Ti6Al4V钛合金脉冲激光抛光微裂纹产生机理与尺寸特征研究

为研究脉冲激光抛光过程中微裂纹产生机理及抛光主要参数对微裂纹尺寸特征的影响规律,建立了脉冲激光抛光温度场与应力场的有限元计算模型。在有限元模型建立过程中,采用温度场与应力场的顺序耦合方式,考虑了相变潜热和随温度显著变化的材料参数,得到了温度场与应力场在时间上和空间上的变化规律。通过温度场、应力场以及Ti6Al4V钛合金的凝固过程分析,揭示了Ti6Al4V钛合金激光抛光过程中微裂纹产生机理与尺寸特征规律。通过脉冲激光抛光实验验证有限元计算模型的有效性,结果表明:Ti6Al4V钛合金激光抛光微裂纹产生于Ti6Al4V钛合金的凝固时刻,微裂纹的宽度决定于Ti6Al4V钛合金凝固时刻热应力引起的塑性变形,微裂纹的深度决定于Ti6Al4V钛合金激光抛光熔池深度;激光功率是微裂纹尺寸特征的主要影响因素,激光功率增大时微裂纹宽度及深度均显著增大;在脉冲激光抛光中可通过外加预热的方式减缓熔融态金属的冷却速度,以减小抛光后的表面裂纹,有效减小微裂纹尺寸特征。

激光选区熔化制备CuSn10/AlSi10Mg功能梯度材料组织演变及裂纹产生机理

激光选区熔化(SLM)制备功能梯度材料(FGMs)可以对性能进行局部定制。通过SLM制备CuSn10/AlSi10Mg功能梯度材料,研究材料成分比对CuSn10/AlSi10Mg过渡层显微组织的影响。通过相图计算(CALPHAD)过渡层的物相及其数量,并结合背散射电子衍射仪(EBSD)结果讨论梯度材料界面区域组织演化规律,揭示界面区域裂纹的形成机制。结果表明,CuSn10/AlSi10Mg过渡层显微组织由基体、Al_(4)Cu_(9)相和Al_(2)Cu相组成,形貌呈柱状晶粒和细小等轴晶粒。在过渡层区(从铜合金侧到铝合金侧),随着AlSi10Mg含量的增加,基体含量变化不大,Al/Cu金属间化合物含量变化剧烈,Al_(4)Cu_(9)相先析出且含量逐渐减少,Al_(2)Cu相后析出且含量逐渐增加,裂纹周围有大量Al/Cu金属间化合物生成。过渡区域内产生宏观开裂的主要原因是直接生成的Al_(4)Cu_(9)相引起高体积变化(体积变化率为4.4%)容易首先在质量分数为0~20%的AlSi10Mg区域内形成应力集中,产生微裂纹;Al_(2)Cu相与基体中多余的铜转变为Al_(4)Cu_(9)相(间接生成),其引起的高体积变化(体积变化率为4.3%)在质量分数为80%的AlSi10Mg区域内进一步加重应力集中,从而造成宏观开裂。避免Al_(4)Cu_(9)的生成(直接和间接生成)是解决裂纹的主要途径。过渡层区域的显微硬度高于两侧基体,最高硬度在裂纹处(804 HV),与Al_(4)Cu_(9)的硬度相近。

超长混凝土结构无裂缝施工技术

本文首先针对混凝土产生裂纹的原因进行阐述,并在此基础上,通过相关的工程案例,就超长混凝土结构无裂缝施工技术的步骤和采取的技术措施进行逐一论述。