浸渗处理及真空度对喷射粘结成形氧化钙基陶瓷型芯性能影响

采用喷射粘结成形技术,以重质碳酸钙作为原料,浸渗纳米ZrO2分散液后烧结得到了氧化钙基陶瓷型芯,研究了浸渗处理以及浸渗真空度对陶瓷型芯性能的影响。研究发现,浸渗处理后的陶瓷型芯内部生成了大量CaZrO3,使内部孔隙减少,微观组织更加致密,弯曲强度最大增加幅度为277.87%。浸渗处理时增大真空度可以进一步改善陶瓷型芯的性能,当真空度从0增加至0.05 MPa时,弯曲强度由7.15 MPa提升到8.88 MPa,但当真空度进一步增加至0.08 MPa时,弯曲强度却降至6.85 MPa,陶瓷型芯性能降低。不同处理工艺烧结后得到的陶瓷型芯浸泡在热水中5 min后即开始溃散,表现出良好的可溶性。

ZL205A合金侧盖壳体铸造工艺研究与产品试制

模拟分析了重力铸造与低压铸造方法下ZL205A合金侧盖壳体铸件的充型、凝固过程及缺陷特征,进行了侧盖壳体铸件试制及性能对比。采用重力铸造时,模拟显示铸件充型速度快,紊流、混流现象严重,凝固速率慢且过程混乱,孔隙率高;样件表面及内部缩松、偏析等缺陷严重,基体组织及晶界中微观缩松与成分偏析交织显现。取样部位平均抗拉强度与伸长率为A区:400 MPa,3.1%,B区:444 MPa,3.4%,铸件为不合格品。采用低压铸造时,模拟显示铸件充型平稳,凝固速率快且自上而下顺序凝固,孔隙率低,样件探伤合格,组织均匀致密且微观缩松和偏析占比显著降低。取样部位平均抗拉强度与伸长率为A区:478 MPa,4.7%,B区:484 MPa,4.9%,铸件合格且性能优异。验证了低压铸造工艺对ZL205A合金侧盖壳体铸件的适应性与优势。

FeCoNiCrCu高熵合金涂层对复合铸造Al/Mg双金属组织和性能的影响

目的研究不同厚度的FeCoNiCrCu高熵合金涂层对Al/Mg双金属组织和力学性能的影响。方法通过超音速火焰喷涂工艺在A356嵌体表面喷涂不同厚度的FeCoNiCrCu高熵合金涂层,采用消失模复合铸造工艺制备Al/Mg双金属,利用扫描电镜、EDS能谱及XRD衍射仪、维氏硬度测试仪和万能试验机对Al/Mg双金属界面微观组织和力学性能进行测试和分析。结果未喷涂高熵合金涂层的Al/Mg双金属界面由共晶层和金属间化合物层组成,断裂位置主要位于金属间化合物层,裂纹从Al_(3)Mg_(2)扩展至共晶层结束,具有典型的脆性断裂特征,剪切强度仅为30.37MPa。当高熵合金涂层厚度为5μm时,Al/Mg双金属形成了Al_(3)Mg_(2)+Mg_(2)Si/AlxFeCoNiCrCu+FeCoNiCrCu+Al-Mg-Co-Ni混合相/δ-Mg+Al_(12)Mg_(17)共晶组织的复杂界面,断裂发生在高熵合金层与δ-Mg+Al_(12)Mg_(17)共晶组织的交界处,断裂面产生了一定程度的塑性变形,剪切强度为48.46MPa,相对于无涂层的Al/Mg双金属提高了59.56%。当高熵合金涂层厚度为20μm时,铝侧生成了AlxFeCoNiCrCu高熵合金,镁侧则只生成了少量Mg-Ni-Cu混合相,断裂发生在高熵合金涂层与镁基体交界处,剪切强度为39.69 MPa。结论高熵合金涂层可以有效阻碍Al、Mg元素之间的扩散,从而显著抑制或完全阻止Al-Mg脆性金属间化合物的产生,大幅度降低界面层厚度。金属间化合物的减少和混合相对裂纹扩展的阻碍作用显著提高了Al/Mg双金属界面的剪切强度。

三头挤出成形氧化铝基陶瓷的精度研究

在自主构建的三头分层挤出成形装备的基础上,研究了单头挤出时挤出头直径d、挤出头移动速度v_(s)、挤出层高h对成形的氧化铝基陶瓷表面粗糙度及尺寸精度的影响;然后研究了双头和三头协同挤出时陶瓷坯体试样的配合精度。实验结果表明:单头挤出时,d为0.41 mm,v_(s)为10 mm/s,h/d为0.85条件下,陶瓷侧表面粗糙度较低(为24.423μm),尺寸偏差最小为0.67%;双头协同挤出成形时,双头定位配合误差为1.03%,侧表面尺寸粗糙度为30.671μm;三头协同挤出成形时,三头定位配合误差为1.15%,侧表面尺寸粗糙度为30.671μm。最后,采用双头与三头挤出成形工艺方法制备出氧化铝基陶瓷试样,验证了多头多材料协同挤出的可行性。

超声施振方式对消失模铸造Al/Mg双金属复合材料界面组织和力学性能的影响

研究了连续超声振动和间歇超声振动两种施振方式对消失模铸造Al/Mg双金属材料界面组织和力学性能的影响。结果表明,未施加超声振动Al/Mg双金属界面由Al-Mg金属间化合物区和共晶组织区组成,两个区域边界存在一层氧化膜,阻碍了元素扩散,Mg_(2)Si相呈网状,团聚分布于金属间化合物区。两种超声施振方式均能通过超声空化效应和声流效应破碎和消除氧化膜,并使Mg_(2)Si相细化和分散于整个界面,部分共晶组织转变为金属间化合物,提高了界面组织和显微硬度分布均匀性。连续超声振动作用下Al/Mg双金属界面剪切强度达到53.9 MPa,相比未超声处理提升63.8%。间歇超声振动作用下,界面厚度较连续超声振动减小,然而局部区域存在孔洞缺陷和Mg_(2)Si相局部聚集,削弱了对界面的强化效果,但界面剪切强度仍达到49.5 MPa。

分层挤出成形陶瓷型壳的表面粗糙度研究

熔模铸造在进行金属浇注之前,通常要经过蜡模压制、蜡模组树、蜡模沾浆、型壳脱蜡、型壳焙烧等工序制备陶瓷型壳,而采用分层挤出成形技术直接成形陶瓷型壳,可大大简化熔模铸造的工艺流程。本文基于氧化铝陶瓷浆料,主要研究了分层挤出成形关键工艺参数(喷嘴直径、挤出层高和成形角度)对陶瓷型壳表面粗糙度的影响,构建了挤出成形陶瓷型壳的表面粗糙度数学模型,并采用涂层后处理工艺进一步降低了陶瓷型壳的表面粗糙度。结果表明:采用分层挤出成形技术,当喷嘴直径为0.26 mm、挤出层高为0.2 mm、成形角度为90°时,试样表面粗糙度Ra最低为(12.9±0.9)μm,施加涂层后,表面粗糙度Ra可降低至6.3μm以下。

有机物对铸造粘土废旧砂再生质量的影响研究

铸造粘土废旧砂通常采用高温焙烧结合机械摩擦方法进行再生回用,为了得到高质量的再生砂,废旧砂再生过程中要求焙烧温度相对精确和稳定,但粘土废旧砂中存在的煤粉及有机树脂砂壳芯混入的有机物使焙烧温度出现巨大波动,特别是细颗粒废旧砂中的有机物,影响再生砂质量和再生效率。本文首先将粘土废旧砂进行100目筛分分级,研究100目筛上和100目筛下两种粒级废旧砂中有机物对燃烧速率的影响,然后确立废旧砂中有机物燃值贡献的计算公式,并通过实际生产测试,获得有机物燃值贡献阀值和废旧砂的再生最优投入量,为粘土废旧砂的高效率和高质量再生提供理论参考。

钛碳硼复合粒子对ZL205A齿轮室铸件组织和力学性能的影响

采用一种新型的Al-TCB中间合金对ZL205A齿轮室铸件进行晶粒细化,研究了添加不同含量的Al-TCB中间合金对齿轮室铸件组织和力学性能的影响。结果表明,Al-TCB加入能明显细化ZL205A合金组织,当加入1.0%Al-TCB时,合金晶粒尺寸由240μm细化至60μm左右,合金晶粒细小、组织均匀、致密度高,析出的钛碳硼复合粒子为初生α-Al生长的异质形核质点。随着Al-TCB中间合金加入量的增加,断口形貌中韧窝区面积和析出相的密度同步增加,合金强韧化效果显著,试样的显微硬度、抗拉强度和伸长率最高达到HV143、502 MPa和5.1%。

铝/镁合金特种精密铸造技术的研究进展及发展趋势

阐述了铝/镁合金压力铸造、挤压铸造和消失模铸造等特种精密铸造技术的最新研究进展。研究表明:高真空压铸可以显著提高铝/镁合金压铸件的致密性,实现铝/镁合金压铸件热处理强化,进一步提高铝/镁合金压铸件的性能。充氧压铸技术适用于制备高致密、高强铝合金压铸件。半固态压铸和铸锻双控成形技术也是制备高致密、高强度铝/镁合金压铸件的新方法,未来有较大应用潜力。铝/镁合金挤压铸造技术可显著提高金属熔体充型、补缩能力,实现高压凝固和少量塑性变形,提高铸件的致密性和力学性能。铝/镁合金真空低压、振动和压力消失模铸造技术可以提高金属液充型能力、细化组织、提高组织致密性,明显提高铸件力学性能。真空低压消失模壳型铸造技术可以解决普通消失模铸造易出现的孔洞、增碳和夹杂等缺陷,以及浇不足和浇注温度高等问题,是一种生产复杂薄壁高质量铝/镁合金精密铸件的新方法。

基于科技创新能力培养的“双师双课堂”混合式教学模式探索

工程应用型课程主要培养学生的工程应用能力,然而目前课程教学中存在典型教学痛点:教师缺乏工程实践经历、教学过程中没有融入工程应用,导致学生的工程应用能力差。针对这一问题,提出了“双师双课堂”混合式教学模式,并在国家级一流课程教学中进行了实践。依托与玉柴集团共建的国家级工程实践教育中心,利用智慧教学的音视同步功能,由企业工程师担任工艺讲师,在工程现场讲解工程应用,并结合学生的工程实习,实现了工学一体、理实一体,取得了良好的效果。“双师双课堂”混合式教学模式的探索可为工程应用型课程教学改革提供有益的借鉴。

科研实验室培养卓越工程师途径探究

卓越工程师培养计划是国家中长期教育改革的重要内容,旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展的高质量工程技术人才。然而,实验教学中心只能进行基础实验,与培养创新能力要求相差甚远,亟须软硬件更先进的科研实验室通过教研融合深度参与。科研实验室在卓越工程师培养过程中,是培养卓越工程师创新能力和工程能力的重要平台,在培养创新思维、创新能力、工程技能和科研品质方面具有得天独厚的优势。分析了科研实验室的现状和在卓越工程师培养过程中的作用,并在所在学科进行了探索,取得了良好的效果。科研实验室将在培养卓越工程师方面发挥越来越重要的作用。

Mg、Ce、Sr复合微合金化对A356铝合金组织和性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸试样机等分析手段研究了Mg、Ce、Sr等元素复合添加对A356合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,多元素复合添加对A356铝合金的细化和变质效果较好,α-Al相尺寸减小,共晶硅也由针片状转变为颗粒状或短杆状。添加0.25%Mg、0.2%Ce、0.015%Sr后合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为345 MPa、289 MPa、7%。变质后合金的断裂以韧性断裂为主。

激光增材制造不锈钢的凝固组织及调控方法研究进展

激光增材制造技术成形的制件具有自由度大、精度高、质量和性能好等优势,随着该技术的日益发展,其在不锈钢材料领域取得了显著的进展。激光增材制造技术成形不锈钢通常呈现出与传统制备工艺显著不同的非平衡凝固组织,表现出复杂的结构特征,而这些特征决定了合金的性能和应用。介绍了激光熔化沉积和选区激光熔化两种激光增材制造技术,选择典型的316L不锈钢及17−4PH不锈钢,综述了激光增材制造不锈钢凝固组织特征的研究现状,重点关注典型多尺度、层次性的组织结构(包括晶粒、宏观缺陷、熔池组织、胞状亚结构、氧化物夹杂等)。系统分析了激光增材制造不锈钢的组织调控方法,包括调整工艺参数、改变工艺环境及热处理等方式,通过组织调控能够影响晶粒的生长及熔池反应,进一步改善其内部微观组织,如形成间隙固溶体或颗粒夹杂物、细化晶粒及消除孔隙等,同时能促进不同相的析出和转变。通过合理地调控凝固组织,能够显著改善不锈钢的组织及机械性能。最后,对激光增材制造不锈钢的未来发展进行了展望。

用快速造型技术生产金属零件的方法及评价

比较几种典型的快速原型制造（RPM）方法的特点，分析和评价它们用于生产金属零件的可能途径以及需要解决的问题；叙述用各种快速成形的原型生产金属零件的技术路线及其适合的零件种类。认为快速成形技术与铸造技术相结合是由快速成形原型转化为金属零件的最佳途径；在快速制造原型的问题基本解决以后，为快速铸造各类金属零件，需解决的问题是研究和探索适应各种快速成形方法的铸造工艺及材料。

镁合金真空低压消失模铸造新技术

介绍了一种新的铸造技术——真空低压消失模铸造的工作原理。建立了其在充型过程中的物理模型与数学模型,分析了其铸造工艺的特点及影响因素,以及在铸造高精度、复杂镁合金铸件方面的优势。作为压力铸造、低压铸造的补充,真空低压消失模铸造新技术在铸造高质量和高精度的镁合金铸件中具有广泛的应用前景,另外还可用于铸造高精度、复杂的铝合金铸件。展示了用该新技术铸造成形的复杂的电机壳体、排气管等镁合金铸件。

水玻璃砂工艺与材料研究的新进展

概述了水玻璃砂工艺与材料研究及应用方面取得的最新进展。笔者认为 ,采用改性水玻璃粘结剂的酯硬化工艺 ,可使水玻璃的加入量降为 2 0 %～ 3 0 % ,水玻璃砂的溃散性接近树脂砂 ;将水玻璃旧砂的回用与湿法再生结合起来 ,是目前最经济、最理想的选择 。

建设新型课程体系 培养宽知识面人才

“加强基础、宽知识面、实现全面学分制的教学”是高等工程专业教育的发展方向。本文介绍了华中科技大学进行的“机械大类”教学及课程体系改革构想 ,从我国“材料成型及控制工程专业”课程设置的现状分析入手 ,探讨了我国“材料成型及控制工程专业”的新型课程体系。

铝(镁)合金消失模铸造近净成形技术研究进展

阐述了铝(镁)合金消失模铸造技术的研究现状,着重介绍了铝(镁)合金消失模铸造在金属液充型、振动凝固、压力凝固以及消失模壳型铸造等技术方面的最新研究进展。研究表明,铝(镁)合金在消失模铸造过程中,需重点解决针孔、缩松等缺陷,提高液态合金的充型能力和铸件的力学性能;通过采用振动凝固和压力凝固的手段,可以提高金属液充型能力、细化组织、提高组织致密性,明显提高铸件力学性能。真空低压消失模壳型铸造技术,可以解决普通消失模铸造易于出现的孔洞和夹杂等缺陷以及浇不足和浇注温度高等问题,是一种生产复杂薄壁高质量铝、镁合金精密铸件的新方法。

提高SLS覆膜砂铸型(芯)强度的措施

分析了影响覆膜砂铸型（芯）烧结强度的因素，详细地讨论了提高选择性激光烧结（ＳＬＳ）覆膜砂铸型（芯）烧结强度的各种措施。从烧结方式上探讨了如何既提高ＳＬＳ制件强度、又保证制件的成形速度和精度的问题。

干法再生酯硬化水玻璃砂的可行性及条件

酯硬化水玻璃砂干法再生前必须进行加热烘干。试验表明，加热烘干的最佳温度为３００～３５０℃。再生砂的循环使用会使再生砂的溃散性变差，本文对再生砂溃散性变坏的原因及防止措施进行了分析。