Be／CuCrZr热等静压扩散连接界面特性

采用热等静压(HIP)技术对Be与CuCrZr合金进行扩散连接,比较了不同HIP工艺下制备的Be/CuCrZr接头性能,观察了接头区域的微观组织。结果表明:在580℃,140MPa下Be与CuCrZr直接扩散连接以及采用Ti(Be上PVD镀层)/Cu(CuCrZr上PVD镀层)作过渡层的间接扩散连接均达到了较好的连接效果。材料组合及连接工艺参数等对Be与CuCrZr合金的扩散连接存在着明显的影响。表面采用Ti镀层的间接扩散连接在580℃时可有效阻止Be与Cu形成脆性相。经过580℃,2hHIP处理后,CuCrZr硬度可恢复至初始状态的77%。

碳钢热浸扩散渗铝工艺及高温氧化性能的研究

以Q235较理想的热浸镀铝工艺参数为基础,通过二元正交回归试验方法,研究得出较理想的高温扩散渗铝工艺参数,即扩散温度950℃,时间6h。最优工艺参数下表面铝层和扩散铝层的共同厚度为32.8μm,铁铝化合物的平均厚度为16.8μm。同时对热浸扩散渗铝试样进行了900℃×100h高温氧化研究,结果表明,采用最优化工艺参数扩散渗铝,所得扩散渗层分布均匀,抗高温氧化性能显著提高。

铝-不锈钢的热压扩散连接

介绍了铝-不锈钢热压扩散连接的原理以及工艺参数对接头性能的影响.除对接头进行力学性能、打压及高真空气密性试验之外,还通过金相、SEM,EPMA及XRD等方法对接头结合行为进行了观察与分析.其结果表明铝-不锈钢间相互扩散,实现了牢固连接,接头性能良好.

Al-Si合金与HR-2钢热等静压直接扩散连接研究

采用热等静压直接扩散连接方法对Al-Si合金/HR-2钢进行了研究。检测了试样的气密性、界面结合强度,采用OM、SEM、EDS、AES分析连接界面的成分与组织。结果表明:当扩散连接优化参数为T=540℃,P=120 MPa,t =1 h时,Al-Si合金/HR-2钢连接试样及试样焊接后的气密性均小于1×10^(-9)Pa·m^3·s^(-1)。试样连接界面形成明显的扩散层,界面紧密完整,未形成金属间化合物。连接试样的界面抗拉强度达56.3 MPa,压溃强度达112.5 MPa。

适用于深层页岩气井生产模拟和预测的自扩散流热耦合模型

明确高温、高压条件下页岩气的渗流规律是准确预测深层页岩气井产能的前提。为此,基于前人提出的自扩散流动模型,增加考虑温度场变化的影响,建立了渗流场和温度场耦合的自扩散流动模型(以下简称自扩散流热耦合模型),然后,将该模型与以达西定律和努森扩散为基础的渗流模型(以下简称修正达西模型)计算结果进行对比;基于自扩散流热耦合模型,分析考虑温度场变化的深层页岩气自扩散流动行为,探讨了井底温度变化对深层页岩气采出程度的影响;进而将自扩散流热耦合模型应用于四川盆地长宁区块上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一口页岩气水平井的生产模拟。研究结果表明:①在相同参数下,采用自扩散流热耦合模型计算的页岩气产量大于修正达西模型计算值;②考虑温度场变化时,自扩散系数剖面出现峰值,气体密度剖面出现谷值,并且峰值/谷值对应数据点同步向地层内部移动,说明自扩散系数影响着气体传质速率,并且随着生产的进行,近井低温对气体自扩散的影响范围不断增大;③当井底温度低于地层温度时,近井气体自扩散系数减小,发生气体近井阻塞现象,从而使气井产量降低;④根据现场实例井的生产模拟结果,考虑温度场的变化,自扩散流热耦合模型能够更加准确地模拟深层页岩气井产量。结论认为,所建立的自扩散流热耦合模型可靠性和准确度更高,可以用于深层页岩气井的生产模拟和预测。

热压扩散法制备钛钢复合板的研究进展

用热压扩散法制备钛钢复合板操作简单、工艺安全、无污染、成本低,目前在工业生产中应用较为广泛。综述了热压扩散钛-钢复合连接机理、影响热压扩散钛-钢复合连接的因素和热压扩散钛钢复合板的制备方法。同时,对热压扩散法制备钛钢复合板的研究提出展望。

热等静压扩散连接反应层元素互扩散的动力学模拟计算

通过DICTRA-THERMO—CALC动力学和热力学联合计算软件对DD402单晶和Rene95粉末高温合金进行热等静压扩散连接反应层元素互扩散规律的模拟计算.计算结果表明,此种模拟计算方法可以较好地反应扩散偶中元素的互扩散规律,与实验结果基本吻合.在此基础上,分析计算了温度和时间对扩散连接过程中Al元素互扩散规律的影响.最终得出此种模拟计算方法可以为热等静压扩散连接工艺的制定和优化提供较好的理论依据.

热压烧结-扩散焊金刚石复合体的工艺研究

主要研究了热压烧结-扩散焊金刚石复合体工艺中焊接温度、保温时间和焊接气氛对复合体相对密度、硬度和抗弯强度的影响。结果表明:适当提高焊接温度和延长保温时间可提高胎体的合金化程度,从而使胎体的组织细密,力学性能提高。由于焊接温度过高或者保温时间过长,可导致晶粒长大,最终使材料力学性能下降。真空热压烧结-扩散焊可使胎体不被氧化,促进粉末之间的扩散金属化,与非真空热压烧结-扩散焊相比能明显提高胎体的力学性能。

Soret效应和Dufour效应对盐梯度太阳池热盐双扩散的影响研究

该文建立盐梯度太阳池数学及物理模型,考虑Soret效应和Dufour效应对热盐双扩散的作用,采用格子Boltzmann方法,以C++为平台分别对速度场、温度场和浓度场进行描述。选取不同的Soret数和Dufour数,得到速度、温度和浓度的微观变化情况,讨论Soret效应和Dufour效应对盐梯度太阳池热盐双扩散的影响。结果表明:Soret效应对传热和传质均具有促进作用;Dufour效应对传热具有一定的抑制作用,对传质具有促进作用,Soret效应比Dufour效应对盐梯度太阳池热盐双扩散的影响作用更强烈。

基于孔隙尺度的大豆粮堆热湿耦合传递的研究

开展通风干燥过程中粮堆孔隙结构分布以及热湿耦合传递规律的研究,可为安全储粮以及干燥系统的设计提供理论依据。以大豆填充床为研究对象,基于局部质量和热量的非平衡原理,建立了大豆填充床通风干燥过程双扩散热湿传递模型。采用离散元法-有限容积法数值模拟了干燥条件下填充床内孔隙率、气流路径分布以及温度和水分耦合传递规律。结果表明:填充床的径向孔隙率呈振荡分布,近壁面孔隙率较大而填充床中轴线附近孔隙率较小,会使气流路径迂曲度呈现不规则分布;填充床的干燥速率主要受干燥空气温度和大豆颗粒含水量的影响;在干燥空气的相对湿度为17%及温度分别为35、45、55和65℃的条件下,前20 min填充床的干燥速率分别为0.077%/min、0.083%/min、0.089%/min和0.096%/min。

金属材料内部缺陷试块的热压扩散连接制备方法

针对空腔类缺陷的人工模拟无损检测试块的研制,提出热压扩散连接技术的制备方法。利用热压扩散连接方法,制备内部含有三种不同规格尺寸人工模拟缺陷的试块。分析结果表明,试块连接区域熔合较好,熔合线难以区分;基体组织未发生明显变化;试块内缺陷尺寸发生变化且呈现一定变化规律,变形率与缺陷边界夹角和缺陷所呈角度大小有关。试块宏观尺寸呈现一定的形变,无损检测及金相分析结果显示人工缺陷边界清晰,基体连接区域扩散连接充分且组织无有害缺陷。热压扩散连接法应用于空腔类缺陷的人工模拟无损检测试块的研制工作具有可行性。

热压扩散焊接法制备钛-钢复合材料及性能研究

利用热压扩散焊接法法制备钛一钢复合材料。采用用扫描电镜、EDS分析、拉剪试验和三点弯曲试验等方法，研究了扩散焊接温度对钛一钢复合界面附近形貌、成分、界面剪切强度和弯曲性能的影响。结果表明：热压扩散焊接法在压力3MPa，真空度≥10-3Pa，保温时间1h，焊接温度≥820℃的条件下，有Ti、Fe原子相互扩散，可实现冶金结合；在焊接温度≥740℃条件下，钛钢界面的拉伸剪切强度都大于基体强度；在740～840℃的焊接温度下，抗弯曲性能随温度升高而先增大后减小，800℃的抗弯曲性能最强，达到29．71MPa。

K418B和FGH91双合金热等静压扩散连接的动力学模拟研究

采用DICTRA动力学软件和Thermo-Calc热力学软件对K418B铸造高温合金和FGH91镍基粉末高温合金进行热等静压扩散连接动力学模拟研究。主要进行两种不同的高温合金在热等静压扩散连接反应层中的元素互扩散规律模拟计算。利用热力学软件模拟确定两种合金在不同温度下的相分布情况,为成分的确定和温度的选取提供参考。在热力学相分析的基础上,利用动力学软件计算不同温度、不同时间扩散连接界面的元素分布情况,得到界面元素互扩散区宽度随时间和温度变化的增长规律,综合考虑过高温度和保温过长时间增加的设备负担,提出热等静压(Hot iso-static pressing,HIP)扩散连接的优化工艺范围,即连接温度为1 120～1 150℃、扩散时间为3～5 h是较合适的扩散连接工艺范围。

超短激光脉冲加热薄板的广义热弹扩散问题

由于超短激光脉冲具有功率密度高、持续时间短、加工精度高等优势,近年来被广泛应用于超精细加工、光学储存和微电子器件制造等领域.本文基于L-S型广义热弹扩散理论,建立了考虑材料记忆依赖效应和空间非局部效应的记忆依赖型非局部广义热弹扩散耦合理论,它能够准确预测几何尺寸与内部特征尺寸相近结构的热弹扩散瞬态响应.推导了所建理论的控制方程,并基于拉普拉斯积分变换获得了控制方程的解.作为算例,利用所建理论和求解方法研究了半无限大薄板受非高斯激光脉冲加热和化学冲击联合作用下的热弹扩散瞬态响应问题,得到了薄板的温度、化学势、位移、应力和浓度等随非局部参数、热时间迟滞因子和扩散时间迟滞因子等参数变化的分布规律.结果表明:传热对传质影响显著,传质对传热影响甚微;非局部参数对位移、应力影响显著,对温度、化学势和浓度几乎没有影响.该理论及求解方法的建立,旨在实现材料在机械、热、化学势等冲击作用下传热传质瞬态响应的准确预测.

多元镀层对C/Al热压扩散界面的影响

结合热压扩散工艺和NiCuMn镀层碳纤维,研究了多元镀层对CA/l界面结合性能的影响;分析了镀层含锰量对界面反应的作用机制。采用优化的热压扩散工艺C,A/l复合材料的拉伸强度可以达到180MPa左右。

316L不锈钢/T2紫铜热等静压扩散连接接头的微观组织与力学性能

采用热等静压(hot isostatic pressing,HIP)工艺对棒材316L不锈钢/T2紫铜进行连接,分析连接界面微观组织和力学性能.结果表明,在塑性变形和扩散反应的连接机制下,异种金属连接接头结合良好,两侧基体元素发生了明显的互扩散,最终形成了3.9μm厚的扩散层,扩散层分为两侧的扩散影响区(diffusion affected zone,DAZ)和中间反应层(reaction layer,RL),扩散层及其附近的T2紫铜侧有树枝状的γ-Fe相、条状α(Cu,Ni)相和不规则块状富Cr相析出.硬度试验结果表明,连接接头硬度要高于较弱T2紫铜母材,接头平均硬度为94 HV0.1,未出现硬度突变的现象,表明接头没有脆性金属间化合物生成,拉伸试验最终在T2紫铜母材断裂,断裂机制为韧性断裂,最大抗拉强度为165 MPa,接头及其附近析出相的弥散分布形成了第二相强化机制,阻碍位错的运动,最终使得连接接头具有较高的硬度和较好的结合强度.

金刚石/Ti热压扩散过程的分子动力学模拟

目的应用分子动力学模拟金刚石与Ti在热压扩散过程中的界面原子扩散和TiC生成过程。方法采用改进型嵌入原子势函数(MEAM)描述Ti、C和Ti-C之间的相互作用,将模拟过程分为弛豫、热压和保温3个阶段,模拟出金刚石与Ti界面间的原子扩散带厚度、原子扩散速度和TiC的成键过程。为了验证分子动力学模拟结果,进行了聚晶金刚石与钛箔的热压扩散试验,在聚晶金刚石表面制备了Ti涂层。利用扫描电子显微镜观察聚晶金刚石与Ti涂层之间的界面,并进行EDS分析。利用X射线衍射仪分析聚晶金刚石与Ti界面的物相组成。结果模拟结果显示,在弛豫、热压和保温3个阶段,金刚石与Ti之间的扩散带厚度分别为0.8709、0.8889、2.0565 nm,从弛豫到热压阶段,扩散带厚度增加了2.07%,从热压到保温阶段,扩散带厚度增加了131.35%;C原子均方位移曲线斜率为1.8774×10^(-5),Ti原子的均方位移曲线斜率为1.0167×10^(-5),C原子的均方位移的斜率比Ti原子的均方位移的斜率快84.66%;在弛豫20 ps后,C原子的游离键靠近Ti原子,在100 ps的热压过程中,C原子和Ti原子之间形成少量的Ti-C键,在500 ps的保温过程中,在界面间生成大量的Ti-C键。聚晶金刚石与Ti结合紧密、平整,用EDS测试出聚晶金刚石与Ti界面间的扩散带厚度为5.7μm,在聚晶金刚石与Ti界面的XRD图谱测到了TiC衍射峰。结论在金刚石与Ti的热压扩散过程中,C和Ti原子之间存在明显的原子扩散现象,形成了具有一定厚度的扩散带。在金刚石与Ti的界面区域的原子扩散中,C原子的扩散能力和扩散速度大于Ti原子,并在扩散界面内生成了Ti-C键,金刚石与Ti之间形成了化学结合,有助于提高金刚石表面与Ti涂层的结合强度。

扩散效应对无限大板广义热弹响应的影响

基于Sheiref等发展的广义热弹性扩散理论,建立该理论的有限元控制方程,采用直接在时间域求解有限元方程的方法研究了无限大各向同性板受到冲击载荷的广义热弹性响应问题。将所得响应(温度、位移、应力等)与L-S广义热弹性理论得到的结果进行比较,发现在不同类型载荷的冲击下,扩散效应对冲击的响应有着不同的影响,所得结论对工程应用有一定的指导意义。

ASP60粉末高速钢与W18Cr4V热压扩散焊工艺与焊接性能研究

目的研究采用ASP60粉末高速钢与W18Cr4V高速钢异种材料焊接的方式,以降低高性能粉末高速钢材料的损耗率,提高生产效益,同时摸索出具有优异接口组织和界面结合力的焊接工艺。方法通过单一变量的原则研究焊接温度、压力以及保温时间对焊接性能的影响,同时根据各组参数下接口处的宏观形貌、力学性能及微观组织(SEM),分析确定出最佳的焊接工艺。结果当焊接温度为1000℃,焊接压力为25 MPa,焊接保温时间为30 min时,材料获得最佳的焊接性能,此时材料拉伸强度为1157 MPa,且断口沿W18Cr4V一侧断裂。结论焊接温度、压力以及保温时间均对材料的焊接性能起着至关重要的作用。

广义热弹性扩散下非等径颗粒的烧结驱动力分析

在广义热弹性扩散理论框架下建立非等径两颗粒系统三维有限元模型,研究颗粒系统温度场和浓度场的分布规律,分析场分布对脉冲电流烧结初期迁移驱动力的影响。结果表明,颗粒颈部空位浓度梯度、温度梯度、由温度场和应力场产生的浓度梯度是颗粒颈部物质迁移的共同驱动力。烧结颈部的温度会产生两次突变,烧结过程中小颗粒一直保持高温状态;温度变化会引起浓度改变,使得颈部浓度高于边缘浓度;热扩散占总扩散通量的2/3,浓度扩散占1/3,因此烧结颈部的热扩散驱动力和浓度扩散驱动力是脉冲电流烧结过程的主导驱动力,提高热扩散能力和浓度扩散通量可显著提高烧结过程驱动力。非等径颗粒的烧结驱动力远远大于等径颗粒,为非等径颗粒的烧结比等径颗粒更为迅速提供了理论依据。