高温后水泥砂浆-花岗岩复合层动态力学性能试验研究

为研究高温后水泥砂浆-花岗岩复合层的动态力学特性,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)设备,以温度和加载速率为可变参数,开展了复合层试件动态压缩试验及静压对比试验。结果表明:动态抗压强度和动态强度增长因子(dynamic intensity factor, DIF)均有显著的应变率效应,应变率低于45 s~(-1)时DIF随温度升高单调减小,高于45 s~(-1)后DIF随温度升高先减小后增大;高温后复合层界面黏结减弱,随着温度升高水泥砂浆和花岗岩破坏形态差异化增大;复合层试件削波耗能特性表现出加载速率低敏感和温度高敏感。峰值应力比和耗能率不随加载速率的改变而发生明显变化,高温后复合层等效波阻抗下降,削波能力得到增强而耗能效果受到削弱;随着温度升高,入射能更多地转化为反射能,透射能及破坏耗能的占比下降。

退火温度对Mg/Al轧制复合层组织和性能影响

采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、拉伸实验机、X射线衍射仪(XRD)等研究了退火温度(220~380℃)对MgAZ31和Al(1A99)轧制复合层的微观组织结构、力学性能、拉伸断口的形貌及物相成分影响。结果表明:随着退火温度的升高,镁、铝原子逐渐进行扩散迁移,扩散层厚度增加,从220℃时的1.80μm逐渐增加到380℃时的45.10μm,且扩散层的生长速率逐渐增大;当退火温度达到300℃时,断口处出现密集的韧窝,镁基体的断裂形式向塑性断裂转变,镁基体的塑性增强,断口的物相为Mg_(2)Al_(3)相,抗拉强度达到最大,为272.35 MPa,此时试件的综合力学性能达到最佳,故300℃为最佳退火温度。

G-Eco-AAc/OTF复合层导电水凝胶的制备及在柔性传感领域的应用

导电水凝胶作为一种高性能聚合物材料,被广泛应用于柔性传感器与储能设备等领域。然而,大多数导电水凝胶均为单层结构,且力学性能较弱。而复合层水凝胶可以通过各层之间的结合,进行力学性能上的互补。因此,需要从水凝胶的结构上进行设计,使其具有优异的力学性能,并具有更多功能。在此,通过原位聚合的方式,将石墨烯层、Ecoflex弹性体和AAc/OTF水凝胶进行聚合,制备了一款兼具黏附性能、力学拉伸性能和导电性能的复合层水凝胶G-Eco-AAc/OTF。由于水凝胶表面羧基、羟基和磺酸基团的存在,该水凝胶材料展示了良好的黏附性。将G-Eco-AAc/OTF复合层导电水凝胶应用于运动传感领域,可对手指、手腕、肘部和膝盖处进行信号的监测,并且测试结果稳定。这为下一代可穿戴柔性传感设备奠定了基础。

仿生非光滑耐磨复合层的研究

把土壤动物体表的非光滑特征应用于耐磨复合层的仿生设计中 ,制备出仿生非光滑复合层。研究结果表明 ,非光滑表面能将磨料对表面的犁削变为滚动。在两体静载磨料磨损工况下 ,仿生非光滑耐磨复合层的耐磨性是45钢的 2 9倍。仿生非光滑耐磨复合层具有很高的韧性和塑性 ,且可根据需要调节复合层的厚度 。

氩弧原位合成TiC颗粒增强Fe基复合层

通过在Fe基自熔合金粉末中添加一定比率的强碳化物形成元素Ti及石墨,采用氩弧熔敷法在中碳钢基体上制备原位形成的TiC颗粒增强Fe基合金复合涂层。利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射和图像分析系统,对熔敷层显微组织及其影响因素进行了观察与分析。研究结果表明,利用氩弧熔敷技术,可以原位形成细小、弥散分布的TiC颗粒;TiC颗粒沿熔敷层深度呈梯度分布。通过调整预置涂层的厚度、熔敷工艺参数以及石墨的加入量,可以调整控制熔敷层的成形及组织与性能。

A_3钢表面激光熔覆Fe-WC金属陶瓷复合层的研究

采用ＣＯ２激光器在Ａ３钢表面激光熔覆ＦｅＷＣ金属陶瓷复合层。对不同ＦｅＷＣ复合粉末成分和扫描速度下熔覆层的显微组织和硬度进行了分析和测试。结果表明。

纳米金属陶瓷Ni-AlN复合层的超声-电沉积制备

采用超声-电沉积方法制备纳米金属陶瓷Ni—AlN复合层．研究了超声波机械扰动效用对电解液传质过程的作用，超声波空化效应对纳米粒子团聚的抑制作用，脉冲电参数对控制晶粒成核及生长的作用．采用优选工艺参数，在常用金属表面获得了由镍晶（20～60nm）和纳米粒子AlN构成的纳米级Ni—AlN复合镀层．镀层与基体结合比较牢固，结合力达到89N，厚度11～12μm，平均表面硬度达到HV606．

Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si_3N_4陶瓷与接头质量控制

研究了Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si3 N4 陶瓷。结果表明 ,Ni Ti过渡液相存在时间短 ,在此期间形成的界面结合强度低 ;必须进一步固态扩散反应才能形成高强度接头 ,相应的接头显微结构为 :Si3 N4 /TiN/Ti5Si3+Ti5Si4 +Ni3 Si/NiTi/Ni3 Ti/Ni。连接时间、连接温度、连接压力及Ti和Ni的厚度影响接头组织和强度 ,其最佳值为 6 0min ,10 5 0℃、2 .5MPa、2 0 μm和 40 0 μm ,所得接头室温和 80 0℃剪切强度分别为 142MPa和 6 1MPa。

反向凝固连铸碳素钢带中复合层的凝固生长规律

在实验室条件下 ,用市售碳素钢板作为母带 ,用 0 8Al低碳钢作为复合层材料 ,对反向凝固连铸薄带生产过程中复合层在母带表面的凝固生长规律进行了研究。研究结果表明 ,母带在钢水中的浸渍时间、母带厚度和钢水过热度对复合层厚度有显著影响 ,而且这些工艺参数之间存在交互作用 ;复合层的变化经历了“快速生长”、“平衡相持”和“迅速回熔”三个阶段 ,这三个阶段在复合层厚度 -浸渍时间图上共同组成具有较长平台的反向凝固“∩”形特征曲线 ;较低的钢水温度和较厚的母带有利于增加复合层厚度。

铸渗表面耐磨复合层的研究

运用铸渗理论，通过控制渗剂材料的组成，在铸钢件表面形成了一层耐磨复合层。研究结果表明，该复合层中的合金元素呈梯度分布，其组织中含有大量的小块状、菊花状（Ｆｅ，Ｃｒ７）Ｃ３和弥散分布的细小石墨颗粒，在不同载荷的干滑动摩擦条件下。

搅拌摩擦加工原位反应制备Al_3Ti-Al表面复合层

通过在铝合金1100-H14表面加工矩形凹槽并添加微米级钛粉再进行搅拌摩擦加工(friction stir processing,FSP)的方法,在铝合金表面获得Al3Ti-Al复合层.采用扫描电镜(SEM),能谱分析(EDS)以及X射线衍射(XRD)对表面复合层微观结构及相组成进行了分析,并对复合层的显微硬度进行了检测.结果表明,在FSP强烈的热、力耦合作用下,钛粉产生了碎化,破碎后的钛颗粒与铝产生快速原位反应,生成微米和亚微米级Al3Ti颗粒,残留的钛颗粒和细小的Al3Ti颗粒一同均匀地分布于铝合金基体中,从而使得铝合金表面的硬度得到提高,其平均值达到了71.39HV,为基体硬度的2.1倍.

激光与电子束熔覆(Cr,Fe)_7C_3复合层组织及耐磨性对比

以Fe/Cr/C粉末为添加粉末,采用CO2激光扫描和电子束扫描在903钢表面原位合成(Cr,Fe)7C3表面复合层。对两种熔覆层进行金相分析、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析对比。结果表明:电子束熔覆层的组织均匀性较好,表层有大量(Cr,Fe)7C3初生碳化物,底部则为初生奥氏体枝状晶和(Cr,Fe)7C3/γ-Fe共晶组织。基于电子束扫描时束流可变的工艺特点,实际应用时容易制备可控组织梯度的熔覆层。激光熔覆层也具有一定的组织梯度,但其组织均匀性较差,表层主要有γ-Fe枝状晶和(Cr,Fe)7C3/γ-Fe共晶组织及马氏体组织,底部则主要为马氏体组织。两种熔覆层的显微硬度体现了其中碳化物的数量及分布,电子束熔覆层碳化物含量较高,其显微硬度也较大。低应力磨损状态下,电子束熔覆层和激光熔覆层的相对耐磨性分别是基材的10.5倍和4.3倍。

激光-感应复合熔覆Ni基WC复合层的工艺研究

为了提高熔覆效率与消除熔覆层的裂纹,采用激光-感应复合熔覆的方法在A3表面获得了无气孔与裂纹的Ni基WC复合层。研究了不同的加工参量对复合层质量的影响,结果表明,随着激光比能的增加,粉末面密度增加;在相同的激光比能条件下,随着粉末面密度增加,熔覆层的高度增加,稀释率减小;在相同的粉末面密度条件下,随着激光比能的增加,熔覆层的宽度略有增加。此外,相对于单纯的激光熔覆技术,激光-感应复合熔覆的效率约可以提高5倍。在激光-感应复合熔覆过程中,熔覆层与基材间的温度梯度大大降低,这是Ni基WC复合层无裂纹的关键原因。

WC/高铬铸铁复合层的组织和耐磨性研究

研究了灰铸铁基ＷＣ／高铬铸铁表面复合层的组织和耐磨性。结果表明，利用铸渗工艺可以在灰铸铁表面获得ＷＣ颗粒与亚、过共晶高铬铸铁的复合层；当铸渗剂中ＷＣ质量分数为２０％时，复合层的耐磨粒磨损性能最佳，甚至超过了由Ｆｅ２Ｂ单相组成的渗硼层。

Al/Ti/Al复合层原位生成金属间化合物连接陶瓷

用Al/Ti/Al复合层作连接材料,通过连接温度下原位生成金属间化合物真空连接Si3N4陶瓷。研究了Al与Ti的厚度匹配和工艺参数对接头显微组织及其强度的影响和接头的形成过程。结果表明:当原位生成的连接层金属组织为Al3Ti/Ti/Al3Ti时,由于纯金属间化合物Al3Ti脆性大,且其与剩余Ti片的结合强度低,陶瓷接头强度低;当连接层金属组织为大量Al3Ti颗粒加少量Al基固溶体时,连接层金属能获得良好的强化效果,与用纯Al连接的接头相比,接头室温和高温强度显著提高。Al与Ti的厚度匹配和连接参数适当时,接头室温和600℃剪切强度可分别达到89.4MPa和29.7MPa。

木竹复合层合板力学性能预测与分析

运用层合梁经典理论和一阶剪切变形理论预测了木竹复合层合板的有效弹性模量、跨中正应力和挠度;用有限单元法对木竹复合层合板的弯曲性能进行了分析,并与理论分析结果进行了比较。结果表明,有限单元法用于分析木竹复合层合板的弯曲性能具有相当精度。

CeO_2对镍基金属陶瓷复合层组织和耐腐蚀性能的影响

利用 5kWCO2 激光器在 5Cr2 1Mn9Ni4N不锈钢基体表面成功熔覆了含不同CeO2 量的镍基金属陶瓷复合层。研究了稀土氧化物CeO2 对激光熔覆金属陶瓷复合层显微组织形态和耐腐蚀性能的影响 ,发现稀土氧化物CeO2 能加速碳化钨颗粒的溶解 ,促使钨与铬形成金属间化合物 ;激光熔覆镍基金属陶瓷复合层的耐硫酸腐蚀能力显著优于 1Cr18Ni9Ti不锈钢 ;且含 0 5 %CeO2 (质量分数 )的激光熔覆层的耐腐蚀能力比含 1 5 %CeO2 (质量分数 )和不含CeO2

复合层对Al接触反应钎焊过程及接头性能的影响

研究了Cu ,Zn复合层对Al接触反应钎焊过程和接头质量的影响规律。Cu和Al形成共晶液相破坏了Al表面氧化膜 ,促使Cu Zn包晶液相和Al Zn Cu共晶液相在Al表面润湿。结果表明 ,采用复合层进行Al接触共晶反应钎焊时 ,Cu和Zn厚度比例合适 。

连接压力在Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si_3N_4陶瓷中的作用机制

研究了Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si3N4 陶瓷时压力对接头形成的作用机制。结果表明 ,TLP来不及与陶瓷发生充分反应并形成高强度结合界面就已完全凝固 ,为形成高强度的结合界面 ,必须进一步发生固态扩散反应。只有当连接过程中施加足够的压力 ,才能保证TLP在其存在期间充分铺展陶瓷 ,并在TLP完全凝固后形成大量扩散通道 ,为固态扩散反应提供必要条件。

双液金属复合耐磨板厚度对复合层组织和性能的影响

利用双液铸造液膜连接工艺制备大平面的低碳钢/高铬铸铁耐磨板。采用SEM,EDS对复合层进行组织观察及成分分析。结果表明：不同厚度的复合板从低碳钢侧至高铬铸铁侧可以分为低碳钢→珠光体过渡层→复合层→高铬铸铁过渡层,双金属复合层完全实现了冶金结合。通过对复合层区域进行显微硬度分析,从低碳钢至高铬铸铁侧的显微硬度在345~1260HV范围梯度分布。复合层的显微组织主要为γ-Fe＋粒状碳化物。高铬铸铁过渡层奥氏体组织呈现垂直复合层方向的树枝状生长,并随着耐磨板厚度的增加,奥氏体生长的方向性逐渐消失。根据低碳钢的温度变化初步建立了相关的温度场数学模型。