高密度脉冲电流对纯铝凝固组织的影响及其内在机理研究

研究了高密度脉冲电流作用下纯铝凝固组织的变化,考察了不同放电电压和放电电容对纯铝晶粒尺寸的影响.从高能量密度脉冲电流对纯铝结晶的形核率、过冷度和热效应三个方面的影响.对高能量密度脉冲电流细化晶粒的机理做了深入分析.结果表明:高密度脉冲电流可以显著地细化纯铝的凝固组织.随着放电能量的提高,纯铝的晶粒尺寸有大幅度的减小,可以获得均匀细小的等轴晶;但是当放电能量达到270J后,晶粒随放电能量的升高反而变粗,生成大量的粗大的柱状晶.     

2060-T8铝锂合金电致塑性本构方程

进行了2060-T8铝锂合金不同温度、脉冲电流密度、占空比和脉冲频率的电辅助单向拉伸实验。研究表明:在实验研究的范围内,随着电流密度的增加,材料的变形抗力和断裂延伸率都会下降,占空比和脉冲频率对纯电致塑性没有影响。基于Johnson-Cook模型,引入电辅助特征,建立了耦合温度和脉冲电流参数的材料本构方程。利用该本构方程计算的结果与实验吻合的较好,说明所建立的材料本构方程能够准确的预测2060-T8铝锂合金在电辅助条件下的流动应力变化趋势。     

脉冲电流频率对预制缺陷TC4钛合金性能的影响

为了研究脉冲电流频率对预制缺陷TC4钛合金组织性能的影响规律,首先采用室温预拉伸制备含孔洞缺陷的TC4试样,然后选取不同频率的脉冲电流对预制缺陷的TC4试样进行通电处理,对比通电前后板材内部的显微孔洞和基体组织的变化情况,并对处理后的试样进行二次室温拉伸获得力学性能参数。结果表明：当脉冲电流频率从0升至140Hz时,TC4内部孔洞体积分数由2.21%下降至0.86%,屈服强度由916.7MPa提高到990.9MPa,抗拉强度由951.2MPa增加至997.5MPa,延伸率提高64.86%;当脉冲电流频率从140Hz提高到160Hz时,内部孔洞体积分数反而增至1.99%,屈服强度和抗拉强度则分别下降到975.1MPa和988.5MPa,延伸率降低了37.70%。显微孔洞体积分数几乎决定了预制缺陷TC4钛合金的力学性能。     

直流磁场对纯铝结晶取向和力学性能的影响

研究了直流磁场对纯铝结晶取向和力学性能的影响。结果表明:直流磁场对纯铝凝固组织的影响很小。在0.28~0.56 T的直流磁场作用下,纯铝在(220)面形成了明显的择优取向;当磁场强度为0.84 T时,与无磁场时相比,纯铝在各晶面所对应的衍射峰强度都有所下降;在0.84~1.4 T的磁场作用下,纯铝的结晶取向变化不大。在直流磁场作用下,纯铝的抗拉强度和伸长率均有所提高。当磁场强度为0.28 T时,纯铝的抗拉强度和伸长率都达到最高,与未处理试样相比,分别提高了6.89%和26.21%。     

中频低压脉冲电流对纯铝凝固组织的影响

通过调整脉冲电流峰值和脉冲频率，研究了中频低压脉冲电流对纯铝凝固组织的影响。试验结果表明：中频低压脉冲电流可使纯铝的凝固组织由柱状晶转变为等轴晶，电流峰值在500～6000A、脉冲频率在100～1000Hz范围内，随着脉冲电流峰值和脉冲频率的提高，等轴晶不断细化，等轴晶晶区面积增大。     

铸型冷却强度对脉冲电流细化纯铝凝固组织的影响

通过改变脉冲电流参数和铸锭的冷却速度,研究了脉冲电流细化纯铝的规律.试验结果表明:在较快的冷却速度下脉冲电流峰值对组织细化程度的影响明显强于脉冲频率的作用.当频率超过200Hz后电流的热效应导致细化效果反而变差,同时电流的作用存在一个极限值,当电流峰值达到125A之后细化效果明显增强,但是继续提高参数,细化效果并没有随之提高.在较慢的冷却速率下,由于增加了脉冲电流的有效作用时间以及晶核迁移的时间,易于获得等轴晶组织.     

脉冲电流在纯铝凝固过程中的应用

从脉冲电流内在因素(如脉冲电流类型、脉冲电流参数选择等)和电流外在因素(如脉冲电流施加方式、通电时间控制等)两方面介绍了脉冲电流影响纯铝凝固组织的研究现状。从促进形核因素,如脉冲磁力作用、团簇结构理论、过冷度的影响、降低形核势垒;抑制晶粒生长因素,如焦耳热效应和Peltier热效应、枝晶断裂等多方面探讨了脉冲电流影响纯铝凝固组织的机理。并指出在机理方面尚未形成定论,将该项技术应用于工业生产存在一定的困难。但随着对其研究深入,必将成为未来先进的绿色凝固技术。     

退火温度对冷静液挤压铜包铝线材组织和力学性能的影响

研究了退火温度对冷静液挤压铜包铝线材组织和性能的影响规律,在界面断裂形式分析的基础上探讨了其作用机理.结果表明:直径为6 mm的冷静液挤压态铜包铝线材合理的退火温度为350℃.低于200℃退火时,纯Cu包覆层只发生回复,复合线材的力学性能得以部分恢复;350℃退火时,铜层再结晶基本完成,复合线材的抗拉强度降到最低,延伸率则达到最高;400℃退火时,铜层晶粒开始长大,复合线材的延伸率开始劣化.界面结合强度随温度的变化呈先增加后降低的趋势,而界面的断裂则由低温退火时的铝基体塑性断裂转变为高温退火后Cu/Al界面的脆性断裂.     

累积叠轧焊对L2纯铝力学性能影响的研究

通过实验研究了轧制道次、温度与材料状态对L2纯铝力学性能的影响。结果表明：材料的抗拉强度、屈服强度和显微维氏硬度随轧制道次的增加而增加，第10道次分别为190．44MPa、152．27MPa和49．3HV（载荷100g）；室温叠轧材料的强度要高于热叠轧的，而延伸率却低于热叠轧的；半硬化态L2纯铝和完全退火态L2纯铝的强化能力是一致的，但半硬化态L2纯铝的强化幅度要低于完全退火态的。     

脉冲电流作用下纯铝宏观凝固组织的变化

采用高压电容器为储能装置的脉冲电源,在不同的参数下,对纯铝液进行脉冲电流处理.实验结果表明:脉冲电流能够细化金属的凝固组织,使粗大柱状晶变成细小等轴晶.脉冲电流参数不同,对金属凝固组织的细化效果明显不同.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

Effect of the Error of Measurement of Current Harmonics on the Accuracy of Determination of Magnetic Characteristics

Metal Science and Heat Treatment - The effect of the error of measurement of the form of current harmonics on the accuracy of determination of weber-ampere characteristics of electrical devices is...     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.     

Kinetics of the oxidation of metals — Influence of self-diffusion of metal

The importance of the self-diffusion of a metal during its oxidation by a gas is treated for the cases of nonstoichiometric oxides having either interstitial cation or cation vacancies. We have established a general relationship for the reaction rate when a mixed diffusion process occurs. From this relationship, we have shown that the pressure dependence can be different, according to whether the rate-determining process is the self-diffusion through the metal or through the product.