梯度能量对多层镁合金超声焊接接头组织及力学性能的影响

超声波焊接作为固态焊接技术,焊接时能避免接头产生气孔、热裂纹等缺陷,适用于镁合金等焊接困难的金属材料。本文通过改变工艺参数进行多层镁合金的超声波焊接,分析每层焊接接头的界面峰值温度、接头形貌、剪切强度、断口形貌,研究了焊接能量对多层镁合金焊接质量的影响。结果表明:焊接界面主要分为漩涡状咬合阶段,有效连接阶段,微连接阶段;与焊接能量为2500J相比,焊接能量呈梯度变化的多层镁合金焊接接头中可观察到,随焊接层数增加界面结合质量越好,增加焊接能量可一定程度上减少能量损失,拉伸剪切强度高;剪切断口呈混合型断裂特征。

AlN增强铝基复合材料力学性能研究进展

材料的轻量化与高强韧性对于实现节能、环保和可持续发展战略具有重要的意义。颗粒增强铝基复合材料由于兼具增强相与基体合金的性能优势,可实现高模量、高强度及高耐热性等,已成为高性能轻合金研发的焦点之一。AlN增强铝基复合材料微观组织设计自由度高,可显著改善铝基复合材料的强韧性,已引起国内外学者的广泛关注。本文综述了AlN增强铝基复合材料力学性能的研究进展,首先介绍了AlN制备方法、界面结构调控、混杂强化与构型化设计对AlN增强铝基复合材料强韧性的影响,从室温与高温强化两方面重点讨论了构型化设计对AlN增强铝基复合材料强韧化效果的影响,然后指出室温下异质变形诱导强化与高温下载荷传递强化机制,最后,对AlN增强铝基复合材料新制备工艺、精准化组织设计与非均质AlN构型强化机制等研究方向进行了展望。

不同应变下钛基复合材料的动态再结晶和硅化物析出行为

为了研究TiB增强钛基复合材料在高温变形过程中的组织演变和硅化物析出行为,950℃时在应变速率为0.05 s~(-1),应变分别为0.04、0.40、0.70和1.00的工况下对其进行等温热压缩试验。研究发现:随着应变的增加,初生α相含量降低及其发生的连续动态再结晶和TiB增强相沿垂直压缩轴方向的定向分布导致应力趋于稳定,同时连续动态再结晶导致初生α相的取向差减小,从而削弱基体的织构强度。动态再结晶的机制主要是应变诱导晶界迁移以及TiB增强相诱导晶粒形核。元素扩散促进硅化物的析出,析出的Ti_(6)Si_(3)型硅化物主要分布在Ti B及α相的界面上,TiB增强相通过阻碍位错的运动和提供形核质点加速硅化物的析出行为。

轧制ZK61镁合金板材晶粒长大行为

通过对热轧的ZK61镁合金板材试样分别进行不同温度和不同保温时间的退火实验,利用金相显微镜(OM)观察显微组织,对晶粒尺寸进行分析和处理,并建立数学模型,系统研究了轧制ZK61镁合金的晶粒长大行为。研究结果表明,晶粒尺寸随着退火温度的升高与退火时间的延长而粗化,退火温度对晶粒长大的影响比退火时间的影响明显。对于ZK61镁合金在250~450℃温度区间的晶粒长大过程,其晶粒尺寸与加热时间的关系可用Beck方程D^n-D_0~n=kt描述,其中k=k_0exp[-Q_g/(RT)]。计算可得晶粒长大指数n为3.5,长大激活能Qg为45kJ/mol。

基于CAD/CAE的风机罩注塑模设计及工艺优化

分析了风机罩注塑件的结构特点,运用Moldflow软件对风机罩注塑件的浇注位置和冷却系统进行模拟分析,确定最优方案。利用UG–Mold wizard模块完成了注塑模具的模架设计。根据成型工艺条件对塑件成型的影响程度,设计正交试验。运用Moldflow运行分析正交试验,筛选出最佳成型工艺参数为:熔体温度270℃,成型时间32s,保压压力95%,模具温度110℃。结果表明:应用CAD/CAE技术能够最大限度的缩短生产周期,提高一次性试模的成功率,节约了生产成本,为计算机辅助设计注塑模具提供了理论指导和技术支持。

基于CAE的发酵桶桶盖注塑模具设计

分析了发酵桶桶盖塑料件的结构特点,利用Moldflow软件模拟注塑成型过程,分析注塑产品制造中的缺陷及问题,根据流动阻力指示图,设计了双点浇口进料的浇注系统;优化出合理的"口"字型冷却水道;根据质量结果分析最佳模具温度为74.7℃,最佳熔体温度为240℃,最佳注射时间为0.425s。运用UG–Mold Wizard模块完成了整套注塑模具的设计,模具采用一模一腔结构。模具整体结构紧凑,设计合理,利用该模具生产的注塑产品表面质量和尺寸精度均符合设计要求。

熔模铸造Ti-1100高温钛合金的界面反应(英文)

研究不同面层材料的Ti-1100高温钛合金界面反应特性。通过对比反应层的厚度,元素分布以及微观硬度研究了面层型壳材料以及型壳预热温度对界面反应的影响。结果表明:采用ZrO2面层材料型壳浇注的Ti-1100铸件反应层的厚度和硬度明显高于采用Y2O3面层材料型壳浇注的合金;型壳预热温度越高,界面反应越剧烈;在相同的型壳面层材料和型壳预热温度条件下,Ti6Al4V合金铸件的界面反应α层比Ti-1100合金铸件界面反应层薄,显微硬度低,表现出较好的稳定性。

工艺因素对中频感应炉熔炼灰铸铁石墨形态的影响

利用中频感应电炉熔炼灰铸铁,浇注阶梯型试样和拉伸试棒,研究不同的碳当量、冷却速度、含硫量对灰铸铁石墨形态的影响。实验结果表明:较高的碳当量能获得较多数目的 A型石墨,材料的抗拉强度增加;冷却速度过快易出现D型石墨,冷却速度过慢易出现C型石墨,合理的控制冷却速度能够获得A型石墨;硫质量分数在0.06%~0.10%之间最有利于A型石墨的形成,且含硫量越高铸件的硬度和抗拉强度也越高。

熔模铸造刚玉粉面层浆料性能研究

以白刚玉粉为耐火材料,以硅溶胶为粘结剂,配制了不同粉液比的浆料,研究了不同粉液比白刚玉浆料的密度、粘度、涂挂性能、悬浮性。结果表明,浆料密度、粘度、滞留率和涂层厚度均随着粉液比的增加而增加,涂挂性和悬浮性与浆料粘度有关。结合本试验结果,当粉液比为(2.0～2.2)∶1时浆料的性能最好,适用于熔模铸造。

减速箱箱座砂型铸造工艺和金属模样设计

针对减速箱箱座铸件外部结构复杂,壁厚较薄的特点,采用三箱造型工艺。结果表明,该工艺降低了造型高度,方便型芯安放和调整,能够保证铸件的质量。将型芯进行合理的分块,保证了铸件各部分内腔的尺寸精度。采用阶梯式浇注系统可使浇注平稳,并有利于温度均衡分布。按照大批量生产模式,采用了金属模样分块、结构和设计,保证了模样的精度、耐久性和稳定性。

Ti-47Al-2Cr-2Nb-xTiB_2合金与Al_2O_3陶瓷型壳界面反应的研究

实验室条件下制备了Ti-47Al-2Cr-2Nb-xTiB2(x=0、0.6%、1.0%,体积分数)合金熔体与Al2O3陶瓷型壳的界面反应层。借助SEM、EDS、XRD以及显微硬度测量等手段,对3种TiAl基合金熔体与Al2O3陶瓷型壳的界面反应情况进行了分析和比较。结果表明,TiAl基合金中加入TiB2,能有效减少TiAl基合金熔体与Al2O3陶瓷型壳的界面反应。TiAl基合金与AlO陶瓷型壳间的界面反应是一种不均衡进行的扩散型化学反应,并建立了界面反应的宏观模型。

课题驱动案例式《铸造工艺与工装设计》教学模式的研究

铸造工艺与工装设计是材料成型及控制工程专业铸造方向主要的专业课,对培养学生的铸造工程能力至关重要。根据春季招生生源的特点,指出了目前在铸造工艺与工装设计课程中存在的问题,包括教学体系陈旧、师资匮乏、配套实验项目单薄、课程设计不足、考核方式不合理和质量监控不足。通过分析问题,提出了新的教学模式,即课题驱动案例式教学模式。该模式可以激发学生的学习兴趣,极大提高学习效率,同时对目前师资的培养方法、配套课程设计和课程质量的监控提出了建议。

床身铸造工艺设计及仿真模拟

研究了床身铸件的铸造工艺方法。比较了几种传统的工艺方案,针对床身铸件导轨长而厚大、壁厚较薄,内腔结构复杂的特点,采用平做立浇工艺。结果表明,该工艺降低了造型高度,简化了模样制作,方便了内腔型芯的制作和安放,同时将导轨部位放置在下型,保证了导轨的质量。在设计中按大孔出流理论设计浇注系统,保证了足够的流速,在导轨的端部设计了独特的阻流和过渡浇口,减少了紊流,改善了热平衡条件。通过对基本工艺的仿真模拟,分析了工艺的可行性,确定了整套完整、合理的工艺方案。

《砂型铸造工艺与工装设计》教材优化的一些思考

针对目前高校中铸造学科教学中存在的问题,阐述了材料成型及控制工程专业本科生《砂型铸造工艺与工装设计》教材优化的一些想法和做法。通过分析该课程在专业中的地位和作用,将教学内容分为造型材料、工艺设计基础和工装设计基础3个模块。每一模块中按知识点分类,使整个教材内容实现有机关联。同时也可根据不同教学课时进行内容上的取舍而不影响内容的统一性。最后提出了利用本教材所能够实现的培养目标以及所建议的教学方法。

钛铝基合金精铸用氧化物陶瓷型壳工艺研究

研究了钛铝基合金熔模精铸氧化物陶瓷型壳的制备工艺,研究表明,粘结剂主要是在焙烧过程中通过晶相转变生成Si-O键来提高型壳强度的。采用硅溶胶和硅酸乙酯交替作为背层粘结剂可以改善氧化锆陶瓷型壳的强度,同时能够具有良好的退让性。另外,通过实验确定采用硅溶胶和硅酸乙酯交替作为背层粘结剂制备的氧化锆陶瓷型壳的最佳焙烧工艺是在1000℃保温1h。

《金属材料及工艺》课程考核方式改革的研究

分析了《金属材料及工艺》课程的特点,指出了该课程目前在教学和考核上的主要问题,提出了完整的课程教学和考核思路,即采用结合激励式教学方式按模块实时跟踪阶段教学效果的课程考核方式。根据这种思路,设计了考试成绩计算模式。在这种模式中,知识点按模块分类,对每一模块进行考核,个人平时表现不仅影响最终成绩而且影响小组成绩,最终成绩与过程和团队表现相关。

任务导向式铸造生产实习模式的研究

生产实习是材料成型专业铸造方向主要的教学环节,对培养学生的工程能力至关重要。本文根据春季招生生源的特点,指出了目前在铸造生产实习中存在的问题,包括实习模式的局限、师资队伍的匮乏、考核方式的不合理和质量监控的不足。分析了四类传统实习模式的优劣,提出了新的生产实习模式:即任务导向模式。该模式可以激发学生的学习兴趣,极大提高铸造生产实习的的效率。同时,对目前实习师资的培养方法和实习质量的监控提出了建议。

金属凝固原理网络在线课程建设研讨

为了与国际教育接轨,实现金属凝固原理课程的开放性,在材料成型及控制工程专业的本科生中实施金属凝固原理的网络课程教学项目。论述了该课程专业的地位和作用,通过分析该课程在目前的教学计划实施中的不足,提出了通过网络课程建设以提高教学效率的思路和规划,包括教学体系的设计、网络平台的结构建设、网络教学的考核方式。

大型车床床身劈箱铸造工艺

研究了大型机床床身铸件的铸造工艺方法,比较了几种传统的工艺方案。大型床身铸件外部、内腔结构复杂,常规工艺方法操作困难,因此采用劈箱造型工艺。该工艺简化了模样结构,降低了造型高度,方便了操作,尤其是方便型芯的安放,从而能够保证铸件的质量。详细介绍了劈箱铸造工艺中最重要的阶梯式浇注系统的设计方法,还介绍了工装设计中模板、定位板及堵头板等主要装备的设计方法及定位方式。最后,分析了劈箱造型工艺方法应用中的一些问题并提出了一些建议。