保压腔对异种金属摩擦焊塑性变形层影响

采用中断试验方法,研究两种强度相差较大的金属摩擦焊时,保压腔对塑性变形层形成、扩展及其厚度等特征的影响,揭示了保压腔条件下强度相差较大的异种金属摩擦焊的机理,扩大了摩擦焊的应用范围.

潜北断层下降盘潭口盐泥隆起塑性变形机制及油气地质意义

江汉盆地潜江凹陷潜北断层下降盘潭口凸起的成因是该区多年关注的问题之一。通过地震剖面解析，认为是由渔洋组一新沟嘴组和荆沙组一潜江组两套多层盐泥侵一底辟刺穿形成的大型盐泥隆起，主要形成于荆河镇组沉积之后，将完整的潜江凹陷分割成3个次洼；盐泥隆的成因是在差异负载和重力滑脱动力作用下潜北断裂下降盘塑性侧向上侵推挤，与上升盘重力滑脱推覆造成南北双向挤压上拱，形成了以汉水断层面为底板、中部为盐泥隆核、上层盐泥上部膝折一断褶穹窿3层结构；强烈塑性变形使潭口地区潜北断层面中部塑化一揉皱消失，上部强拱左旋翻转成平卧断层；各个构造层盐泥塑性变形程度和形态差异与构造层盐泥含量、盐泥比有关；盐泥隆是形成各种油藏类型的关键因素，潜三段、潜四上段、新沟嘴组中被盐泥隆和刺穿作用形成的地层、岩性油藏是该区具有勘探潜力的油藏类型，且被近期钻探证实。

滚动接触零件近表面损伤层厚度的确定

以列车车轮试件近表层损伤分析为例,在大量试验数据的基础上利用数值分析方法研究车轮试件近表层硬度值随深度变化规律,并且提出两种确定硬化层厚度的方法。结果表明车轮试件近表层硬度值随着深度的增加而减小,其分布规律与某个指数函数的曲线非常接近,故可以将该函数作为滚动接触试件近表层硬化规律的经验公式。拟合偏差法和固定比例法均能有效的表征试件近表层损伤层厚度,相比于直观法得到的损伤层厚度更具说服力,并且采用拟合偏差法得到的结果更具有实际意义,该方法为以后分析滚动接触试件近表层损伤厚度提供有益的参考。

异种金属和镀层金属的焊接

采用中断试验方法,研究两种强度相差异种金属摩擦焊的机理,扩大了摩擦焊接的应用范围。研究表明:(l)有保压腔时,塑性变形层最初产生的位置比无保压腔时向外圆移动;(2)相同摩擦位移条件下,有保压腔时塑性变形层向外圆方向的扩展速度比无保压腔时快;(3)给定摩擦压力和相同摩擦位移条件下。

各向异性对IC10高温合金磨削表面完整性的影响

目的探究IC10单晶高温合金缓进磨削表面完整性的影响因素,提高关键零件的使用性能。方法通过制备不同晶面、同一晶面不同晶向试块,采用刚玉砂轮在同一工艺参数下开展缓进磨削实验,研究各向异性对工件表面粗糙度、表面形貌、显微硬度和塑性变形层的影响。结果在vs=20 m/s,vw=150 mm/min,ap=0.2 mm条件下,不同晶面磨削后的平均表面粗糙度Ra为0.3~0.4μm,其中(001)晶面加工后的平均表面粗糙度Ra为0.32μm,加工纹理均匀且轮廓起伏变化程度最小,(011)晶面的平均表面粗糙度Ra为0.35μm,(111)晶面的平均表面粗糙度Ra为0.39μm,其表面出现了深的犁沟及凹坑等现象;不同晶面加工后工件表面均发生了硬化,硬化程度由强到弱依次为(001)、(011)、(111)晶面;不同晶面磨削后表面存在微米级厚度的塑性变形层,其中(111)晶面塑性变形层最厚,厚度为3.6μm,(011)和(001)晶面的厚度分别为2.8、2μm。(001)晶面在不同晶向磨削后工件的表面粗糙度、表面形貌、显微硬度和塑性变形层则无明显的规律性变化。结论IC10单晶高温合金各向异性对磨削后工件表面完整性具有一定影响,不同晶面由于塑性变形难度存在差异,导致磨削后其表面完整性存在规律性变化,其中(001)晶面加工后的表面粗糙度最低,加工纹理最平整,显微硬度最大,塑性变形层厚度最小。由于显微组织呈现随机分布的圆形、方形、三角形等形态,且不规则,导致同一晶面不同晶向对磨削后工件表面完整性的影响无明显规律。

铁路车轮轮辋疲劳裂纹和踏面剥离掉块的微观伤损因素分析

以某型铁道车辆装用的3组(20个为1组)车轮(其中,1组车轮的轮辋出现疲劳裂纹,1组车轮的踏面存在剥离掉块,1组车轮运行30万km未出现伤损)为研究对象,采用ASPEX自动扫描电镜系统研究3组车轮轮辋中非金属夹杂物的组成、性质及定量关系,并采用扫描电子显微镜和金相显微镜,研究轮辋疲劳裂纹、踏面剥离的伤损形貌和特征,分析导致轮辋疲劳裂纹和踏面剥离的微观伤损因素。结果表明:辋裂车轮中的非金属夹杂物以脆性夹杂物为主,约占非金属夹杂物总数的85%,并且断口中存在的毫米级脆性氧化物类夹杂物属于冶炼或浇注过程中混入的耐材或熔渣等外来物,这是轮辋疲劳裂纹形成的主要原因;在踏面剥离掉块车轮和未损伤车轮中,塑性非金属夹杂物占绝对多数,分别约占非金属夹杂物总数的84%和93%,踏面剥离掉块车轮的踏面塑性变形层平均厚度约为1mm,为未伤损车轮踏面塑性变形层的10倍,说明踏面塑性变形层的相对变形量较大是导致车轮踏面剥离掉块的主要原因。

表面喷丸工艺对Super304H奥氏体耐热钢组织与性能的影响

采用表面喷丸处理在Super304H钢表面制备出大塑性变形层,利用扫描电子显微镜(SEM)、金相显微镜、X线衍射仪(XRD)和显微硬度计对喷丸表面及塑性变形层不同深度的组织和硬度进行表征,并对试样在喷丸过程中的组织结构变化进行研究。研究结果表明:Super304H钢经喷丸处理后,表层通过塑性变形产生高密度的位错、层错并细化晶粒,同时获得形变诱发马氏体,从而形成了一定厚度的剧烈塑性变形层。随着喷丸时间增加,晶粒越细小,马氏体相越多;喷丸处理后表层硬度显著提高,是原始试样硬度的2倍以上。

U68CuCr与U75V轨道钢磨损行为研究

目的研究耐蚀轨道钢U68CuCr的磨损性能及损伤机理。方法利用M200型摩擦磨损实验机进行轨道钢U68CuCr和U75V与车轮钢滚动对磨实验。运用电子分析天平测量轮轨失重,来研究轮轨磨损随时间的变化规律。通过扫描电子显微镜、超景深显微镜观察轮轨表面损伤形貌。结果磨损初始的15h,U68CuCr磨损量大于U75V。磨损40h时,U68CuCr与U75V的磨损量基本相同,但随时间增加,U68CuCr的磨损量将低于U75V钢。在干态实验下磨损,钢轨表面存在未剥落的片状氧化物以及其剥落后留下的凹坑和划痕,并伴有塑性变形,而车轮表面没有残留的片状氧化物。磨损过程中,钢轨亚表层为塑性变形区,珠光体发生变形,产生加工硬化,使塑性变形层的硬度高于基体。结论 U68CuCr既具有良好的耐磨性,又有高的耐腐蚀性,能改善钢轨使用性能。氧化磨损是钢轨表面损伤的主要方式,磨损是氧化与剥落交错重复出现的过程。

车轮材料对轮轨系统匹配性能的影响

利用MMS-2A型微机控制摩擦磨损试验机研究4种含碳量不同的车轮材料分别与PD3热轧钢轨进行匹配的磨损与疲劳性能。结果表明:随着车轮材料的含碳量增加,硬度增大、耐磨性增强,导致磨损量降低,轮轨系统的磨损量呈现先减小后增大的趋势;车轮试样的塑性变形层厚度随含碳量的增加而减小,抗疲劳性能加强;车轮试样表面由严重剥落损伤向轻微剥落转变,伴随有一定的黏着磨损;钢轨试样表面以剥落磨损为主。

保压腔条件下异种金属摩擦焊顶锻力研究

研究了保压腔条件下异种金属摩擦焊的顶锻过程,运用塑性力学中的上限原理分析了顶锻过程中塑性变形区的速度场和应变场,并导出了能发生顶锻位移的最小顶锻力的理论表达式。同时用实验手段研究了顶锻力与顶锻位移之间的关系,并通过接头性能的考核试验,验证了上述关系理论。

阳逻大桥钢锚箱焊缝超声冲击降低焊接残余应力工艺试验研究

基于超声冲击消除焊接残余应力机理及特点,利用磁致伸缩效应方法,对在超声冲击后焊缝区域不同深度残余应力有不同变化的系列试验进行测试,结果表明,超声冲击后表面塑性变形层深度内残余拉应力可以大幅降低、甚至产生一定压应力。试验结果的数据分析对超声冲击方法消除焊缝残余应力的工艺研究与工艺制定具有较大的实用价值。

试验机转轴微动损伤机制分析

转轴是试验机的重要传动部件,由于扭转载荷和垂向载荷的作用,转动轴在其与轴承内圈过盈配合面处会出现微动损伤。利用扫描电镜、EDX等微观分析手段对失效转动轴损伤部位进行分析,通过分析,得出转动轴的微动损伤机制为:转动轴表面的微动磨损主要以磨粒磨损和黏着磨损为主,在损伤部位萌生的微动疲劳裂纹具有多源性,且扩展角度较小,损伤部位剖面的塑性变形层沿转动轴轴线分布不均,且转动轴左端的塑性变形层比右端厚。

车轮踏面不圆顺对高速列车轮轨界面黏着与车轮表面损伤的影响

在JD-DRCF/M型滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了有/无偏心车轮配副的轮轨滚滑接触摩擦学试验,对比分析了一阶不圆顺车轮和正常圆顺车轮对轮轨界面黏着、车轮表面损伤与滚动接触疲劳特性的影响。结果表明:车轮不圆顺会显著减小轮轨间黏着系数,湿态下不圆顺车轮的轮轨黏着系数不足0.2,影响列车安全运行和牵引效果;车轮不圆顺明显加剧了钢轨磨耗,同时导致车轮沿周向的表面损伤表现出显著差异。具体来说,凸起侧附近疲劳剥落和撕裂断口特征最为明显;迎向凸起侧较背向凸起侧表面剥落更严重、疲劳裂纹扩展角更大;迎向凸起侧表面点蚀现象相对明显,背向凸起侧车轮表面黏着层堆积严重;此外,随着车轮滚动半径r_(θ)由最小值到最大值再到最小值循环变化,不圆顺车轮沿周向的表面粗糙度、表面硬度和塑性变形层厚度大致均呈先逐渐增加、经过凸起侧附近后又逐渐下降的趋势。