32Cr3Mo1V表面激光熔覆TiC/钴基高温合金组织和性能研究

针对铝热轧辊套表面因高温摩擦磨损失效的问题,采用同轴送粉式激光熔覆在32Cr3Mo1V表面制备不同质量分数(0%、5%、10%、15%)TiC/Co-08高温耐磨熔覆涂层。分析了该熔覆层的显微组织形貌、相组成及微区成分;测试了显微硬度、高温摩擦磨损性能。结果表明,Co-08涂层主要由γ-Co及晶间碳化物组成,其磨损形式为氧化磨损和磨粒磨损。TiC添加量为5%时,晶间组织碳化物含量减少,涂层中Fe元素含量升高,涂层显微硬度降低,摩擦系数有所升高,磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损。TiC含量≥10%时,晶间碳化物含量升高,涂层中析出细小的TiC颗粒,有效提高了涂层的显微硬度,其摩擦系数也明显降低,磨损机制主要为氧化磨损及轻微的磨粒磨损。当TiC添加量为5%时,涂层显微组织变得粗大且显微硬度及高温耐磨性均降低。随着TiC含量的继续增加,涂层中重新析出小尺寸TiC增强体,且晶间碳化物含量也有所上升,其显微硬度及高温耐磨性也随TiC含量的增加而升高。在TiC含量≥10%时,TiC/Co-08复合涂层具有良好的高温耐磨性。

深共熔溶剂提取桑黄黄酮及体外降血糖、结合胆酸盐能力分析

从7种深共熔溶剂中筛选最适合用于桑黄黄酮化合物提取的溶剂体系,采用响应面优化深共熔溶剂提取桑黄黄酮的工艺,筛选最佳黄酮回收树脂,并分析其体外降血糖和结合胆酸盐能力。试验结果表明,乙二醇与氯化胆碱组成的深共熔溶剂体系最适合提取桑黄黄酮,最佳提取工艺为深共熔溶剂含水率30%,乙二醇与氯化胆碱的物质的量比为8.21∶1,料液比=50∶1(mg∶m L),提取温度64℃,提取时间43 min,在此条件下,桑黄黄酮得率为(8.85±0.34)%,较体积分数为60%乙醇提取的得率提高了2.02倍。9种大孔树脂中,AB-8型大孔树脂对桑黄黄酮的回收率最高,为85.25%;纯化后桑黄黄酮的纯度提高了6.12倍。桑黄黄酮抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性的IC_(50)值分别为1.19 mg/m L和1.28 mg/m L,结合牛磺胆酸钠和甘氨胆酸钠的IC_(50)值分别为0.62 mg/m L和1.19 mg/m L,表明桑黄黄酮具有较强的调节血糖和血脂能力。实验表明,深共熔溶剂结合大孔吸附树脂富集回收可以绿色高效地从桑黄中提取黄酮类化合物。

低共熔溶剂抑制煤自燃的机理

化学阻化是防治煤自燃的重要手段之一,提出了一种基于低共熔溶剂(DES)的类离子液体阻化方法。首先,采用加热法制备并筛选了7种室温低共熔溶剂,分析了不同DES处理后煤样的官能团及热力学特性变化规律,在此基础上采用密度泛函理论分析了DES中氢键强度对煤理化性质的改性差异,推导了低共熔溶剂的阻化机制及其最佳氢键强度。研究结果表明:DES处理后煤中氢键网络被破坏重排,脂肪烃与芳香烃相对丰度增加了10%~37%,脂肪族支链结构参数降低了9.38%~20.65%,含氧官能团(C=O和C—O)相对丰度下降了22.88%~56.94%,游离的小分子化合物和矿物质被溶出。DES处理后煤的蒸发脱附阶段质量损失和吸氧增重阶段的吸氧量减小,低温氧化阶段和热分解阶段放热量降低,减小幅度分别为8.94%~77.51%和5.40%~26.20%。氢键受体(HBD)作用点位电负性越强,与氢键供体(HBA)形成的DES团簇氢键强度越大。DES中氢键强度与煤中氢键网络破坏程度呈正相关关系,与吸氧增重阶段的吸氧量和低温氧化放热量及矿物质脱除率呈局部相关性。DES通过溶解煤中活性成分削弱煤的低温氧化强度。并通过促进氢键重排,将低热稳定性氢键转换为热稳定性更高的环状氢键四聚体和OH—N氢键,以此提高煤的断键吸热量。但过高的氢键强度将会抑制活性侧链的脱除和溶解,因此抑制煤自燃的低共熔溶剂的最佳氢键强度应控制在69.45~160.00 kJ/mol。

熔压温度对光纤面板抗弯强度的影响

光纤面板在微光夜视、空间探测、核诊断、医学诊疗等领域有着广泛的应用,在使用过程中对强度有一定要求,目前缺少相关研究,本文研究了熔压温度对光纤面板x、y、z三个方向抗弯强度的影响,采用三点弯曲法测试光纤面板的抗弯强度。结果表明:熔压温度为660℃时,二次复丝之间熔合不充分,存在间隙,光纤面板抗弯强度较低,x、y、z方向抗弯强度分别为107、93、114 MPa;熔压温度为670℃时,二次复丝之间间隙消除,但依然存在界面,抗弯强度有所提升,x、y、z方向抗弯强度分别为110、109、125 MPa;熔压温度为680℃时,二次复丝充分熔合,此时光纤面板抗弯强度在x、z方向满足复合材料混合定律,分别为123、127 MPa,y方向芯玻璃作为增强相对皮玻璃起到增强作用,抗弯强度为113 MPa。本文研究对提高光纤面板强度以满足装管和使用需求具有重要意义。

脉冲激光熔覆Inconel 718涂层热行为数值模拟及其对显微组织的影响

目的揭示脉冲激光作用下Inconel 718合金涂层凝固传热行为的演化机制,改善涂层中Nb、Mo元素偏析现象,提升Inconel 718合金熔覆涂层的力学性能,为优化Inconel 718熔覆涂层质量提供理论依据。方法综合考虑物性参数随温度、脉冲激光热源、粉末传输形式,以及凝固过程中相变潜热对涂层凝固热行为的影响,构建脉冲激光熔覆传热模型。基于数值模拟技术和激光熔覆试验,利用VHX-2000电子显微镜对涂层显微组织形态进行分析验证,采用日立SU8010场发式扫描电镜观察分析显微组织和元素偏析情况,并使用显微硬度计测试涂层的硬度值。结果由数值模拟分析结果可知,脉冲激光涂层的冷却速度、温度梯度、凝固速度均大于连续激光涂层,其枝晶生长细密且No、Mo元素呈弥散分布,显微组织自底向顶以平面晶、胞状枝晶、柱状枝晶、等轴枝晶等形式存在,Laves相的体积分数降低至2.93%,在细晶强化和固溶强化作用下,熔覆涂层的平均显微硬度提升至307HV0.1。结论脉冲激光涂层热行为数值模拟分析结果符合Inconel 718涂层组织形态快速凝固变化的规律,数值模型可靠。脉冲激光形成的高冷却速度和高温度梯度,能在一定程度上抑制Inconel 718合金涂层中Nb、Mo元素的偏析,离散并细化γ枝晶组织,降低Laves相的体积分数,显微组织在细晶强化和固溶强化双重作用下,提升涂层的力学性能。

同轴送粉激光熔覆的粉末熔化过程建模与仿真

同轴送粉激光熔覆中,粉末与激光的交互作用会直接影响熔覆成形的精度与质量,红外摄像无法直接获得激光内粉末的熔化行为,因此通过分析粉末对热量的吸收情况,使用高速摄像系统采集粉末熔化的动态行为,并建立粉末熔化过程的动态解析模型,通过仿真分析激光功率对不同熔化阶段的影响,及粉末进入熔池时的温度特征.结果表明,高速摄像系统采集粉末在激光中的动态熔化行为中存在“固态→固液两相态→液态”3个典型熔化特征阶段,粉末熔化动态行为可以使用数学解析模型解析,而不同阶段的热物理行为具有粉末与激光热交互作用的动态解析模型,分析了激光功率、离焦量、载粉气流量对粉末熔化行为的影响,同时通过仿真分析不同激光功率对各个特征阶段持续时间的影响,预测粉末颗粒到达基材的温度分布,发现激光功率从100 W增加至1 500 W时,粉末进入熔池的温度呈非线性变化,温度从750℃增加至3 250℃.

熔喷专用茂金属聚丙烯的中试开发

在75 kg/h Spheripol工艺聚丙烯中试装置上,使用茂金属聚丙烯催化剂开发出熔喷专用茂金属聚丙烯MPH1500Y,并进行了熔喷无纺布的加工应用研究,同时对驻极处理的熔喷无纺布性能进行分析。结果表明:MPH1500Y的熔体流动速率约为1500 g/10 min,相对分子质量分布为2.9;MPH1500Y在加工应用过程中可纺性好,喷出、成网、收卷顺利,熔喷无纺布的纤维结构蓬松、形态均匀且细长,添加驻极母粒并经静电驻极处理后有效提高了熔喷无纺布的过滤效率,改善了熔喷无纺布的加速老化性能。

介观领域中的激光熔透信号物理特性研究

可靠熔透在线检测是激光焊接智能制造领域的重要问题,但是激光熔透信号属于介观尺度光学信号,而传统检测方法受宏观采样手段局限无法有效获取介观熔透信息.所以开展激光匙孔内部更深层次的介观领域特性研究,对于实现可靠熔透在线检测具有重要的指导意义.试验通过自制的光学成像系统,在红外特定谱段下捕捉到了介观熔透信号,研究表明该信号具有隐蔽性强、指向性高、波动性大、趋势性显著的物理特性,并充分证明了介观熔透信号复杂波动表面下的趋势性特征.通过抽象化提取和比对分析发现,该特征不但重复性较好、受焊接热反应本质制约,更与激光焊接熔透状态具有较好的一致性.通过该项研究可为开发介观尺度激光熔透可靠在线检测提供重要理论支撑.

Cr_(3)C_(2)/WC的添加对Stellite 12熔覆层耐磨耐蚀性的影响

目的 提高Stellite 12熔覆层的耐磨耐蚀性能。方法将Stellite 12合金粉末与碳化物(Cr_(3)C_(2)、WC)混合,采用激光熔覆技术在H13钢板上制备复合熔覆层。通过超景深显微镜和XRD分析其显微组织和物相,通过显微硬度测试、摩擦磨损试验和电化学腐蚀试验,分别评价熔覆层的硬度、耐磨性和耐蚀性,并通过超景深显微镜对磨痕形貌进行分析。结果添加碳化物后,熔覆层的微观组织以柱状晶和树枝晶为主,物相主要由γ-Co固溶体和碳化物(M23C6、M7C3)组成;Cr_(3)C_(2)的添加使得熔覆层的硬度降低,由610HV0.2降至530HV0.2,但耐磨性得到提高,磨损量由0.45 mm^(3)降至0.33 mm^(3),下降了28%,耐蚀性得到提高,腐蚀电位由-0.385 V增加到-0.264 V,腐蚀电流密度由9.269×10^(-10)A/cm^(2)降至1.496×10^(-10)A/cm^(2),极化电阻由3.982×10^(7)Ω·cm^(2)提升至2.424×10^(8)Ω·cm^(2),提高了1个数量级;WC的添加使其硬度由610HV0.2提高至750HV0.2,磨损深度变浅,磨损量由0.45 mm3降至0.19 mm^(3),下降了43%,但耐腐蚀性有所降低。3种熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。结论WC的添加可以有效提高熔覆层的硬度和耐磨性,但耐腐蚀性有所降低;添加Cr_(3)C_(2)后,耐蚀性得到显著提高,耐磨性略微提升,但硬度降低。

超声辅助低共熔溶剂法提取太白贝母总黄酮及其抗氧化活性研究

采用超声辅助低共熔溶剂法提取太白贝母总黄酮,以太白贝母总黄酮提取率为考察指标,通过单因素实验和响应面法对提取工艺进行了优化,并通过DPPH自由基清除实验和ABTS自由基清除实验研究了其抗氧化活性。结果表明,在超声功率为69 W、料液比为1∶18(g∶mL)、超声温度为79℃、超声时间为27 min的最优工艺条件下,太白贝母总黄酮提取率可以达到17.7004%,与预测值相差极小;太白贝母总黄酮是一种强抗氧化剂,对DPPH自由基、ABTS自由基具有较强的清除能力,在浓度为16 mg·mL^(-1)时,清除率分别达到82.15%、90.42%,与VC无明显差异。超声辅助低共熔溶剂法操作简便、提取率高,适用于太白贝母总黄酮的提取。该研究为太白贝母药材资源的开发利用提供了参考。

稀土镁合金表面激光熔覆AlSi12/TiN复合涂层的组织及性能研究

采用高速激光熔覆技术在Mg-Gd-Y-Zr镁合金表面制备了AlSi12/TiN复合涂层。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、摩擦磨损实验以及电化学分析测试等方法,研究不同含量陶瓷强化相Ti N涂层的显微结构、熔覆层结合强度、摩擦磨损性能以及耐腐蚀能力。结果表明,复合涂层主要由α-Mg、Mg_(2)Si枝晶、Al_(12)Mg_(17)、Al_(3)Mg_(2)金属间化合物以及Ti N强化相组成。由于存在强化的第二相和细化的晶粒,AlSi12/TiN复合涂层的摩擦系数、维氏硬度及结合强度分别达到0.45、210 HV0.1和40 MPa。此外,与镁合金基体相比,腐蚀电位提高683 m V,自腐蚀电流密度降低了2个数量级。利用激光熔覆技术可在Mg-Gd-Y-Zr镁合金表面制备结合强度高的Al Si12/TiN复合涂层,有合适含量强化相存在的涂层显著提高了基体表面的耐磨损与耐腐蚀性能。

激光熔覆Stellite 6合金涂层的耐磨耐蚀性能研究

为提高阀杆用SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能,利用激光熔覆技术在其表面制备Stellite 6钴基合金涂层,随后对比研究了Stellite 6合金涂层和SUS630不锈钢基体的显微硬度、摩擦磨损性能和腐蚀性能。结果表明:相对于SUS630不锈钢,Stellite 6合金涂层的硬度提高了25%,磨损体积减少了50%,说明Stellite 6合金涂层的耐磨性能优于SUS630不锈钢基体;此外,在3.5%NaCl溶液中,Stellite 6合金涂层的腐蚀电位(-0.18 V)和钝化膜的阻抗值(367 kΩcm^(2))均高于SUS630不锈钢基体的腐蚀电位(-0.35 V)和钝化膜的阻抗值(129 kΩcm^(2)),而其钝化电流密度(10^(-7)-10^(-6)A/cm^(2))小于SUS630不锈钢基体的钝化电流密度(10^(-6)-10^(-5)A/cm^(2)),说明Stellite 6合金涂层的耐腐蚀性能优于SUS630不锈钢基体。因此,激光熔覆Stellite 6合金涂层可提高SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能。

窄间隙P-GMAW仰焊位置熔滴过渡影响因素及控制方法

管道窄间隙全位置焊接过程中,在接近仰焊位置容易出现焊接缺陷,制约了管道施工的质量和效率.文中针对管道自动焊仰焊位置成形差、可靠性低的问题,分析P-GMAW过程送丝速度、弧长修正、导电嘴到熔池距离等因素对熔滴过渡的影响规律.结果表明,增加弧长修正系数可以增大电弧对侧壁的热输入,能够缓解侧壁熔合不良的问题,但会使熔滴过渡路径难以控制.因此当焊枪运动到仰焊位置时,提高送丝速度有利于获得更小的熔滴、更高的过渡频率;降低导电嘴到熔池距离,可以增加电磁力、减小熔滴尺寸,从而更有利于仰焊位置熔滴向熔池的过渡,研究结果对于管道窄间隙焊接的工艺设计具有一定的指导意义.

TC4表面激光熔覆硬质复合涂层组织与性能

TC4凭借比强度高、耐腐蚀性好、质量轻等一系列优点,被广泛应用于航空航天领域,但其摩擦系数大、耐磨性差等缺点极大地限制了其应用范围,针对TC4硬度低、耐磨性差等缺点,采用4 kW大功率Laser4000半导体激光器,选用过渡族难熔碳化物HfC、TaC和ZrC作为增强相,以H13钢基粉末作为基粉,利用激光熔覆技术在TC4表面制备了不同比例的钢基金属-陶瓷硬质涂层。之后利用扫描电镜(SEM)、EDS能谱仪、D/max-2500/PC型X射线衍射仪(XDR)等试验手段对不同比例涂层的宏观形貌、显微组织、物相组成和涂层元素分布等进行对比分析,利用Qness型号维氏显微硬度计测试涂层硬度并分析熔覆试样截面微观硬度变化规律,利用MMU-5G型端面摩擦磨损试验机研究了不同材料组分涂层的摩擦磨损性能,研究结果表明:试件熔覆层与基材形成了良好的冶金结合,熔覆层组织形态主要以枝晶组织以及块状组织为主,各熔覆层的主要物相中均含有TiC,随着三元陶瓷粉末含量的增加,MC的含量也随之增加,当碳化物混合粉末添加量为15%(质量分数)时,熔覆层中检测到Hf_(0.8)Ta_(0.2)Fe_(2)三元合金相。当三元陶瓷粉添含量为10%(质量分数)时,熔覆层晶粒最为细小,涂层平均硬度最高,平均硬度约为763.43 HV,是基材硬度的2.29倍,当三元陶瓷粉末含量为5%(质量分数)时涂层的耐磨性最好,相对耐磨性为25%。

基于CEL法熔滴冲击基板的TPF/FSI数值模拟

航空发动机和燃气轮机的高温工作环境会对其热端金属部件造成不可逆损伤,热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)能够承受高温和高压的侵蚀性环境,从而保证金属部件使用的安全性及可靠性。以空心Y_(2)O_(3)-ZrO_(2)(yttrium-stabilized zirconia,YSZ)粒子在等离子焰流中的2种形态,即全熔熔滴和空心熔滴为研究对象对其冲击铺展过程进行了模拟。基于ABAQUS/EXPLICIT耦合欧拉-拉格朗日(coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)有限元方法,首先针对ABAQUS缺少相变模型,导致使用CEL方法计算熔滴铺展形貌失真的问题,给出了适用的动力黏度随温度变化的经验公式。此外,考虑周围空气对熔滴铺展过程的影响,提出了“两相流(two phase flow,TPF)/流-固耦合(fluid-structure-interaction,FSI)”2.5D模型,对熔滴冲击基板凝固成型及空气卷入的过程进行了模拟,并揭示了2种熔滴铺展形貌存在较大差异的机理,对制备隔热性能更优的热障涂层具有指导意义。

低共熔溶剂提取鱼腥草中绿原酸工艺优化

目的 优化低共熔溶剂提取鱼腥草中绿原酸工艺。方法 在单因素试验基础上,以料液比、提取温度、提取时间为影响因素,绿原酸提取率为评价指标,正交试验优化提取工艺。结果 最佳条件为提取溶剂氯化胆碱-乙酸(1∶3),含水量20%,料液比1∶30,提取温度70℃,提取时间60 min,绿原酸提取率为5.43%。结论 低共熔溶剂既可提高提取率,又能减轻环境压力,有利于绿色环保提取鱼腥草中绿原酸。

激光熔覆功率对FeCrNiCoMoBSi高熵合金涂层电化学腐蚀性能的影响

探讨了FeCrNiCoMoBSi高熵合金(HEA)激光熔覆涂层的微观结构以及激光功率对涂层物相和电化学腐蚀性能的影响。研究结果显示,HEA涂层由底部的柱状晶带、顶部的等轴晶带以及中间混晶带(由柱状晶和等轴晶混合组成)构成。采用3 000W功率制备的HEA涂层表现出最低的自腐蚀电流密度(0.425μA/cm^(2))、最高的自腐蚀电位(-0.16852V)以及最大的极化阻抗(69 616Ω),其阻抗模值■为1 143Ω·cm^(2),分别是1 800,2 500和4 500 W功率激光熔覆涂层的8.65倍、4.91倍和7.14倍,且其最大相位角为76.23°,均高于其它三种涂层。综合评估显示,采用3 000 W功率制备的HEA涂层具有出色的电化学腐蚀性能。这是由于其单一的FCC晶体结构、抗腐蚀的铁镍合金相和单质铬相、良好的晶体结晶度、细化的晶粒尺寸以及卓越的钝化效应,使其电化学腐蚀性能显著优于其他功率制备的涂层。

316L不锈钢掺杂SiC环状同轴送粉TIG熔覆层组织结构与性能

TIG熔覆是经济高效的表面修复方法,与传统的预置粉末法相比,同轴送粉法具有优良的适应性,但是试验研究相对较少.自主设计制造了环状同轴送粉TIG熔覆焊枪,与管状同轴送粉TIG熔覆焊枪相比,制造的熔覆层不存在熄弧位置凹坑、焊缝不够平直以及焊缝熔宽不一致等问题,而且具有更高的熔覆效率.结果表明,采用优化的焊接热输入、送粉量和SiC含量参数匹配,在316L不锈钢表面进行环状同轴送粉TIG熔覆,获得了外观优良的单层单道熔覆层、单层多道熔覆层.对熔覆层进行显微硬度测量、微观组织及元素成分分析、宏观电化学腐蚀试验、微区电化学腐蚀试验以及耐磨性能测试,并与母材进行了比对,环状同轴送粉TIG熔覆导入的SiC粉末有效地提升了熔覆层的耐蚀性与耐磨性.

基于能效的机械零件激光熔覆工艺参数优化

为降低激光熔覆工艺的能量消耗、减少加工时间,本文提出一种基于能效的激光熔覆工艺参数优化方法。以比能耗作为激光熔覆能效的衡量标准,通过分析激光熔覆各子系统的能耗特性,建立激光熔覆能耗模型。在此基础上,计算系统总能耗与成型体积间的比能耗,构建以比能耗和加工时间为优化目标的激光熔覆工艺参数多目标优化模型并采用NSGA-Ⅱ算法进行求解。通过对环形薄壁件进行激光熔覆试验,验证了比能耗模型的准确性,并证明优化后的工艺参数能有效提升激光熔覆的能效,减少加工时间。

高合金含量对激光熔覆高速钢涂层组织与性能的影响

在M2牌号W6Mo5Cr4V_(2)高速钢成分基础上增加钨、钼、钴含量至5 at%,通过CO_(2)横流式激光成套加工设备在Q235钢基体表面进行激光熔覆。对试样在500℃进行摩擦磨损实验。结果表明:两涂层凝固组织均为板条马氏体基体、残余奥氏体和细小的共晶碳化物M_(2)C。提高M2成分中钨钼钴含量可增加涂层中碳化物硬质相的析出量,且激光快速凝固动力学条件能有效抑制涂层中一次碳化物的长大和粗化,最大回火硬度从M2涂层的813 HV0.5提高至872 HV0.5。高钨钼钴含量涂层的摩擦系数相比于M2涂层减少约18%,磨损失重降低约23%。激光快速凝固方法制备高速钢涂层可适量提高钨钼钴成分含量以获得更高的涂层硬度和热磨损性。