应用等径角挤压(ECAP)技术的金属粉末固结和碎屑回收研究现状

等径角挤压(ECAP)技术以纯剪切的形式在不改变横截面形状的条件下对材料引入大剪切应变,是一项极具发展前景的大塑性变形技术。对于ECAP的研究通常集中在晶粒细化方面,然而近年来ECAP技术在其他领域的应用已逐渐增多,并取得了很大进展。概述了ECAP的工艺原理,详细介绍了ECAP技术在金属粉末固结和碎屑回收方面的研究现状,着重探讨了国内外学者对此项技术的研究热点和不同改进方案,最后基于ECAP技术的局限性对利用该技术实现金属粉末固结和碎屑回收提出了展望。

接触网感应电压与穿越电流的分析与防护

针对现场V形天窗下感应电压和穿越电流概念容易混淆的情况,从接触网感应电压和穿越电流的成因进行分析,针对各自特点及危害进行比较,并提出了相应的防护措施。

高速铁路接触网过负荷跳闸的分析与判断

通过对接触网过负荷跳闸时断路器动作和保护信息等特征的分析,对如何判断断路器跳闸为过负荷引起进行探讨,提出调度在接触网过负荷跳闸时的优化处置措施。

供电远动系统调度主站网络结构运行分析与优化

通过对供电远动系统主站网络结构及运行方式的分析,指出日常运行维护管理过程中存在的问题,剖析当前网络结构的特点和薄弱环节,提出供电远动系统网络设备组网架构的优化方案。

退火热处理对等径角挤压回收Ti-6Al-4V合金微观结构和显微硬度的影响（英文）

采用等径角挤压法回收Ti-6Al-4V合金切屑,并研究了回收样品和退火处理样品的微观结构和显微硬度。结果表明:在回收样品中,切屑之间的边界依然存在,而由于剧烈塑性变形,超细晶结构和较强的纤维织构得以形成。退火处理后,切屑边界部分消失,超细晶组织部分再结晶;而与此同时,退火处理样品展现出更宽泛的织构,再结晶晶粒并不存在择优取向。值得注意的是,退火处理样品的显微硬度较回收样品略有升高。

钨铜粉末轧制的有限元模拟研究

选用Drucker-Prager/Cap模型来描述钨铜粉末的轧制变形行为,建立钨铜粉末轧制有限元模拟模型。利用Abaqus有限元分析软件研究钨铜粉末轧制成形过程中轧辊辊缝、轧制速度和轧制温度等工艺参数对板材相对密度的影响,并将模拟结果与粉末轧制实验结果进行对比。结果表明:钨铜合金粉末轧制过程中,轧辊辊缝越大,轧制所得板材的相对密度越小,密度分布越均匀;轧制速度越快,板材的相对密度越小,边缘低密度区域越小,密度分布越均匀;轧制温度越高,板材的相对密度越大,粉末流动性越好。将模拟结果和实验结果对比,两者基本一致,最大误差为4.1%,表明有限元模型的可靠性。

金属粉末特性对选区激光熔化工艺及其制件性能影响

高品质金属粉末是选区激光熔化(selective laser melting,SLM)制备高性能制件的重要基础。粉体特性对选区激光熔化技术的影响及其机理研究是理解选区激光熔化技术不可或缺的重要组成部分。本文从粉末物理和化学特性出发,论述了粉末特性对选区激光熔化工艺、制件微观组织与性能的影响。结果表明,粉末的物理特性,尤其是粉末形貌和粉末粒度分布能显著影响其流动性和粉末床堆密度等关键工艺特性;而粉末的化学成分,特别是杂质成分,是影响制件相组成和微观组织的重要因素。在此基础上,本文进一步介绍了选区激光熔化过程中高能量源与粉末颗粒的冶金作用机理研究进展。

激光工艺参数对选区激光熔化钽微观组织和力学性能的影响

研究了单、双层扫描策略和能量密度(246~640 J/mm^(3))对选区激光熔化钽显微组织及力学性能的影响。采用扫描电子显微镜和电子背散射衍射对选区激光熔化钽的显微组织进行表征,并对其显微硬度和拉伸性能进行检测。结果表明,选区激光熔化钽显微组织由明显向上生长的柱状晶构成,双层扫描后的钽具有更细的晶粒尺寸。随着输入能量密度的提高,选区激光熔化钽的强度、显微硬度和塑性均具有明显的上升趋势。此外,双层扫描工艺可进一步提高材料密度,且在保留强度的基础上,增强材料塑性。在能量密度为640J/mm^(3)(双层扫描)时,金属钽性能最优,显微硬度、极限抗拉伸强度及延伸率分别为2307 MPa,527 MPa和11.4%。

选区激光熔化成形射频等离子体球化钽粉的微观组织与力学性能

采用射频等离子体球化法制备的球形钽粉进行选区激光熔化(SLM)成形致密化研究。通过工艺参数优化,在扫描速度为650mm/s和激光能量为240 W条件下,获得了完全致密的钽样件。由于原始粉末具有较高的流动性,激光成形钽样件表现出较好的成形性能和表面质量。微观组织表征结果显示,样件顶面和侧面分别呈现等轴晶和柱状晶。EBSD结果表明,在制造方向呈现<111>择优取向。最高显微硬度和抗拉强度分别达到2962和697 MPa,致密样件的延伸率也显著提高到28.5%。

原位自生TiB+TiC增强Ti-Fe基复合材料微观组织和力学性能研究

以Ti粉、Fe粉和B4C粉末为原料,采用冷等静压+高真空烧结方法制备了不同(TiB+TiC)增强相体积分数的Ti-Fe合金基复合材料(Fe元素质量分数为5%~15%),重点讨论了Fe含量和增强相对复合材料微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,在1150~1250℃烧结温度下制备出Ti-Fe合金基复合材料致密度随Fe含量与增强相体积分数升高而降低。Fe含量增加使基体中α相层片状结构细化,而B4C粉末的添加生成原位自生TiC颗粒和TiB纤维增强相,基体结构由层片状转变为等轴状。材料力学性能随Fe含量和增强相体积分数增加而提高。在1150℃烧结制备的Ti-15%Fe-10vol%(TiB+TiC)复合材料硬度(HV)达到334,抗压强度达到2040 MPa。

热处理对选区激光熔化17-4PH不锈钢力学性能的影响

对选区激光熔化成形的17-4PH不锈钢分别进行真空热处理、热等静压高压淬火处理和组合热处理(热等静压固溶后快淬和马弗炉时效后水冷),在1040℃固溶处理2 h和在480℃时效4 h,观察其显微组织并研究了热处理对其力学性能的影响。结果表明,17-4PH不锈钢由回火马氏体和淬火马氏体组成,热处理后沉淀相弥散分布于晶粒内部,其颗粒尺寸为100~150 nm。真空热处理使合金内部孔隙的尺寸减小到3~7μm,而热等静压使内部孔隙几乎完全闭合,使钢的密度基本上达到理论值。真空热处理+水淬使沉积态17-4PH不锈钢的抗拉强度和硬度都显著提高(分别提高到1300 MPa和448.5HV);热等静压在提高沉积态17-4PH不锈钢抗拉强度的同时使其延伸率显著提高到22.4%。断口分析结果表明,沉积态和热等静压样品的断口形貌为典型的韧性断裂,热等静压样品的韧窝更深、尺寸更大。真空热处理和组合热处理样品的断口形貌具有部分脆性断裂的特征且出现裂纹,与沉积态相比塑性略有降低。

原料粉末对NiTi的选区激光熔化成形件性能的影响

分别以Ni+Ti元素混合粉末和NiTi预合金粉末为原料,采用选区激光熔化工艺打印成形。重点研究了在相同打印工艺参数下原料粉末对成形件致密度、物相组成、显微组织、显微硬度的影响,从而反馈说明所用打印粉末对成形件性能的影响。结果表明:在相同打印工艺参数下,整体上NiTi预合金粉末成形件的致密度较高,而Ni+Ti混合粉末成形件的显微硬度较高。对于同一种粉末,随着能量密度的增大,成形件的致密度先增大后减小,而显微硬度先减小后增大。NiTi预合金粉末成形件有致密的微观结构且相分布均匀,但存在少量孔隙。Ni+Ti混合粉末成形件的微观结构有和构建方向垂直的贯穿式裂纹以及不均匀的基体相,但几乎没有孔隙。

射频等离子体球化制备钨粉的选区激光熔化成形研究

以不规则的钨粉为原材料,采用射频等离子体球化技术制备了球形钨粉,重点研究了选区激光熔化制造纯钨零件,系统研究了工艺参数(激光功率、扫描速度)对制备的纯钨样品致密化、显微组织、显微硬度和压缩性能的影响,从而反馈指导钨粉球化工艺参数的优化。结果表明:球化后钨粉形状规则且球化率高于98%,钨粉的振实密度和松装密度增大,流动性增强。同时球化后的钨粉具有良好的选区激光熔化适用性,打印样品件的致密度在84.15%~95.65%之间。研究发现,随激光功率的增大,打印件的致密度、显微硬度和抗压强度呈先上升后下降的趋势,裂纹和孔洞呈先减少后增多的趋势。随着扫描速度的增大,打印件的致密度和硬度降低,裂纹增多。因此,探究合适的打印参数对钨粉的选区激光熔化成形有着重要意义。

限空间自蔓延法制备多孔NiTi合金及性能表征

以Ti粉和Ni粉为原料,对粉末进行预处理后,采用限空间自蔓延工艺制备多孔NiTi合金,对合金的孔隙结构、物相和超弹性等性能进行表征,进一步通过体外细胞毒性试验(MTT法)评价合金的生物安全性能。结果表明:粉末未进行预处理时,难以获得孔隙结构理想的多孔合金。对粉末进行适当的预处理后,可以获得综合性能优异的多孔NiTi合金。合金中的孔隙分布均匀,孔隙形状近球形,孔隙率为34%,孔径为100~500μm。合金物相由单一的B2相组成,具有良好的超弹性,在2.5%和4.0%应变下经过3次循环加载-卸载压缩测试,未产生残余应变。2种应变时对应的抗压强度分别为250和363 MPa,弹性模量为15.4 GPa。MTT试验显示细胞形态体征正常,细胞毒性为1级,表明制备的多孔NiTi合金具有良好的生物安全性能。

射频等离子体球化Ti-25Ta合金粉末及其选区激光熔化成形性能研究

利用射频等离子体球化工艺成功制备了Ti-25Ta合金粉末,采用选区激光熔化成形Ti-25Ta合金球形粉末,研究了激光功率对打印件表面形貌、致密度、微观组织和力学性能的影响。结果显示,球化后Ti-25Ta合金粉末D50为43.8μm,较原料粒径略有增大。原料粉末内部为枝晶组织,球化后粉末内部呈胞状组织。粉末的流动性、松装密度和振实密度均有大幅提高。随着激光功率增加,α’马氏体细化明显。在较高激光功率200 W时,致密度达到最大95.32%,显微硬度(HV0.3)为378.2。拉伸试验表明,随着激光功率的增大,材料断裂机制由脆性断裂转变为脆性和韧性断裂。

射频等离子体制备增材制造用球形钛钽合金粉末

采用射频等离子体球化技术对氢化破碎不规则形貌的钛钽合金粉末进行球化处理,研究了送粉速率、载气流量和鞘气中氦气流量等工艺参数对钛钽合金粉末球化率、粉体性能和显微结构的影响,并开展了球化后钛钽合金粉末选区激光熔化成形适用性评价。结果表明:经过射频等离子体球化处理后,粉末截面组织由板条状α″-Ti和胞状β-Ti组成,球化率在98%以上,粒度分布变宽,平均粒径由球化前21.41μm增大至32.3μm。粉末球化率受送粉速率、载气流量和鞘气中氦气流量等因素影响,当送粉速率为35 g/min,载气流量为5.5 L/min,鞘气中氦气流量为40 L/min,球化效果最好。与原料粉末相比,球化后粉末的霍尔流速(50 g计)为6.27 s,松装密度由1.38g/cm^(3)提高至3.11 g/cm^(3),振实密度由2.54 g/cm^(3)提高至3.48 g/cm^(3)。此外,球化后的钛钽合金粉末具有良好的选区激光熔化适用性,成形后制件致密度大于99%,微观组织为针状α″-Ti和胞状β-Ti,钛、钽元素分布均匀,无未熔融的钽颗粒,显微硬度(HV)达到725。