淬火态中碳钢温锻成形行为的研究

将相变与形变晶粒细化有效地结合，开发了中碳钢在马氏体状态下的温锻塑性成形工艺。研究表明，马氏体相变钢在500～600℃保温适当时间后快速形变，其塑性指标、成形性能比传统的退火态钢要好，变形抗力基本相同。形变时通过位错运动、孪晶及动态再结晶使铁素体组织得到细化，平均晶粒尺寸小于1μm，通过应变诱导使碳化物以颗粒状形态在晶界和晶内析出，并均匀弥散地分布在细小的铁素体基体中，使材料具有较高的强韧性和热稳定性。     

KDP晶体塑性域切削技术研究

通过对KDP晶体等脆性材料压痕实验中的塑性行为分析,说明了实现KDP晶体等脆性材料塑性域切削的可行性.通过对脆性材料的切削模型进行分析,阐明了刀具几何尺寸以及切削用量对KDP晶体切削过程的影响.分析已有模型的不足,同时提出了从微观角度建立材料脆性断裂判据,以完善KDP晶体塑性域切削机理的研究思路.     

KDP晶体超精密加工技术的研究

通过对KDP晶体等脆性材料的塑性域切削进行理论分析，研究实现脆性材料塑性域切削的条件。激光核聚变KDP晶体的3项主要技术指标是：表面粗糙度、波纹度和透射波前。通过分析影响这3项技术指标的因素。提出了实现KDP晶体精密加工的超精密机床和工艺参数。通过理论分析与实验。研究了晶向、刀具前角、刀具圆弧半径和进给量等参数对表面粗糙度的影响，最终给出KDP晶体精密加工的最佳工艺参数。     

金属材料纤维组织对零件使用性能及加工工艺的影响

1引言金属材料是机械工程中使用最为广泛的结构材料。它的力学性能主要由其内部组织所决定，除了化学成分、相组成和晶粒度外，金属纤维组织也有很大的影响。所谓纤维组织，是指金属锭料冷凝后，经过热变形加工，其内部的夹杂物（大多分布于晶界上）和技晶偏析沿金属的流动方向被拉长成连续的或断续的流线状的一种组织，在低倍显微镜下观察呈纤维状。纤维组织的存在，使金属材料的力学性能具有明显的各向异性，即平行纤维方向的强度、塑性及韧性高于垂直纤维方向相应的性能，特别是塑性及韧性相差较大。纤维组织的稳定性极高，它不随回复和…     

梯度纳米晶结构材料变形机制的理论模型研究

针对纳米晶材料拥有较高强度但是塑性较低的问题,对高塑性的纳米晶材料进行了归纳,对高强度高塑性的梯度纳米晶材料的微观结构和变形机制进行了研究。提出了一个基于晶粒尺寸和晶界取向角的新理论模型讨论晶粒大小为20 nm~300 nm的梯度纳米晶结构的变形机制。研究了晶界滑移过程中晶界上位错的堆积情况,描述了晶界滑移和晶界迁移的能量特征。根据晶粒大小和晶界取向角这两个参数,通过能量法计算并定量分析了晶界滑移与晶界迁移能量特征之间的关系。研究结果表明,在梯度纳米晶材料中存在两种主要变形机制,相互竞争的两种变形机制最终导致梯度纳米晶材料不仅强度高而且韧性好;晶粒尺寸小于170 nm时主导变形机制为晶界迁移,大于170 nm时主导变形机制变为晶界滑移。     

9%Ni钢焊接粗晶区的韧化因素

采用热模拟技术,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜等现代物理测试手段,研究晶粒尺寸、残余奥氏体和M-A组元等因素对液化天然气储罐用9%Ni钢焊接粗晶区低温韧性的影响.研究结果表明,经历焊接热循环后,焊接粗晶区的韧性与母材相比有显著的下降.在焊接粗晶区中,临界粗晶区是9%Ni钢低温下主要的局部脆性区.残余奥氏体数量的变化不是韧性变化的决定因素;晶粒尺寸增加,低温韧性显著下降;M-A组元的尺寸越大、含碳量越高、数量越多,则越不利于材料的韧性.根据分析结果得出,为改善9%Ni焊接粗晶区的低温韧性、防止焊接接头发生脆性断裂,现场焊接时应采用较小的焊接热输入配合较高的层间温度来控制晶粒尺寸和显微组织.     

X100抗大变形管线钢焊接热影响区的显微组织与冲击功

采用部分再结晶区加速冷却的方法获得了X100抗大变形管线钢,利用焊接热模拟技术制备了不同热影响区试样并研究了其冲击功和显微组织。结果表明:X100抗大变形管线钢具有较强的极限应变能力,其组织为粒状贝氏体和多边形铁素体;模拟热影响区试样的冲击功随热循环峰值温度的升高而下降,当峰值温度为1 300℃时,冲击功为247.9J,比母材的降低了17.3%,冲击断裂方式也从韧性断裂转为解理断裂;热循环峰值温度升高使热影响区组织发生再结晶,并且晶粒粗化,降低了其韧性。     

16MnR钢不同晶粒尺寸及第二相尺寸对低温冲击韧度的影响

16MnR钢通过三种热处理工艺获得细晶细碳化物、细晶粗碳化物和粗晶粗碳化物三种不同组织,对这三种不同组织的材料进行系列低温(–99～20℃)下的Charpy-V冲击试验。通过冲击韧度比较、断口形貌观察以及断裂微观参数的测量,研究晶粒尺寸和碳化物尺寸对16MnR钢冲击韧度的影响。结果发现,不同微观组织的材料其冲击韧度随温度降低而减小;细晶细碳化物组织比细晶粗碳化物组织和粗晶粗碳化物组织韧脆转变温度低,同一温度下的断裂韧度好,而且晶粒尺寸对韧脆转变温度和断裂韧度值的影响要比碳化物尺寸显著得多。通过断口微观参数的测量得知,韧脆转变温度区的断裂能量主要消耗在裂纹尖端的钝化与塑性裂纹扩展中。韧脆转变低温区,裂纹尖端在钝化过程中吸收大量能量从而韧性陡升。     

微晶玻璃超精密磨削的表面/亚表面损伤及其材料去除机理研究

针对微晶玻璃超精密磨削加工不可避免的表面/亚表面损伤问题,通过微晶玻璃磨削试验研究500#、1 500#、2 000#和5 000#金刚石砂轮磨削微晶玻璃的表面形貌、表面/亚表面损伤特征及其材料去除机理,揭示微晶玻璃脆性域磨削和塑性域磨削的表面/亚表面损伤特征,提出依次采用500#金刚石砂轮粗磨和5 000#金刚石砂轮精磨的微晶玻璃高效低损伤磨削工艺。结果表明,500#和1 500#金刚石砂轮磨削表面的材料去除方式为脆性断裂去除,2 000#金刚石砂轮磨削表面的材料去除方式同时包括脆性断裂去除和塑性流动去除,5 000#金刚石砂轮磨削表面的材料去除方式为塑性流动去除;脆性域磨削微晶玻璃的表面损伤形式为凹坑、微裂纹、深划痕,亚表面损伤形式为微裂纹;塑性域磨削微晶玻璃的表面损伤形式为微磨痕,亚表面损伤形式为靠近磨削表面的材料的塑性流动。     

切削过程中高强合金钢浅表层性态强化研究

切削浅表层显微结构状态对机械构件力学性能和服役寿命有重要影响。为获得性能优良的切削表层,综合应用理论计算和测试分析的研究手段,对不同切削速度下高强合金钢浅表层微观结构演变和力学性能强化的内在关联展开研究。结果表明：中高切削速度能够相对最大程度实现高强钢切削表层梯度微观结构的形成,由表及里分别为致密纳米等轴晶所在的回复层,高密度亚结构聚集的流变层和晶粒残留畸变状态的畸变层。中高切速下平均晶粒尺寸相对最小（392.1 nm）,同时位错密度相对最高（1.072 5×10¹² cm^-2）,变形应变、位错和小角度晶界等亚结构均高度集中于流变层。经性能测试发现,中高切速实现了高强合金钢切削浅表层硬度、表面质量和韧性的同时提升,这是上述中高切速带来的微观结构变化所形成的细晶强化和位错强化综合作用的结果。     

基于非均匀储存能场的低碳钢静态再结晶CA模拟

采用元胞自动机方法,基于亚晶异常长大形核机制,在非均匀储存能场条件下,建立了低碳钢静态再结晶模型,并模拟了不同变形条件下的静态再结晶过程。结果表明:储存能越大,再结晶临界形核半径越小;变形程度较小时,再结晶晶核优先在晶界和小晶粒处形成;随着变形程度的增大,再结晶晶核的分布趋于均匀,孕育期及再结晶时间缩短,再结晶完成时晶粒较为细小;模拟结果与试验结果一致。     

纳米多晶铜单点金刚石切削亚表层损伤机理

基于Poisson-Voronoi和Monte Carlo方法构建了多晶铜分子动力学模型,研究了纳米切削中多晶铜材料去除、切削力变化及晶界与位错间的相互转化机制。研究结果表明：晶界的阻碍作用使得切屑流向发生了改变,并在已加工表面形成凹槽和毛刺;切削过程中晶界前方材料变形能的逐渐积聚及晶界的最终断裂,造成了切削力发生由最大峰值到最小谷值的大幅波动;晶界附近的材料去除经历了材料变形积聚、位错穿越晶界、晶界转变为位错及晶界最终断裂等过程。通过详细分析多晶铜纳米切削中位错与晶界间的演化过程,揭示了晶界与位错间的相互转化机制,丰富了多晶铜亚表层损伤机理的内涵。     

TiCN涂层硬质合金刀具铣削性能研究

采用Kistler三向压电铣削测力仪测试了刀具切削45钢过程中的切削力,利用超景深显微镜、扫描电镜和能谱仪观察分析刀具切削后的磨痕宽度、形貌和成分,获得了未涂层刀具HSS、TiN和TiCN涂层刀具的切削时间与磨痕宽度关系图,探讨了刀具的切削失效机理。采用XRD分析了涂层刀具铣削前的相结构,结果表明:TiN与TiCN涂层均表现为fcc-TiN相结构,TiCN具有明显的(111)择优取向,TiN择优取向不明显。切削试验表明:在磨痕宽度达到0.3mm时,TiCN涂层刀具的切削时间比TiN涂层刀具切削时间约长2.5倍,同时整个切削过程中TiCN比TiN具有更低的切削力。这可能是因为TiCN涂层比TiN涂层具有更高的硬度和耐磨性,并且切削过程中TiCN涂层中固溶的C能析出至晶界处,起到润滑作用,降低刀具与工件材料之间的摩擦,减小切削力,延长刀具使用寿命。SEM和EDS分析表明:TiN涂层刀具磨损失效机理为磨料磨损和粘着磨损,而TiCN涂层刀具失效以磨料磨损为主。     

铸态铝黄铜的超塑性

本文 研究了未经任何预处理的大晶粒铸态铝黄铜（ZHA166-6-3-2）的超塑性,结果表明：在变形温度为520～585℃,初始应变速率为2.6×10-4～6.6×10-3s-1范围内,超塑拉伸的伸长率可达到120%以上,最佳应变速率为2.6×10-3s-1,变形温度为575℃,最大伸长率为230%,应变速率敏感性指数为0.32,金相组织分析表明：超薄变形主要发生在大晶粒内部,超塑变形促进亚晶的形成和动态再结晶的进行。     

Evaluation of surface integrity in micro drilling process for nickel-based superalloy

This study focuses on the mechanical drilling of micro-holes in Inconel 718 alloy under wet cutting conditions. Qualitative and quantitative mechanical and metallurgical characterization of the surface and subsurface region was undertaken using nanoindentation, backscatter electron microscopy, electron backscatter diffraction microscopy and transmission electron microscopy. The analysis revealed three different zones, namely, a highly deformed nanostructured surface layer containing ultra-fine and high aspect ratio grains drawn out by large scale deformation, a deformed subsurface layer and finally the unaffected parent metal. The nano-hardness, plastic deformation, microstructure and crystal misorientation were assessed. The correlation between the modified surface and subsurface layers and the cutting conditions was established. The phenomena behind the formation of the different zones were investigated. The results suggest that subsurface alterations are driven by thermo-mechanical loading, causing plasticity and grain refinement by excessive shearing local to the cut surface.     

氢对热变形TC4钛合金显微组织的影响

研究了渗氢TC4钛合金热变形后及除氢处理后的显微组织.结果表明:渗氢TC4钛合金组织中的氢化物随氢含量增加逐渐长大;应变速率增加时,亚晶变形增加;除氢后由于动态回复亚晶界变得清晰光滑,亚晶内位错密度降低.     

Practical applications of the “energy–triaxiality” state relationship in metal cutting

Most of the energy spent on metal cutting is due to the unavoidable plastic deformation of the layer being removed during its transformation into the chip. Based on the new principle of metal cutting being a purposeful fracture process, the dominant parameter that controls this process in orthogonal metal cutting (OMC) is the triaxiality state. Therefore, the chip triaxiality state in the deformation zone can be correlated to the energy of the unwanted plastic deformation for a particular cutting configuration. This article investigates this type of correlation by changing the cutting tool geometry. A series of finite element (FE) simulations were performed for various tool rake angles shows a strong relationship between the stress triaxiality state parameter in the deformation zone and the required cutting force components.     

冷变形和热处理对Ag-4Pd键合合金线性能影响

通过对Ag-4Pd键合合金线冷加工和热处理过程中的微观组织与性能进行研究,分析了冷变形加工率和热处理温度对Ag-4Pd键合合金线力学性能、组织结构和熔断电流的影响。研究结果表明:Ag-4Pd键合合金线随冷加工率增长,强度增加,伸长率降低,滑移和孪生变形为主要形变类型;随着热处理温度的增加,?0.050 mm Ag-4Pd键合合金线拉断力下降,伸长率增加,525℃热处理时,Ag-4Pd键合合金线具有优秀的力学性能;进一步增加热处理温度,Ag-4Pd键合合金线出现孪晶组织,且孪生形核及亚晶吞并长大形核为主要形核方式;热处理过程中施加在线材上的拉紧力过大,导致Ag-4Pd键合合金线表面呈凹凸不平的微小竹节状;经试验数据拟合,Ag-4Pd键合合金线电阻值随热处理温度升高而降低,其熔断电流与熔断时间之间存在指数函数关系,Ag-4Pd键合合金线熔断电流与弧长之间存多项式函数关系。     

Study on lubricating characteristic and tool wear with water vapor as coolant and lubricant in green cutting

In recent years, green cutting is becoming increasingly more popular due to concern regarding the safety of the environment and operator health. The efficiency of metal cutting operation depends upon the frictional/thermal conditions at the tool–chip interface. Use of water vapor, gases (carbon dioxide, oxygen), WV&C (mixture of water vapor and carbon dioxide gas) and WV&O (mixture of water vapor and oxygen gas) as coolants and lubricants to improve the frictional/thermal conditions in turning operations are studied here. In this study, the effects of water vapor, gases, mixture of water vapor and gas, oil water emulsion applications and dry cutting on main cutting force, cutting temperature, chip deformation coefficient (count backwards of cutting ratio), rake face wear, and tool flank wear have been examined in turning ANSI 1045 steel material with cement carbide tool P10. Experimental results show that applications of water vapor, gases and mixture of water vapor and gas reduce main cutting force comparing to dry cutting and wet cutting. Water vapor reduces lower cutting temperature and chip deformation coefficient than others lubricating conditions. The tool life is extended much longer in direct on applications of water vapor and mixture of vapor and gas than dry cutting. The diffusion and adhesion is alleviated with application of water vapor because of chemical reaction between water vapor and metal surface and forming boundary lubrication layer of multi-dimension metal oxidation.     

微观组织对高强铝合金接头冲击韧度的影响

以2519-T87高强铝合金为研究对象,研究其接头的冲击断裂性能及微观组织。研究表明,晶界上分布的α+θ(CuAl2)共晶相是焊缝中心和熔合线附近区域韧性较差的主要原因,并且由于熔合线附近等轴晶区中的共晶相数量高于焊缝中心区域,导致其成为接头韧性最差的区域。晶界液化以及显微裂纹的产生是部分熔化区脆化的主要原因。析出物的溶解使完全回归区获得接头最大冲击吸收功22 J,而析出物的粗化导致过时效区韧性降低,冲击吸收功仅仅只有7 J。断口观察发现除了部分熔化区的断口是脆性断口,接头其他区域断口均为韧窝型断口,且完全回归区中的韧窝最深,韧窝内部的析出物最少。