加工参数对高温合金涡轮盘表面精度的影响研究

为研究车削加工参数对双性能粉末高温合金涡轮盘加工表面精度的影响,选取表面粗糙度和残余应力作为评价指标,利用正交试验设计和回归分析方法建立了表面粗糙度的预估模型,并验证了模型的可靠性。采用X射线应力测量技术对盘件表面残余应力进行了测量,结果表明:盘件在加工时,半精加工的参数选择较为重要;为避免引入较高的残余应力,获得更好的表面精度,应尽可能选择高转速和低进给量。半精加工后再进行去应力热处理,能更好的消除加工残余应力。

电磁耦合处理对硬质合金刀具切削力的影响研究

为了研究电磁耦合处理对硬质合金刀具切削力的影响,利用电磁耦合设备对YT15硬质合金刀具进行强化处理,通过干车削40Cr试验研究不同电磁耦合处理参数情况下对刀具切削力的影响。结果表明,在适当的电磁耦合处理参数作用下刀具的总切削力大幅下降。通过采集到能反映切削过程稳定性的总切削力信号幅值,发现电磁耦合处理可以提高切削稳定性、延缓刀具磨损。建立了相应的修正后的电磁耦合处理刀具的切削力经验公式,分析了各切削要素对处理前后硬质合金刀具切削力的影响。

电热冲击对场活化烧结微成型制备微型铜齿轮的影响

为研究场活化烧结微成型过程中电热冲击对粉末烧结致密化的影响,将装有铜粉末的模具在100 MPa压力下以50℃/s的预设升温速度加热至600℃,不保温,然后冷却至500℃,随后继续在500~600℃的温度范围内以同样的速度加热升温和冷却,如此循环1~5次,研究了快速加热时的电热冲击对制备微型铜齿轮的影响。研究发现,随着电热冲击循环次数的增加,所制备的分度圆直径为1.6 mm的8齿微型铜齿轮的致密性逐渐提高。当电热冲击循环次数为5次时,微型铜齿轮的相对密度为98.7%,整个制备过程仅为53 s。微观分析表明,微型铜齿轮的快速微成型过程由粉末颗粒的重新排列、粉末的弹塑性变形及碎化、颗粒间熔接及界面消失、电热冲击循环4个阶段组成。

烧结温度对Micro-FAST制备TC4钛合金的影响

采用多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)快速制备TC4微型圆柱,研究烧结温度对TC4微型圆柱的致密化过程及力学性能的影响。研究发现,Micro-FAST技术可在5 min内实现TC4的快速成形,在900～1200℃的烧结温度区间均可获得相对密度大于97%的微型圆柱件,其显微组织由条状α相和β相组成,组织分布均匀、晶粒细小。当烧结温度为1000℃时,硬度达到最大值380.3HV0.5,较传统方法制备的TC4零件硬度提高10%。随着烧结温度的提高,烧结体中出现魏氏组织,合金的韧性逐渐降低。

Micro-FAST中升温速率和烧结温度对零件致密化的影响

采用Gleeble-1500D热模拟机对316L不锈钢粉末进行烧结,制备出尺寸为Φ1.0 mm×1.0 mm的微型零件,并研究了升温速率和烧结温度对微型零件微观组织及性能的影响。结果表明:随着升温速率和烧结温度的提高,烧结试样体系的孔隙数量减少,试样的相对密度增加;在升温速率为50℃/s、烧结温度为900℃时,得到了近全致密的试样,且烧结温度低于传统烧结方法的烧结温度;试样最大轴向尺寸变化出现在快速升温阶段,说明在多物理场活化烧结微成形中升温速率对致密化的贡献比烧结温度更大。

基于OSF和RSM的轻轨独立轮轴桥优化设计

基于目前机械结构优化设计未充分考虑结构动态特性对综合性能的影响以及工程优化设计效率低下的问题,提出了响应面模型仿真实验方法。通过结合最优空间填充设计和Kriging插值思想构建机械结构优化设计初始代理模型,并利用试验设计方法、误差较大区域加密优化、近似最优解局部加密处理以及内外层更新迭代思想,建立了在局部区域和全局空间内都具有较高近似精度的Kriging模型。在此基础上,基于筛选优化算法和多目标遗传算法得到目标函数的Pareto最优解。最后用轻轨用轴桥结构优化设计实例验证了该方法的有效性。

细化Kriging模型在轻轨车轴优化设计中的应用

基于仿真试验,根据低地板轻轨车轴的结构特点和性能指标,将Kriging插值和拉丁超立方抽样试验相结合来构造车轴多目标优化的代理数学模型,并通过多目标遗传算法寻找该代理模型的最优解作为车轴参数的设计依据。为了使所构造的Kriging响应面能准确高效地代表稳健优化目标和约束函数,将Kriging模型在响应面精度检验时的样本点和多目标遗传算法所产生的最优解检验点进行更新,直到达到精度要求为止,从而保证所建立的响应面模型具有较高的全局拟合精度和最优解拟合精度。

脉冲电磁处理参数对YT15硬质合金服役寿命的影响

采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件对脉冲电磁处理设备进行仿真建模,利用正交试验的方法研究了磁通密度、磁脉冲个数、脉冲电压、电脉冲组数对YT15硬质合金刀具服役寿命的影响规律。通过极差分析得到了各因素的影响主次关系以及最佳脉冲电磁处理参数,并分析了切削过程的主切削力及磨损量变化,结果表明:脉冲电磁处理可使YT15硬质合金刀具服役寿命增长57.2%;最佳的处理参数组合为磁通密度2T,磁脉冲个数10,脉冲电压0.8V,电脉冲组数20;磁通密度和磁脉冲个数对其寿命影响较大,脉冲电压和电脉冲组数影响较弱;脉冲电磁处理后的刀具切削力较未处理有所降低,后刀面磨损速度明显减缓。

轻轨用独立轮轴桥可靠性参数灵敏度分析

轴桥作为轻轨列车关键承载部件之一,其结构强度直接影响着列车的运行安全。以某轻轨用独立轮轴桥为研究对象,对其进行参数化建模,分析轴桥在各载荷工况下的受力和变形情况。选取最大等效应力和变形为目标函数,结构几何尺寸为变量,基于响应面的试验拟合法,通过拉定超立方抽样抽取一定数量的样本点进行参数灵敏度分析。结果表明,在所选择的参数变量中,轴头宽度和翼板厚度对轴桥的变形与应力影响较灵敏。计算结果可为轴桥结构优化设计提供参考。

电场活化烧结过程中升温速率对微型超声电机TC4锁套零件性能的影响

采用Gleeble-1500D热模拟机,研究了升温速率对微型超声电机TC4锁套零件性能的影响。应用阿基米德排水法测量试样的密度,使用扫描电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)检测零件的显微组织形貌。结果表明,在烧结温度为1000℃、升温速率50℃/s、压力75 MPa、保温时间240 s时试样的相对密度最高,可达95.4%,零件的相对密度随着升温速率的增大而提高。结合温度轴向收缩-时间曲线的特点,将烧结过程分为升温和保温两个阶段,其中升温阶段对零件致密化起主要作用。在多物理场的耦合作用下,颗粒的强塑性变形和纳米晶的生成是实现微型超声电机TC4锁套零件致密化的关键因素。

成形温度对电场辅助塑性成形TC4微型齿轮精度的影响

为了研究成形温度对电场辅助塑性成形TC4钛合金微型齿轮的影响,设计并制造了微型齿轮成形模具,在Gleeble-1500D热-力模拟机上进行了电场辅助塑性成形实验,成功获得了齿顶圆半径为1.8 mm的TC4钛合金微型齿轮。实验结果表明,在成形温度1200℃时试样的成形质量最好。电流作用下高温塑性成形后,微型齿轮微观齿心组织由等轴(α+β)组织转变为按一定位向排列的层状组织,同时微型齿轮的齿顶边缘微观组织比齿心处的微观组织晶粒更为细小。分析认为,在电场辅助塑性成形TC4微型齿轮的过程中,晶粒的相变和微细等轴晶的生成是成形高质量微型齿轮的关键因素。

基于拓扑优化的轻轨独立轮轴桥轻量化设计

降低轻轨簧下质量对提高轻轨列车的运行性能意义重大,独立轮轴桥作为簧下质量重要组成部分,有必要针对性地进行轻量化设计。为了减小独立轮轴桥的质量,提出了基于拓扑优化的轻量化设计方法。通过确定符合铁道行业标准的工况载荷,采用有限元软件在工况载荷下对轻量化结构原型完成了结构拓扑优化,并对优化结果进行结构工艺性调整,最终优化后的结构质量减轻到结构原型的74.55%。此外,对优化后独立轮轴桥的结构进行了强度及刚度校核计算,结果满足设计、使用要求。

保温时间对Micro-FAST制备TC4非标圆螺母致密化和性能的影响

基于多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)对TC4钛合金球形粉末进行烧结,制备出内径2 mm、外径4 mm、厚度1.5 mm的非标微型圆螺母零件,并研究了保温时间对烧结试样的致密化程度和力学性能的影响。在烧结温度1000℃、升温速率30℃/s、外压力75 MPa的条件下,当保温时间为360 s时试样的相对密度和平均纳米硬度最高,分别达到98.3%和6.699 GPa。适当地延长保温时间可以大幅减少烧结试样表面残余孔洞的数量,降低孔隙率,使微观组织更加均匀,从而提高致密化程度和力学性能。

高中思想政治活动型学科课程教学设计探究--以“国际社会的主要成员:主权国家和国际组织”的教学为例

《普通高中思想政治课程标准(2017年版)》要求围绕议题,设计活动型学科课程的教学。高中思想政治活动型课程教学设计关乎活动型学科课程的实施效果,因此,对高中思想政治活动型学科课程教学设计进行研究显得尤为重要。文章对高中思想政治活动型学科课程教学设计的原则、步骤和评价方法进行了探究。

电磁耦合能作用下2A02叶片锻件的残余应力松弛

针对航空大尺寸薄壁件因残余应力释放导致加工变形的行业问题,提出了一种电磁耦合处理的新型材料处理方法,并将其应用于调控压气机2A02铝合金叶片锻件的残余应力。研究了电、磁场工艺对锻件残余应力和力学性能的影响;并对材料组织开展准原位EBSD分析。结果表明,相较于单一物理场,电磁耦合处理对残余应力的松弛效果最显著,在磁场强度为1.5 T、电场强度为750 V/m时,叶片锻件残余应力最大降幅为53%。电磁耦合处理可以在不损害强度的情况下,改善铝合金塑性,在上述电磁场参数下,其伸长率提高14.3%,电阻下降4.9%。EBSD准原位分析表明,电磁耦合处理后,锻件的几何位错密度降低58.2%,小角度晶界减少,塞积的位错分散、湮灭,局部应变降低,宏观应力松弛。

电磁耦合处理对Ti2AlNb合金电子束焊缝疲劳寿命的影响

在航空发动机机匣的焊接过程中,焊缝作为薄弱部位,将直接影响整个机匣的疲劳性能及服役寿命。通常采用焊后热处理消除焊接热应力,均匀焊缝组织,提高焊缝性能,但对于疲劳寿命的改善效果不明显。本研究创新性地提出电磁耦合处理技术,对热处理后的Ti2AlNb合金电子束焊缝进行调控,提升焊接接头的疲劳寿命,同时研究了在电磁耦合作用下焊缝区材料组织演变规律。结果表明,焊缝疲劳极限由134.2MPa增至159.4MPa,提升18.8%。经电磁耦合处理后,焊缝区域的残余压应力最高提升128.7%。同时,在不改变材料组织和相成分的情况下,在材料内部生成位错墙与位错纠缠,疲劳裂纹源由表层移至次表层,疲劳裂纹扩展速度降低,使得疲劳性能提升。焦耳热效应、电子风力效应与磁致塑性效应的耦合作用促进了位错运动,同时增强了疲劳裂纹扩展障碍。本研究为提升焊缝疲劳寿命提供了一种新方法,并为电磁耦合处理提升焊缝疲劳性能提供了可行性依据。

Micro-FAST成形过程中电流大小对颗粒变形的影响

创新性地采用多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)制备了316L不锈钢和纯Cu微型齿轮。探讨了电流大小对316L不锈钢和纯Cu粉末体系在烧结过程中颗粒变形的影响。结果表明,在电场、力场和温度场的耦合作用下,升温过程是粉末体系实现致密化的主要过程。由于电塑性效应的影响,粉末体系在致密化过程中表现出的显著特征之一是颗粒的塑性变形。电流越大,颗粒的变形量越大,粉末体系的轴向尺寸减小量越多,最终微型烧结体的相对密度也越大。

脉冲电磁耦合处理前后WC-8Co硬质合金干车削Ti6Al4V的切削机理

利用脉冲电磁耦合处理设备对WC-8Co硬质合金进行强化处理。通过测试WC-8Co力学及摩擦性能,再利用采集车削试验中的切削力、温度及后刀面磨损量信号对干车削Ti6Al4V的切削行为进行了分析。最后采用SEM和EDS对WC-8Co硬质合金进行观测与分析,得出脉冲电磁耦合处理前后WC-8Co硬质合金干车削Ti6Al4V切削机理。结果表明:脉冲电磁耦合处理能够提升刀具耐用度,降低切削温度及刀具后刀面氧化磨损。

电场升温速率对Ti6Al4V钛合金微齿轮成形性影响

采用电场辅助微塑性模锻成形技术成型了高强度、大硬度、低塑性的Ti6Al4V钛合金微齿轮。结果表明,在电场作用下,圆柱形Ti6Al4V坯料在石墨模具中可以成型微齿轮。Ti6Al4V材料在加热速率为5℃/s时具有最佳的可成型性,较高的加热速率30和40℃/s可以有效地缩短材料预变形的时间。经电场辅助成型的样品均具有魏氏结构,但齿顶比齿心的组织更细小。加热速率为5和10℃/s的试样β相含量略高于原始坯料,但加热速率为20、30和40℃/s的试样没有显示出β相。此外,在电场作用下,所有成形样品的维氏硬度均有所增加。