扩散进入钎料的富铜区,从而促进AgCu/Kovar连接界面的形成;金属化层在Al₂O₃/AgCu钎料界面处,起到了关键作用,其中铌可以抑制脆性化合物形成,缓解残余应力.金属化层镀镍后,钎缝中AgCu共晶区明显,且钎缝较宽,对提高镀镍试样的钎焊接头强度有一定作用.