机械喷丸对7A52铝合金焊接接头残余应力改善的有限元模拟

分别建立了7A52铝合金双丝MIG焊热力耦合计算模型及GCr15钢弹丸撞击7A52铝合金试板的三维简化模型.在不影响计算结果的前提下,适当增大了焊接试板弹丸撞击区域网格尺寸.获得了焊接接头的残余应力场计算结果,并分析了弹丸大小、弹丸速度对喷丸残余应力场的影响规律,进而优化了喷丸参数.在此基础上利用隐式求解器与显式求解器之间的数据传递方法,将铝合金试板焊后残余应力场与喷丸处理过程进行耦合计算.结果表明,焊后试板喷丸处理对焊缝及近缝区表面残余应力、试板厚度方向残余应力分布状态均有较明显改善.

胶粉/SBS复合改性沥青与SBS改性沥青、橡胶沥青的基本性能比较研究

通过对胶粉/SBS复合改性沥青、SBS改性沥青、胶粉改性沥青进行沥青性能试验和混合料性能试验,对比分析了三种沥青在软化点、低温延度、针入度等指标上的差异以及混合料性能上的差异。考虑指标性能和成本控制的综合因素,胶粉/SBS复合改性沥青可以有更广阔的应用空间。

激光熔覆制备Cu-18Pb-2Sn涂层的组织与性能研究

探究了不同激光功率下制备的Cu-18Pb-2Sn铜合金涂层组织和性能的变化。在完成制备后,通过着色探伤对熔覆层的孔洞缺陷进行检测。利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的显微组织、元素成分和物相组成进行分析检测。选择维氏硬度仪测试熔覆层的显微硬度,并采用往复高速摩擦实验机对熔覆层的摩擦磨损性能进行测试。结果表明,通过激光熔覆制备的铜合金熔覆层中存在着较多数量的孔洞,随着激光功率的逐渐增加,熔覆层内部的孔洞数量相对有所减少。熔覆层的Cu相基体中含有网状的Pb相,同时在扫描电镜下还观察到呈点状的Pb相组织。激光功率的变化并没有对硬度产生明显影响,熔覆层的平均最高硬度在77HV左右。各试样在摩擦磨损过程中以磨粒磨损为主,并伴有较少的粘着磨损发生,试样的平均摩擦因数分别为0.370、0.369、0.368和0.360。

FV520B钢激光焊接工艺参数优化及组织性能

借助正交试验方法优化FV520B钢板激光自熔焊焊接参数,以便为后续开槽焊叶轮的激光打底焊提供参数选择依据。利用极差分析法进行焊接参数初选,以熔深为响应量,在较大的参数范围内选出符合熔深条件的较小参数范围。经参数复选,确定的优化焊接参数为:激光功率4.2 kW,焊接速度35 mm/s,光斑直径1.2 mm。选用优化参数进行对接自熔焊,观察发现焊缝熔化区(FZ)组织主要为白色的马氏体和黑色的δ铁素体,并含有少量的碳化物,其中δ铁素体呈现出蠕虫状和板条状两种形态。激光线密度对焊缝熔深的影响较大,熔深随线密度的增大而增加,呈幂函数关系;焊缝的维氏硬度随线密度的增大而略有降低。优化参数后经对接焊得到的焊缝熔化区的硬度略低于母材(BM),热影响区(HAZ)软化比较明显。拉伸实验结果表明,由于缺陷的存在,焊缝的屈服强度、抗拉强度低于母材;而无缺陷或者极少缺陷的情况下,焊缝的强度优于母材。

核级阀门堆焊密封面裂纹原因分析

某核级阀门在核电站现场存放两年后,安装调试过程中发现阀门密封面泄漏的问题。采用液体渗透剂、荧光光谱仪、扫描电镜、EDS能谱仪、金相显微镜、显微硬度计、残余应力测试仪等设备和方法对失效的阀门进行测试。结果表明:阀体密封面堆焊的硬质合金存在孔洞;断面处发现大量韧窝,属于韧性断裂;硬质合金层的残余应力处于比较高的水平,阀门在核电站现场长期存放,残余应力逐渐在孔洞处形成应力集中萌生裂纹,裂纹沿着堆焊层内部的孔洞扩展,导致阀体密封面密封失效。

316L不锈钢激光熔覆层的应力状态研究

使用316L不锈钢粉末在Q235钢板上进行了不同工艺参数的激光熔覆,并对熔覆试样进行了激光重熔和热处理,利用盲孔法对熔覆层表层及基体应力分布状态进行分析。结果表明,激光熔覆层的残余应力约为230 MPa,主要为拉应力,基体离熔覆层位置越远,残余拉应力越小。在一定范围内,随激光功率的增大,扫描速度的减小,熔覆层数的增加,熔覆层残余应力呈逐渐上升趋势。激光重熔和热处理工艺都能有效减小熔覆层的残余应力,激光重熔最多能使残余应力降低55.9%,热处理工艺能使残余应力降低70%以上;热处理温度800℃保温2 h时,可使残余应力降低83.8%。

17-4PH泵轴弯曲失效原因分析

材质为17-4PH的泵轴存放一段时间后发生弯曲。从轴上切取3块样品,对其进行1020~1060℃固溶处理和540~560℃时效处理后空冷。然后,对热处理后的样品分别进行金相观察和洛氏硬度检测。17-4PH沉淀硬化不锈钢材质的微观组织应以板条状马氏体结构为主,但是通过金相观察发现,该泵轴材质的马氏体组织中出现了大量残余奥氏体,同时,在其轴向截面上还观察到了许多条带状δ铁素体。残余奥氏体在常温下具有向马氏体转变的趋势。泵轴放置不当易造成局部产生较大拉应力,进而诱发相变导致泵轴弯曲。

激光焊接KMN钢的工艺参数及组织和性能

通过设计KMN钢板激光自熔焊的正交试验,研究了焊接工艺参数对焊缝的影响。结果表明,在选定的焊接工艺参数范围内,光斑直径对焊缝熔透程度和表面质量有显著影响。经正交试验初步选定激光焊接工艺参数为:光斑直径0.8 mm,焊接速度24 mm/s,激光功率4.2 kW。选出能量密度不同的2组参数,考察焊缝宏观形貌、显微组织和维氏硬度随焊接工艺参数的变化。发现在能量密度较高时,焊缝的熔深、熔宽较大,马氏体板条更粗,对应区域的硬度也略低。由于单板自熔焊与对接自熔焊存在一定差异,故需对优化参数进行适当调整。利用调整后的参数进行激光对接焊,将得到的接头与TIG焊接接头的力学性能进行比较,发现激光焊接头强度和塑性均高于TIG焊,而冲击韧性略低。

空调换热器铜管失效分析

对空调运行过程中冷却铜管发生腐蚀穿孔的情况进行失效分析。采用金相显微镜、扫描电镜对腐蚀失效的铜管进行微观组织观察和局部元素成分分析。结果表明,铜管内壁含有大量的Fe3+,与铜管表面氧化膜及铜基体反应,内壁表面垢层存在一定量的Cl-、Br-以及SO42-,这些离子进一步促进了铜管腐蚀穿孔。

激光除漆工艺及其对KMN钢表面组织性能的影响

采用波长1064 nm的脉冲光纤激光器对KMN钢表面环氧有机硅漆进行清洗,以搭接率和能量密度作为变量,使用单次清洗和二次清洗两种工艺,探究了激光清洗参数对基体表面粗糙度和重新涂覆漆层附着力的影响,并分析了清洗后基体表面维氏硬度随清洗参数变化的规律和原因。研究结果表明,在能量密度为4.73 J/cm^(2)和搭接率为0.4~0.7参数下,单次清洗漆层难以完全清除干净,需进行二次清洗以去除残余漆块。当第二次清洗搭接率小于0.5且能量密度小于4.25 J/cm^(2)时,基体表层金属熔化导致表面粗糙度小幅下降,但在基体粗糙度高于0.6时,不会影响重新涂覆漆层的附着力。当第二次清洗搭接率大于0.5且能量密度大于4.25 J/cm^(2)时,基材表面熔化和重新凝固引入拉应力,并发生相变和晶粒长大,导致清洗后试样表面硬度低于基材硬度。

非连续增强铝基复合材料的热变形行为研究进展

本文综述了非连续增强铝基复合材料的热变形行为理论研究方法,并描述了典型铝基复合材料的热变形机制和可加工性特征。对本构方程、加工图理论方法对流变行为和变形机制研究的可靠性进行了讨论,同时介绍了引入应变速率敏感指数和温度敏感指数作为基体合金变形机制演化辅助判据的方法。根据铝合金常见变形机制,讨论了不同类型增强体的铝基复合材料热加工变形行为特征。最后,对该领域未来的研究方向进行了展望。

工艺参数对316L激光熔覆层组织性能及残余应力的影响

选取316L不锈钢粉末以同步送粉方式在Q235钢板上进行了不同工艺参数的激光熔覆,通过光学显微镜、维氏硬度计、X射线衍射仪对熔覆试样分别进行金相观察、硬度测定和物相分析,并采用盲孔法对熔覆层表层应力分布状态进行测量。研究了激光功率、扫描速度、送粉速率对熔覆层组织和性能的影响。结果表明,在一定范围内,随着激光功率和送粉速率的增大以及扫描速度的减小,熔覆层厚度增加且微观组织逐渐变得粗大,熔覆层硬度有所降低,而残余应力呈逐渐上升趋势。

激光清洗FV520B钢表面氧化色工艺参数对表面粗糙度的影响

采用波长为1064 nm的脉冲光纤激光器对FV520B合金钢表面的高温氧化色层进行清洗,以激光功率、脉冲频率、清洗次数和基体原始粗糙度作为变量,考察各参数对试样表面氧化色清除效果及清洗后表面粗糙度的影响规律。研究结果表明:对于200#砂纸打磨的预处理样品(粗糙度约为0.503μm),当清洗激光功率为40~120 W时,清洗后试样表面粗糙度无明显变化,当激光功率为120~200 W时,随着激光功率的增大,粗糙度逐渐减小;在激光功率为120 W、脉冲频率为20 kHz的条件下,对200#砂纸打磨的预处理样品(粗糙度约为0.503μm)进行多次清洗,当清洗次数达到2时,粗糙度显著降低(粗糙度降低40.8%),继续增大清洗次数,粗糙度降低效果不明显,确定最佳清洗参数为激光功率120 W、脉冲频率20 kHz、清洗次数2。此外,当清洗参数一定时,随着预处理试样初始粗糙度的减小,氧化色层的去除率下降,且清洗后粗糙度的降低效果不明显。

重熔及退火对316L不锈钢激光熔覆层残余应力的影响

选用316L不锈钢粉末在Q235钢板上进行激光熔覆,并对熔覆试样进行了激光重熔和退火处理。利用盲孔法对熔覆层及基体的残余应力进行测试,采用光学显微镜、维氏硬度计对熔覆层进行微观组织观察和硬度测试。结果表明,激光重熔后熔覆层组织结构未发生显著改变;熔覆层经600℃退火2 h后晶粒有轻微长大,经800℃退火2 h后发生再结晶,枝状晶数量减少。经过激光重熔和退火工艺后,显微硬度仍维持较高值。激光重熔最多能使残余应力降低55.9%,而合理的退火处理工艺能使残余应力降低70%以上,800℃退火2 h时残余应力的改善效果最显著,残余应力降低了83.8%。

FV520B钢激光打底焊结合CMT填充焊焊接接头的组织和性能

采用激光焊打底和冷金属过渡(CMT)焊填充的工艺对FV520B钢进行焊接,研究了不同工艺参数下接头的组织和性能。激光打底焊后,焊缝熔化区的组织主要包括原奥氏体晶粒内平行排布的板条马氏体以及分布于原奥氏体晶界和马氏体板条界的δ铁素体;激光焊熔合线位置存在呈连续和离散状分布的δ铁素体。随着CMT填充焊热输入的增加,熔宽、熔深及热影响区的宽度均增加,激光打底焊热影响区和熔化区的组织特征逐渐消失;当CMT填充焊的热输入较低时,在紧靠填充焊熔合线的受热影响的激光焊熔化区(HALWFZ)内,晶粒在高温热影响下变为等轴状,并且随着到熔合线距离的增加而变小;当热输入量较高时,激光焊熔化区的柱状晶组织均转变为等轴晶且晶粒较大。与激光焊相比,填充焊后焊缝横截面在水平方向各区域的硬度分布更加均匀;随着填充焊热输入增加,HALWFZ的平均硬度先增大后减小。填充焊熔化区(FWFZ)的平均硬度低于激光焊熔化区(LWFZ);LWFZ在靠近熔合线处的硬度最低。填充焊后激光焊区域的强度大于母材,填充焊区域的强度小于母材。随着填充焊热输入增加,激光焊区域的冲击韧性增加。电化学腐蚀试验表明,随着热输入增加,LWFZ的腐蚀电位先升高后降低;填充焊前和填充焊后LWFZ的耐蚀性均高于母材。

超细晶纯铜的本征高周疲劳行为研究（英文）

超细晶材料由于独特的组织和性能引起了广泛的关注,然而由于在循环变形过程中极易发生应变局部化和动态再结晶,导致产生大尺度剪切带和严重的晶粒粗化,使得人们对超细晶材料的本征疲劳行为一直缺乏深入认识.本研究利用搅拌摩擦加工(FSP)方法在纯铜中制备出理想的等轴超细晶组织,对其高周疲劳行为的研究表明,FSP纯铜的疲劳极限和疲劳比与其他超细晶纯铜相比明显提高,而且疲劳后没有出现大尺度的剪切带和严重的晶粒粗化,疲劳损伤主要以挤出机制为主.在超细晶尺度内,位错相关的活动仍然占主导,但仅局限于超细晶内部,没有形成粗晶中常见的规则位错结构.