基于等离子双丝增材制造技术制备坡莫合金工艺探究

首次采用等离子双丝增材制造技术制备Fe-Ni合金,通过显微组织分析获得平行于基板和垂直于基板的显微组织相差较大,平行于基板的显微组织主要由不同尺寸的等轴晶组成且含有极大尺寸晶粒,而垂直于基板方向的显微组织主要是柱状晶,因此柱状晶内含有不同形态的胞状晶,垂直于晶界生长。两者晶界和晶内均有点状或圆形析出物,且均匀分布。元素分析结果表明:该试样不存在元素偏析,且其显微硬度优于激光选区熔化所制备的试样。

Al_(1.2)Co_(x)CrFeNi高熵合金的相形成规律及其力学性能

为了获得兼具高强度与高延展性的Al-Co-Cr-Fe-Ni系高熵合金,采用电弧熔炼的方法成功制备了Al_(1.2)Co_(x)CrFeNi(x=1,1.6,2.2,2.8)高熵合金并对其微观组织和力学性能进行了系统研究。结果表明:在Al_(1.2)Co_(x)CrFeNi合金体系中,Co元素具有诱导BCC相向FCC相转变的能力,随着Co含量的原子比例从1增加至2.8,FCC相的体积分数从0%增加到59%,BCC相的体积分数从100%降低至41%。压缩实验的结果表明,Co元素的加入对于提高Al_(1.2)Co_(x)CrFeNi高熵合金的塑性有重要作用,但对高熵合金的强度无明显影响。随着Co含量的增加,Al_(1.2)Co_(x)CrFeNi高熵合金的断裂应变从16.9%增加到30%,极限抗压强度由2128 MPa降低至1913 MPa,其中最大抗压强度为2361 MPa,平均硬度由513.7HV降低至323.4HV。Co含量的增加促使了合金的原子半径差的降低,从而减弱了因Al元素的大原子半径引起的合金晶格畸变效应和固溶强化效应,同时Co含量的增加也提高了价电子浓度(VEC),以上两个参数的改变是合金中FCC相体积分数的增加的主要因素。FCC相体积分数的增加是该体系合金塑性提高的主要原因。

不同沉积路径下钛合金叶片等离子弧增材制造过程的数值模拟

等离子弧直接沉积技术因热输入集中,材料易产生较大的残余应力,发生不均匀形变,极大影响成型零件的质量。采用生死单元技术、瞬态热模型和热弹塑性模型对增材制造过程中的热过程和残余应力进行数值模拟计算,研究不同沉积路径对等离子弧增材制造中TC4叶片热循环特性和残余应力分布规律的影响。同时通过热实验验证了模型的有效性,模拟的热曲线与实验结果吻合。结果表明,等离子弧直接沉积截面为“月牙”形的叶片零件,两种路径在沉积层与基板的连接区域都会产生较之其余区域更高的残余应力,轮廓偏移路径有较之全光栅式路径更好的散热情况,轮廓偏移路径沉积层的残余应力明显低于全光栅式路径。多层零件的新层开始沉积时,先前沉积层会经历复杂的热循环,峰值温度由底层向中间层逐渐升高。随着新层不断地沉积在顶部,零件瞬态应力分布进行着规律的变化,较大应力位于接近顶层中部区域和底部与基板相接区域,然后保持并逐渐转化为零件内的残余应力。

电子芯片散热器特性的测试研究

电子芯片散热问题的解决进程直接影响着计算机技术的发展。目前,电子芯片冷却中应用最广泛的仍然是空气散热器。因此,对散热器的性能进行检测非常重要,但缺少统一的标准检测与评价方法。本文采用一个试验装置对两个不同类型的散热器的性能进行测试,并对结果进行整理,分析了散热器的稳态、瞬态下的储热和散热性能。从而探索了标准的散热器性能评价方法及标准的散热器性能测试方式。

激光熔敷原位合成WC增强铁基复合涂层的组织和性能

利用激光熔敷原位合成技术,以一定比例的Fe、C、W等粉末为熔敷材料,在Q235钢基体上原位反应合成WC颗粒增强型铁基涂层。分别采用OM、SEM、XRD、EDS、显微硬度、摩擦磨损等分析测试方法对熔敷金属的组织、成分和力学性能等进行研究。结果表明:合适的工艺参数下,能够得到无缺陷的与基体冶金结合的熔敷层金属,熔敷层内的硬质相主要为Fe_3W_3C、W_2C和很多晶粒细小WC;W粉颗粒尺寸影响熔敷层中WC的生成量,小尺寸的钨粉颗粒可以生成更多的WC,当W粉颗粒尺寸达到23μm时,出现了细小的六边形的WC形貌;适当提高Cr的含量可以增加熔敷层的硬度,但会减少WC的生成数量。激光熔敷层的硬度相比基体有很大提高,平均硬度可达到921 HV;耐磨性能远高于基体,当出现细小的六边形WC颗粒时,耐磨性能可达到基体的602倍。

基于改进C-V方法的焊接图像识别

基于简化的Mumford-Shah水平集图像分割模型,Chan-Vese提出了不依赖于图像边缘的水平集图像分割算法(C-V方法)。文中对该算法进行了深入研究,指出了原方法存在的缺陷,即处理的图像必须具有比较明显的特征,分割目标过多且较为分散时则很难得到理想的结果,每次迭代过程都需要对所有的图像数据进行计算,比较费时。根据焊接图像本身的特点给出了三点改进,即强化特征模型的修正、多尺度快速算法和全局特性抑制。应用改进的算法,进行了模拟对比试验和真实熔池图像识别的试验。结果表明,该方法能识别出焊接图像连续轮廓,提取有用信息,具有良好的适应性,同时为复杂图像的特征物体目标提取提供了可行的思路。

一种基于视觉的平面焊缝初始焊位定位的简易方法

焊缝起始位置的自动定位是实现智能化焊接的关键步骤之一。介绍了一种实用的视觉引导焊接机器人到初始焊位的导引系统和方法。在系统中,机器人可以在视觉系统的引导下自动定位到任意平面焊缝的起始位置。以铝这种强反射平面曲线对接焊缝工件为例,实现了初始焊位的自主定位功能。系统具有算法简单,实用性和稳定性以及抗干扰性强等特点,其定位准确率和精度都在试验中取得了满意的结果。

煤化工热能动力多联产系统的评价方法探讨

化工热能动力多联产系统的特点为多能源输入、多产品输出,传统的热力学性能指标,主要为热效率、相对节能率、效率、经济效率、经济系数以及能量综合梯级利用率等,单独作为系统设计的优化的主要目标函数并不科学。本文将能源-环境-经济(3E)综合评价法用于评价煤化工热能动力多联产系统,更贴近实际运行情况。

基于电子束表面处理电弧增材制造Al-Mg合金显微组织与拉伸性能探究

采用电弧增材制造方法制备的Al-Mg合金,在微观结构和性能方面与传统制造方法制备的Al-Mg合金存在着一定差异。电子束表面处理被认为是当前最具价值的金属材料表面改性方法之一。研究合适的电子束能量密度用于Al-Mg合金的表面处理,对于改善Al-Mg合金的性能方面起着关键性的作用。因此,对电弧增材制造Al-Mg合金试样采取不同能量密度的电子束表面处理,并对其微观结构、缺陷的形成和力学性能进行研究。在电子束能量密度为15J/cm^(2)下,试样改性层的重熔层最厚。拉伸试验结果显示:由于弹性模量降低,Al-Mg合金试样的塑性随电子束能量密度的增加而呈先增大后减小的趋势。在经过不同的电子束表面处理后,试样的断裂形态有一定差异,在电子束能量密度为15J/cm^(2)下断口呈现出明显的分层结构。

弧焊机器人起始焊接位置图像识别与定位

起始焊接位置的识别和定位是实现机器人智能化焊接的第一步,在分析焊缝接头类型的基础上给出了起始焊位的定义.采用CCD摄像机在自然光条件下获得待焊工件图像,由起始焊位的定义分析了起始焊位识别的方法.提出一种局部范围内由粗到细的两步精确定位方法.首先求取焊缝和工件边界交点作为初始值.第二步以该点为中心建立一个小窗口,在此局部范围内检测角点.根据设定的判断标准,可充分利用原图像的丰富信息和边缘提取后的结构化信息.结果表明,对规则焊缝,初始值与实际初始焊位能很好吻合,而对不规则的焊缝,初始值偏离实际位置.文中提出的两步定位方法则能准确的识别和定位具有明显边界的规则和不规则焊缝的初始焊接位.

焊缝三维信息计算精度分析及试验方法

双目视觉技术模拟人双眼观察世界的功能,在焊接领域可用来模拟焊工对焊件的观察,计算焊缝的三维信息.将两台工业摄像机安装在弧焊机器人末端形成手眼系统是双目视觉在该领域的典型应用.文中建立了视觉误差分析模型,分析了视觉系统配置对视觉计算的影响,被检测焊缝在有效视场内的摆放姿态及其与传感器相互位置对精度的影响,在理论分析的基础上设计试验验证了理论分析的结果.分析并试验验证了机器人精度包括其本身的重复精度和工具中心点标定精度对计算结果的影响.结果表明,机器人重复定位精度对视觉计算的影响标准误差不大于0.3 mm;而当工具中心点标定误差大于1 mm时,需要对机器人进行重新标定.

LD10铝合金环形薄板焊接应力与应变的数值模拟

建立了TIG焊接温度场、应力场的有限元计算的三维瞬态模型,以LD10铝合金薄板平面内环焊缝为例,采用有限元分析软件Ansys编制了apdl程序进行仿真模拟,探讨了焊接残余应力与变形的特点,结合弹性稳定性理论对环焊缝焊接产生的特殊变形规律进行了研究.结果表明,在环焊缝焊接过程中形成了与常规对接焊完全不同的焊接热循环过程,残余应力状态复杂;焊缝外侧的压应力超过了失稳变形极限,造成了铝合金薄板的失稳变形.

Ti-Si对SiC_p/Al基复合材料等离子弧原位焊接性能的影响

以Ti-Si混合粉末作为填充材料,采用氮氩混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接,分析SiCp/Al基复合材料的焊接性。结果表明,填充Ti-Si混合粉末进行等离子弧原位焊接时接头组织致密,结合较好,焊缝组织中生成了新的增强颗粒,未发现明显的针状相生成,从而有效地提高了接头的力学性能。力学性能试验表明,采用Ti-Si混合粉末进行等离子弧原位焊接所获得的抗拉强度为232.3MPa。此外探讨了焊接接头中气孔形成的机制以及应采取的相应措施。

CuZnAl形状记忆合金的电阻点焊研究

采用电容贮能点焊焊接方法 ,研究了CuZnAl形状记忆合金的焊接性能。运用金相观察、拉伸、扫描电镜等方法 ,对焊接接头的力学性能 ,形状恢复率等进行了试验研究 ,并研究了热处理对焊接接头力学性能和形状恢复率的影响 ,给出了获得较高形状恢复率接头的焊接工艺。试验结果表明 ,焊后热处理能够细化CuZnAl形状记忆合金的晶粒组织 ,在一定程度上提高了合金的综合力学性能 ,经一定冷热循环次数后 。

铜基形状记忆合金的点焊连接研究

铜基形状记忆合金具有优异的记忆效应和伪弹性,成本低廉,具有广阔的应用前景,研究其连接问题是解决应用的关键 采用金相观察、拉伸、扫描电镜等方法,研究了CuZnAl形状记忆合金电容贮能点焊焊接接头的机械性能,形状恢复率等,并研究了热处理对焊接接头机械性能和形状恢复率的影响,给出了获得较高形状恢复率接头的焊接参数 试验表明焊后热处理能够细化CuZnAl形状记忆合金的晶粒组织,一定程度上提高合金的综合机械性能,一定冷热循环次数后。

超声-GTA焊激励电压对CLAM钢焊缝组织和冲击性能的影响

将超声激励源对氩弧焊(GTA)电源调制以激发出电弧超声,通过电弧与工件的自耦合作用,将其引入到中国低活化马氏体钢(CLAMs)钢的焊接中,超声-GTA焊接电流、超声激励电压及组合依据经验恰当选取.试验结果及其对比分析表明:电弧超声引入可以有效地改善焊缝的组织与性能,通过选取适合的焊接-超声工艺参数组合,可以使CLAM钢焊缝区马氏体板条束的分布及尺寸更加均匀细密,碳化物弥散分布,焊缝冲击性能明显提高,最高可提高80%.在电弧超声振动搅拌和热量输入的双重作用下,随着激励电压的增大,焊缝的冲击性能呈先上升后下降的趋势.在控制总焊接热输入量的条件下,适当的增强激励电压可以得到较好的冲击力学性能.

工程化人才培养模式的思考与实践

在分析当前高等教育现状的基础上,提出了注重实践和方法的分类、多层次动态培养国际化工程人才的培养模式,并以材料成型与控制专业学生的培养为例,进行了人才培养的实践,取得了良好的效果,得到了社会和企业的认可。

CuZnAl形状记忆合金与不锈钢连接接头性能研究

采用金相观察、拉伸、扫描电镜等研究了CuZnAl形状记忆合金与不锈钢交流点焊焊接接头的力学性能、形状恢复率等,给出了获得较高接头性能的焊接参数。结果表明,在适当焊接条件下,CuZnAl形状记忆合金与不锈钢交流点焊焊接接头的拉伸性能下降幅度不大;焊点处形状记忆效应消失,在焊点熔核外热影响区以外形状记忆效应跟母材相同。

等离子喷焊低温马氏体相变合金粉末的组织与性能

为减小喷焊过程中热收缩形成的拉伸应力,采用等离子喷焊的方法,在Q235钢基体上进行堆焊,制备出具有残余压缩应力的低温马氏体相变合金耐磨复合涂层。利用金相显微镜(OM)、SEM、EDS、XRD、X射线残余应力测试仪、显微硬度仪和摩擦磨损试验机等,对喷焊层金属的微观组织、成分和力学性能进行了分析和研究。结果表明:合适的工艺参数下,能够得到与基体呈冶金结合的无缺陷喷焊层组织;喷焊层的组织主要为马氏体和少量残余奥氏体组成;喷焊层获得较为理想的残余压缩应力,最大残余压缩应力可达到-351.2 MPa,平均残余奥氏体的质量分数约为10.18%;和基体材料相比较,等离子喷焊层的硬度提高2.5倍,耐磨性提高47.22倍。

焊接热应力模拟及基于VC的二次开发

建立了基于Ansys的简单TIG焊温度场、应力场模型,并采用Windows通用软件开发平台VC++6.0结合Ansys分析过程开发了焊接热应力有限元分析程序.研究了利用VC和Ansys参数化设计语言APDL进行二次开发的技术,开发的程序主要包括用户界面模块、Ansys计算模块、VC调用接口模块和VC后处理模块等.模拟结果表明,所开发的程序能实现VC和Ansys软件的交互调用和结果显示,拓展和丰富了进行焊接过程模拟的方法及软件交互性.