四种铝合金焊丝电弧增材制造构件的成形质量和组织性能对比研究

为了比较不同铝合金焊丝对电弧增材制造过程的适应性,选用ER1070、ER2A12、ER4043和ER5356四种典型铝合金焊丝,采用脉冲MIG电弧熔丝增材制造方法,在同等热输入条件下电弧增材制造直壁构件。通过热分析、表面波纹度计算、微观组织观察、硬度和力学性能测试,研究了四种焊丝在电弧增材成形、组织结构及力学性能方面的差异。结果表明,ER5356焊丝在电弧沉积过程中产生的飞溅最少,相应的直壁构件Al5356成形质量最好,表面波纹度值最小。四种铝合金直壁构件的微观组织差异明显,其中Al1070组织最粗大,孔隙缺陷最多;Al2A12组织为细小的等轴晶,Al4043的组织为发达Al-Si共晶,Al5356的基体最致密。力学性能测试显示,四种铝合金直壁构件在X向的抗拉强度高于Z向,Al1070和Al4043在X向和Z向上的延伸率差异比Al2A12和Al5356的大。Al1070的平均硬度和抗拉强度最低,但延伸率最高;Al2A12的平均硬度和抗拉强度最高,但延伸率不足10%,组织内存在的微裂纹限制了其力学性能的进一步提升;Al5356的平均抗拉强度略低于Al2A12,平均延伸率超过20%,表现出较好的综合力学性能。综上所述,ER5356焊丝更适合电弧增材制造铝合金构件,Al5356构件具有最佳的综合性能。

碳纤维/芳纶纸基复合材料的制备及其电磁参数调控技术研究

本研究采用芳纶纤维和碳纤维作为原料,通过斜网成形技术制备了一种电磁参数可以灵活设计的纸基复合材料。通过浆网速比调控碳纤维的分布,实现对纸基复合材料纵向和横向的电磁参数的调控。结果表明,浆网速比为0.5时,纸基复合材料的抗张指数纵横向比为2.2,8~12 GHz频率下纸基复合材料的介电常数实部纵横向比为2.1~2.2;浆网速比为1.2时,纸基复合材料的抗张指数纵横向比为1.5,8~12 GHz频率下纸基复合材料的介电常数实部纵横向比为1.5~1.6。仿真计算和工程化实验结果表明,控制浆网速比是调控碳纤维/芳纶纸基复合材料电磁参数的重要方法。

316L不锈钢电弧增材制造工艺研究

目的研究电弧增材制造过程中焊接速度和层间冷却时间对成形件精度和力学性能的影响。方法使用316L不锈钢焊丝在钢板上进行20层往复式堆积试验,设置了不同的焊枪运行速度和层间冷却时间,完成了4个金属薄壁墙体的制备,对沉积样品的形貌外观、显微组织、硬度和拉伸性能进行了研究。结果4组试样的制备过程都比较稳定,表面成形良好,层与层结合较为平滑,层间分明,无裂纹、塌陷等缺陷出现。当层间冷却时间达到一定值时,熔池凝固,样品的成形精度和高度较为稳定。单位时间内加入熔池的金属质量和热输入均随着焊接速度的增大而减小,不同焊接速度下沉积样品的层高和层宽不同。由于焊接速度增大、热输入减小,试样的硬度略微增大,拉伸性能增强。沿薄壁件的构建方向,4组试样的维氏硬度曲线呈波浪形,从每个熔合层的底部到顶部逐渐降低。结论增材制造工艺参数对产品的成形质量、显微组织和力学性能都有影响,在保证成形过程稳定的前提下,提高焊枪堆积速度能提高产品的力学性能。

堆焊快速成形低碳钢件的组织与微观力学性能

采用自制的低碳Ti、B微合金化金属芯焊丝进行了金属零件的堆焊快速成形试验,研究了成形件的组织特征和显微硬度,结果表明:沿沉积高度方向上,成形件的连续组织具有分层特征,珠光体的含量逐渐减少,铁素体的含量逐渐增加,表层主要为块状铁素体,这与成形件各区域的热循环条件和基板材料中C元素的扩散有关;成形件底部和中间区域的显微硬度显著高于表层区域的显微硬度。采用纳米压痕法研究了成形件组织中针状铁素体和块状铁素体的微观力学性能,结果表明:针状铁素体的硬度是块状铁素体的1.28倍,两者的弹性模量相当。因此,获得大量的针状铁素体组织是提高成形件力学性能的重要途径。

基于正交设计方法的双锥罩结构优化设计

设计了一种双锥药型罩,借助数值模拟和实验手段研究其成形及侵彻机理,利用正交设计方法研究不同结构的射流成形性能。结果显示:该双锥罩在爆轰波作用下形成高速射流、翻转弹丸和杵体;小锥角2α显著影响射流头部速度;罩厚t'及大锥角2β高度显著性影响弹丸速度;最佳设计参数为:t'=0.14 cm、2α=50°、2β=135°、小锥角与大锥角罩口直径比N=0.4或0.5,其射流速度分别为6 613、6 839 m/s,弹丸速度分别为2 247、2 095 m/s,侵彻钢靶深度分别为8.24、8.31 cm,开口孔径分别为2.12、2.08 cm。最终优化的双锥罩结构合理,既保证了射流速度,又大大提高了弹丸速度,射流和弹丸先后侵彻目标,达到双重毁伤的目的;在低密度装药和小炸高条件下侵彻效果较理想。

狭长直管约束条件水下电爆炸所产生的气泡运动和界面射流

以高速摄影为主要手段,揭示直管中爆炸诱导气泡和射流的典型演变过程,并测试爆炸深度和爆炸能量对该现象的影响。研究发现直管中爆炸诱导的表面射流分为光滑和粗糙的两段,这区别于自由表面射流的形态;爆炸气泡的发展经历一个先膨胀再坍缩的过程,其中封闭坍缩以气泡顶部形成内向射流为特征。表面射流速度主要来自爆炸早期短时间内气泡膨胀赋予水体的冲量,且整体上与起爆能量成正相关,而与爆炸深度成反相关;用准一维的简化模型能够很好地描述它们之间的依赖关系,计算结果不仅在趋势上与实验结果一致,数值上也能很好吻合。

基于增材制造特性的航空发动机叶片快速成型工艺技术研究

提出一种基于增材制造特性的航空发动机叶片快速成型工艺方法。从增材制造的材料成型特性入手,通过对喷射丝材成型机理的研究,从三维模型的预处理、成型零件的快速成型和后处理等3个阶段分析了成型工艺参数对成型质量与成型效率的作用关系,并建立了各阶段的优化方案。结果表明,该方法只需传统减材制造的1/5周期即可加工出精度达IT8,表面粗糙度在3μm以下的制品,对实现复杂异型结构产品的快速制造奠定了基础。

一种新型聚能破甲弹的应用研究

基于能量利用的观点提出一种新型聚能破甲弹装药结构,对其破甲性能进行研究;在进行射流与弹丸的成型过程和破甲机理理论分析基础上,采用静破甲实验对该破甲弹装药结构的关键参数和大、小锥角聚能罩材料之间匹配关系对破甲效果影响进行了系统研究。实验结果表明:在各自最佳炸高条件下,该新型聚能装药结构比EFP装药结构,在保持相当穿孔孔径、同等装药和壳体约束条件下,可以提高穿深达50％左右;进一步深化和丰富了聚能效应内涵。

成型装药研究新进展

随着装甲技术以及灵巧弹药、多功能弹药和串联战斗部的发展,近期新型成型装药结构、技术及其应用研究活跃,取得了较好的进展。从射流装药、射弹装药、高速杆式弹丸装药3个方面就其新进展和新动向进行了调研、分析,并对成型装药发展趋势及潜在应用进行了评述。

不同表面处理下Ti-Ta合金丝的力学性能

为了研究合理的钛钽丝材加工工艺,以自行研制的钛钽合金丝为研究对象,采用酸洗、机械抛光、磷化和氧化4种不同的表面处理,研究了合金丝不同表面处理后的力学性能。拉伸试验及扫描电镜断口观察等研究结果表明:酸洗、机械抛光拉伸试样表现为韧性断裂,其断裂机制为微孔聚合断裂,酸洗表现出更好的综合性能;材料表面磷化和氧化处理,材料在拉伸过程中会出现表面和心部出现变形不协调性,容易在表面出现裂纹源,导致材料脆断。

金属电弧熔丝增材制造及其复合制造技术研究进展

航空航天及武器装备领域飞速发展对高性能、大型化、整体化金属结构件的高效、低成本制造提出了迫切的需求。电弧增材制造作为一种极具潜力的数字化制造技术,与激光、电子束增材制造相比,其材料利用率和沉积效率高,设备制造成本低。综述了国内外电弧增材制造技术在金属结构件宏观成形精度、微观组织特征及力学性能方面的研究现状,指出了目前电弧增材制造面临的主要问题。在此基础上,综述了国内外主要的电弧增材复合制造技术,包括超声(或激光)冲击复合技术、轧制复合技术、高频微锻造复合技术及后处理工艺等。最后总结了电弧增材及其复合制造亟需突破的关键技术。

喷气包芯纱的纺制及其包覆效果探析

以35.5 tex(33.66 dtex)棉涤包芯纱为例,介绍了喷气包芯纱的纺纱工艺流程、各工序工艺参数配置及采取的技术措施。探讨了喷气纺纱的包覆机理,分析了影响喷气包芯纱包覆效果的主要因素。对喷气包芯纱与环锭包芯纱的成纱质量进行了对比,结果表明,喷气包芯纱强力不匀率小,包覆效果较好。

废旧电线电缆回收处理技术研究

通讯、电力等行业的不断发展,使得对金属导线的用量需求越来越大。由于新旧产品更替较快,废旧电线电缆回收量在逐年增加,其环境污染也日趋严重,回收废旧电线电缆问题受到越来越多的关注。目前对废旧电缆的回收利用,主要有剥线机技术、机械破碎分选技术、高压水射流回收技术、化学处理技术、低温冷冻技术、热回收技术和超声波分离技术。文章对各种方法以及技术进行了综合比对,并对其现状进行研究。

桂林"98·6"连续大暴雨的特征分析

通过对桂林“９８６”连续大暴雨的形势分析， 揭示了这次过程的大环流维持机制， 暴雨得以维持的主要原因； 另外， 分析了连续暴雨与低空急流及其非地转风存在的明显内在联系。指出西南涡、低空急流等系统的活动与连续暴雨过程中的雨峰有直接关系。

含一弹性索的二索并联机构动力学系统的Brunovsky正则形式

提出一种含一弹性索的二索牵引并联机构,推导该机构的动力学系统。用微分代数及为经准静态线性化反馈来线性化的一般化控制器形式这两种不同方法推导获得了与原机构系统动力学状态方程等价的具有Brunovsky正则形式的线性系统。这两种方法本质上是一致的,侧重点都是在寻找原系统的一个微分k-同胚,然后在其基础上获得用新的状态坐标表示的与原系统对等的Brunovsky类型正则形式;差异在于研究工具和具体推导过程不同:第一种方法用微分域扩张表示机构动力学系统,而用代数闭合及微分闭合一致来获得与原系统对等的Brunovsky类型正则形式;第二种方法是用无限维微分几何将机构系统的状态方程限制成呈块三角结构的、带有一般化的控制系数非线性控制器形式,通过对该非线性控制器采用一种特殊的准静态反馈就,即可获得与原状态方程等价的具有Brunovsky正则形式的线性系统。可在具有Brunovsky正则形式的线性系统上开展该机构的末端轨迹跟踪控制问题,设计合适的反馈控制器。

电弧熔丝增材制造ODS钢的成型工艺及组织性能

氧化物弥散强化钢(ODS钢)因其内部高密度的氧化物弥散颗粒而具有良好的抗高温蠕变特性和耐辐照性能,是目前核能系统关键候选材料。以铁粉与纳米Y_(2)O_(3)粉末混合而制备的金属型药芯丝材为原料,采用电弧熔丝增材制造(WAAM)技术成功制备了ODS钢,研究了成形工艺对试样尺寸特性和微观组织的影响。结果表明:由于电弧熔丝增材制造具有微熔池冶炼特性及快速凝固的特点,所制备的ODS钢基体的组织为晶粒尺寸均匀、平均晶粒尺寸在40μm以下的等轴晶组织,晶粒内部弥散分布着尺寸在100 nm以下的Y_(2)O_(3)颗粒。所制备的薄壁试样组织均匀性较好,硬度分布较为均匀,试样的拉伸强度为472 MPa,伸长率为37%。

丝网对接微束等离子弧焊的焊点成形机理

在3种经线留丝长度所组成的6种接头装配方式下对不锈钢丝网进行微束等离子弧对接焊,研究了焊点形貌特征、影响因素以及焊点的成形机理。结果表明:丝网在对接焊过程中形成了准球形、椭球形和纺锤形3种形貌焊点;装配方式、毛边插入距离、焊接对中位置、焊接热输入及焊枪距接头两侧纬线的距离(较短距离X4和较长距离X5)是影响焊点形貌的主要因素。准球形焊点分为最靠近接头纬线不熔化的a类与最靠近接头纬线熔化的b类焊点;当X5不变时,a类焊点半径随X4的增大而增大;当X4不变时,b类焊点半径随X5的增大而增大。当焊接热输入不变时,椭球形焊点的长轴长度随X4的增大而增大,最后趋于一个定值,当X5不变时,短轴长度随X4的增大先增大再减小。当毛边插入距离不变时,纺锤形焊点的体积随X5的增大而增大;当X5小于0.33 mm时,焊点体积随毛边插入距离的增大而减小,而当X5大于0.70 mm时,随毛边插入距离的增大而增大。

模具材料RMD545电弧增材制造工艺

针对耐磨堆焊药芯焊丝RMD545,进行单层单道熔敷成形工艺试验,分析其成形特点并确定了良好成形工艺区间。选取合适参数进行了多层单道熔敷成形工艺试验,表面成形良好,无明显缺陷。对单层单道和多层单道组织性能进行分析,结果表明,随着电流的增大,冷却速度减慢,单层单道组织中马氏体转变量逐渐减小,贝氏体转变量逐渐增多,硬度随之降低;多层单道熔敷层不同位置经历的热过程不同,组织性能有较大差异,从底部到顶部组织依次为回火马氏体+针状铁素体+少量贝氏体、马氏体+贝氏体+少量针状铁素体、板条马氏体,硬度分布在350~500 HV之间。拉伸试验表明成形件综合力学性能良好,满足相关模具材料修复的性能要求。

高压旋喷扩底桩承载机理的现场试验研究

为了研究高压旋喷扩底桩和高压旋喷桩作用机理及加固效果的异同,结合某粮食储备库平房仓车间粮食堆场地基处理工程,详细介绍了工程处理中现场地面沉降、土体变形、桩周土体水平位移、孔隙水压力、桩土应力比、十字板剪切、静力触探、载荷板等试验的现场测试方法与成果。试验结果表明:高压旋喷扩底桩对桩周土体的加固效果比高压旋喷桩明显,尤其是高压旋喷扩底桩的承载能力明显大于高压旋喷桩,采用高压旋喷扩底桩的复合地基承载力满足工程设计要求。

随弧激冷对电弧增材制造温度场及组织性能的影响

针对电弧增材制造过程中严重的热积累所导致的成形件成形质量差、尺寸精度低以及晶粒粗大等问题,提出通过随弧激冷电弧增材制造方法来改善电弧增材制造过程中的热积累。采用数值模拟与试验相结合的方法研究随弧激冷对电弧增材制造过程温度场的影响,分析施加冷源对成形件的成形质量以及组织性能的影响。结果表明,施加冷源能够有效改善电弧增材制造过程中的热积累,提高成形件的成形质量以及尺寸精度,优化成形件的显微组织以及力学性能。