金属粉末压缩刚度曲线及其相等的条件

本文从金属粉末受力变形的观点,对等截面的等高制品压坯,在压制过程中所受压力与压坯高度的变化关系,即所谓的金属粉末压缩刚度问题进行了研究。从理论上提出了各种不同形状制品刚度相等的条件,并从试验上加以验证。     

纯铁粉的温压行为

在Instron热模拟机上对不添加润滑剂的纯铁粉进行温压和冷压的实验比较,用扫描电镜、X射线衍射和金相显微镜对粉末及其压坯进行分析,并对纯铁粉的温压致密化机理进行探讨。结果表明:在不同的压制压力下,纯铁粉在压制时,粉末在加热和保温过程中严重氧化使铁粉的显微硬度提高,铁粉颗粒的加工硬化程度增大,塑性变形能力降低,并最终导致温压压坯中铁粉晶粒(110)面衍射峰的半高宽比室温压制时的低;同时,由于纯铁粉在130℃时被氧化,使得粉末的剪切强度增加,导致粉末之间以及粉末和模壁之间的摩擦增大,温压成形的有效压力降低;在这些因素的综合作用下,使得在130℃压制的温压压坯的密度低于相同压力下纯铁粉冷压压坯的密度,并且其脱模力也要远远大于冷压压坯的脱模力。     

润滑剂对粉末制品模压成形的影响再论

文中依据粉末冶金制品模压成形的机理通过对模压成形过程中糟末颗粒的运动状态分析，受力状态分析及润滑剂对压制过程和脱模过程的影响分析．揭示了润滑剂对粉末制品模压成形的影响实质，指出了选用润滑剂的原则和要求。     

模壁润滑对铁基粉末制品力学性能的影响

以成分为Fe-12Cr-2.5W-0.4Ti-0.25(Y2O3)雾化粉末为原料,分别使用聚乙二醇为模壁润滑剂,硬脂酸为粉末润滑剂进行压制。对比了模壁润滑与粉末润滑对模压制品的力学性能影响。研究铁基高温合金粉末模压成形致密化过程中的影响因素和作用机理。研究结果表明:粉末润滑有助于在低压条件下颗粒的重排和致密化,但是其本身占据了压坯的体积从而限制了致密度的进一步提高;采用模壁润滑避免了粉末中混入有机物,使得制备高致密材料成为可能;粉末的退火软化有助于压制成形,并提高合金的致密度;在较高压力下,使用模壁润滑的样品颗粒之间结合更为紧密,孔隙明显减少,这是导致其力学性能提高的主要原因。     

铁基粉末的流动温压行为

为探讨流动温压工艺对铁基粉末成形的效果,采用自行设计的流动温压测试系统,研究了雾化铁粉与细羰基铁粉的混合粉末的流动温压行为.研究显示:与常温压制相比,流动温压过程中的侧压力随横向距离的增加下降趋势更为缓慢,特别是在常规粉末成形压力600～700MPa下具有比常温压制更高的侧压系数,即在相同位置处具有更高的侧压力和致密度;以聚乙二醇(PEG)作为铁粉的粘结剂时,最佳压制温度、压制速度分别为62℃、240mm/min,适宜的PEG含量为2%～3%;在流动温压条件下,粘结剂将金属粉末包覆并粘结在一起,改善了金属粉末的填充能力,并提高了润滑膜的承载能力,从而改善了粉末的压力传递效果,可成形形状较为复杂且具有较高致密度的粉末冶金零件.     

粉末制品液压机液压系统的研究与设计——二通插装阀在液压机上的应用

二通插装阀是20世纪末出现在世界发达国家中采用的新型对液压机控制技术的一种先进的逻辑控制方式.二通插装阀运用于逻辑控制阀,主要通过控制插入元件的开启、关闭和开启量的大小来控制油液的通断、压力的高低和流量的大小,以实现对执行机构的方向、压力和速度的控制.并以粉末制品液压机的半自动工作程序：电机启动、顶出缸顶出、中心缸顶出、滑块快下、滑块慢下、压制、保压、卸压、滑块回程、顶出缸退回、中心缸退回、停机为例,说明二通插装阀在各个工作程序中的动作.     

土壤液化及T-Z非对称性的研究

对于在位工况,国内海洋平台结构设计认为土壤轴向侧摩擦拉、压能力对称相等,在强地震时按照土壤不液化进行设计。研究了土壤侧摩擦T-Z拉压能力非对称性产生的原因,以及在强震作用下的土壤液化原理,通过SACS和USFOS软件对桩的轴向能力和侧向能力进行了计算,给出了两种特性的影响。提升了设计者的认识水平,对未来海洋平台及相关设计提供了借鉴与参考。     

高性能钨合金制备技术研究现状

综述了钨合金中添加物种类、粉末制备、粉末压制、粉末烧结等工艺以及钨合金的热处理和形变强化后处理工艺。着重介绍了W-Ni-Fe合金中元素的添加原则及各元素的作用，水热法在制备钨合金纳米粉末中的应用及热等静压法在粉末压制中的优势等，并对钨合金的循环热处理及热挤压形变强化工艺进行了重点阐述。指出大尺寸钨合金的强化、多种化合物的同步液相掺杂、钨合金近净成形以及钨晶须增强的非晶态复合等钨合金制备工艺的发展方向。     

粉末压坯密度及其分布的研究

通过分析粉末层所受诸外力间的相互关系和运用一些数学处理方法建立了粉末压坯的密度分布方程,并用它来探讨了压制方式、模壁的润滑条件、压坯的高径比、粉末松装密度等因素对压坯密度及其分布均匀性的影响。     

采场顶板控制设计理论与方法的基础研究

结合已有理论研究成果和现场实践,阐述了影响采场矿压显现的岩层范围和控制设计的基本要求。从岩层运动的角度出发,分析研究了岩层运动发展特点,以及支护参数与岩梁稳定状态间的力学关系(即位态控制的机理)。最后结合老顶岩梁整体运动发展全过程中,因支架工作方法不同所引起的矿压显现程度上的差异,提出了控顶方案选择的基本原则。     

有限单元法计算薄壁弯头应力

等厚薄壁弯头承受内压和弯矩的应力问题,按轴对称情况处理的工程近似分析法,已在力学教研室所写“弯头在内压作用下的应力”[1]和“弯头的平面弹性弯曲”[2]作了详细介绍,并推荐了一些简易计算公式供设计单位参考。 但在实际工程中弯头受载并非真正轴对称。在加温加压的油气长输管线中,埋地弯头受载尤为复杂,不仅有内压,还有分布不均匀的土压;不仅有弯矩,还有轴向力等与温度变化有关的外载。弯头在管道结构中本身几何情况也不是轴对称的,它的两端一般和直管相联,而且厚度不相等。有时弯头局部外皮上还补焊一些钢板条进行补强。     

刀翼式PDC钻头的侧向力平衡设计

聚晶金刚石(PDC)钻头的侧向不平衡力是造成钻头涡动的主要原因之一,而侧向不平衡力取决于钻头的布齿结构,通过合理的布齿结构设计,可有效地控制侧向不平衡力的大小。在对PDC钻头进行受力分析的基础上,建立了PDC钻头受力计算模型,提出了通过调整刀翼周向位置使钻头的侧向不平衡力达到最小的优化设计方法。利用该方法进行了实例计算,结果表明,该设计方法能将PDC钻头的侧向不平衡力控制在钻压的1%以内。     

集成油缸驱动的多层模板粉末压制成形模架

为了压制具有上二台面和下三台面的复杂零件,在分析国内外现有粉末成形模架特点的基础上,设计和制造了一套与粉末冶金精密成形压机相匹配、用于成形带上二台面和下三台面复杂粉末冶金零件的集成油缸驱动多层模板粉末压制成形模架.三层下模板分别由均布的4个油缸驱动,以保证模板受力平衡,因此集成油缸共由12个模架用油缸构成.通过光栅尺采集各模板的位置信息,并采用液压系统闭环精确控制压制过程中各模冲的位移,模冲的轴向位置精度为±0.01mm.通过各模板的协调运动,实现了复杂粉末冶金零件的压制,并保证了压制成形的粉末冶金零件密度的均匀分布.     

工艺条件对氧化锆超细粉未团聚体表面分维的影响

采用压汞测孔法对氢氧化结干凝胶及煅烧态氧化锆粉末团聚体的表面分形维数进行了研究。结果表明：干凝胶粉末团聚体的表面分维与其制备工艺条件密切相关，在凝胶干燥前采用乙醇脱水或加入有机高分子表面活性剂均便于凝胶团聚体的表面分维增加，煅烧态粉末与相应干凝胶团聚体的表面分维有很好的对应关系，即凝胶团聚体的表面分维越大，缎烧后所得粉末团聚体的表面分维也越大，但缎烧使团聚体的表面分维有所降低。     

刀翼式PDC钻头的侧向力平衡设计

聚晶金刚石(PDC)钻头的侧向不平衡力是造成钻头涡动的主要原因之一，而侧向不平衡力取决于钻头的布齿结构，通过合理的布齿结构设计，可有效地控制侧向不平衡力的大小。在对POC钻头进行受力分析的基础上，建立了POC钻头受力计算模型，提出了通过调整刀翼周向位置使钻头的侧向不平衡力达到最小的优化设计方法。利用该方法进行了实例计算，结果表明，该设计方法能将POC钻头的侧向不平衡力控制在钻压的1％以内。     

粉末冶金成形过程实时质量监控研究

粉末冶金成形过程产品质量的实时监控是实现粉末冶金自动生产的关键技术，通过实验分析了粉末成形压制压过程中模具模架系统振动时序模型参数与压坯密度，质量之间的关系，验证了采用时序模型参数识别对压坯密度、质量的技术的实用性与有效性，为实现压制过程产品质量的实时监控提供了一条新的途径。     

机械蓄能式粉末高速压制试验机的研制

在综合分析现有常见的高速压制设备的基础上,提出了一种机械蓄能式粉末高速压制成形方法.设计了机械蓄能式粉末高速压制成形试验机,介绍了其工作原理并推导了冲击锤速度和动能的数学模型.建立了试验机的虚拟样机模型,运用ADAMS软件的刚柔耦合仿真分析方法对试验机进行了动态仿真分析.最后成功制作了试验机,运用316 L不锈钢粉末高速压制试验测试了试验机的实际性能.实践表明,机械蓄能式高速压制成形方法能够实现粉末的高速压制,试验机具有较好的粉末成形加工能力.     

TiH2粉末制备钛合金的烧结脱氢规律及工艺

 以TiH₂粉末为原料,通过压制成型和烧结工艺制备粉末钛合金,不同于传统钛粉末冶金方法。通过热分析和热膨胀技术研究不同球磨粒度TiH₂粉末的脱氢和收缩规律,以此入手研究了TiH₂粉末压坯和TiH₂-Al-V粉末压坯的烧结致密特性,以及影响烧结过程的主要工艺因素,包括烧结温度、烧结时间、升温速率、压坯密度、压坯成型方式、合金体系,并对烧结组织进行了分析。结果表明,TiH₂粉末球磨后脱氢温度降低,粉末越细,开始温度越低。TiH₂粉末压坯在烧结过程中脱氢后获得新鲜钛,其易发生黏接并引起α-Ti的强烈收缩,这时烧结体很容易致密,并获得相对密度大于99%坯体;相比之下,TiH₂-Al-V粉末压坯烧结时因为合金元素的溶解,不如纯TiH₂粉末压坯的烧结容易致密。TiH₂-Al-V粉末经过成型、烧结脱氢可获得典型的层片状α+β钛合金组织,合金元素分布均匀。     

虎纹捕鸟蛛运动反力测试

动物运动反力的测定将揭示动物运动过程的力学规律、启发仿生机器入控制设计．用三维力传感器测定虎纹捕鸟蛛水平运动时的三维运动反力,高速摄像分析虎纹捕鸟蛛各步足的功能．结果表明蜘蛛前足支撑相和摆动相不连续,运动方向受到的力始终和运动方向相反,起探测和辅助支撑作用．后足受到的力最大,方向始终和运动方向相同,起主要驱动作用．中间两对足受到的力在支撑相前段与运动方向相反,在支撑相后段与运动方向相同,但侧向力最大,对稳定运动贡献较大．运动中,法向反力显著大于侧向和运动方向的反力,各步足的支撑角变化不大,均在60°-70°间．上述结果表明了蜘蛛运动中各步足力学功能的差异,为启发机器人结构设计、步态规划和控制规律提供了仿生依据．     

虎纹捕鸟蛛运动反力测试

动物运动反力的测定将揭示动物运动过程的力学规律、启发仿生机器人控制设计.用三维力传感器测定虎纹捕鸟蛛水平运动时的三维运动反力,高速摄像分析虎纹捕鸟蛛各步足的功能.结果表明蜘蛛前足支撑相和摆动相不连续,运动方向受到的力始终和运动方向相反,起探测和辅助支撑作用.后足受到的力最大,方向始终和运动方向相同,起主要驱动作用. 中间两对足受到的力在支撑相前段与运动方向相反,在支撑相后段与运动方向相同,但侧向力最大,对稳定运动贡献较大.运动中,法向反力显著大于侧向和运动方向的反力,各步足的支撑角变化不大,均在60°-70°间.上述结果表明了蜘蛛运动中各步足力学功能的差异,为启发机器人结构设计、步态规划和控制规律提供了仿生依据.