合金元素对bcc-Cu/NiAl共析出影响的第一性原理研究

bcc-Cu和NiAl共析出是高强度钢常用且有效的强化方式。为了探究不同合金元素对bcc-Cu/NiAl共析出影响,本工作利用第一性原理计算了合金元素X(X=Cr,Co,Mo,W,V,Mn)对bcc-Cu(001)/NiAl(001)界面性质的影响,并分析上述合金元素掺杂前后界面黏附功、界面能和电子性质。研究结果表明,当Cr、Mo、W、V、Mn掺杂Al终端bcc-Cu/NiAl界面时,界面的黏附功升高,界面能下降,有利于bcc-Cu/NiAl共析出,其中Mo、W、V合金化效果更佳。掺杂Ni终端界面时,界面稳定性低于掺杂Al终端时。电子结构分析表明,掺杂Al终端时,掺杂原子与界面处Cu原子之间的电子轨道产生明显杂化,显著加强原子间的相互作用。而替换Ni原子时,轨道杂化程度较弱。Mo、W、V掺杂后,界面处电荷密度增加,Cu原子与合金原子之间形成更强的非极性共价键。

基于学科交叉融合的机械类一流专业内涵建设与实践

针对智能制造产业需求和“双万计划”的内在要求,以及传统材料成型及控制工程人才培养教育理念相对滞后、教学内容相对陈旧、教学方式方法创新不足、产学研融合度不高等现实问题,以“新工科”、一流专业建设为契机,开展基于学科交叉融合的机械类一流专业建设探索与实践。围绕立德树人根本任务、秉承OBE理念,推进学科交叉融合,探索以交叉融合的高阶课程、虚实结合的创新实践、有挑战性的学科竞赛为特征的教育新模式,总结分析安徽工业大学材料成型及控制工程专业的教学改革实践,并提出基于多学科交叉融合的机械类一流专业建设的思路和举措。

多尺度实验测试评价高强钢氢脆的研究进展

氢脆是高强钢中普遍存在的现象,也是其研发过程中必须攻克的难题。为了深入理解高强钢的氢脆与其缺陷之间的关系,发展了许多测试评价方法,如宏观尺度的慢应变速率拉伸、线性增加应力、恒载荷拉伸这类力学实验以及检测氢含量的热脱附光谱法和电化学氢渗透法,根据高强钢的塑性损失、最大断裂应力、断裂时间、应力强度因子、氢的俘获能和扩散速率等参数直接进行氢脆敏感性的评价。但宏观尺度的实验无法深入地研究高强钢发生氢脆的机理,通过介观、微观尺度的实验和表征手段,如压痕法、纳米压痕法、微悬臂梁弯曲实验、原子探针技术、氢微印技术、扫描开尔文探针显微镜等,从局部测试高强钢性能变化和准确检测氢被俘获的位置,能够在解释氢脆机理和认识氢与高强钢中缺陷之间相互作用的问题上提供更加准确的依据。本文介绍、对比了上述这些实验方法并调研了多尺度实验测试评价高强钢氢脆的研究进展,总结了高强钢氢脆研究现状和主流的测试评价方法,为深入探索高强钢氢脆提供了思路。

Fe-Mn系无镍低温钢研究进展

随着能源消耗和环境污染问题日益严峻,液化天然气等清洁能源得到广泛关注。低温钢作为这类能源存储和运输的材料,其应用和研发愈显迫切。Ni钢是低温结构钢的主流选择,但近年来,由于Fe-Mn系钢的经济性和性能的优良性,“以锰代镍”新型低温钢成为科研热点,该类钢通常通过添加Mn、Al和Cu等合金元素调控力学性能,并通过工艺调控达到使用标准。重点阐述了外力参数-变形对力学性能的影响、经典强化机制和变形对强韧性机制的影响;综述了裂纹萌生、溶质偏析、相间强度差和能量吸收等低温断裂的理论原理;系统归纳了韧性的评价指标和试验方法。最后,总结了Fe-Mn系低温钢的相关研究成果,对未来的研究进行了展望。

激光熔覆Ni45-CaF_2-WS_2自润滑涂层组织与性能

利用CO2激光器,在45号钢表面熔覆Ni45-CaF2-WS2粉末制备自润滑复合涂层,研究熔覆涂层微观组织和摩擦磨损性能及其影响规律。结果表明,熔覆过程中,WS2发生部分分解,形成新的润滑相CrxSy和CaWO4,CaF2的存在对熔池的流动性有极大的改善;涂层的室温及400℃摩擦性能测试也表明,复合自润滑涂层的摩擦因数显著降低,且Ni45-7.5CaF2-7.5WS2(质量分数,%)涂层的摩擦磨损性能较佳。

Al含量对Fe-Mn-Al-C系低密度钢层错能及形变孪晶的影响

研究了合金元素Al对3种不同Al含量的Fe-28Mn-x Al-1C(x=8,10,12)系低密度钢层错能的影响。结果表明,3种实验钢的层错能范围为67.76~90.64 m J/m^2,Al对层错能的影响呈多项式分布。与28Mn-10Al及28Mn-8Al合金相比,28Mn-12Al合金层错能较高,抗拉强度高但伸长率低,在相同变形量下,28Mn-8Al与28Mn-10Al合金均出现了孪晶组织,且28Mn-8Al中孪晶更明显,而28Mn-12Al合金中未发现孪晶。3种合金的变形机制均为平面滑移变形,这归因于Fe-Mn-Al-C系合金中存在的短程有序会导致"滑移面软化现象",使高层错能的28Mn-12Al合金变形机制也为平面滑移。

铝合金板成形中摩擦与润滑的研究进展

概述了铝合金板成形过程中的摩擦机理、摩擦模型和润滑的发展现状。全面分析了铝合金板成形的影响因素,阐述了润滑剂的作用机理,展望了其发展趋势,提出铝合金成形应走环保型'绿色'润滑之路。

铁-锰-铝-碳系低密度钢的热变形行为

利用Gleeble-3500型热模拟试验机,对铝质量分数分别为8%,10%,12%的三种铁-锰-铝-碳系低密度钢进行了不同变形温度(950~1 150℃)及应变速率(0.01~1.0s^(-1))下的压缩试验,研究了该低密度钢在高温下的塑性变形行为并观察了压缩变形前后的显微组织。结果表明:在950~1 150℃,应变速率0.01~1.0s^(-1)下变形时,三种试验钢的流变应力对温度和应变速率均较敏感,流变应力随着应变速率的增加及变形温度的降低而提高;变形后,铝质量分数为12%的试验钢组织中铁素体呈带状,不连续地分布于奥氏体基体中;在相同应变速率下,其奥氏体与铁素体晶粒随着变形温度的升高逐渐长大,相同温度较高应变速率下的奥氏体与铁素体晶粒较细小;铝质量分数为12%试验钢的动态再结晶热变形激活能为592.437kJ·mol^(-1),其Zener-Hollomon参数方程为Z=ε·exp(592.437/RT)。

汽车安全带卷簧用Super6和SK5的脱碳行为研究

用金相显微组织法研究了Super6和SK5弹簧钢的脱碳行为,分析了加热温度和保温时间对两种优质汽车安全带卷簧钢脱碳层深度的影响。结果表明,在相同保温时间下,Super6弹簧钢在700℃开始脱碳,在1100℃时总脱碳层深度最大达到0.4mm,其总脱碳层深度的敏感温度为1100℃;SK5弹簧钢在950℃开始脱碳,总脱碳层在加热过程中并未出现峰值,脱碳层深度随温度的升高不断增加。此外,无论是等温或等时间加热工艺下,SK5弹簧钢的脱碳敏感性均明显低于Super6弹簧钢。

Fe-Mn-(Al)-C高强韧性钢氢脆微观机制的研究进展

随着汽车行业的快速发展,轻量化汽车用钢的研发和应用越来越广泛.抗拉强度超过1000 MPa的第二、三代汽车用钢往往是复相组织,通过固溶、析出、变形、细晶强化等各种强化方式,在基体中形成大量缺陷,导致钢材服役过程中对氢更加敏感,容易在很小的氢溶解条件下发生氢脆.Fe-Mn-C系、Fe-Mn-Al-C系等含Mn量高的汽车结构用钢因层错能较高,不仅直接决定了其强韧性机制,还对其服役性能有重要影响.在Fe-Mn-C系TWIP钢的成分基础上,添加少量Al元素,形成Fe-Mn-(Al)-C钢,不仅能降低钢材密度,提高钢材的强韧性,也因Al元素改变了钢材的微观组织构成,一定程度上令氢脆得到缓解.但当Al含量较高时,形成低密度钢,其组织构成更加复杂,析出物更多,导致氢脆敏感性更显著.本文从Fe-Mn-(Al)-C高强韧性钢的组织构成、第二相、晶体缺陷等特征出发,综述了H在Fe-Mn-(Al)-C钢中的渗透、溶解和扩散行为,H与基体组织、析出相、晶格缺陷的交互作用,H在钢中的作用模型、氢脆机制、氢脆评价手段和方法等.并评述了Fe-Mn-(Al)-C高强韧性钢氢脆问题开展的相关研究工作和最新发展动态,指出通过第一性原理计算、分子动力学模拟和借助氢原子微印技术、三维原子探针等物理实验相结合的方法是从微观层面揭示高强韧性钢氢脆机制的未来发展方向.

立式离心铸造顶头模具设计及充型凝固模拟

根据Φ136mm的穿孔顶头外形,设计一种立式离心铸造顶头的模具。通过数值模拟软件模拟其充型过程及凝固过程,离心铸造工艺参数为离心转数300 r/min、浇注温度1530℃和充型速度0.25m/s。模拟结果表明:铸件的充型过程基本平稳、快速,大概10.7s充型完毕;凝固过程中铸件温度场分布符合顺序凝固的要求,需1237s完全凝固。另外,固相分数也证实了铸件凝固过程是合理的。

退火工艺对冷轧中锰中铝低密度钢组织与性能的影响

钢铁材料的轻量化、增强增韧是目前先进金属材料的重点研究方向。在钢材固有合金元素的基础上,通过添加一些增强其性能的元素及低密度元素等,可以显著改善钢材的综合性能,并降低零件质量。随着汽车工业的快速发展,轻量化汽车用钢的研发和应用越来越深入和广泛。目前,Fe-Mn-Al-C系低密度钢主要借鉴了中/高锰钢成分设计、热处理工艺、组织性能调控的研究思路,形成性能优异、成本合理的高强韧性钢。本工作针对中锰中铝低密度钢(12.4%Mn,4.7%Al,0.1%C(均为质量分数,下同))的成分特点,通过对冷轧试样在A_(c1)与A_(c3)附近进行退火处理,调控基体相稳定性和组织构成。结果表明:γ奥氏体稳定性与原始组织形态、退火条件和拉伸应力有很大的关联,其组织转变遵从γ奥氏体→ε马氏体→α′马氏体规律;在850℃退火、保温15 min条件下,获得了抗拉强度、延伸率分别为854 MPa、44.3%,强塑积为37.8 GPa·%的优异性能。

激光熔覆金属基固体自润滑涂层的组织结构

铝合金板料的温成形过程中,为解决模具和铝合金板间的高温润滑问题,开发一种高效、环保的润滑技术非常重要。以Ni45-CaF2-WS2为复合固体润滑材料,分别采用Nd:YAG与CO2激光熔覆技术制备了金属基固体润滑涂层,研究了两种激光熔覆层的组织结构,并分析了两种涂层的组织结构形成机理。结果表明,CO2激光器较Nd:YAG激光器更适合该类涂层的制备。

茶叶中提取咖啡因实验装置的改进

针对茶叶中提取咖啡因实验中实验装置的设计不尽合理等问题,提出了改进办法。解决了实验中成败的关键步骤——升华温度的控制问题,提高了茶叶中咖啡因的收率,保证了产品纯度。用恒压漏斗代替Soxhlet提取器,无水乙醇作溶剂,萃取时间为1.5 h,10 g红茶中咖啡因的最高收率可达160 mg。

圆盘剪剪切过程侧向间隙的数值模拟

根据圆盘剪剪切过程的实际情况,运用ANSYS/LS-DYNA软件建立了剪切过程的有限元模型。通过模拟,获得了钢板在不同侧向间隙下剪切质量和剪切力。结果表明,25 mm厚Q235钢板最大剪切力为250 kN,最佳侧向剪切间隙约为钢板厚度的4%。这能为钢板剪切工艺和圆盘剪的设计提供依据。

等效拉深筋在钣金成形数值模拟中的设置及优化

采用有限元软件模拟了某汽车内饰板的拉深成形过程,通过设置等效拉深筋作为材料流动控制手段。首先通过对某简单形状零件拉深成形过程的模拟得出拉深筋参数的设置对模拟结果的影响规律,然后对内饰板拉深筋模型进行多次模拟和修改,通过在容易起皱的区域布置双重拉深筋作为最终的拉深成形优化方案,改善了零件表面的成形质量,能获得成形质量良好的拉深件。

固体自润滑涂层摩擦磨损特性研究

随着机械加工技术和空间技术的发展,固体润滑涂层在比较恶劣的润滑环境下能起到独特的润滑效果,得到高速发展和广泛应用。在综合国内外研究和报道的基础上,对一般固体润滑涂层和纳米固体润滑涂层的摩擦磨损特性的研究现状进行归纳,指出固体润滑涂层摩擦磨损研究的发展方向。

高温固体润滑涂层最新研究与进展

近年来,高温固体润滑涂层在许多领域得到了快速的发展,各种新型涂层材料及其制备工艺日益成为研究的热点。在综合大量最新文献资料的基础上,对高温固体润滑涂层中的材料体系(主要包括基体材料、润滑材料、耐磨材料)、涂层结构设计、涂层制备工艺取得的进展进行了综述,指出了值得关注的材料体系和制备工艺,提出了固体润滑涂层有待进一步研究的问题。

卷簧用弹簧钢Sup6的高温脱碳特性的试验研究

研究了Sup6钢坯加热过程中不同加热温度和保温时间对其脱碳的影响,分析了脱碳组织形貌的演变规律,同时建立了试验钢在高温（950~1250℃）条件下的脱碳层预报模型。结果表明,温度在950~1150℃,保温时间为20、30 min时,随着温度的升高,Sup6脱碳层深度逐渐增大,1150~1250℃后开始降低;保温时间大于60 min时,脱碳层深度随着温度的升高而增大。温度在950~1250℃时,脱碳层深度随着保温时间的延长而呈线性增大。温度达到1250℃时,保温20~30 min,氧化速度大于脱碳速度;保温30~90 min时,脱碳速度大于氧化速度。

铝合金板成形性分析

在分析铝合金成形过程中的摩擦机理与润滑特点的基础上,论述了影响铝合金工件成形的主要因素,阐述了工件质量与工件材质、变形条件、应力状况、润滑剂类型等的相互关系,并指出了改善铝合金工件应注意的问题。