激光增材制造钛合金微观组织和力学性能研究进展

激光选区熔化(SLM)技术与激光熔化沉积(LMD)技术在航空航天、生物医疗等领域的应用具有巨大潜力,但由于成形的Ti6Al4V合金构件存在较差的表面质量、较大的残余应力以及内部孔洞等问题,影响了构件的力学性能,从而制约了其大规模的应用。针对这一现状,首先概述了激光选区熔化技术与激光熔化沉积技术的制造原理,比较了2种增材制造技术的成形参数及其特点,并分析了2种不同成形技术的自身优势以及适用场合。其次,从2种增材制造技术成形钛合金的工艺参数入手,综述了激光功率、扫描速度、激光扫描间距、铺粉厚度、粉床温度等参数对SLM工艺成形钛合金的影响,以及激光功率、扫描速度、送粉速率等参数对LMD工艺成形钛合金的影响。发现成形工艺参数直接影响了粉末熔化程度、熔合质量和成形显微结构,从而影响成形件的组织与力学性能。此外,综述了不同的扫描策略对两种增材制造技术成形钛合金的表面质量与力学性能的影响,可以发现在不同扫描策略下同一试样表面的不同区域表面质量、残余应力以及抗拉强度存在较大差异,同一扫描策略下试样的不同表面之间也存在各向异性。最后,探讨了不同热处理工艺对钛合金微观组织和力学性能的影响,通过合适的热处理能够降低成形构件应力,并调控组织相变和性能。

雨滴能量收集型摩擦纳米发电机的研究进展

简单阐述了摩擦纳米发电机(TENG)的工作原理及4种基本工作模式。总结了雨滴能量收集型TENG在基于垂直接触-分离结构、单电极结构、独立层结构3种工作模式及多种基本工作模式集成的结构优化及应用。介绍了开发出的其他结构类型的TENG及通过表面处理、结构优化等方式对雨滴能量收集效率的增强。此外,对其他类型如太阳能、风能等清洁能源收集装置与雨滴能量收集型TENG集成为互补的混合能源装置进行了介绍和分析。最后,对目前TENG在雨滴能量收集方面存在的问题和不足进行总结,并展望了未来的挑战和发展方向。

中断时效对7075铝合金切削表面质量及刀具磨损影响研究

目的探究中断时效工艺对7075铝合金切削加工性能的影响,为中断时效工艺对材料切削加工性能的改善提供理论依据。方法选取仅进行T6时效处理的试样作为对照组,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段对已加工表面质量、切削力及刀具磨损进行分析。结果经不同时效处理后,7075铝合金的主要析出相为η(MgZn_(2))相,且相较于T6热处理工艺的7075铝合金,7075-T6I4铝合金表现出更高的衍射峰强度及更大的半高宽。在不同的时效处理条件下,表面粗糙度Ra均与切削速度呈负相关关系,而与切削深度、进给量呈正相关关系,仅T6时效处理时,表面粗糙度Ra随切削深度的增大呈先增大后减小再增大的变化趋势,在不同切削速度下,与T6时效处理相比,T6I4中断时效处理的表面粗糙度Ra最大降低了5.8%,而在不同切削深度和进给量下最大降低了1.9%和17.1%,且工件表面主要存在切屑黏附、微裂纹以及微孔洞等缺陷;切削力在切削速度为500~750m/min时呈增大趋势,随后又逐渐减小,然而与切削深度、进给量之间则呈正相关关系,仅经T6I4中断时效处理后的y向切削力在进给量为0.06~0.08 mm/z时逐渐减小,随后呈增大的变化趋势。增大切削速度以及减小进给量均可有效改善刀具磨损程度,且在切削过程中刀具磨损形式主要表现为崩刃和黏结磨损。结论与T6时效处理相比,T6I4中断时效处理表现出更好的表面质量、更小的切削力及更轻的刀具磨损,较大的切削速度和较小的进给量、切削深度有助于提高7075铝合金的切削加工性。

深冷处理对7075-T6铝合金高速切削亚表层微细观演变及腐蚀机理的影响研究

目的探究切削速度对经深冷处理和未经深冷处理的7075-T6铝合金微观组织演变机理和耐腐性的影响。方法选取经深冷处理(T6-C)和未经深冷处理(T6)的7075-T6铝合金进行切削加工,并在3.5%(质量分数)NaCl溶液中进行电化学腐蚀实验。通过透射电镜(TEM)、HRTEM、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学分析,对微观组织演变、表面形貌和耐腐蚀性能进行研究。结果在相同的切削参数下,相较于T6铝合金,T6-C铝合金表现出更小的晶粒尺寸,铝基体中存在更多的析出相——η相MgZn2,且位错密度以及析出相密度更大,无析出晶界带为断续分布。深冷处理和增大切削速度都显著提高了7075-T6铝合金的耐腐蚀性能,且腐蚀形貌存在显著的龟裂现象。通过电化学分析得知,当切削速度为1500 m/min时,与未深冷处理相比,深冷处理后的7075-T6铝合金的电流密度减小了3.24×10^(-6)A/cm^(2),极化电阻增大了1.68×10^(5)Ω·cm^(2),在该参数下表现出较好的耐腐蚀性能。与此同时,随着切削速度的增大,容抗弧半径呈增大的变化趋势,且相较于T6铝合金,T6-C铝合金具有更大的容抗弧半径。结论深冷处理可以有效细化7075-T6铝合金的晶粒结构,进而强化位错密度,从而显著提升该合金的耐腐蚀性能。

Fe_(3)O_(4)@CuO磁流体的制备和边界润滑性能

采用化学共沉淀法合成了纳米Fe_(3)O_(4)和纳米Fe_(3)O_(4)@CuO粒子。采用场发射透射电镜(FETEM)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对纳米粒子进行表征。采用表面活性剂法制备了不同粒子含量的PAO3磁流体。利用磁流体对外加磁场的响应特性和紫外分光光度计对磁流体分散性进行了表征。采用摩擦副为12CrNi4A和Si_(3)N_(4)的UMT-3往复摩擦磨损试验机对磁流体的摩擦学性能进行了评估。摩擦实验结果表明,含纳米Fe_(3)O_(4)粒子的PAO3基磁流体的润滑效果比较差。而质量分数为1%的纳米PAO3基Fe_(3)O_(4)@CuO粒子磁流体润滑时的摩擦系数相比于PAO3油润滑降低了29.6%,磨痕宽度降低了49.6%。从磨痕表面分析来看,这得益于CuO的摩擦烧结作用,在摩擦表面形成了有效的摩擦膜并修复磨损表面。

我国生姜全程机械化技术装备研究现状及发展趋势

目前我国生姜机械化水平总体较低,种植和收获等主要生产环节缺乏适用机械化机具,生姜全程机械化生产设备中“无机可用,有机不好用”的现状严重制约了我国生姜产业的发展。重点介绍我国现有生姜生产中各环节机械化发展现状及存在的问题,预测了生姜全程机械化的发展趋势,以期为生姜全程机械化技术研究与装置创新设计提供参考。

表面微织构协同热扩渗技术改善材料表面摩擦学性能的研究进展

表面微织构因其能够有效改善摩擦副之间的摩擦学性能而获得国内外学者的广泛关注。通过将表面微织构与热扩渗技术相结合,可以充分发挥2种技术的优点,进一步提高摩擦副之间的摩擦学性能,为更复杂环境下的应用提供可能。首先概述了表面微织构的常用加工方法及其所加工的织构类型,系统地归纳总结了表面织构在不同润滑工况下的减摩机理。其次,从不同的表面热扩渗技术入手,分别综述了盐浴渗氮技术、等离子渗镀技术、热氧化技术和化学气相沉积与表面织构的协同作用研究现状,根据摩擦因数、磨损量和表面硬度等性能参数,分析总结了不同复合技术的可行性以及对基体摩擦学性能的影响。相对于单一表面处理技术,复合技术能够进一步提高材料的表面硬度,延长织构的使用寿命。一般来说,复合处理表面的耐磨性显著优于单一技术处理的表面和未处理表面,但摩擦因数受工况的影响较大。最后,对该复合技术的研究发展做出总结,提出不同织构参数和热扩渗参数对基体摩擦磨损性能的影响有待进一步探究,开展极端工况下复合技术的应用基础研究,推动复合技术在摩擦领域的发展。

水润滑橡胶轴承摩擦试验研究

利用水润滑轴承专用橡胶材料/镀镍钢配副,分别在干摩擦、湿润滑以及完全水润滑条件下,在数显式高速环块摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验研究,并借助SEM分析了在不同润滑条件下水润滑轴承专用橡胶材料/镀镍钢摩擦副的摩擦磨损机理。结果认为干摩擦条件下主要为粘着磨损,湿润滑条件下主要为磨粒磨损,而完全水润滑条件下以边界润滑为主。

渐开线直齿轮瞬态微观热弹流润滑分析

考虑了瞬态效应、轮齿表面油膜温度场和轮齿表面纵向粗糙度等因素,对渐开线直齿圆柱齿轮的弹流润滑问题进行研究。载荷由双齿或单齿承担,根据实际载荷谱简化的轮齿载荷曲线,利用压力求解的多重网格法和弹性变形求解的多重网格积分法以及温度求解的逐列扫描技术,得到渐开线直齿轮瞬态微观热弹流润滑问题的完全数值解,讨论了轮齿间油膜的厚度、压力、温度沿啮合线的变化规律。数值计算结果表明,齿轮表面纵向粗糙度对轮齿间油膜的压力、膜厚、温升都有较大影响。考虑轮齿表面粗糙度后,油膜压力和温升明显增大,并随压力的增加而影响越来越显著,粗糙峰使油膜压力分布和温度分布产生振荡,轮齿表面的粗糙峰对摩擦因数影响较小,摩擦因数和最高温升在节点两侧最大。

水润滑轴承材料弹流润滑性能比较研究

利用考虑惯性力的Reynolds方程,对水润滑条件下的实验橡胶滑块与钢环的弹流润滑问题进行了数值模拟,并分别与塑料、陶瓷材料的数值模拟结果进行了对比分析。结果表明,在水润滑条件下,惯性力对水膜压力的影响很小,而对水膜厚度及温度的影响很大。同样情况下,考虑惯性力时,最小膜厚增加,最高温度降低。橡胶/钢摩擦副中,惯性力对膜厚的影响是不可忽略的。陶瓷/钢摩擦副中,考虑惯性力时对温度影响更大。

渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑分析

应用多重网格技术,不考虑轮齿表面粗糙度的影响,假设润滑剂为牛顿流体,考虑齿轮重合度对轮齿载荷的影响,根据实际轮齿载荷谱简化的轮齿载荷函数,求得了渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑问题的完全数值解。结果表明,考虑油膜温升后,温度对轮齿啮入和啮出点的油膜厚度有显著影响。齿轮啮合过程中的最大油膜压力、最高油膜温升和轮齿间摩擦因数最大值都发生在啮合节点附近。在传动比大于1时,齿轮啮合过程中的最小油膜厚度通常在轮齿的初始啮入点。两轮齿间的油膜温升和摩擦因数受滑滚比、卷吸速度和载荷的影响。

水润滑陶瓷轴承研究进展

从水润滑轴承材料分析入手 ,论述了水润滑陶瓷轴承的特殊优点。根据陶瓷轴承的发展研究现状和水润滑陶瓷轴承的使用要求 ,提出Sialon和Si3 N4为最适宜的水润滑陶瓷轴承材料 。

渐开线直齿轮牛顿流体非稳态热弹流润滑分析

齿轮的非稳态弹流润滑问题由于啮合过程中滑滚比、曲率半径、卷吸速度和载荷变化范围较大,因此数值计算稳定性很差。而考虑热效应的齿轮非稳态弹流润滑问题,数值计算就更困难。本文应用多重网格技术,求得了齿轮牛顿流体润滑情况下,非稳态热弹流润滑问题的完全数值解。

考虑固体颗粒和粗糙度的水润滑飞龙轴承热弹流润滑性能分析

建立考虑固体颗粒的滑动轴承的无限长线接触几何模型,推导出含固体颗粒的Reynolds方程,考虑温度、固体颗粒以及表面粗糙度对轴承润滑的影响,通过数值方法分析不同颗粒位置、不同颗粒尺寸以及轴承表面粗糙度对压力和膜厚的影响,并与不含固体颗粒的热弹流解进行对比。结果表明:考虑热效应时,在固体颗粒处压力骤增;膜厚整体减小。随着固体颗粒位置向出口方向移动,在固体颗粒处压力波动幅度增大,膜厚整体减小;颗粒尺寸越大,膜厚越小;通过固体颗粒接触区后的压力随着相对间隙的减小而增大;同时考虑固体颗粒和粗糙度时,在固体颗粒处压力波动幅度增大,最小膜厚减小。

水润滑橡胶轴承设计研究

对水润滑橡胶轴承及其润滑机理和工作特点进行了简单介绍 ,提出了水润滑橡胶轴承的设计及在设计中需注意的问题。提供了水润滑橡胶轴承的设计比压计算公式及确定轴承间隙的方法。

水润滑橡胶轴承的摩擦学性能研究

对水润滑橡胶轴承的干摩擦和水润滑摩擦机理进行了研究 ,指出了橡胶轴承的摩擦力来源 ,分析推导了干摩擦和水润滑下橡胶轴承的摩擦系数公式。并用实验对影响水润滑橡胶轴承摩擦系数的一些因素进行了分析 ,得到了一些颇有价值的结论。

渐开线直齿圆柱齿轮非稳态弹流润滑分析

综合考虑轮齿在不同啮合点处的曲率半径、卷吸速度、轮齿载荷随时间的变化 ,考虑压力对流体粘度和密度的影响 ,利用多重网格技术求得齿轮非稳态弹流润滑的完全数值解。

渐开线直齿轮时变热弹流润滑模拟

齿轮的非稳态弹流润滑问题,由于啮合过程中滑滚比、曲率半径、卷吸速度和载荷变化范围较大,因此数值计算稳定性很差。而考虑热效应的齿轮非稳态弹流润滑问题,数值计算就更困难。文中应用多重网格技术,考虑时变和温度场的影响,求得齿轮非稳态热弹流润滑问题的完全数值解,结果更接近实际。数值解得到轮齿的摩擦因数、油膜最高温升沿啮合线的变化规律以及两轮齿接触点中心压力、中心膜厚、最小膜厚沿啮合线的变化规律,同时获得任意瞬时轮齿接触点的压力、膜厚和轮齿间油膜温度分布,对分析齿轮传动问题具有重要意义。

连续波状粗糙度对直齿轮热弹流润滑的影响

工程实践中没有理想光滑的表面,在齿轮弹流润滑中,油膜的厚度通常与某些切削工艺形成的金属表面粗糙度处于同一数量级,所以表面粗糙度对齿轮弹流润滑的影响是不应该忽略的。在考虑不同啮合点处的曲率半径、卷吸速度、轮齿载荷随时间变化的基础上,考虑轮齿表面连续波状粗糙度对弹流润滑的影响,利用多重网格技术求得齿轮瞬态微观热弹流润滑的完全数值解。结果表明,连续波状粗糙度会造成齿轮瞬态弹流润滑的油膜压力和温升产生振荡,并使最小膜厚变薄,最高压力变大,最大温升增大。轮齿间振荡的高压和高温会造成齿轮振动疲劳破坏,所以连续的波状粗糙度对齿轮的润滑是不利的。

有杆泵井管杆偏磨规律实验研究

利用自行设计制造的管杆磨蚀试验机，对N80油管和F45钒接箍材料进行了磨蚀实验，获得了油井产出液中油水比和含砂量对管杆偏磨的影响规律；并对J55和N80油管进行丁腐蚀实验，获得了油田产出液pH值、矿化度对管杆磨蚀率的影响关系规律。实验结果表明：油井产出液油水比在5％-20％之间时，油水比越大，管杆的磨蚀率越小；含砂量在0-3％-1-5‰之间时，管杆材料的磨蚀率随着油井产出液含砂量的增加而增大；管杆材料的腐蚀率都随着油井产出液矿化度的增大而增大。