45钢表面激光熔覆CoCrNi中熵合金涂层组织与性能

为探究CoCrNi中熵合金在激光熔覆领域中的应用,以CoCrNi合金粉末作为熔覆粉末,在45钢表面采用同轴送粉法制备合金涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、摩擦磨损实验机和电化学工作站等设备研究了熔覆层微观组织、硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。结果表明:熔覆层成形良好,组织均匀致密,组成相主要为FCC单相固溶体;熔池与基体交界处为平面晶,底部靠近中心为柱状晶,顶部分别为胞状晶和等轴晶,3种元素在熔覆层深度方向上的比例几乎相同;熔覆层平均硬度为250HV,摩擦系数、磨损量较基体分别降低了11.7%和36.7%;自腐蚀电流密度略有降低,CoCrNi熔覆层的钝化区域为-150到1100 mV,表明熔覆层显著提高45钢的耐腐蚀性能。

光固化3D打印平板晶格结构的压缩性能

基于光固化3D打印技术制备了桁架晶格和平板晶格试样,再将其作为试验研究对象进行了准静态压缩测试,并利用有限元分析方法对模型进行了准静态压缩仿真分析。研究平板晶格相比桁架晶格在强度、刚度和韧性方面的力学性能优势,并进一步研究了体积分数和孔径对平板晶格压缩性能的影响。研究结果表明,在相同体积分数下,平板晶格的强度、刚度和韧性最大分别是桁架晶格的2.08倍、3.86倍和3.13倍,仿真分析所用的材料模型具备适用性,体积分数和孔径的变化对FCC-plate的强度、刚度和韧性的影响具有一致性。

激光雕刻非金属固体材料的表面形貌

采用CO2激光对木板、大理石、有机玻璃三种典型的非金属材料进行雕刻,研究激光工艺参数对其雕刻表面形貌的影响,优化非金属材料的激光雕刻工艺参数。结果表明:随着激光功率的增加,刻痕深度逐渐增加;对于低熔点的木板和有机玻璃,较低的激光雕刻功率利于获得边缘齐整、美观的刻痕,功率过大会使木板出现发黑甚至过烧现象,而有机玻璃出现熔凝形成的波纹与凹凸不平现象;对于高熔点且硬脆的大理石,较高的激光功率使刻痕清晰,边缘齐整锐利,且无熔渣形成,但雕刻速度过低时,雕刻边缘粗糙不齐整。

浅谈《工程材料》实验教学的改革

《工程材料》作为高校机械类专业一门重要的专业基础课,其实验教学环节虽然课时较少,但和课堂教学环节同等重要。实验教学环节的顺利开展和实验内容的与时俱进不但可以提高学生独立解决实际问题的能力与学习积极性,而且也能锻炼学生动手能力,让学生透过实验现象发现事物本质,是培养适应社会需求人才的有效方法和途径。

浅谈《工程材料》实验教学的改革

《工程材料》作为高校机械类专业一门重要的专业基础课,其实验教学环节虽然课时较少,但和课堂教学环节同等重要。实验教学环节的顺利开展和实验内容的与时俱进不但可以提高学生独立解决实际问题的能力与学习积极性,而且也能锻炼学生动手能力,让学生透过实验现象发现事物本质,是培养适应社会需求人才的有效方法和途径。

工具钢表面激光熔覆Co基合金涂层的组织及性能

通过送粉式激光熔覆在碳素工具钢(T10钢)表面制备了Co基合金熔覆涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析其微观结构和相组成。结果表明:熔覆层中主要有γ-Co相以及其他相,包括Cr23C6、Co7W6和CrNi。从熔池与基体界面到熔覆层表面存在不同的凝固形态,依次为平面晶(在界面处)、胞状晶和树枝晶。微观组织较细的树枝晶强化了熔覆层,因而激光熔覆层的显微硬度增加,耐腐蚀性提高。

激光熔覆Fe基合金涂层强化H13热作模具钢

为了解决H13热作模具钢在锻模和热挤压模等领域因发生脱模剂腐蚀而失效的问题,本文通过引入激光熔覆技术来探究Fe基合金粉末对H13钢综合性能的强化效果,并系统研究了扫描速度、搭接率和熔覆层数对涂层的相位组成和显微组织的影响,详细分析了涂层的截面显微硬度和耐腐蚀性能的变化规律。研究表明:涂层主要由α-Fe、γ-Fe、M_(23)C_(6)和M_(7)C_(3)相组成;高的扫描速度下γ-Fe来不及完全转化为α-Fe,但高搭接率的延迟凝固作用促进了γ-Fe的转化;第2涂层减弱的衍射峰是由于少量基体元素的扩散而导致碳化物减少;涂层中主要合金元素Fe与Cr、Si、Mo、C分别在晶粒和晶界中交替增减,归因于Cr、Si、Mo和C等元素向晶界处沉积。相较于基体,涂层的硬度明显提升,提升率分别为197.7%、204.5%、68.2%和145.5%。高的扫描速度对耐腐蚀性影响较小,高的搭接率和多层熔覆对耐腐蚀行为有积极意义。

激光冲击高锰钢的微观组织与力学性能

利用纳秒脉冲激光器对高锰钢表面进行激光冲击强化处理。通过分析激光冲击强化前后试样的金相组织、物相、显微硬度及拉伸性能,探讨了激光冲击对高锰钢微观形貌与力学性能的影响。结果表明,激光冲击虽然不会在高锰钢表面产生新的物相,但可以诱导其表层产生塑性变形层,并在晶粒中产生变形孪晶,部分晶粒得到细化。3次激光冲击后试样的显微硬度和抗拉强度分别为379 HV和1015 MPa,相较于激光冲击前提升了近33%和8.6%。

试论面包专用粉生产技术

本文参考小麦粉质量指标,结合生产实际和实验检测分析,讨论了面包专用粉生产中的几个主要技术问题。

激光冲击对冷喷涂纯铝涂层表面形貌的影响

为了改善冷喷涂纯铝涂层表面形貌,结合激光冲击强化技术与冷喷涂技术,使用低压冷喷涂设备,以压缩空气作为介质,在镁合金表面上制备了一层纯铝涂层,研究了冷喷涂纯铝涂层在不同激光冲击次数作用下的表面形貌、粗糙度、物相、残余应力和显微硬度的变化。试验结果表明,激光冲击后涂层表面形貌趋于平整,激光冲击1、2、3次后的表面粗糙度相较于原始涂层分别降低了30.67%、50.96%、58.53%,但粗糙度降幅逐渐下降,残余应力状态由拉应力逐渐转变为压应力,涂层表面显微硬度分别提高了16.22%、27.46%、34.49%,单次的增幅呈现下降趋势。首次激光冲击对涂层表面的作用效果最为明显,后续冲击的作用效果不断衰减,总体作用效果随激光冲击次数的增加而不断提升。

激光熔覆FeCrNiTax共晶中熵合金涂层组织与性能研究

采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了FeCrNiTax(原子数分数x=0,0.2,0.4,0.6,0.8)共晶中熵合金涂层(EMEACs),探究了Ta元素含量对合金涂层的微观组织、硬度和耐磨性的影响。结果表明:面心立方(FCC)相FeCrNi中熵合金涂层(MEACs)在加入Ta元素后,引入了硬质Laves相,形成了与FCC相交且耦合的原位纳米层状共晶结构。当x<0.4时该中熵合金为亚共晶结构,其微观组织由FCC相和共晶组织组成。当x=0.4时合金达到共晶点,存在完全片层共晶组织。当x>0.4时合金为过共晶结构,组织由共晶组织和Laves相组成。与基体相比,所制备的FeCrNiTax涂层的硬度值有明显提升,其中x=0.8时合金涂层的维氏硬度值最高,高达705.3 HV,约为不锈钢基体的3.7倍。随着维氏硬度的提高,该合金涂层的耐磨性也得到显著改善,FeCrNiTa_(0.8)合金具有最佳的耐磨性,磨损形式以黏着磨损和氧化磨损为主。

Marangoni流对激光熔覆热行为和熔体流动行为的影响

针对激光熔覆过程,建立FLUENT三维瞬态熔化-凝固模型,研究由表面张力梯度引起的Marangoni流对熔池温度、温度梯度、熔体冷却速率和流动行为的影响。研究结果表明,激光熔覆区域的温度场基本呈椭圆形分布,且在Marangoni流影响下,熔池内温度、温度梯度和冷却速率均低于无Marangoni流影响下的温度、温度梯度和冷却速率。同时,在Marangoni流影响下,熔池表面的熔体流向为径向向外,形成两个方向相反的涡流,并在表面引发流速奇异双峰现象,即熔池中心流速最小而两侧流速最大。随着熔池深度的增加,流速奇异性逐渐消失。

烧结钕铁硼的晶界扩散改性、结构与性能研究进展

烧结钕铁硼磁体具有优异的磁性能,被广泛地应用于高新技术领域的核心功能器件。然而,新能源汽车和风力发电等低碳经济的发展对烧结钕铁硼磁体的磁性能提出了更高的要求,高矫顽力高磁能积磁体成为今后发展的重要趋势。高矫顽力和高磁能积一直以来都是一个矛盾体,晶界扩散技术的发展改变了这一现象。利用晶界扩散技术对磁体晶界成分和结构的调控实现了高矫顽力和高磁能积的双高综合磁性能,而且降低了制造成本,节约了重稀土资源。本文总结归纳了国内外晶界扩散技术的最新研究成果,重点介绍了晶界扩散后磁体界面微观结构和化学成分的变化规律及其与磁性能的内在联系,论述了相应的微观机制,为晶界扩散技术的进一步发展及钕铁硼磁体磁性能提高提供了理论参考。

激光多点冲击Zr基非晶合金残余应力研究

为了实现非晶合金大面积均匀应力强化,采用有限元数值模拟方法研究了激光多点冲击诱导Zr基块体非晶合金的表面残余应力场,得到了不同工艺条件下表面残余应力分布规律。结果表明,经激光冲击强化处理后,非晶合金表面形成了一定深度的残余压应力,然而,残余压应力的大小和均匀性受激光多点冲击工艺参数(相邻光斑中心距、搭接率和冲击波峰值压力)的显著影响;相邻光斑中心距对激光冲击区域的残余压应力影响较小,而光斑之间区域的残余压应力随光斑中心距的减小发生显著变化,其值逐渐增大;相邻光斑搭接冲击时,随搭接率的增加,非晶合金表面形成的残余压应力增大,且均匀性得到提高,搭接率相同时,搭接冲击排数对残余压应力并无明显影响;冲击波峰值压力越大,非晶合金表面残余压应力越大,但应力分布越不均匀,而且冲击区域凹凸不平的微凹坑形貌越明显。

NdFeB/SmCo_5复合永磁体界面反应规律研究

对NdFeB/SmCo_5复合永磁体界面反应可能生成的合金相及其形成能力进行了分析,以控制NdFeB和SmCo_5两硬磁相间的界面反应,有效改善复合磁体的磁性能。利用Miedema理论和几何外推模型,计算了NdFeB/SmCo_5复合体系可能反应生成的系列合金相的形成焓,分析了2∶14∶1和1∶5两硬磁合金相的元素替代规律,得出了NdFeB与SmCo_5间的界面反应热力学规律。结果表明:2∶14∶1和1∶5合金相的形成焓随稀土元素改变而变化,且1∶5合金相的形成焓更负;SmCo_5合金相较Nd2Fe14B合金相更稳定,但是稀土含量为33.3%的SmCo_2合金相的形成焓更负,其形成能力优于SmCo_5合金相;Nd(或Pr)或Fe取代SmCo_5合金相中的Sm或Co后增大了其形成焓,降低了1∶5相的形成能力;然而,Sm或Co取代Nd_2Fe_(14)B合金相中的Nd或Fe反而使2∶14∶1相的形成焓更负,增强了其形成能力。Nd_2Fe_(14)B合金相转变成Nd_2Co_(14)B合金相的热力学驱动力要显著高于其转变成Sm_2Fe_(14)B合金相的,使得Nd_2Fe_(14)B合金相优先发生界面反应形成Nd_2(Fe,Co)_(14)B合金相,而SmCo_5合金相则倾向于形成更稳定的SmCo_2合金相。

激光冲击对灰铸铁熔凝层组织和性能的影响

对灰铸铁熔凝层表面进行激光冲击(LSP)处理,研究激光冲击前后灰铸铁熔凝层组织及性能的变化。结果表明,激光冲击后,灰铸铁熔凝层组织细化且产生大量的塑性变形,导致熔凝层深度方向残余拉应力转变为压应力,最大残余压应力出现在层深0.2 mm处,熔凝层残余压应力随着层深的增加而逐渐减小;激光冲击后灰铸铁的熔凝层上部马氏体组织、莱氏体组织发生细化,熔化区下部的相邻渗碳体间距减小,且部分渗碳体组织的尺寸减小,颗粒状珠光体转变为层片状珠光体;激光冲击对于熔凝层的熔化区及过渡区的显微硬度有强化作用,熔化区的平均显微硬度达到约HV0. 1843,相较于激光冲击前增幅约为15.96%,过渡区的平均显微硬度提高程度较小,相对于激光冲击前增幅约为9.35%;激光冲击后的灰铸铁熔凝层表面平均摩擦系数为0.11857,磨损量为0.072 g,相对于激光冲击前明显下降,熔凝层表面的耐磨性能提升。

微气孔对铝合金激光冲击强化的影响

针对激光熔覆后,部分材料基体表面会含有少量的微气孔,微气孔的存在直接导致在激光冲击处理期间材料机械性能的改变。进行铝合金整合微气孔的激光冲击强化数值模拟,在ABAQUS有限元软件中建立均匀基体和含有微气孔基体的二维轴对称有限元模型。研究熔覆层中的微气孔对激光冲击过程中,冲击波速度、残余应力场、表面塑性变形以及能量变化影响的数值模拟,对这些效应的基本机制进行了系统的研究。数值模拟结果表明,与均匀基体相比,微气孔周围存在显著的压应力,为抑制裂纹的萌生提供有力条件;微气孔的存在削弱了冲击波的传播速度,平均速度下降约3.94%;此外,微气孔的存在影响最终的能量吸收。

Effects of processing parameters on fatigue properties of LY2 Al alloy subjected to laser shock processing

We address the effects of processing parameters on residual stresses and fatigue properties of LY2 Al alloy by laser shock processing （LSP）. Results show that compressive residual stresses are generated near the surface of samples due to LSP. The maximum compressive residual stress at the surface by two LSP impacts on one side is higher than that by one LSP impact. The maximum value of tensile residual stress is found at the mid-plane of samples subjected to two-sided LSP. Compared with fatigue lives of samples treated by single-sided LSP, lives of those treated by two-sided LSP are lower. However, these are higher than untreated ones.