平板冲击加载下对双相钢动态损伤演变的研究

利用一级轻汽炮以一击二的方式对2种不同热处理状态的双相钢进行加载,采用多普勒测速系统对加载过程中样品的自由面粒子速度进行测量,通过金相显微分析、纳米压痕分析对样品进行表征,探讨了双相钢的层裂损伤演变。结果表明:孔洞并没有像准静态损伤理论一样在相界面处优先形核长大,而是在马氏体内部形核,然后长大贯通形成微裂纹贯穿整个马氏体,形成穿晶断裂;由于相界面对冲击波具有反射与透射作用,冲击波从高阻抗的相传入低阻抗的相内时会在高阻抗相内形成拉伸脉冲,从而引起层裂损伤;相界面越多,在高阻抗相内产生拉应力并形成孔洞的几率越大,样品层裂强度也越低。     

煤与瓦斯突出过程中层裂煤体的结构演化及破坏规律

通过对煤与瓦斯突出物理模拟实验残留煤样的研究而发现,在突出过程中一般会依次产生三种结构的层裂体:")"型的凹面体、"I"型的平面体与"("型凸面体。经分析,层裂煤体的结构演化是地应力、瓦斯压力、煤体的物理力学性质以及缸体壁面的约束等因素共同作用的结果。根据这三种层裂体的结构形状,分别建立了相应的板壳力学模型,通过计算确立了它们破坏临界值的大小关系:凹面体最大,平面体次之,凸面体最小;据此结果进一步推论得出:随着层裂煤体的演化,所需破坏而发生突出的动力随之减小,突出将变得更加容易。     

钎焊层厚度对镐形截齿整体力学性能的影响研究

硬质合金头脱落是矿用镐形截齿失效的主要表现形式之一,脱落的主要原因与钎焊层的钎焊质量有关。模拟并分析钎焊层厚度对截齿整体力学性能的影响规律,得出合理的钎焊层厚度范围,对截齿生产制造工艺的改进具有一定的参考意义。     

钎焊层屈服强度对镐形截齿整体力学性能的影响研究

镐形截齿钎焊时由于选用的钎料不同,焊接工艺控制也有差异,使得各个截齿钎焊层屈服强度值不同,影响着硬质合金头的焊接质量。讨论钎焊层屈服强度对截齿整体力学性能的影响,探寻合理的钎焊层屈服强度值范围,分析截齿钎焊在钎料选择和工艺控制等方面的影响因素,得出提高其力学性能的措施,对提高镐形截齿实际使用寿命、减少失效和增加矿井生产效益,创新截齿生产工艺等具有较高的理论指导意义和工程实用价值。     

飞片冲击加载下Fe50Mn30Co10Cr10合金的动态损伤研究

采用一级轻气炮对2种预处理状态下的Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀高熵合金进行了冲击加载,利用多普勒测速系统对加载中样品自由面粒子进行速度测量;通过背散射电子衍射、金相显微镜探究了Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀高熵合金的初期层裂特征。结果表明:马氏体和孪晶对层裂初期孔洞的形核、长大,裂纹的扩展有重要影响。孔洞并非在基体/马氏体的相界面间形核,而是优先形核于基体的晶界中,再沿基体相内部聚集形成微裂纹。与静态加载不同,动态载荷下孔洞的形核受孪晶界限制,微裂纹的拓展受马氏体阻碍,其方向并非完全与冲击方向垂直。冷轧退火试样中,晶界密度大,孔洞形核多,损伤程度较大,层裂强度低,而含有较多马氏体的热轧退火试样中裂纹扩展慢,最终损伤程度较小,层裂强度高。     

控温策略优化对电子束选区熔化成形TC4钛合金力学性能的影响

电子束选区熔化是一种真空条件下高温成形的粉床式增材制造技术,高温度场的控温策略对成形性能与制件组织力学性能均具有决定性影响。采用电子束选区熔化成形TC4钛合金试样,开发了以平均束流为判据的综合控温策略,实现了适应填充截面积变化的自主控温策略,并基于过程预热方法,开展了热量分配策略研究,分析其对力学性能的的影响。结果表明：无过程预热且平均束流较低时,TC4钛合金的抗拉强度为979—995 MPa,并且随平均束流增加呈先上升后下降的趋势;加入过程预热并和填充多重耦合后,提高了温度场的精确控制能力,从而提高了电子束3D打印产品的力学性能。     

微观相场法研究铝合金界面错配应力的影响

用微观相场法模拟界面错配应力对铝合金沉淀孕育期、粗化速率及沉淀机制的影响.结果表明,在界面错配应力作用下,沉淀相由球状转变为椭片状及针状,与Al-Li合金中δ相和Al-Li-Cu合金中T1相的实验结果相吻合.界面错配应力使沉淀孕育期增长,但随着错配应力的增大,孕育期缩短,仍比错配应力为零时的孕行期要长.粗化过程得到促进,沉淀相的粗化速率加快,错配应力越大,粗化速率越快.合金的沉淀机制为非经典形核长大,错配应力增大,这种特征增强.     

爆破振动对顺层岩质边坡稳定性的影响

根据顺层岩质边坡爆破开挖后产生层裂和后裂的特点,提出了在顺层岩质边坡附近爆破时的边坡稳定系数计算方法,并以渝怀铁路顺层边坡岩体的实测数据为基础,进行爆破地震作用下顺层岩质边坡的稳定性分析。计算结果表明,爆破作用导致边坡自稳能力降低,其降低幅度达54%,据此提出了顺层边坡岩体的爆破开挖方法以及相应的防护措施。为顺层岩质边坡爆破的优化设计提供了理论依据。     

Ce对Mg-3Al-2.5Si合金中初生Mg_2Si相的变质作用与机理

采用金相光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段,研究了不同Ce含量对Mg-3Al-2. 5Si合金中初生Mg_2Si相的变质效果。结果表明,加入适量Ce可以有效细化初生Mg_2Si相,初生Mg_2Si逐步由"骨骼枝"状和"花瓣"状向细小规则的多边形状转变。Ce的加入量为0. 2%和0. 6%时,对初生Mg_2Si相的变质机理主要以"吸附毒化"机制为主。当Ce加入量为1%时,对初生Mg_2Si相的变质和细化效果最好,尺寸减小到18μm以下。合金基体中形成了大量细小短杆状CeSi_2相,可成为初生Mg_2Si的有效形核核心,此时Ce对初生Mg_2Si的变质有"吸附毒化"和异质形核机制两方面作用;当Ce加入量超过1. 6%时,初生Mg_2Si再次粗化,表现出过变质效果。     

微观组织对TB8钛合金剪切性能和疲劳性能的影响

对TB8合金螺栓分别进行双剪切试验和疲劳试验,结合试验件断口分析、金相组织检查、X射线检测、能谱成分分析和硬度检查,研究微观组织对该合金的抗剪切性能和疲劳性能的影响。研究结果表明,脆性Ti3Al相沿晶界弥散析出可降低合金的剪切强度,β相晶粒上析出的α相的形态差异可影响合金的疲劳性能,非均匀层片状α相可降低合金的疲劳抗力。     

基于正交试验的钛合金TC4切削参数的优化设计

钛合金TC4是机械生产制造领域重要的材料,其生产质量和加工效率对机械制造业有着重要的影响。为减小钛合金TC4的加工磨损,提高其加工精度和生产效率,采用正交试验法对其切削参数进行优化,以获得最合理的切削参数。首先,对钛合金TC4的切削参数进行正交设计,然后建立钛合金的切削有限元模型,根据设计的切削参数进行切削仿真,最后确定最优切削参数。     

TC4钛合金表面微弧氧化陶瓷涂层的摩擦学行为

在硅酸盐体系碱性溶液中,采用交流微弧氧化法在TC4钛合金基体上制备出氧化物陶瓷膜,并通过X射线衍射、扫描电镜分析了膜层的物相组成、微观结构和显微形貌。用HIT-2型球-盘摩擦磨损试验机对其耐磨性能进行了测试,分析陶瓷涂层的摩擦学行为。结果表明:微弧氧化陶瓷膜层同GCr15对摩钢球干摩擦时的摩擦系数仅为0.09左右,表面的磨损痕迹较轻微,磨损量较少,其磨损机制主要是磨粒磨损与黏着磨损;且由于在磨损过程中对摩材料转移到微弧氧化陶瓷层表面,在磨损后期呈现钢-钢对磨的规律;微弧氧化技术能够改善TC4钛合金基体的表面耐磨性。     

界面对纤维增强铝硅合金复合材料耐磨性的影响

利用挤压铸造制备了氧化铝纤维增强铝硅合金复合材料，研究了这种材料的界面对其耐磨性的影响。结果表明，在复合材料中，纤维与基体结合良好，并对铝硅合金具有增强作用；复合材料的界面可阻滞裂纹扩展，基体中的合金元素有利于形成良好的界面，改善复合材料的耐磨性。     

钛合金的高速切削加工研究

钛合金材料属于难切削加工材料,对其采用高速切削方法进行加工能保证加工质量和实现以切削加工代替磨削加工,提高加工效率,避免低速加工的许多不利因素。通过针对钛合金材料高速切削加工的几个试验,获得相关试验数据并绘成图表,研究和分析切削线速度、进给量和刀具角度的大小对零件表面质量、刀具使用寿命的影响因素。     

TC18钛合金双圆锥台试样热变形有限元模拟研究

以新型高强韧TC18钛合金为例,研究了双圆锥台试样热变形规律。基于热模拟试验,获得TC18钛合金的高温流变行为,采用Arrhenius双曲正弦函数建立TC18钛合金的本构方程。对双圆锥台试样热变形进行有限元模拟,获得了压缩后变形试样纵向截面的应变梯度分布。对比双圆锥台试样不同应变区域与相同变形条件下GLEEBLE热模拟试样的α相平均晶粒尺寸,结果表明一个双圆锥台试样上可以快速获取多个不同应变条件的热变形组织。     

TiAlN涂层对钛合金的热腐蚀防护作用研究

钛合金在高温含盐环境下服役时,易发生高温腐蚀现象。为了提高钛合金抗高温腐蚀性能,采用离子镀技术在TC4钛合金基体上沉积了TiAlN涂层,并研究了涂层的抗高温腐蚀防护性能。研究结果表明：TiAlN涂层结构均匀稳定、与基体结合良好,表面生成了少量的熔滴颗粒,涂层由Ti(Al)N物相组成;TC4基体经550°C腐蚀后,在表面形成了尺寸较大的凸起,较厚的腐蚀产物膜由TiO₂相组成,腐蚀产物的结构疏松、分层、无保护性,表明TC4基体的抗腐蚀性较差;而TiAlN涂层表面的熔滴被氧化腐蚀,在涂层上方形成了一层均匀、致密、连续的Na₂Al₂Ti₆O₁₆钠盐产物膜,涂层内部并未出现开裂、分层现象,表现出涂层较好的抗腐蚀性。     

钛合金微细结构的激光辅助化学定向除氧实验设计北大核心

为了对钛合金微细表面结构定向除氧,同时确保基体不受影响,以钛合金微细结构为对象,研究了激光辅助化学定向除氧的方法。配制A、B两种除氧液,配方分别是弱碱性无氟富草酸根(0.2mol/L K_(2)C_(2)O_(4)@40%C_(2)H_(5)OH,无酸化,pH=8.4)和弱酸性含少量氟富草酸根(0.2mol/L K_(2)C_(2)O_(4)&0.02mol/L NaF@40%C_(2)H_(5)OH,草酸酸化,pH=5.2)的溶液。先用两种除氧液分别对氧化的微细结构的工件作浸泡测试,没有观察到明显腐蚀现象出现,然后对工件采用不同的处理路线。起初,微细结构的氧的平均化学计量数为1.61。使用B除氧液进行激光辅助化学定向除氧处理后,氧的平均化学计量数降至最低的0.67,而且大大改善了微观形貌,说明激光辅助化学定向除氧具有较大的应用价值。     

钛合金表面微细结构在海水中耐蚀性实验设计北大核心

为研究钛合金表面微细结构在海水中的耐蚀性,利用激光在钛合金表面上加工出微细结构,并用氟硅烷修饰获得超疏水的钛合金表面,将所制样品放进40℃的人工海水中浸泡1 d,对比人工海水浸泡前后钛合金表面微细结构的形貌、元素含量和极化曲线变化。结果表明:其形貌没有明显变化,氧含量只增加了1.1%,开路电势和自腐蚀电势在人工海水浸泡前后没有发生变化,分别为0.08和-0.07 V,说明超疏水的钛合金表面微细结构在人工海水中具有很好的耐蚀性。同时构造了新的塔菲尔(Tafel)函数,动态评价钛合金表面微细结构在人工海水中的耐蚀性,为钛合金表面微细结构在海水中的耐蚀性评价提供有效的指引。     

煤矿用钛合金无磁钻杆的中试研究

目前,国内外煤矿坑道水平定向钻探用无磁钻杆材料均选用铍铜QBe2(C17200),该合金材料的延伸率低,钻杆易出现断裂事故。为解决这一问题,研究了高强度钛合金钻杆,探讨了钻杆的材料选择及螺纹结构设计。试验了钻杆的加厚工艺,其强度达到了设计要求,并通过现场试验验证了钻杆的使用效果。     

等轴态TC4钛合金热加工性能及本构关系显微组织研究

本文探索了通过对TC4钛合金等轴组织形貌与力学性能的关系,并通过进行热模拟压缩试验,研究了变形速率、变形温度、变形量等参数对TC4钛合金盘条组织和性能的影响规律。通过热加工图的绘制,为对TC4钛合金在中低温区(500℃～~800℃),以不同应变速率进行了热变形实验研究。通过对真应力-真应变分曲线的分析,探索了相应的软化机制,确定了低温区的热变形激活能,建立了流变应力本构关系,探索了峰值应力与温度和变形速率之间的函数关系,为TC4钛合金棒丝材的加工控制了提供理论基础,对金相组织的观察表面,显微组织特征和热加工图规律基本相符。