铝-铜轧制复合工艺及界面结合机理

通过不同的压下率和不同的扩散退火温度试验,利用金相显微镜,力学实验机、扫描电镜等仪器,研究在室温条件下铝-铜轧制复合工艺,探讨界面结合机理。结果表明,在室温轧制条件下,采用75%的压下率,轧后采用300℃,保温30min的扩散退火处理为理想的轧制复合工艺。组元压下率和总压下率成正比关系,变化趋势相同,组元变化率差值随总压下率的增大而减小,变形抗力趋于一致,有利于轧制复合。

表面机械研磨处理制备纳米晶Ni的晶粒生长动力学

利用表面机械研磨处理(SMAT)技术在纯Ni上制备一定厚度的纳米晶表层,利用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了纳米晶Ni的晶粒生长动力学,计算了描述晶粒生长动力学的时间指数n和晶粒生长激活能Q。研究表明,纳米晶Ni在423～723 K退火时的时间指数n约为0.14。当纳米晶Ni在423～523 K退火时,其晶粒生长激活能Q为32.1 kJ/mol,表明在这一温度区间内晶粒生长由晶界和亚晶界的微结构重新排列所控制;当纳米晶Ni在523～723 K退火时,晶粒生长激活能Q为121.3 kJ/mol,表明在这一温度区间内晶粒生长由晶界扩散所控制。TEM观察表明纳米晶Ni在较高温度下退火时出现异常的晶粒长大现象。

微弧氧化和电泳沉积复合制备羟基磷灰石/TiO_2复合涂层及其生物学特性

采用微弧氧化和电泳沉积复合的方法,在钛样品表面沉积了羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/TiO2复合涂层。用扫描电子显微镜, 能量散射X射线能谱分析和X射线衍射对复合涂层的表面形貌、形成过程、元素组成及含量变化、相组成进行了观察和分析。通过剪切粘结 实验确定了复合涂层与基体的结合强度,并在高温消毒后,将成骨样细胞MC3T3E1接种于试件表面进行培养以评估HA/TiO2复合涂层 的生物学性能。结果表明:形成的复合涂层由内层致密的TiO2层、中间HA/TiO2混合过渡层和外层HA层构成,其中HA含量呈梯度变化, 使TiO2层逐渐向HA层过渡。HA/TiO2复合涂层和基体间的结合强度约为(19.3±2.5)MPa。通过细胞免疫荧光染色观察到细胞在培养 3h就可附着于复合涂层表面并形成良好的铺展,而且随着培养时间的延长,细胞的形态更加舒展,附着在复合涂层表面的细胞数量亦逐渐增 加,初步表明复合涂层具有较好的生物学和力学性能。

机械损伤对交联聚乙烯绝缘材料老化热解性能的影响

为研究电线电缆外护套开裂时,绝缘材料老化性能的变化,利用人工机械对电缆成品外护套做开裂处理,在热氧老化箱中以120℃老化30 d,取样周期为10 d,对其进行了热分解、傅里叶变换红外光谱分析和动力学参数分析。研究发现,随着老化时间的延长,电缆绝缘材料的网状结构逐渐破坏,生成小支链分子、烯烃、芳香环和氧化物分子,外护套开裂的电缆绝缘层试样的C—O、C=O和C=C吸收峰强度要大于外护套未开裂的电缆试样。外护套开裂的电缆绝缘层老化后,失重量达到5%时的温度相比于老化前分别下降了26. 45%、28. 25%、28. 82%。与外护套未开裂的电缆绝缘层相比,外护套开裂的电缆绝缘层材料的第一失重台阶失重量增加了9. 07%、3. 11%、19. 39%,最大重量损失率的温度降低,失重速率最大值增大,外护套开裂的电缆绝缘层材料的活化能降低。

基于工作过程导向的机械工程材料及热处理课程改革

结合工作过程和教学实践,分析了课程的教学现状,提出了教学改革新模式,基于工作过程导向从教学方法、手段等方面阐述了改革的有关措施。

热加工与热处理对Al-5.0Cu铝合金微观组织结构的影响

在热挤出、热锻造及热处理操作过程中,Al-5.0Cu铝合金微观结构发生了一系列变化,这种变化直接影响最终产品的性能。用光学显微镜、扫描电镜、图像分析系统等对在加工的不同阶段合金的金相显微组织结构,二相粒子分布情况进行观察分析。结果表明,在试验温度范围内,热处理之后合金产品组织结构呈现不同程度的再结晶,再结晶晶粒尺寸有随温度升高而变大的趋势。

《机械工程材料及热处理》多媒体教学软件的研制与开发

多媒体教学系统具有个体性、交互性、多样性,计算和模拟功能强、存储容量大、人工智能化等方面的突出优点。《机械工程材料及热处理》多媒体教学软件的研制与开发界面友好,形式新颖、活泼,画面逼真、动态,强化课堂教学,提高了教学质量。

Sr_2MgSi_2O_7∶Eu^(2+),Dy^(3+)长余辉发光材料的热劣化机理研究

Sr_2MgSi_2O_7∶Eu^(2+),Dy^(3+)存在热稳定性不好、热劣化机理不明确的问题,为了探讨其热劣化机理,在不同温度下对其进行热处理,表征了余辉性能和光谱性质,研究了热处理温度对余辉性能和发射强度的影响。结果表明,当热处理温度低于600℃时,余辉性能变化不明显,发射强度随热处理温度升高而缓慢降低;而高于600℃的热处理温度可以使余辉性能显著劣化,且随热处理温度的升高,发射强度呈现先增大后减小趋势,并在900℃附近出现极大值。上述余辉性能劣化和发射强度变化的根本原因是陷阱能级捕获电子能力的减弱,在此基础上提出了Sr_2MgSi_2O_7∶Eu^(2+),Dy^(3+)热劣化的陷阱能级受热破坏机理。

任务驱动法在机械工程材料教学中的应用探索

针对应用型本科常开课程《机械工程材料及热加工工艺》的课程特点、教学现状以及课程学习中存在的问题,结合学生基础和专业特点,分析“任务驱动”教学模式的优越性,在实践教学中应用任务驱动法来分析和主导教学过程。在教学过程中,将课程和和任务相结合,引导学生将知识应用到实际中,在实例讲解过程中穿插知识点,并鼓励学生多提问、相互协助和自主学习。文中同时对实施过程、相关知识及任务的导入以及可能遇到的问题进行详细的阐述。

复合材料机匣热态强度试验方法研究

针对航空发动机复合材料机匣热态强度考核试验要求,采用热环境模拟技术、内外载荷模拟技术、多点协调控制技术及数据采集技术,提出一种内外载荷和温度载荷共同作用的机匣热力联合同步加载试验方法;设计了机匣热态强度试验装置,并基于该试验装置完成了复合材料外涵机匣热态强度试验。试验结果表明,所设计的试验装置能有效模拟外涵机匣的工作环境,解决了在同一工作表面进行热压同步加载的干涉问题,具有加载精度高和工程适用性强的特点。

机械工程材料和热处理技术发展动向

本文分析了机械工业用工程材料的现状以及工程材料和热处理技术的发展动向,并为机械产品质量的提高和迎接新技术发展的挑战提出了建议。

K11C77E钢回火工艺和化学成分对R_(p0.02)的影响

为了进一步了解K11C77E钢的力学性能,对其进行了验证试验,探讨了K11C77E钢回火工艺与其力学性能,尤其是Rp0.02的关系。结果表明,二次回火后材料的力学性能满足标准要求,但应严格控制热处理过程;材料的化学成分合格,但应严格控制C、N的含量。

叠熵理论:从材料基因到材料性能

熵是科学中一个非常重要的概念,从量子到天文,无处不在。基于统计力学,综合量子力学密度泛函理论和热力学,刘梓葵教授团队建立了关于系统总熵的理论:叠熵理论。该理论以Gibbs统计力学中的微观组态作为材料的基因,把密度泛函理论中的基态作为最基本的微观组态,通过基态的内部自由度遍历所有的微观组态。叠熵理论定义系统总熵为每个微观组态熵的加权平均再加上微观组态之间的Gibbs统计熵。本文系统介绍了叠熵理论的基础方程与原理,简单概述了叠熵理论的典型应用,包括磁性转变、铁电转变、热膨胀机制以及临界现象预测,并对叠熵理论从理论发展、软件生态构建、高通量计算以及与人工智能集成等方面进行了展望。

黄铁矿-针铁矿混合无氧焙烧产物物相演变和特性

通过将针铁矿和黄铁矿混合无氧焙烧,制备了可用于水处理的材料,研究了氮气气氛下500~700℃焙烧针铁矿与黄铁矿混合物产物中物相的演变过程、微结构和特性。结果表明:针铁矿与黄铁矿无氧混合焙烧,在500℃时,针铁矿脱羟基转变为赤铁矿,黄铁矿未分解,黄铁矿和针铁矿之间未发生化学反应,在550~600℃时,上述赤铁矿与黄铁矿分解产生的单质硫发生氧化还原反应首先形成磁铁矿,磁铁矿再与单质硫发生歧化反应形成磁黄铁矿和二氧化硫;550℃温度区域针铁矿相变产物主要是磁铁矿,固体产物磁化率最高,达204×10--6 m3/kg。针铁矿转变为赤铁矿、磁铁矿的过程中继承了针铁矿的形貌特征,但转变为磁黄铁矿后其形貌为粒状,并且随着焙烧温度升高形成磁黄铁矿的粒径增大。针铁矿与黄铁矿无氧混合焙烧可以使针铁矿转变为磁黄铁矿材料,该方式制备的磁黄铁矿比黄铁矿热分解形成的磁黄铁矿除磷效果好,在废水深度脱氮除磷处理领域具有潜在应用价值。

三维弹塑性轮轨滑动接触热机耦合分析

为提高轮轨滑动接触热响应分析的准确性,基于Johnson-Cook材料模型,充分考虑含摩擦因数在内多种材料属性的温度相关性、3种热传递方式和轮轨实际廓形,建立了全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型,采用完全耦合法对滑动接触状态下的轮轨进行热机耦合分析;研究了车轮以1m·s^(-1)速度沿钢轨滑行0.1s时的轮轨温度场和应力场分布特性,分析了轴重、相对滑动速度对轮轨接触区温度场的影响,得到了热影响层深度、热影响层宽度、轮轨表层温度随轴重、相对滑动速度的变化关系。分析结果表明:轮轨最大等效应力发生在次表层接触斑中心处,车轮表层最高温度发生在接触斑后半部分中心处,车轮表层最高温度为848℃,钢轨表层最高温度为768℃,钢轨表层最高温度低于车轮表层最高温度;轮轨热影响层很薄,车轮热影响层深度约为4.22mm,钢轨热影响层深度约为3mm;轮轨热影响层深度随轴重增大无明显变化,而宽度随轴重的增大而增大,轮轨热影响层深度随相对滑动速度的增大而减小,而宽度随相对滑动速度增大无明显变化,轮轨表层温度随轴重和相对滑动速度的增大而增大,且相对滑动速度对轮轨热响应影响更大。全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型及热机完全耦合法能够更加准确地预测轮轨滑动接触热响应,对合理开展轮轨热损伤和热疲劳研究具有重要意义。

热处理对热电Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)“纳米花”材料形貌的影响

采用bottom-up技术之一的模板辅助电化学沉积技术制备纳米材料,在ITO导电玻璃上电化学恒电位沉积制备了一种由纳米线变异为纳米带,进而构成的“纳米花”形貌的热电材料。采用XRD、FESEM、EDS技术手段对纳米花物相、形貌及成分进行了研究,探讨了热电纳米花材料的形成机理,模拟了纳米花形成过程。结果表明,纳米花是Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)热电材料经过2个阶段形成的。首先是纳米线在热处理过程逐渐形成纳米带,然后由纳米带收缩形成纳米花;热处理条件对纳米花的形成起到决定性的作用。