Changes in the Structure and Properties of the Cu-Pb Composites Interface Jointed in the Solid Phase

Research of structure and properties of Cu-Pb-Cu composite interface, obtained by technology of pack rolling of the pair of mutually insoluble metals, was performed using the methods of metallography, micro- and nano-hardness, mechanical tests, energy-dispersion elementary analyses. The work was aimed at the analyses of possible mechanical mechanisms of mass-transfer, determining the hardness of metal joint in conditions of absence of inter-diffusion. It was shown that different intensity of mass transfer of copper and lead takes place through the composite interface, which corresponds to the results obtained on the other system of dissimilar materials—copper-niobium. Qualitative explanation of these patterns was offered on the basis of more intensive plastic flow of fusible compound of the composite in conditions of roll-bond joining.

后摆心潜入式喷管柔性接头力学特性数值仿真

针对后摆心潜入式喷管柔性接头在燃气压力与摆动联合载荷下,弹性件与增强件的力学特性计算问题,建立了对称刚体-柔性体结合的几何模型;采用了有限元方法,获取了柔性接头在燃气压力、摆动载荷及联合载荷下应力、弹性比力矩分布规律。研究表明:随着燃气压力增大,弹性比力矩降低;随摆角增大,弹性比力矩增大。文中的数值仿真方法,可以应用于柔性接头力学特性的计算,为柔性接头强度的安全性评估提供指导。

固态热迁移下Cu/SAC305/Cu微焊点界面IMCs微观形貌演变研究

【目的】研究固态热迁移条件下Cu/SAC305/Cu微焊点中金属间化合物(IMCs,Intermetallic Compounds)微观形貌演变与非均匀化生长规律。【方法】使用回流焊机制备微焊点,并利用固态热迁移平台开展热迁移试验。【结果】随着热迁移时间的延长,在冷端Cu与Cu6Sn5界面处产生Cu3Sn新相,界面IMCs总厚度增加,形貌由均匀分布的扇贝状转化为层状,微焊点界面存在冷端IMCs增长显著快于热端的非均匀化生长现象。【结论】研究了Cu/SAC305/Cu微焊点服役过程中微观形貌演变规律,为可靠性评估提供一定的参考。

347H不锈钢焊接接头热处理后产生裂纹的分析及应对研究

347H不锈钢在稳定化及固溶化热处理后焊缝容易产生裂纹等缺陷,裂纹的产生增加了设备的制造成本、延长了制造周期。镍基焊材具有耐腐蚀性强,抗蠕变性好等优点。本文通过实验对347H不锈钢和镍基焊材在不同热处理方式下焊接接头的组织性能、耐腐蚀性能进行了研究,表明347H不锈钢采用镍基焊条焊接方法能有效避免焊接接头在稳定化或固溶热处理后易产生裂纹的倾向,解决了奥氏体不锈钢热处理后形成裂纹的问题,为实际生产提供了较好的参考。

电热固耦合作用下车载功率模块引脚焊点振动疲劳寿命研究

本文对车载功率模块引脚焊点在器件功率损耗产生的热量和路面颠簸引起的随机振动共同影响下的可靠性进行了研究.建立多物理场有限元分析模型对引脚焊点进行电热固耦合疲劳寿命仿真,得到发热状态和常温状态下的焊点随机振动响应应力分布和振动疲劳损伤值.利用基于经验的Dirlik疲劳损伤模型和Miner线性损伤累积法则对两种状态的疲劳寿命进行了估算和对比分析.结果表明:在考虑电热固耦合作用下,局部约束刚度降低和焊点振动响应应力增大导致焊点振动疲劳寿命明显降低,但仍然满足规定的振动可靠性要求.结合满功率负载发热状态下的振动失效试验结果,验证了分析结果的准确性和装置设计的可靠性.

利用高分七号影像的溢洪道自动识别

溢洪道是重要的水工建筑物,利用遥感影像对其进行智能识别具有重要的科学研究意义和工程应用价值。溢洪道目标对象小、背景复杂,难以与一般建筑物区分,为基于遥感影像的溢洪道目标检测带来了极大的挑战。本文利用国产高分七号卫星影像亚米级空间分辨率优势及其立体成像能力,构建了溢洪道几何立体指数(SGSI)并提出了一种溢洪道自动识别方法。首先经过数据预处理获取融合影像和高精度DSM;然后采用均值漂移(Mean-Shift)算法对融合影像进行分割,提取出分割对象的多维特征并通过多特征联合决策确定目标对象;最后结合目标对象的空间上下文关系对溢洪道图斑进行整合和后处理,从而输出最终识别结果,实现对溢洪道的自动识别。本文选取3个含溢洪道的水库大坝对所提方法进行了验证。试验结果表明,该算法提取的溢洪道边界与参考边界匹配较好,整体精度可达89.23%,能够高效、准确地对溢洪道进行自动识别。

固溶和稳定化热处理对TP347钢焊接接头组织的影响研究

对TP347钢管道焊接接头在经过1050℃固溶热处理和900℃稳定化热处理后不同区域显微组织的变化进行了研究。结果表明:在焊态下,热影响区晶粒长大,形成不同形态的铁素体,并有NbC和Cr的碳化物析出;在固溶处理后,观察到热影响区和焊缝区中铁素体含量明显减少,并且发现有分布更分散且尺寸更小的NbC;在先固溶处理再稳定化热处理后,观察到NbC在尺寸上进一步变小,表明这种热处理方法能够有效地分散NbC颗粒。研究结果表明,TP347钢经固溶热处理和稳定化热处理后铁素体转变、NbC形成以及降低焊接热循环引起的显微组织变化,可以有效提高材料的抗晶间腐蚀性能。

基于SolidWorks和VC++的人工膝关节参数化设计

针对膝关节设计过程繁琐的问题,提出膝关节参数化设计方法。以Visual Studio 2008为开发工具,利用SolidWorks外部模式的二次开发技术,先对膝关节零件和装配体尺寸进行批量编辑、修改或智能获取,再对模型进行更新和干涉检查,最后预览模型并输出模型文件及其几何信息。利用该思路和方法,在Solid Works平台下编写了膝关节参数化设计程序,实现自动建模和膝关节参量的自动提取,并为膝关节的优化设计提供参考。

失效铝合金平底无铆连接接头的原位固相修复方法

为了修复失效平底无铆连接接头并提高其力学性能,提出一种原位固相修复方法。通过对比研究平底无铆连接接头和修复接头的显微组织、力学性能和断裂失效行为,验证修复方法的可行性和有效性。结果表明,失效平底无铆连接接头的断裂颈部被成功地原位修复。焊核的显微组织被充分细化,使得修复接头的力学性能得到提升。转速和持续加热时间对修复接头的力学性能起着至关重要的作用。与平底无铆连接接头相比,冶金结合使修复接头的力学性能得到加强。修复接头的最大拉剪强度提高了409.90%,最大断裂伸长量提高了68.92%。断裂失效行为表明,修复接头的强度明显高于原始平底无铆连接接头,这说明失效平底无铆连接接头的修复方法是可行有效的。

基于总体性能最优的总体与动力联合优化

为提升固体运载火箭总体性能,一方面不断提高发动机比冲与质量比等性能参数,另外,总体与发动机一体化联合优化也是切实有效的技术途径。以典型的固体运载火箭为例,探索了总体与发动机一体联合优化方向,对一级发动机与高空发动机开展了多途径优化,使火箭运载能力得到显著提升。

实验舱α对日定向装置长寿命润滑技术研究

针对空间站实验舱α对日定向装置活动部件润滑方案,研究了MoS2基润滑润滑膜、PM6润滑润滑膜和Au-TiN润滑膜摩擦学特性,并通过原子氧侵蚀试验验证MoS2基润滑膜耐受空间环境原子氧的性能。开展固体润滑膜涂覆真空润滑油脂的摩擦验证试验,探究固液混合下固体润滑膜的物理特性。采用等效真实产品状态寿命件,完成润滑膜真空寿命试验,验证长寿命润滑技术,对后续长寿命航天器的设计具有指导和借鉴意义。

实木家具斜角接合结构的可拆装设计与评估

以现代实木家具中常见的45°斜角接合结构为研究对象,以实现斜角接合结构可拆装,提高其接合强度为目的,分析了现有斜角接合结构的特征与不足,提出一种通过五金连接件与分体榫相结合的45°斜角可拆装改良方案;采用有限元分析方法,从应力分布角度对现有节点和改良节点进行对比分析;通过力学试验方法测试了两种结构的抗弯力学性能。结果表明:改良方案的极限承载力平均值比现有方案高18.7%,通过有限元分析方法获得的节点应力云图与试验中试件的破坏形式具有较好的一致性。改良方案实现了斜角接合节点的可拆装,提高了实木家具斜角接合节点的强度,为后续进一步开发实木家具隐藏式五金连接件及榫卯外观下的节点可拆装设计提供了依据及实现方法。

一种适用于柔性接头摆动寿命的预估方法

根据柔性接头弹性件的实际工况,采用有限元方法模拟哑铃试样和四重片试样的循环受载情况,预估不同应变条件下试样的疲劳寿命。分析仿真结果发现,四重片试样在结构及受力状态等方面更符合柔性接头摆动疲劳测试工况。选取四重片为柔性接头寿命表征件,并对其开展剪切疲劳寿命试验,发现随着应变增加橡胶的疲劳寿命减小。对比有限元预估试样件寿命与试验结果,循环次数相差13%以内,验证了该有限元寿命预估方法的正确性。文中所提出的有限元预估寿命方法可进一步应用于多种载荷情况下柔性接头的寿命预估,可节省试验成本,为柔性接头摆动寿命测试提供参考。

基于光纤测试技术的固体发动机壳体卡环接头复杂结构受力分析

针对固体火箭发动机壳体卡环接头复杂部位应力-应变分析问题,为解决因卡环接头结构特殊导致在复杂部位无法布设应变片或测量效果不理想的难题,采用光纤传感器对卡环接头结构进行局部应变测量并与有限元仿真结果、传统应变片测量结果进行对比。结果表明,与仿真结果对比测量误差不超过8.2%,与传统应变片测量结果对比误差不超过6%。光纤传感器测量法解决了卡环接头结构复杂隐蔽部位应变测量难题,揭示了卡环结构接头的应力-应变状态,为发动机故障的检测及预示提供基础。

缓蚀剂联合阴极保护套管的内防腐技术研究

针对油井套管的内腐蚀问题,采用高温高压失重试验及极化曲线、交流阻抗谱和恒电位极化等电化学测试技术,结合有限元模拟计算,研究了固体缓蚀剂联合阴极保护的套管内防腐技术及其协同促进机制。结果表明:固体缓蚀剂现场加注浓度为120 mg/L时,其对J55套管的缓蚀率为85.91%,满足标准要求,但腐蚀速率仍然较高,为0.3079 mm/a;该固体缓蚀剂为阴极型缓蚀剂,阴极保护可显著促进缓蚀剂粒子的吸附阻滞效果,外加-50 mV阴极极化电位后,缓蚀剂吸附极化电阻由505.59Ω·cm^(2)增加到1878.50Ω·cm^(2);通过有限元模拟软件计算得到高温铝阳极对J55裸钢管的保护距离仅11.104 m,采用固体缓蚀剂联合牺牲阳极阴极保护措施后,固体缓蚀剂延长了牺牲阳极的保护距离,随着缓蚀剂覆盖率的增加,有效保护距离不断延长,当覆盖率达到98%时,有效保护距离超过100 m;固体缓蚀剂和阴极保护具有协同促进作用,室内实验得到联合作用下J55套管均匀腐蚀速率降低到0.0102 mm/a,缓蚀率达到99.53%,具有优异的保护效果。

湘南3000 m科学深钻孔内事故处理及对策

湘南3000 m科学深钻为湖南首个3000 m地质岩心钻探特深孔,位于复杂褶皱转折带,钻遇了粘土缩径、全孔漏失、水敏性坍塌缩径和垂直节理发育坍塌等多种复杂地层,发生多次孔内事故。针对卡钻和塌孔等主要孔内事故,优化钻孔结构、冲洗液体系和钻具组合,采用侧钻绕障、循环捞砂、成膜冲洗液护壁和水泥浆护壁等多种技术措施,有效应对施工中的各种难题。终孔孔深3008.93 m,平均岩心采取率98.16%,实现了预期目标,为该区深部矿产成矿理论研究及资源勘查,提供了合格的地质钻孔和实物岩心资料。

航空航天领域轻合金缺陷修复研究现状及发展趋势

修复与再制造是经先进技术修复后使废旧产品质量达到甚至超过新品的操作。本文总结了熔化类修复方法(激光、电弧、电子束增材修复方法等)和基于搅拌摩擦的固相修复方法的研究进展。对比分析了各种修复方法的可修复缺陷形式、是否可连续送料、修复后样件强度及是否产生新缺陷等问题。以轴向送料的搅拌摩擦沉积技术及侧向送料的摩擦辊压增材制造技术为代表的可连续送料固相修复技术克服了金属构件在熔化类修复过程中易造成组织粗化,产生孔隙、裂纹的技术难题,是航空航天、轨道交通等领域的高强高韧铝合金、轻质镁合金等轻质合金构件修复领域的发展趋势。最后指出可连续送料固相修复技术的研究仍处于起步阶段,开展固相缺陷修复技术的理论研究、开展不同材料的缺陷修复工艺研究及工程化应用、加快相关修复装备的建立是未来亟需研究的重点工作。

盾构输水隧洞复合衬砌计算模型

通过分析现有的复合衬砌计算模型,指出双层框架模型在复合衬砌结构受力分析时存在的不完善之处。为能反映外管片已发生的变形对管片与内衬二者相互作用的附加影响,提出一种新型的计算模型即实体叠合计算模型。针对实体单元建模,管片接头处理复杂的特点,提出一种模拟管片接头的简化模型;根据内、外衬砌接触界面处理方式的不同,建立了4种内、外层衬砌相互作用模型。利用上述模型对青草沙原水过江隧洞典型断面进行分析。研究结果表明:实体叠合模型计算所得的管片与内衬的内力、变形的变化规律与已有的实测数据规律相吻合,模型计算结果可为设计提供参考。

牺牲阳极和外加电流联合保护法在长输管道中的应用研究

目的针对传统阴极保护在长输管道方面存在的不足,研发出新型牺牲阳极和外加电流联合阴极保护埋地管道的装置及方法。方法通过牺牲阳极和外加电流单独的优化实验,找到最佳的牺牲阳极材料及规格和外加电流的电压,制备优良的准固态电解质,给装置提供稳定的运行环境,搭建出联合保护装置,将其应用在埋地管道中,实现有效的保护。结果牺牲阳极实验部分,通过对管道保护效果的对比,选择出最佳条件为5cm×5cm的镁材料,其管道的腐蚀速率为2.936×10^–3mg/(min.cm^3),阳极的消耗速率为0.135×10^–3mg/(min.cm^3),所产生的电流最大可达0.113A,稳定时电流趋于0.07A。外加电流实验部分,通过对管道保护效果的对比,选择出最佳条件为1V的电源电压,其管道的腐蚀速率为2.150×10^–3mg/(min.cm^3),并且其电能的消耗最少。准固态电解质实验部分,通过对溶剂、溶质、凝胶剂和金属电解质的优化,制备出电导率稳定在5.83mS/cm左右、挥发度小于0.2%、显碱性的准固态电解质。在最佳条件下搭建出联合保护装置,通过与单独的传统阴极保护法对比,镁阳极消耗量为1.875g,阳极消耗速率为0.123×10^–3mg/(min.cm^3),消耗速率下降了10%,管道的腐蚀速率为0.82×10^–3mg/(min.cm^3),下降了62%左右,并且可以有效地减少防护过程中的电能消耗。结论牺牲阳极和外加电流联合保护法在埋地管线中可以达到有效的保护,相比牺牲阳极和外加电流单独实验的保护指标,有明显的提升。