304不锈钢/TiNi纤维对增强ZL105A复合材料组织和性能的影响

为获得轻质高强度铝合金,通过真空液相吸铸工艺将304不锈钢/TiNi纤维分别嵌入到ZL105A铝合金内部,制备出高性能的纤维增强ZL105A铝基复合材料。通过试验,观察纤维表面镀铜状态对接合界面的影响,探究不同纤维种类、直径对ZL105A铝基复合材料的微观组织、力学性能及电学性能的影响规律。结果表明:纤维表面镀铜可改善纤维与基体的润湿性,提高了复合材料的综合性能;TiNi纤维增强复合材料的力学性能高于304不锈钢纤维增强复合材料;但就复合材料的电阻率来看,304不锈钢纤维增强复合材料的增强效果要高于TiNi纤维增强复合材料;在一定范围内,随金属纤维直径的增加,纤维增强ZL105A铝基复合材料的增强效果不断加强。

304不锈钢薄板激光焊接工艺研究

采用光纤激光器对1 mm厚的304不锈钢薄板进行焊接,分析了不同的激光焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律,并利用光学显微镜、电子背散射衍射仪及万能材料试验机等设备对焊缝的显微组织、生长取向、力学性能进行分析和评定。结果表明,焊接速度、激光功率、光束离焦量均对1 mm厚304不锈钢薄板的焊缝成形产生明显影响,采用高的焊接速度、较大的光束离焦量和适中的激光功率有利于得到较好的焊缝成形,最终优化的激光功率为100 W,焊接速度为6 m/min,光束离焦量为±10 mm。焊缝沿着<100>方向呈现柱状生长,主要由奥氏体γ和未完全转化的δ铁素体组成。离焦量为10、-10 mm时,接头具有较高的抗拉强度和伸长率,断裂位置在母材。

焊接参数对304不锈钢激光焊接温度场分布特征的影响

采用红外热像测量的方法,跟踪拍摄304不锈钢激光焊接的过程,研究激光焊接参数对304不锈钢焊接温度场特征的影响。试验结果表明,激光功率一定时,随焊接速度的减小,熔化区域的长度和宽度增大,但温度场分布的基本特征未变;焊接速度一定时,随激光功率的增大,焊缝正面温度场的整体温度升高,特别是熔池后端次高温区的温度显著升高和面积显著增大,但温度场分布的基本特征未变;输入线能量相近时,高功率/高速度组合的"小孔"区域温度较高,低功率/低速度组合的次高温区域的温度较高、面积较大,但是后端焊缝区域的温度较低。

304不锈钢光纤激光对接焊缝焊接试验研究

采用光纤激光对6 mm的304不锈钢进行对接焊接试验,分别研究了激光功率、焊接速度、离焦量等参数对接头性能的影响。结果表明:激光功率为4 k W,焊接速度0.038 m/s,离焦量为0 mm时,得到较为优异的焊接接头。焊缝区的硬度较高,接头试样抗拉强度是母材的83.0%,可以在断口处发现存在一定的剪切唇,且断口呈撕裂状,韧窝形貌明显,属于韧性断裂。

基于望小特性不锈钢304板材激光切割工艺优化

为提高304不锈钢切缝表面的光洁度、减少毛刺量,进行了3 mm厚304不锈钢的光纤激光切割工艺试验。以激光功率、切割速度、保护气压和离焦量为影响因素,以切缝刮渣高度和倾斜区占比作为评价指标,构建正交试验方案L_(9)(3^(4)),研究工艺参数对切割质量的影响规律并优选最佳工艺参数。根据正交试验极差与方差分析得到工艺参数对刮渣高度的影响为激光功率>保护气压>离焦量>切割速度,工艺参数对倾斜区占比的影响为激光功率>离焦量>切割速度>保护气压,并分别得到了最小刮渣高度及最低倾斜区占比的工艺参数组;利用望小信噪比法对评价指标进行多目标综合优化,得到综合最优工艺参数组。试验验证表明望小信噪比法适用于激光切割工艺参数的优化。

硫酸盐侵蚀-干湿循环下不锈钢纤维再生混凝土耐久性分析

由于我国黄河流域盐渍土地区含有高浓度SO_(4)^(2-),影响着在役混凝土的力学性能和耐久性,严重阻碍了再生混凝土(RAC)在工程中的应用。【目的】为快速研究黄河流域盐渍土地层含有高浓度SO_(4)^(2-)并伴随地下水入渗和蒸发的侵蚀特点,【方法】以304不锈钢纤维再生混凝土(304SSFRAC)为研究对象,以再生混凝土(RAC)和普通钢纤维再生混凝土(PFRAC)作对比,采用5%Na_(2)SO_(4)作为侵蚀溶液,开展硫酸盐侵蚀-干湿循环作用的室内耐久性快速试验,研究立方体抗压强度、相对动弹性模量和相对质量,并通过扫描电子显微镜(SEM)手段来表征304SSFRAC微观结构,最后采用Weibull函数建立耐久性退化模型来预测试件寿命。【结果】结果显示:在0~75次的循环周期内,试件立方体抗压强度、质量和动弹性模量有明显的增强,在75次循环后,试件表面出现微裂纹,各项性能指标开始下降;SEM微观观察到混凝土内部腐蚀产物包括钙矾石、石膏等晶体。通过Weibull函数建模可得到试件寿命,【结论】结果表明,试件寿命为304SSFRAC>PFRAC>RAC,体积掺量为2%的304SSFRAC在5%Na_(2)SO_(4)干湿循环下最长使用寿命可达到499次左右。

不锈钢管封装短周期光纤光栅温度传感器特性及仿真分析

采用不同内外径的304不锈钢管封装制作了I型光纤光栅温度传感器,温度灵敏度均达到20 pm/℃以上,是裸光纤光栅温度传感器的2倍以上,线性度优异,能够达到0.99957以上。内外径为0.4、0.5 mm,0.75、1 mm,2、3 mm的不锈钢管封装的传感器的响应时间分别为21.2、32.3、104.3 s,响应时间随着不锈钢管的增厚而增加。薄壁管(内外径为0.4、0.5 mm)封装的光纤光栅温度传感器虽然响应时间短,但在温差为75℃的环境下波长存在异常下降的现象,这在一些应用场景中十分不利。利用ANSYS有限元仿真软件对不同内外径不锈钢管封装的光纤光栅温度传感器进行模拟,仿真得到响应时间与z轴形变量。仿真值与实验值进行比较可知,其误差较小,并且z轴形变量的变化也能较好地解释波长异常变化的原因。

皮秒光纤激光器诱导不锈钢表面着色工艺

利用皮秒激光在304不锈钢上进行着色试验研究,分析了皮秒激光对不锈钢表面着色的周期性表面条纹结构机理,分别研究了扫描线间距、激光功率、扫描速度和离焦量等激光工艺参数对着色效果的影响。结果表明:改变扫描速度、线间距和功率均能对着色效果产生很大影响,最佳速度为90~300 mm/s,最佳线间距为0.003~0.01 mm,功率为30%~70%,并且三者对着色有近似的影响效果;而改变离焦量对着色效果的影响没有线间距、功率和速度三者显著。在此基础上,获得了红、橙、黄、绿、青、蓝、紫对应较为合理的皮秒光纤激光加工参数。腐蚀性试验表明,未着色试样的腐蚀率是着色试样的3倍。

304不锈钢纤维/ZL104铝合金复合泡沫的孔结构、力学、吸声性能及其机理

用渗流铸造法制备ZL104合金泡沫和304不锈钢纤维/ZL104合金复合泡沫,对比研究了两种泡沫的孔结构、力学和吸声性能及其机理。结果表明,调控盐(次盐)的作用使合金泡沫和复合泡沫的孔壁上出现次孔结构而生成多孔孔壁结构;纤维复合后的泡沫以孔壁纤维、穿孔纤维和孔间纤维三种状态存在,与相同孔隙率的合金泡沫相比,复合泡沫的孔隙率为77%~86%、主孔径为0.35 mm、纤维直径为0.1 mm,具有更高的压缩性能和吸声性能。复合泡沫的压缩性能和吸声性能,都随着孔隙率和纤维含量的提高先提高后降低。孔隙率为82%的复合泡沫,纤维含量(体积分数)为5%时力学性能达到2.6 MPa,纤维含量为8%时其平均吸声系数(吸声性能)为0.893。有限元分析结果表明,复合泡沫受力时,孔壁纤维和穿孔纤维能传递和分散应力,并通过位移和偏转等方式消耗能量,使其强度提高;J-A模型分析结果表明,突出到孔隙中的纤维使复合泡沫的表面粗糙度和比表面积和声波在泡沫内的损耗增大,是其吸声性能较高的原因。

碳纤维/不锈钢的激光焊接与组织性能研究

为了发挥碳纤维和不锈钢各自的性能优势,对碳纤维/不锈钢进行了激光焊接处理,研究了激光功率、焊接速度和离焦量对碳纤维/不锈钢剪切性能的影响。结果表明,碳纤维/304不锈钢适宜的激光焊接工艺:激光功率为400 W、焊接速度为600 mm/min、离焦量为+10 mm,此时碳纤维/304不锈钢具有最大的剪切强度,约36.2 MPa。

304不锈钢光纤激光焊接模式的影响因素

为研究304不锈钢光纤激光焊接模式的影响因素,参考均匀试验设计的思路,以激光功率、焊接速度、离焦量为变量设计了一组试验。通过分析成形的焊缝,获得了光纤激光焊接过程中热导焊和深熔焊的特征形式;定量计算了焊接模式与各焊接参数及其交互作用之间的关系,确定了焊接模式的影响因素。研究结果表明,304不锈钢光纤激光焊共有四种由热输入密度决定的焊缝成形形式。当热输入密度小于43.04J·mm-3时,焊缝为圆弧形,对应的焊接模式为热导焊;当热输入密度大于66.82J·mm-3时,焊缝为钉头形或钉状,对应的焊接模式为深熔焊;存在一种过渡状态,对应的热输入密度处于两种焊接模式的中间值。

基于ABB机器人的光纤激光切割与焊接系统研究

介绍了多功能光纤激光加工系统的集成与调试方法,解决了系统调试和使用过程中的关键问题。利用该系统对厚度为2mm的304不锈钢板进行切割的工艺实验研究,对不同工艺参数下的切割质量进行了对比,找出影响切缝质量的主要因素和最佳参数,并探讨了切缝截面粗糙度与激光切割功率、切割速度的关系。同时,利用该系统对厚度为1.5mm的304不锈钢板进行焊接的实验研究,以激光功率、焊接速度、离焦量作为变量因素,通过正交实验,找到最佳的焊接参数。这些切割与焊接参数的寻找,为下一步建立不同材料、不同厚度的切割与焊接参数的工艺数据库打下了基础。

高温合金-不锈钢异种金属光纤激光焊接试验研究

采用光纤激光对GH3128与304不锈钢进行对接焊,研究了焊接速度、激光作用位置等工艺参数对焊缝成形及接头力学性能的影响规律。结果表明:通过工艺参数优化,可以获得无气孔、裂纹等缺陷的焊接接头。焊接速度较低时,焊缝上下部的熔宽较大,随焊接速度的提高,焊缝下部的熔宽减小到与中部相当,随激光作用位置向不锈钢侧靠近,接头强度和延伸率降低。当激光作用于GH3128侧,在焊接速度小于2m/min时,焊接接头拉伸试验时断于304不锈钢母材:当焊接速度为3m/min时,焊缝存在未熔合,接头强度仅为母材的37%。