金属间化合物对Sn-Ag-Cu无铅钎料钎焊接头性能的影响

采用扫描电镜、能谱分析、透射电镜、X射线衍射和电子衍射等分析手段,研究了Cu含量对Sn-Ag-Cu/Cu钎焊接头界面处生成的金属间化合物Cu6Sn5的生长形态对接头剪切强度的影响。结果表明:在Sn-Ag-Cu钎焊接头的界面处有扇贝状的Cu6Sn5金属间化合物的生成,调整Cu含量,可改变Cu6Sn5的形状和避免大柱状的Cu6Sn5生成,提高接头剪切强度,钎焊接头的断裂主要是韧性断裂。时效试验结果表明:当时效温度为室温、时间为1000 h时,Cu含量高的Sn-Ag-Cu钎料所生成Cu6Sn5的形态变化为长的空心截面六边形柱体,由于Cu6Sn5所形成的空心孔洞导致Sn-Ag-Cu/Cu界面成为强度弱区,从而使接头的剪切强度有所下降。

等离子喷焊层NiCrBSi+WC/Co的组织与性能

利用等离子喷焊技术在H13模具钢表面制备NiCrBSi+20%WC/Co喷焊层。研究表明,基体与喷焊层之间存在明显的分界面,与传统焊接接头的微观组织类似,喷焊层中出现垂直于界面结合方向的柱状晶,这种组织形态在等离子喷涂涂层中从未观察到,说明喷焊层NiCrBSi+20%WC/Co与H13钢基体之间的结合为冶金结合。XRD分析表明,喷焊层中的主要相为γ-(Fe,Ni),Cr7BC4,Ni4B3,Cr7C3和Co7W6,并且由于这些相的存在,使得表面喷焊层比H13钢基体具有更高的强度和硬度。

仿海豚皮肤结构的功能表面提高离心泵效率

为了提供一种可利用仿生功能表面提高泵类产品效率的方法,该文分别以鲨鱼皮肤及海豚皮肤表面结构为模仿原型,设计了2种仿生功能表面,模仿鲨鱼皮肤结构的功能表面为模型1,仿海豚皮肤结构的功能表面为模型2,并以吉林市奥吉通泵业有限公司生产的200QJ50-26离心式水泵为载体,进行了试验研究。研究结果表明,模型1可提高水泵效率2%~3%,模型2可提高水泵效率5%,且模型2在全流段范围内增效效果显著。利用氢气泡流动显示试验,从流场尾迹再附点及涡距2个方面说明了上述2种模型对流体介质的控制机制。试验结果表明,模型2相比模型1,其尾迹再附点距离降低5 mm,而尾迹涡距距离却增加3 mm。说明模型2的压差阻力得到降低,此外,模型2通过降低涡生成密度及速度的方式降低能量的耗散,其减阻效果更明显。该研究为仿生功能表面在以流体为工作介质的流体机械及在流体介质中运行的交通工具的全面应用提供了参考。

热力学计算在SnAgCu合金成分设计中的应用

随着计算机技术的发展，采用CALPHAD的方法对钎料合金系统进行最佳合金成分预测成为可能，通过对SnAgCu三元合金系建立亚规则溶体热力学模型，利用Thermo—CaLc计算软件数据库，根据“吉布斯自由能最小值的方法”和“平衡相各组元化学势相等”的原则，确定了最优合金成分相的范围w（Sn）（3～4）％，w（Ag）（0．5～0．9）％，其余为Cu，共晶温度为217℃。用DSC测热的结果与热力学计算的熔化温度值相比较，二者结论基本一致。

Sn-8Zn无铅钎料性能的研究

研究了不同微量合金元素(B i、Ag)对Sn-8Zn无铅钎料高温抗氧化性能及接头剪切强度的影响,采用氧化质量增加Δm值的方法,在高温下观察钎料表面氧化膜形状和颜色的变化并对氧化膜进行X射线衍射分析,探讨了钎料的高温抗氧化性能的机理,通过对钎料的金相显微组织观察和对热处理后钎焊接头的剪切强度试验,分析了提高接头剪切强度的原因。试验结果表明:在Sn-8Zn钎料中加入适量的合金元素(B i、Ag)均可以改善和提高钎料的高温抗氧化性能和接头的剪切强度。

激光焊接650MPa相变诱发塑性钢的组织与性能

采用固体Nd:YAG激光器焊接拉伸强度级别为650MPa、厚度为1.2mm的相变诱发塑性钢(TRIP)薄板,利用光学显微镜和电子显微镜研究了其不同焊接速度下对接焊缝的形貌和组织特点。测试了接头的硬度和抗拉强度,借助杯凸试验对比研究了激光焊接接头和母材的成形能力,并分析了焊接速度对接头组织、性能的影响。研究表明:TRIP钢的相组成主要是大量铁素体、贝氏体和少量的残余奥氏体;激光焊缝金属则主要由马氏体构成。焊缝金属或焊接热影响区的近缝区具有最高的硬度。焊缝金属的屈服强度和抗拉强度在垂直于焊缝方向与母材基本相同,但在平行于焊缝方向明显高于母材。与母材相比,激光焊接TRIP钢薄板的冲压成型能力明显下降。

仿生功能表面内流减阻测试系统的研制

为测量与研究仿生功能表面在内流管道中的减阻性能,设计了基于压差测试原理的测试系统。针对内流流动的特点,设计的试验段可拆装并能够安装不同厚度的试样做为流场壁面。设计了基于PLC(可编程序控制器)的数据采集处理与控制系统,并对系统精度进行分析,得出了各流速点对应的均方差极限。利用该系统对弹性表面和弹性导热仿生表面减阻进行了测试与研究,结果表明该系统能够对内流流动中的各种仿生功能表面减阻性能进行测试并具有较高的精度。

离心泵仿生减阻增效涂层的涂覆工艺参数优化

仿生减阻功能表面应用于离心式水泵关键零部件的过流部位,可显著提升水泵效率。仿生减阻增效功能表面以海豚皮肤为仿生原形,包含刚性基底和涂层2部分,一般由高黏性聚氨酯在刚性基底表面浇注生成功能表面涂层。涂层厚度对泵效率影响最为显著,由于聚氨酯高黏性特征和传统涂覆工艺技术的限制,很难在叶轮复杂流道表面实现高效、高质的涂覆。针对上述难题,该文利用自制旋转涂覆设备,通过对聚氨酯材料的浇注温度、设备旋转速度、涂覆持续时间的优化控制涂层厚度,建立拟合方程并进行试验验证。试验结果表明,以200QJ50-26水泵叶轮为载体,影响功能表面涂层厚度的主次因素依次为设备旋转速度、浇注温度、涂覆持续时间。通过拟合方程预测出叶轮流道内表面涂层厚度为0.5 mm时的最佳涂覆参数组合:涂覆时间53.7 s、旋转速度401 rad/min、浇注温度90.1℃。涂覆试验检验结果表明,利用上述优化工艺参数控制的功能表面涂层厚度与拟合方程计算厚度相比,误差小于5%,计算结果可靠。研究结果可为离心泵仿生减阻增效功能表面面层材料涂覆的工程化施工提供参考。

面向“仿生科学与工程”新工科本科生人才培养

新工科建设工作是提升国家综合实力、培养复合型人才、助力工科创新发展的重要举措。新时代背景下,如何高效推进新工科建设工作,是亟待解决的问题。该文针对"仿生科学与工程"新工科学科人才培养存在的主要问题、创新人才培养的发展趋势及创新人才培养模式进行了探索,为提高工程人才培养质量、提升工程教育国际竞争力、践行吉林大学大学"双一流"建设目标添砖加瓦。

“新工科”背景下“仿生设计学”课程建设的思考

以多学科交叉为特色,以工程仿生研究为优势,进行“仿生设计学”课程建设,更新教学内容和课程体系,建成满足行业发展需要的课程和教材资源,把握工科人才的核心素养,培养设计思维、工程思维、批判性思维,在“新工科”课程教学活动中进行工程仿生设计的培养,使学生学会用创新、系统、融合的方式解决具体工程问题。