纳米复合陶瓷材料的研究进展

根据分类的不同,对纳米复合陶瓷材料进行了介绍,分析了其制备工艺,讨论了纳米复合陶瓷的力学性能与显微结构之间的关系,并研究了材料的强韧化机理。

辅助处理对激光熔覆层组织和性能影响的研究进展

激光熔覆作为一种新兴的材料表面加工技术,相比于其他表面改性技术具有不可比拟的优势,但存在基体热影响区性能恶化,熔覆层组织分布不均匀,熔覆层存在裂纹、气孔等缺陷。随着金属零部件表面性能需求的日益提高,激光熔覆的基体热影响区和熔覆层组织和性能亟待进一步提升。基于此,本文概述了热处理辅助、电磁场辅助、超声辅助等方式对激光熔覆层组织和性能的影响,综述了各种辅助处理方式对组织和性能影响的机理与组织转变机制,为激光熔覆层组织和性能优化提供参考,并指出了激光熔覆层组织和性能优化面临的挑战和未来发展方向。

夹杂物对轮辋裂纹萌生的影响

列车速度的提高和车辆轴重的增加导致轮轨接触应力加大,引起车轮轮辋内部应力分布的变化。根据铸钢车轮轮辋金相分析结果,应用Goodier方程对轮辋处夹杂物和空穴周围的应力状态进行分析。在轮轨接触应力作用下,Al2O3球形夹杂物在其球体的"极点"位置产生应力集中,而空穴处于"赤道"位置,其应力更大。根据Murakami公式,以轴重为25 t的车轮为例,计算在不同运行速度下,距铸钢车轮踏面一定深度的夹杂物临界尺寸。其结果显示,在一定车速下,夹杂物的临界直径随距踏面深度的增加而增大;若深度一定,夹杂物的临界直径则随车速的提高而变小。当轮辋中夹杂物的尺寸大于该临界直径时,轮辋疲劳裂纹就可能萌生。

Sr变质对Al-Si合金组织的影响

利用扫描电镜、透射电镜等分析手段，研究了Al-10Sr变质剂对Al—Si合金中共晶Si形貌及尺寸的影响。实验结果表明，Sr变质工艺不仅对共晶Si的组织产生很大的影响，并且影响Si的生长特征。随Sr加入量的增加，共晶硅的形貌由片状变为针片状加纤维状，最后为细小纤维状，而且纤维状共晶硅越来越细小；随加入温度的提高，共晶Si组织逐渐均匀和细化。最佳的Sr变质工艺为：加入量0．03％～0．05％、加入温度740-750℃、变质后保温时间40min。加Sr变质后共晶硅连续生长，成束分布，分枝较多。通常含有高密度孪晶，且常有两个或两个以上孪晶系同时启动，孪晶化晶体分布不均匀。

铝合金精炼处理工艺研究

对铝合金精炼处理工艺进行了研究。结果表明,采用 25%Na2SiF6 +75%C2Cl6 具有较好的精炼效果,在加入量为0.6%时效果最佳;用新设计的除气钟罩及旋转转子除气机,可以获得好的精炼净化效果,相比之下,旋转转子除气机效果最佳。

大型磨台铸钢件的数值模拟与工艺优化

利用数值模拟软件ViewCast对某大型铸钢件磨台的凝固过程进行了数值模拟,预测了磨台产生缩孔缩松缺陷的位置。根据模拟结果初步设计了磨台的补缩系统工艺方案,对设计的工艺方案进一步模拟优化,获得了合理的补缩系统工艺方案,并在实际生产中,获得了良好的效果。

铝合金车轮低压铸造工艺数值模拟及应用

运用View-Cast软件对铝合金车轮的低压铸造过程进行了数值模拟,研究了凝固过程中温度场的分布,预测铸件在轮辐与轮辋连接部位可能出现的缺陷,分析了缺陷形成机理以及缺陷的分布规律,并提出了抑制缺陷产生的措施。研究结果表明,在上模和下模上设置冷却管改善了冷却能力,证明了管形冷却器是减少轮辋与轮辐连接处缺陷的有效方法。通过对实际铝合金车轮铸件X射线探测和力学性能的测试,模拟结果进一步被验证了。

采用View Cast设计铸钢件的补缩和浇注系统

以铸钢芯盘为例,介绍了利用计算机程序进行补缩系统和浇注系统设计的新方法。根据凝固时间和热节数计算出冒口和冒口径的尺寸和数目,对铸件及其补缩系统进行凝固计算,利用计算结果得出最佳的补缩系统。在最佳补缩系统的基础上进行浇注系统的设计,根据铸件的最小壁厚和浇注温度计算了铸件的浇注系统,并对铸件充型凝固过程进行了模拟。最后通过实际生产,证明了该工艺的合理性。

铸钢车轮铸造工艺模拟与优化

采用View Cast软件对铸钢车轮辐板处疏松缩孔的形成机理及分布规律进行了数值模拟研究。模拟研究结果表明,在铸造凝固过程中车轮辐板的最薄部位和轮辋辐板之间的过渡部位会出现不同程度的疏松缩孔现象。原因是辐板最薄处的冷却速度过快,阻断了过渡部位在凝固过程中的补缩通道,增加了形成缩孔的可能性。通过对铸造工艺进行改进,采用施加保温材料的方法,可以达到轮辋向辐板顺序凝固,从而减少形成缩孔和疏松的倾向。

圆锥破碎机传动轴架的铸造工艺设计及模拟优化

运用传统的铸造工艺设计方法对圆锥破碎机传动轴架铸造工艺进行了初步设计,利用V-Cast模拟软件,对传动轴架初始工艺的充型和凝固过程进行了数值模拟,分析了初始工艺产生缺陷的部位和原因。在此基础上,通过添加冷铁,优化了铸造工艺,对优化工艺再次进行了模拟。模拟结果显示,优化工艺实现了传动轴架的顺序凝固,消除了缩孔、缩松等缺陷。生产实践表明,采用优化工艺生产的传动轴架内部组织致密,符合技术要求。

冷铁工艺对Al-Si-Mg合金二次枝晶间距及致密度的影响

基于Al-Si-Mg合金的树脂砂铸造过程,研究了冷铁工艺对Al-Si-Mg合金铸件二次枝晶间距(SDAS)及致密度的影响。分析不同条件下铸件的凝固过程,研究了冷铁厚度、冷铁安放位置的改变对铸件二次枝晶间距的影响,考察了冷铁的热容量对铸件二次枝晶间距的影响;试验得到不同厚度冷铁的有效作用距离,在此基础上并结合试验结果,绘制了铸件模数、铸件长度及应加冷铁厚度之间的综合关系网络图,为指导实际生产提供了科学依据。

铸造充型过程数值模拟的研究进展及应用

铸造过程的计算机数值模拟是当前公认的材料科学领域重要的研究课题,而充型过程的模拟是其中的难点之一.本文回顾了充型过程数值模拟技术的发展历程,综述了充型过程数值模拟技术的最新进展.简要介绍了目前国内外模拟软件的发展情况.针对"Z-CAST"系统阐述了数值模拟软件在铸造生产中的应用.

Ni-Cr-Co-W-Mo-Al-Ti合金制备多孔材料的组织与性能研究

用粉末烧结法制备了孔结构为球形中空孔和线型中空孔的镍基多孔高温合金材料。对试样进行显微组织观察和力学性能测试。结果表明:制备的多孔高温合金材料的孔隙分布均匀,孔径大小一致。通过高温烧结,多孔合金骨架处的金属颗粒之间形成了烧结颈,发生了烧结结合。生成孔的孔隙度随造孔剂(尿素)的添加量增加而增加,当造孔剂的质量分数为40%时,可得到孔隙度为81.62%的球形多孔材料。多孔材料具有优良的能量吸收性能,其压缩性能随孔隙度和孔径的增加而下降。

HT200飞轮铸件凝固过程模拟及工艺优化

利用Z-cast软件对灰铁飞轮凝固过程进行了分析,通过凝固时间分布模拟了缩孔(松)产生的位置。采用增大冒口及补缩通道的方法对原有铸造工艺方案进行了优化,最终消除了铸件中的缩孔(松)缺陷。

Al-Si合金(A357)重力铸造充型及凝固过程模拟

利用多通道数据采集系统对铸件特定部位的温度进行测量,以掌握该点的凝固和补缩,并利用O lym pu s金相显微镜观察铸件关键部位的宏观组织,进而分析其凝固方式.用商业化模拟软件Z-C ast对铝合金拉伸试棒充型及凝固过程进行模拟,对实际浇注实验中测试点的温度场进行模拟,并将模拟结果与实验结果进行比较.结果表明,当金属铸型的预热温度较低时,必须采用较高的浇注温度才能够使铸型充满,试棒在凝固过程能够得到有效补缩,从而消除了由于糊状凝固造成的显微缩松.铸造模拟软件Z-CA ST能够准确的模拟铝合金铸件充型凝固过程,提供较准确的流场、温度场信息,预测缺陷及其出现位置.

氮对钛合金铸态组织和性能的影响

采用熔铸工艺制备了含氮w为0.045%～0.27%的原位自生氮化物增强钛基复合材料.分析测试了该材料的铸态组织和合金的力学性能.研究结果表明:在Ti-N合金中,当氮含量w在0.045%至0.18%范围时,合金的基体为α-Ti,增强相为TiN0.3.氮含量增加到0.225%时增强相转变为Ti2N.当增强相由TiN0.3转变为Ti2N时,抗压强度显著增加.在Ti-6Al的合金中,当氮含量w在0.045%～0.27wt%时,合金的增强相为钛、铝、氮的三元化合物;随着含氮量的增加,增强体的体积分数有所增加.Ti-6Al-xN中的氮化物较为细小.

加热对EPS模温度场分布及膨胀力传递的影响

针对EPS陶瓷壳型精铸失模时容易裂壳的现象,对EPS消失模精密铸造工艺进行研究后,建立了EPS模温度场分布模型,考察了加热对EPS模温度分布的影响。利用流变学原理建立了失模时EPS模的粘弹性模型,分析了失模时EPS模的粘弹性行为及力传递过程。利用单泡孔模型考察了EPS模中聚苯乙烯应力松弛现象对作用在型壳上膨胀力的影响,并推导出膨胀力表达式。

EPS模陶瓷型精密铸造失模工艺研究

针对EPS陶瓷壳型精铸失模时容易裂壳的现象,对EPS消失模精密铸造工艺进行了研究。利用自制的膨胀率检测设备对不同密度的EPS模试样在不同加热温度下的最大膨胀率进行了测试,研究了壳型膨胀与失模温度之间的关系;对陶瓷壳型中EPS模失模时的温度场分布进行测量,发现EPS模试样的密度大小对失模时温度场有着很重要的影响。在试验和分析的基础上,对EPS模失模机制进行了探讨,提出了高温失模机制。高温失模有利于降低失模时对壳型的膨胀作用力,为获得洁净而健全的陶瓷型壳提供了可靠保证。

稀土Ce对铸造铝铜合金ZL201组织的影响

在不对合金进行其它精炼处理的前提下,通过Ce对ZL201合金的变质处理,发现Ce加入量、加入温度和保温时间的不同对ZL201合金晶粒度和显微组织有很大影响。合金晶粒和组织随着Ce加入量的增加而变细,超过0.5%后产生过变质,晶粒变粗、组织变差,二次枝晶间距却随稀土含量的增加而减小;稀土元素的加入同时起到了除气、除杂的作用,随着稀土的加入,合金的凝固表面质量越来越好;在720℃下保温30min变质效果最好,温度过高或过低,时间过长或过短都会使合金产生变质衰退或不足的现象;稀土变质合金对于浇注过程中的冷却速度也很敏感,冷却越慢,合金的晶粒越大。

高强韧铸造Al-Si合金A357的成分优化

研究了Si、Mg、Fe、Be等元素对A357合金性能的影响,确定了高强韧铸造Al Si合金A357优化的成分范围。