氧气/燃料比对超音速火焰喷涂WC-Ni涂层抗冲击性能的影响

目的研究超音速火焰喷涂工艺参数对WC-12Ni硬质合金涂层抗冲击性能的影响。方法依据氧气/燃料比(λO/F)调节工艺参数,以λO/F=1.1为基准点,分别固定氧气流量811 L/min、降低煤油流量,或者固定煤油流量22.7 L/h、增大氧气流量,均使λO/F增至1.2和1.3,制备了5组涂层,分析涂层组织及力学性质的变化规律,研究柱-面接触大载荷冲击下的涂层抗冲击行为。结果λO/F对涂层组织及力学性质的影响并非已报道的单调变化规律。固定氧气流量、降低煤油流量使λO/F由1.1增至1.3时,涂层孔隙率由0.91%增至1.24%,硬度和弹性模量分别由10.1、344.0 GPa降至8.6、313.9 GPa;冲击坑体积由2.1×10^(-3)增至3.3×10^(-3)mm^(3),且损伤微观特征由WC颗粒剥落向涂层开裂发展。当固定煤油流量、增加氧气流量使λO/F由1.1增至1.3时,孔隙率降至0.85%,硬度和弹性模量分别增至10.8、382.5 GPa,冲击坑体积增至2.6×10^(-3)mm^(3),直到λO/F=1.3时涂层表面开始出现裂纹。结合涂层硬度和弹性模量分析结果可知,在H3/E2≤8.4 MPa时,涂层发生开裂损伤,裂纹长度随着H3/E2的增加而减小。在H3/E2>8.4 MPa时,涂层损伤以WC颗粒剥落为主,且随着H3/E2的增加而减轻。高H3/E2可提高涂层的抗冲击性能,当H3/E2由6.4 MPa增至8.7 MPa时,坑体积和WC剥落程度分别降低了36%、35%。结论超音速火焰喷涂WC-Ni涂层的H3/E2定量表征了其抵抗塑性变形和开裂的能力,决定了涂层的抗冲击性能。

ZK60镁合金中空型材挤压成形的有限元模拟及组织和性能

运用HyperXtrude软件对ZK60镁合金中空型材挤压过程进行有限元数值模拟,得到了型材断面的温度场、速度场、位移场及应变场。由模拟结果可知,出口型材温度和速度呈平面对称分布,从型腔到挤压模具出口,温度呈梯段式下降。微观组织分析结果表明,ZK60镁合金中空型材的平均晶粒尺寸为8.9~23.1μm,顶面的晶粒最大,底边拐角处晶粒尺寸最细小,这是由于型材断面各位置的温度、速度和应变不同导致动态再结晶程度不同。型材的(0002)基面织构是向挤压方向偏转10~15°的基面取向,型材顶面和侧面的(0002)极密度差异较大,顶面的(0002)极密度值为19.3,侧面的(0002)极密度值为6.9。型材抗拉强度约为310 MPa,侧面的延伸率最高为18.9%,顶面的延伸率最低为13.4%,这是由于侧面的(0002)基面织构向横向分散,降低了(0002)极密度。顶面的延伸率较低是较大的晶粒尺寸、较强的(0002)基面织构以及第二相分布情况综合作用的结果。

AZ31镁合金板材单双杆连续挤压变形过程及组织性能的对比

本工作采用HyperXtrude有限元软件对AZ31镁合金板材连续挤压扩展变形过程进行了数值模拟,研究了单、双杆送料方式对连续挤压过程中板材的温度场、应变场和压力场分布的影响,并对两种进料方式制备的镁合金板材的微观组织及力学性能做了对比分析。结果表明:在3 r/min(63 mm/s)条件下挤压160 mm×8 mm的AZ31镁合金板材时,双杆挤压过程中坯料的应变值小于单杆挤压,由于变形量较小,金属在型腔中的变形温度较单杆连续挤压低10℃左右,且双杆挤压时型腔内的局部压力达到了800 MPa,明显大于单杆挤压。双杆进料条件下板材的平均晶粒尺寸为17.8μm,更细小均匀,平均抗拉强度达到209 MPa,高于单杆挤压的产品,其中间焊缝区域的抗拉强度达到了218 MPa,说明焊合区的性能已超过了母材的性能。