石墨管与不锈钢管钎焊接头的组织和残余应力

为使石墨材料能够在空间核电散热装置中更充分地发挥其价值,本文采用BNi-2钎料真空钎焊连接等静压石墨管和304不锈钢管,研究了石墨/BNi-2/不锈钢接头在1010℃、保温90 min条件下的显微组织和不同冷却工艺对接头残余应力的影响。研究表明:在1010℃,保温90 min条件下,钎焊接头致密无裂纹,Cr元素在石墨侧与石墨基体反应形成Cr_(7)C_(3)反应层,在不锈钢侧形成了σ-FeCr扩散层,界面接头组成为石墨/Cr_(7)C_(3)/Ni(s,s)+Ni_(3)Si/σ-FeCr/不锈钢;经缓冷工艺处理的接头,常温剪切强度为28.38 MPa,比炉冷处理的接头剪切强度提高了22%;有限元数值分析结果表明,采用缓慢冷却的钎焊工艺可以有效缓解钎焊接头在冷却过程中产生的残余应力,符合剪切实验结果。

退火处理对CrNiTiMoV高熵合金组织与性能的影响

采用真空电弧熔炼的方法制备CrNiTiMoV高熵合金,分别在600、700、800和900℃下对合金进行2h退火处理。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计以及电化学工作站对铸态和退火态合金的组织、硬度和耐腐蚀性能进行了研究。结果表明:CrNiTiMoV高熵合金具有典型的树枝晶形貌,晶体结构由简单的BCC相和少量的NiTi相以及富Ti相构成;CrNiTiMoV高熵合金经不同温度退火后未出现新相,随着退火温度升高,富Ti相析出强化,使得合金硬度上升,均大于铸态合金硬度517HV,在800℃/2h退火后,合金硬度达到最大为684HV;在600℃/2h退火后,合金耐腐蚀性能明显提高,但随着退火温度的提高,合金晶粒粗化,富Ti相的析出导致Ti分布不均匀,降低了整体的耐腐蚀性能。

钎焊间隙对钎焊接头残余应力的影响

在等静压石墨/BNi-2/304不锈钢套管式真空钎焊试验的基础上,使用有限元分析软件对钎焊接头在不同钎焊间隙下残余应力的大小和分布进行模拟,结合试验对模拟结果进行分析说明,判断接头薄弱区。结果表明,对于等静压石墨管和不锈钢管钎焊接头,304不锈钢侧和BNi-2钎料层中的残余应力对接头强度的影响不大;随着钎焊间隙增加,径向残余应力减小,接头强度提升,但钎焊间隙过大时会使接头拉断,影响母材连接;通过模拟分析发现,当钎焊间隙为50μm左右时,母材连接不充分;当钎焊间隙为150μm左右时,获得良好接头;当钎焊间隙为250μm左右时,受304侧与石墨侧的径向残余应力共同作用下,接头产生环形裂纹;当钎焊间隙为350μm左右时,沿轴线方向距接头顶部约900μm、沿径向方向距钎料约600~1000μm处的等静压石墨为接头薄弱区,并产生环状裂纹衍生至接头端面。

镍/钼复合中间层钎焊连接C/C复合材料和304不锈钢

本文使用在BNi-2或AgCuTi箔片钎料中添加金属中间层(Ni、Mo或Ni/Mo)的方法有效提高了C/C复合材料和304不锈钢真空钎焊接头的强度,并先后对接头的微观结构、连接机理和力学性能进行分析。分析表明,BNi-2+Ni/Mo接头的微观结构包括Cr_(3)C_(2)、Ni(s,s)、Cr_xNi_(y)+MoNi_(4)、MoNi_(4)+Cr_(x)M_(y)和Ni(s,s)+Cr-Fe;AgCuTi+Ni/Mo接头的界面则由TiC、Ag(s,s)+Cu(s,s)、Ni、Ag(s,s)+Cu(s,s)+MoTi、Mo和MoTi+Cu(s,s)+Ag(s,s)构成。有限元模拟结果表明,AgCuTi钎料加持下的镍/钼复合中间层能够有效缓解C/C母材与焊缝界面间的残余应力。室温下BNi-2+Ni/Mo、AgCuTi+Ni、AgCuTi+Mo和AgCuTi+Ni/Mo钎焊接头的平均剪切强度分别为2.57 MPa、10.91 MPa、23.81 MPa和26.77 MPa,有效验证了有限元结果的可靠性。

多孔Ni-Cu-Ti电极的制备及析氢性能

通过电解水生产氢气是一种理想的方法,而电极材料的催化活性决定了电解水的效率。该研究通过粉末冶金方法制备了多孔Ni-Cu-Ti电极,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术对多孔Ni-Cu-Ti电极的微观结构和物相组成进行表征,并通过阴极极化、交流阻抗谱和循环伏安测试技术对电极进行了电化学表征。结果表明,在烧结温度为1000℃、质量比为5.5∶3.5∶1时,多孔Ni-Cu-Ti电极表现出最佳的析氢性能,在1 mol/L的KOH中仅需要79 mV(vs.RHE)的过电位就能实现10 mA·cm^(-2)的电流密度,其Tafel斜率为117.07 mV·dec-1。

课程思政背景下材料成型及控制工程教学改革的路径探索

中国特色社会主义教育建设处于全新阶段,全面推进课程思政教学改革是新时代赋予教师的使命。文章不断探索开拓多维的教育指导方法和途径,打造与专业课程契合的思政元素题材库;针对材料成型及控制工程专业,立足理论基础、面对工业应用的学科特点,构建科学完善的课程实践思政体系。教学相长,在课程的建设中,师生的思想品德和学术素养得到进一步的提高,从而真正地培养出一批有内涵、有修养、有自信、有本领的高层次的应用型人才,为我国和地区的经济和社会的发展做出贡献。

材料成型及控制专业“三融三促”教学改革路径探索

现阶段,针对机械制造产业的人才需求,我国提出了建设创新型国家和人才强国等重大战略部署以及高等教育发展提出了新的更高要求,材料成型及控制工程专业复合型人才已成为该行业的急需人才,但目前由于旧的人才培养模式无法满足制造业的相关需求,因此实施全方位的教学改革、培养适应社会发展的高素质人才迫在眉睫。为此,湘潭大学从该专业目前存在的教学问题出发,结合本专业特点,推出“三融三促”人才培养模式,从而提高材料成型及控制工程专业整体教师的教学水平和学生的综合素养,为材料专业整体教学改革奠定基础。

石墨烯减摩抗磨涂层技术研究现状

石墨烯特殊的晶体结构决定了其优异的物理、化学性能,在机械零件减摩抗磨领域具有非常重要的应用前景。首先简要介绍了石墨烯的结构特征、物理性能及分散改性方法,指出目前的分散改性方法以物理分散法和化学分散法为主,但分别存在分散效率低和可能引入缺陷的局限性。然后,概述了石墨烯的微观和宏观减摩机理,分别为面外褶皱机理和类石墨的层间滑移机理。此外石墨烯优良的耐蚀性也有助于提升其在腐蚀工况下的减摩抗磨性能。在此基础上,重点对各类石墨烯减摩抗磨涂层制备方法进行了详细介绍,主要有分散滴涂法、化学气相沉积法、电沉积法等,分析讨论了不同制备方法的优缺点,由于电沉积法工艺简单且可控性好,是极具发展潜力的石墨烯涂层制备方法。最后,针对石墨烯减摩抗磨涂层制备和应用中的问题,对石墨烯减摩抗磨涂层设计-制备-应用方向进行了展望,提出了应重点从提升石墨烯分散稳定性、经济适用性、生产标准化、严苛工况适应性四个方面着手大力开展研究。

热输入对铝合金/不锈钢双丝冷金属过渡熔钎焊接头组织及性能的影响

采用双丝冷金属过渡(CMT)熔钎焊工艺对5083铝合金和304不锈钢进行对接焊试验,在保证焊缝成形良好的条件下,研究了焊接热输入对接头金属间化合物(IMC)层厚度和拉伸性能的影响,并与单丝CMT熔钎焊接头进行对比。结果表明:双丝和单丝CMT熔钎焊接头焊缝获得良好成形质量的热输入范围分别为213.8~486.0,379.6~590.6 J·mm^(-1);双丝CMT和单丝CMT熔钎焊接头界面处的IMC均为FeAl_(3)相;随着热输入的增加,单丝或双丝CMT熔钎焊接头IMC层厚度增加,抗拉强度降低;单丝CMT熔钎焊接头IMC层的最小厚度为9.59μm,此时接头的抗拉强度最大,为76 MPa,而双丝CMT熔钎焊接头IMC层的最小厚度为3.36μm,此时接头的抗拉强度最大,为109 MPa。

用于钎焊C/C复合材料的稀土改性还原氧化石墨烯增强AgCuTi复合钎料

为了解决钎焊接头中脆性化合物的形成问题,我们设计了一种创新性的稀土改性还原氧化石墨烯增强AgCuTi复合钎料,进而获得了以Ag-Cu共晶为主要组织且脆性化合物生成量合适的钎焊接头。对比分析了有无稀土Ce改性的复合钎料的成分和显微组织,结果表明,经Ce改性后的还原氧化石墨烯在钎料中更加均匀分散。比较了分别采用有无Ce改性的钎料钎焊C/C复合材料-C/C复合材料接头的界面微观结构,并研究了石墨烯含量对接头组织和性能的影响。结果表明,由于经Ce改性的钎料中的还原氧化石墨烯分散性更好,从而细化了焊缝组织,且物相分布更均匀,使得接头的剪切强度明显提高。当石墨烯含量为0.5 wt.%时,使用Ce改性的钎料所得钎焊接头的平均剪切强度最高,为31.82 MPa,提高了50%。

碳含量对缺碳硬质合金组织和性能的影响

通过配制不同碳含量的WC-6Co缺碳硬质合金,采用X射线衍射、光学金相、显微硬度、钴磁和TRS等分析方法,对比研究碳含量对低压烧结缺碳硬质合金的显微组织和性能的影响。结果表明:碳含量影响合金中η相的类型、含量、分布、WC的形状以及合金的性能;Co3W3C相出现在缺碳程度相对较小的合金中,其含量随碳含量的增加而增大,而Co6W6C相与之相反;合金中的η相总量随碳含量的增大而减少;随着缺碳程度的增加,合金中η相的分散均匀性变差,并且η相趋向于成大块状;WC大多呈现多角特征;合金的密度和维氏硬度随着碳含量的增加,先大幅度增加后缓慢减小,碳含量为5.2%(质量分数)时均出现最大值,合金的钴磁和横向断裂强度随着碳含量的增加而增加。

渗碳工艺对WC-Co梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响

对缺碳硬质合金采用渗碳处理制备梯度硬质合金,利用显微组织分析和维氏硬度测试等方法,研究渗碳工艺对梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响。结果表明:渗碳处理后随着渗碳时间延长,梯度层厚度增大,长时间渗碳还会出现梯度结构消失现象;渗碳时表面层WC晶粒长大,且渗碳时间越长晶粒长大越严重;渗碳后梯度硬质合金的表面硬度明显提高;渗碳后合金的表面硬度明显高于烧结态合金的表面硬度;随着渗碳时间的延长,合金表面硬度先增大后减小;合金的硬度在截面上沿梯度方向呈连续梯度变化,合金表面层因WC含量较高、钴含量较低而具有较高的硬度,中间层因钴含量较高、WC含量较低,其硬度较低。

医用NiTi细丝与304SUS细丝对焊研究进展

在介入医疗器械领域,镍钛合金细丝与不锈钢细丝是最常用的两种金属材料.镍钛丝具有优异的回弹性、柔软性,不锈钢丝具有优异的刚性和推送性能,将镍钛丝和不锈钢丝进行同轴焊接能显著提高产品的操控性.目前,大多采用的连接方式是胶水粘接、套管保护等方式,达不到理想的性能,超细丝径的镍钛丝与不锈钢丝的同轴焊接是研究的热点和难点.该文对镍钛丝与不锈钢丝焊接的关键问题进行了综述,总结相关焊接方法的最新研究进展,比较不同焊接方法的特点,重点讨论超细异种合金丝焊接过程的析出相及金属间化合物对焊接区域力学性能的影响.

Ni-Cr-Fe多孔材料的制备及抗氧化性能

采用元素粉末反应合成法,利用固相偏扩散的原理进行固相烧结制备Ni-Cr-Fe多孔材料。通过表征多孔材料在不同烧结温度下的膨胀率、孔结构变化及物相组成研究材料的成孔过程,探讨造孔机理;并研究Ni-Cr-Fe多孔材料在1000℃下的高温抗氧化性能。结果表明:Ni-Cr-Fe在1380℃下达到最大膨胀,最大径向膨胀率达7%,开孔隙率为32.5%;最大孔径与透气度分别为90μm和990 m^3/(m^2·k Pa·h)。Cr、Fe元素向Ni元素的偏扩散形成大量丰富孔隙。在氧化实验中,在1000℃高温下氧化560 h后多孔Ni-Cr-Fe最大孔径及透气度变化不大,而同等条件下氧化的Ni-Fe、Ni-Cr多孔材料孔结构变化较明显,表明Ni-Cr-Fe多孔材料具有优异的高温抗氧化性能。

WC-Co梯度硬质合金的制备及渗碳对其组织的影响

采用光学金相检测、扫描电镜分析、能谱分析等方法对WC-6Co硬质合金渗碳处理后的成分和梯度组织结构进行分析。结果表明:对硬质合金渗碳处理后可形成显微组织和钨、钴含量的梯度分布,其特征是合金表层和次表层的η相已经完全消失,属正常的WC+γ两相组织,合金的芯部依然是含η相的三相组织,中间形成了一个富钴层;碳原子的扩散和液相钴的流动是形成梯度的原因;在各渗碳温度下,合金的梯度结构厚度均随渗碳时间的增加而增加;在渗碳时间和渗碳温度相同的情况下,合金的梯度层厚度均随合金初始总碳含量的增加而增厚。渗碳处理后外表面的WC晶粒可能会产生一定的粗化现象。

Fe-Cr-C系药芯焊丝耐磨堆焊层的组织和性能

在Fe-Cr-C系药芯焊丝药芯中添加多种强碳化物形成元素,研究了堆敷金属的显微组织、耐磨性和抗氧化性。结果表明,堆焊层金属中大量呈针状和片状的细小碳化物均匀分布在共晶组织和马氏体基体上,改善堆焊金属的韧性,提高了抗裂性;焊缝金属的硬度为61.7HRC,耐磨性好,其相对耐磨性是市售某药芯焊丝堆焊层金属的3.75倍;堆焊层金属高温稳定性好,抗氧化能力强;焊丝适用于高温低应力磨料磨损环境。

堆焊用药芯焊丝生产过程中的质量控制

针对堆焊用药芯焊丝生产过程中的质量控制问题,从设备状态、合金粉末、包粉量、焊丝刚度、减径量、拔丝粉、拉拔力和拉拔速度等方面提出了相应的措施,以保证和提高药芯焊丝质量的稳定性。

梯度结构硬质合金制备技术的研究进展

随着现代化工业的迅猛发展,人们对硬质合金提出了越来越高的要求。梯度结构硬质合金利用成分或组织梯度实现性能梯度的变化,从而赋予合金整个工零件高硬度与高韧性,解决了传统硬质合金耐磨性能和韧性之间的矛盾。本文综述了目前国内外梯度结构硬质合金制备技术和工业应用的发展现状,简单介绍了不同制备技术的原理和特点,并预测了梯度结构硬质合金的发展前景。

真空烧结反应合成WC铁基耐磨材料的组织与性能

以钨铁和炭黑为原料采用真空烧结反应合成制备了WC铁基耐磨材料,通过XRD、OM、SEM、EDS、硬度计与湿沙橡胶轮式磨损试验机等研究其组织与性能。结果表明:在1250~1450℃的温度区间内进行烧结,均可原位合成WC,同时生成少量Fe_3W_3C相;原位合成的WC颗粒细小,且弥散分布于基体,而Fe_3W_3C相随温度的升高而长大;当烧结温度为1350℃时,材料的力学性能最佳,宏观硬度高达56 HRC,磨损质量损失最小,其相对耐磨性为Q235钢的27倍。

高温无渣耐磨堆焊焊条的焊接工艺

一种自行研制的具有很多优点的高温无渣耐磨堆焊焊条，由于其焊芯的电阻大、焊接时极易出现焊芯和药皮发红、药皮开裂等现象，且药皮中没有加入任何作为稳弧剂的矿石粉，其焊接工艺与一般堆焊焊条的焊接工艺应有较大的改善，否则其优越性将难以发挥。为了能更好地推广和更合理地应用这种高温无渣耐磨堆焊焊条，文章作者就其焊接工艺进行了初步研究。结果表明，焊接时采用直流反接许配以焊接电流为120～140A、电弧电压为18～24V的焊接规范，焊条的焊接工艺性能良好，焊缝成形美观，可连续多层堆焊而无须敲渣，焊缝质量可靠；焊接前对工件进行低温预热（100～150℃），多层焊时保持一定的层间温度（不低于100～150℃），可有效地弥补该堆焊合金的抗裂性差和多层堆焊易于出现高温失塑裂纹和冷裂纹等的不足，多层堆焊后焊缝不开裂。