Ti-48Al-2Cr-2Nb钝化膜的电化学性能及形成机理

探究Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的耐腐蚀性和形成机理对提高电解加工过程中的抗杂散腐蚀具有重要意义。通过极化曲线确定了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的钝化电位,采用X射线光电子能谱确定了钝化膜的成分与结构,并运用电化学阻抗谱和Mott-Schottky理论分析了钝化膜的电化学性能。结果表明,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在NaNO_(3)电解液中钝化电位区间为0.079~1.896V,钝化膜主要成分为Al_(2)O_(3)、TiO_(2)及少量的Nb_(2)O_(5),呈双层多孔结构,具有良好的耐腐蚀性。钝化膜具有n型半导体特性,载流子密度随钝化电位的增加而降低。最后,构建了钝化膜形成示意图,揭示了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的形成机理与成相膜理论相符,以半球体模型延展并形成独立的相。

TiAl合金在高电位流动电解液中的庞加莱截面分析

TiAl合金在高电位电化学溶解过程中的电流密度时间序列呈现出明显的高维混沌行为,相空间重构已不能直观地展示系统的具体形态,针对此问题采用庞加莱截面、差分庞加莱截面及分布熵定量表征TiAl合金在不同压力电解液中的高电位溶解电流密度时间序列的非线性行为特征。研究表明:差分庞加莱截面由于其去趋势化作用能更直观地反映合金电流密度的局部波动,局部波动越大散点越分散,说明合金发生非均匀溶解,局部波动越小散点越聚集,说明合金发生均匀溶解。结合分布熵运算结果可知,TiAl合金高电位电化学溶解系统在电解液压力为0.4 MPa时最稳定,合金发生均匀稳定溶解。

面向解决复杂工程问题能力培养的机械创新设计课程改革研究

文章聚焦工程教育专业认证标准中的解决复杂工程问题能力培养,从机械创新设计的课堂教学改革与教学评价两个视角探索课程的教学模式。相比传统的教学模式,该教学模式以项目为载体、以产品设计制造为主线、以创新思维能力培养为抓手,探索提升机械专业学生解决复杂工程问题能力培养的思路,为机械专业人才培养提供可参考的路径。

基于第一性原理研究H_(2)O分子在双相TiAl合金表面的吸附行为

为研究电场作用对H2O分子在γ-TiAl和α_(2)-Ti_(3)Al表面的吸附行为影响,采用第一性原理方法对H_(2)O分子在γ-TiAl(111)和α2-Ti_(3)Al(0001)表面不同吸附位置的吸附能、态密度、几何结构、电荷布局进行分析。结果发现,H_(2)O分子在γ-TiAl(111)和α_(2)-Ti_(3)Al(0001)表面上的top Ti位置吸附最为稳定,但电场更容易促进H_(2)O分子与α_(2)-Ti_(3)Al(0001)表面的相互作用,即α_(2)-Ti_(3)Al更易与H_(2)O分子发生反应,从而优先形成Ti的致密氧化膜,致使α_(2)-Ti_(3)Al被保护。探究γ-TiAl和α_(2)-Ti3Al单相具有相同溶解速度的条件,对提升双相(γ-TiAl和α_(2)-Ti_(3)Al相)TiAl合金电解加工表面质量具有十分重要的意义。

Co含量对Ni/Co合金拉伸性能影响的分子动力学分析

基于分子动力学方法研究了不同Co含量的Ni/Co的拉伸力学性能。首先,模拟了在100 K、应变率为5×10^(9)/s的条件下,Co含量对Ni/Co拉伸力学性能的影响,其中着重研究了Ni单晶与含Co的体积分数为20%的Ni/Co的微观组织变化趋势。结果表明:相比于单晶Ni,Co原子阻碍了Ni/Co中位错的产生,从而提高了抗拉强度,在缺陷越少的情况下,材料的强度越接近其理论上的强度,Co原子对位错的阻碍作用使得Ni/Co的抗拉强度越接近其理论强度。其次,研究了温度对Ni/Co拉伸力学性能的影响,结果发现Ni/20Co(体积分数为20%,下同)的抗拉强度随着温度的升高呈现下降趋势。这是因为随着温度的升高,原子因剧烈运动导致原子间结合力减弱,fcc结构逐渐转变为other无序原子排列结构,结构越趋于非晶化,从而降低了抗拉强度。最后,研究了应变率对Ni/10Co的拉伸力学性能的影响。结果表明:应变率越大,Ni/10Co抗拉强度越高,高应变率对材料具有强化作用。这是因为高应变率使得位错在材料中的生长和扩展过程受阻,从而达到了强化材料的作用。

磁场对双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金电解加工表面微观形貌的影响

为揭示电解加工表面成形规律,建立电-磁-热-流多场耦合微观材料模型,从电流密度分布、粗糙度、微观形貌等几个方面,动态跟踪阳极微观表面成形过程,揭示Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在不同磁场条件下,电解加工微观表面的动态演变规律及影响机制,并通过实验验证仿真结果。仿真结果表明:电解加工微观表面成形是一个表面膜生成与溶解的复杂竞争过程,在加工过程中,微观表面反复经历粗化与抛光阶段。无磁场作用时,表面粗糙度为0.121μm,多重分形谱的谱面积为0.0030;有磁场作用时,表面粗糙度为0.118μm,谱面积为0.0023。实验结果证实:无磁场时,表面粗糙度为1.16μm,多重分形谱的谱宽为0.87,谱面积为1.468;有磁场时,表面粗糙度为0.93μm,谱宽为0.84,谱面积为1.388。仿真结果与实验结果吻合,磁场降低了加工表面粗糙度,使表面微观形貌变简单、均匀,同时提高了加工稳定性。

金属结合剂金刚石多孔砂轮的试验研究(Ⅰ)——造孔剂添加量的优化设计

本文以两种廉价无毒物质为主要造孔材料,通过正交试验设计,研究得到不同孔隙率的金属结合剂金刚石节块所需造孔剂的添加量,并分析孔隙率对力学性能的影响。试验结果表明:通过在青铜基结合剂中加入适量的造孔剂材料,金属结合剂金刚石节块中的孔隙率可高达46%,孔隙率与造孔剂添加量之间以及孔隙率与抗弯强度之间存在一定的对应关系,可为实际生产多孔金属结合剂金刚石砂轮的配方选择提供一定的基础数据和试验经验。

工程制图的一种创新教学方法

针对当前PowerPoint多媒体课件在教学中存在的问题,本文提出用思维导图讲授象工程制图这样抽象性强的课程。将复杂抽象的知识图解为容易被学生接受和掌握的思维导图。从实践中发现,该方法能有效地提高教学效果,调动学生的学习积极性。

基于非线性创新思维的培养模式探索

文章从工科大学生创新能力培养存在的问题入手,并以机械设计制造及其自动化专业为研究对象,紧密结合创新思维的非线性和自组织特征,从课程体系优化设计、实践教学体系结构、前沿意识培养等三个方面,阐述一种机械类大学生创新能力的培养模式。

机械设计制造专业工程素质培养模式探索

本文以机械设计制造专业人才的工程素质培养为目标,课程教学改革为重点,从优化课程结构、梳理知识点的逻辑关系、探索新的教育教学手段、转变课堂教学模式等视角,打造了以“智能包装机械装备和智能精密制造”为专业特色的精品课程体系;提出“五个转变,一种教学模式”课堂模式改革方案;构建由基本技能、专业技能和综合技能“三层次”递进式实践教学基本项目平台,为本专业学生的工程素质培养提供了可行的解决方案。

基于电子齿轮箱的数控插齿机内联传动结构

CNC技术及其软件的应用是改变目前插齿工艺落后最有效的手段。利用数字控制取代螺旋导轨,对于实现斜齿轮插削加工具有重要的现实意义。本文根据硬件电子齿轮箱的锁相控制原理,研究了软件电子齿轮箱的基本结构和信息处理过程,并根据数控插齿机的运动控制特点,探讨了基于电子齿轮箱原理的数控插齿机的内联传动结构,推导了各轴的运动关系式,提出了运用软件实现"电子分齿"传动和"电子差动"合成的插齿运动控制方法,并对形成附加转动的加减速定位控制进行了研究。

人工智能专业教育的教学模式探讨

针对智能时代下精细化的学科专业划分、按学科专业单一标准来归属教职人员所属院系、各学科课程内容繁杂、与科研实践关系不紧密等问题,提出按智能类专长发展的全生命周期混合教学模式,目的是为了实现智能类专业教育与通识教育的深度交互,增强学生对智能类知识的自主性、胜任感,解决学生智能类知识零散、“奔现”难的问题。

新工科背景下机械大类人才培养改革实践研究

本文阐述了在后疫情时代新工科机械大类应用型人才培养改革实践的相关措施,分别从线上教学模式改革实践、构建多学科跨专业实践训练和创新研究平台、“竞赛+项目”促进双创能力提升等方面探索新工科背景下机械大类专业人才培养新思路,以期为同类高校及同专业教学改革提供参考借鉴。

ZK60镁合金表面Ta-O涂层的结合性能与耐腐性能研究

采用磁控溅射工艺在ZK60镁合金表面制备了Ta-O和Ta-O/Mg涂层。使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的形貌和相组成,利用划痕仪和电化学工作站分别检测了涂层的附着力和耐腐蚀性能。结果表明:涂层表面晶粒大小均匀,结构致密,Ta-O/Mg涂层的质量好于Ta-O涂层; Ta-O/Mg涂层的附着力较Ta-O涂层提高了33. 33%;涂层明显提高了ZK60镁合金在模拟体液(SBF)中的耐腐蚀性能,其中TaO/Mg涂层对ZK60镁合金的防腐作用强于Ta-O涂层。

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金高电位腐蚀行为

采用线性扫描(LSV)、计时电流法(CA)、电化学阻抗谱(EIS)和表面观察等方法,研究Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在NaNO_3(质量分数为20%)溶液中高电位(7 ~16 V)电化学腐蚀行为以及外加电位对腐蚀行为的影响。阻抗谱数据采用Maxwell传输线模型进行拟合。结果表明:电流密度随着电位的增加波动变大,样品均经历了非均匀腐蚀到均匀腐蚀的过程;腐蚀后吸附反应的个数从腐蚀前的7个减少为5个;样品腐蚀后的总腐蚀抗力与总时间常数的下降均随着电位增加经历先增加后减少的过程,腐蚀粗糙程度的增加是先迅速下降然后趋于平稳。

双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金电解加工表面微观形貌演变研究

针对各向异性合金材料电解加工过程中,加工表面形貌难以控制的问题,利用位置函数建立双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金微观材料模型,进而建立电解加工仿真微观物理模型,分析加工表面微观形貌随宏观工艺参数演变的规律。研究结果表明:电解液流速在14.7~23.4 m/s、进给速度在1.7~2.3mm/min范围内,随着电解液流速和进给速度的增加,加工表面粗糙度R_y越低;当加工电压为21 V、进给速度为2.3 mm/min、电解液流速为23.4 m/s时,加工表面最光洁,R_y值达最小,为0.677μm。从微观形貌演变仿真可以看出,获得最光洁加工表面经历了先粗化后抛光的过程。

感应加热中的温度场模拟

为克服钢铁材料在感应加热过程中温度难测量的难点,实现温度自动化控制。本文用有限元方法对感应加热过程中的温度场进行模拟。结果发现,模拟结果与实际加温过程相符,能很好的反应加热过程温度场的变化情况,为实际操作提供了有利依据。

回归工程实践的包装机械系列课程教学模式初探

基于"回归工程实践"的理念,引入以学生为中心的PBL及CDIO工程教育模式,以培养学生的工程专业能力为目标,近些年来,湖南工业大学国家级特色专业机械设计制造及其自动化专业围绕包装机械系列课程,不断推进工程教育改革。该专业实施多元化人才培养模式,构建面向工业界的知识结构和课程体系,改革工程教育教学模式和实践模式,逐步探索出一条卓有成效的包装机械设计工程师培养途径。

TiAl合金显微组织分形特征及腐蚀性能研究

TiAl合金具有低密度、高强度、高硬度、高温抗蠕变强度、高温抗氧化性能及很强的耐腐蚀性能,是航天、航空及汽车用发动机等耐热结构的首选材料。通过计算TiAl合金的分形盒维数和缺项定量,分析了Ti-46.5Al(at.%)合金经不同热处理后显微组织的分形特性及其对腐蚀性能的影响。结果表明:分形盒维数基本反映出各状态TiAl合金显微组织分形结构的复杂程度,以1 300℃条件下烧结保温2 h的TiAl合金微观组织的分形结构最为简单,抗腐蚀性能最好,而以1 040℃退火12 h的最为复杂;经缺项分析得知,铸态TiAl合金的分形结构最复杂,由此导致其抗腐蚀性能最差。

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金高电位电化学腐蚀系统的稳定性特征

采用计时电流法测得Ti-48Al-2Cr-2Nb合金电化学腐蚀的电流密度时间序列,对比小波阈值和变分模态两种方法的去噪效果,计算Kolmogorov(K)熵,结合电化学阻抗谱和腐蚀表面形貌分析电化学系统的稳定性特征及影响因素。结果表明:电化学腐蚀系统具有较强的混沌特性,随外加电位的升高系统稳定性先增强后降低;当外加电位为7~13 V时,电化学系统稳定性受电极界面粗化程度和吸附反应响应速度的影响不显著,当电位为16 V时,系统稳定性则受二者影响显著;光滑的界面反而降低了系统稳定性,这主要归因于高电位电化学反应的剧烈程度和复杂程度。