T6态CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料的耐磨性能研究

采用熔融铸造法制备了12vol%CNTs(碳纳米管)/Al-Zn-Mg-Cu复合材料,再对该复合材料进行T6热处理。利用MG-200型摩擦磨损试验机研究了热处理前后CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料的干滑动摩擦磨损性能。试验结果表明:CNTs对Al-Zn-Mg-Cu合金有细晶强化作用,提高了合金的硬度,固溶处理消除了铸造复合材料中的第二相偏析,并且在时效处理之后MgZn2强化相的析出大幅度提升了材料的性能。在40 N的载荷和200 r/min转速时,T6态CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料的磨损率和摩擦系数分别为0.0489 g/mm和0.281,与铸造复合材料相比,材料的磨损率和摩擦系数分别降低64.79%和28.47%。这是由于热处理之后试样的强度和硬度增大,从而有效改善了材料的耐磨性能。未热处理的复合材料主要存在黏着磨损和磨粒磨损,而热处理之后复合材料的主要磨损机理为磨粒磨损。

变位渐开线直齿圆柱齿轮传动过程接触应力分析

为了便于变位齿轮精确传动设计,基于Hertz公式,计算变位渐开线直齿圆柱齿轮传动的最大接触应力,分析最大接触应力出现的位置,推导最大接触应力和节点啮合时接触应力的比值函数(称为应力比),将变位齿轮最大接触应力的计算式表达为应力比与节点应力的乘积。分析变位齿轮传动中应力比随小齿轮齿数和传动比变化的规律。结果表明:小齿轮齿数Z_(1)大于17时,随着Z_(1)增大,应力比减小;小齿轮齿数Z_(1)小于17时,随着Z_(1)增大,应力比增大;Z_(1)等于17时应力比最大;而传动比u增大,应力比会增大。如果齿轮接触强度的设计准则为最大接触应力比节点接触应力大8%或以上,则需要按最大接触应力进行精确设计。提供了需要进行精确接触强度计算的齿数和传动比的数值范围。在实例分析中采用有限元方法验证了推导的应力比计算式的正确性。

基于脉冲涡流的TBM盘形滚刀磨损检测方法

为保障TBM高效安全运行,提出一种脉冲涡流检测(PECT)的刀圈径向磨损量无损检测方法。先基于Maxwell时变电磁场理论建立有限元模型,采用控制变量法探究线圈高度、内半径和外半径3个激励线圈参数的优化策略;再搭建刀圈径向梯度化磨损量无损检测有限元模型,研究刀圈径向磨损量与前期电压信号积分值的映射关系,提取可连续反映刀圈磨损程度的特征量,并研究不同提离距离下刀圈径向磨损量与特征量的映射关系。结果表明:在给定激励线圈外半径取值的前提下合理调节内半径取值,可最大程度兼顾对激励线圈高分辨率、强耦合程度的要求;检测线圈与刀圈的最远距离为64 mm,在满足48.26 cm刀圈最大径向磨损量为35 mm的基础上保留了29 mm余量,比传统涡流检测的最远提离距离提高了83%;该方法提高了探头远距离检测能力,保障了探头安装空间,同时显著降低了探头被岩碴刮擦损伤的风险。

混合稀土(Pr+Ce)变质处理ZL105铝合金摩擦磨损性能研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜和销盘式摩擦磨损试验机研究了混合稀土(Pr+Ce)对ZL105铝合金微观组织和耐磨性能的影响。结果表明:添加适量的混合稀土(Pr+Ce)可有效细化α-Al晶粒和共晶Si相,当稀土含量为0.50%时,细化效果最佳,α-Al晶粒变得细小而圆整,αA1枝晶晶界也变清晰;变质后共晶Si相由针片状、板块状转化为短棒状、颗粒状。未变质ZL105铝合金的硬度值为70.9HV,而添加0.50%混合稀土的变质合金硬度值达到最高,为88.3HV,与未变质合金相比提升了24.54%。未变质处理合金的耐磨性能较差,其磨损量和摩擦系数分别为0.1927g和0.598,而添加0.50%混合稀土后合金的磨损量和摩擦系数分别为0.1220g和0.520,磨损量减少了0.0707g,摩擦系数降低了13.04%。ZL105铝合金的磨损机制主要为剥层磨损,且磨屑尺寸粗大;而当添加0.50%稀土后,变质合金的磨损机制主要为磨粒磨损,且磨屑以细颗粒和粉末状为主。

高速铁路桥梁结构振动、噪声与环境振动现场试验

为探讨高速铁路桥梁结构振动与噪声产生机理和传播规律,选择沪昆高铁高安—南昌区间某铁路桥梁,对高速列车通过时引起的桥梁结构振动、环境噪声和大地振动进行现场测试。结果表明:高速列车诱发桥梁结构振动的优势频率为31.5~125.0 Hz,峰值频率为31.5~63.0 Hz;在0~50 Hz频率范围,桥梁顶板振动>两翼振动>底板振动>腹板振动;在大于50 Hz频率范围,桥梁顶板振动>底板振动>腹板振动>两翼振动;高速列车通过桥梁时,紧邻桥梁的噪声测点声压级峰值频率为80~160 Hz,远离桥梁的噪声测点声压级峰值频率为800~1250 Hz;距离桥梁外轨30 m的断面处,主要噪声源为轮轨噪声、空气动力噪声和受电弓噪声,最大声压级均大于70 dB(A),超过声环境限值;高速铁路车-桥耦合振动引起的大地横向和垂向振动的优势频率为20~63 Hz;在距离桥梁中心线20 m以外范围,高速列车通过桥梁时引起的大地振动低于城市区域环境振动标准65 dB。

挤压态CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料摩擦磨损性能的研究

通过熔融铸造工艺制备了12vol%CNTs(碳纳米管)/Al-Zn-Mg-Cu铝基复合材料,随后对复合材料进行了热挤压变形处理。利用MG-200型销盘式摩擦磨损试验机对铸态及挤压态复合材料进行摩擦磨损测试,研究了不同载荷作用下挤压态复合材料的磨损性能演变,并且探究了挤压态材料的微观组织和力学性能。结果表明:CNTs的加入细化了Al-Zn-Mg-Cu合金中的α-Al晶粒并且提高了合金的力学性能。随后对复合材料进行了热挤压变形,材料的晶粒被挤碎,CNTs与第二相沿挤压方向呈流线型分布。随着外加载荷的增加,挤压态复合材料的磨损率逐渐增大,磨损形貌逐渐恶化。在40 N载荷作用时,挤压态复合材料的磨损率为0.011976 g/mm,与铸态复合材料相比磨损率降低了80.11%,此时挤压态材料的磨损机制主要是磨粒磨损和氧化磨损。

齿轮损伤诊断的非参数统计检验方法

提出一种基于振动信号频谱的双样本Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验的齿轮损伤诊断方法。从齿轮箱振动信号中获得齿轮啮合振动的时域同步平均信号及其频谱,与齿轮初始啮合阶段的振动时域同步平均信号及其频谱比较,计算其K-S统计距离和相似概率,并将其作为齿轮磨损的量化指标。针对齿轮全生命周期啮合试验的振动信号数据,计算该量化指标。结果表明:时域信号K-S检验的统计距离可以反映齿轮状态的变化,相似概率的变化无规律,频域的这2个指标值均能指示出齿轮破损。

T6态CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料的组织及力学性能研究

本实验中在超声波振动的辅助作用下,利用熔融铸造法制备了12 vol.%含量CNTs增强Al-Zn-Mg-Cu复合材料。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、拉伸及硬度测试研究了T6热处理对12 vol.%CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料的微观组织及力学性能的影响。在470℃固溶处理3 h后,沿晶界偏析的Mg(Zn,Cu,Al)2相溶入铝基体形成过饱和固溶体,因为Al 7Cu 2Fe相熔点过高,其形貌没有发生明显变化。在120℃低温时效处理24 h之后MgZn 2相逐渐析出,沉淀相以弥散分布的形式存在于基体中。T6热处理之后的复合材料的显微硬度、抗拉强度和延伸率分别达到了179.23 HV、398.68 MPa与5.90%,与铸态复合材料的力学性能相比分别提高了31.89%、36.29%和210.52%。复合材料经过T6热处理之后断口表面出现了许多大小和深浅不一的韧窝,表现出更好的强度和韧性。

醇氢燃料在甲醇发动机上的试验研究

利用甲醇发动机高温尾气加热裂解装置,将甲醇裂解成甲醇裂解气(氢气、一氧化碳、甲醇蒸气),并与甲醇进行混合形成醇氢燃料(甲醇裂解气、甲醇),结合发动机复合喷射技术实现甲醇裂解气与甲醇的掺烧。对比和试验研究甲醇发动机燃用醇氢燃料、甲醇、汽油3种不同燃料的外特性、油耗率、排气温度及污染物排放,结果表明:发动性燃用醇氢燃料时,动力性与甲醇燃料相当,但优于汽油,发动机燃用醇氢燃料时,发动机的扭矩比甲醇、汽油燃料分别提高了0.5%、5.6%;燃油消耗率是甲醇的0.7~0.8倍,是汽油的1.50~1.74倍;发动机的排气温度与甲醇、汽油相比分别降低了3%、14%;CO、总碳氢化合物和NO x排放与甲醇相比分别降低了53%、46%和68%,与汽油相比分别降低了77%、68%和72%。

AlSi5Cu1Mg表面激光熔覆Ni−WC涂层的显微组织、硬度和耐蚀性能

通过SEM、XRD、硬度测试、浸泡测试和电化学测试等方法研究AlSi5Cu1Mg合金表面激光熔覆Ni−WC涂层的显微组织、硬度和耐蚀性。结果表明,Ni−WC涂层组织致密、表面光滑,涂层中存在大量的NiAl、Ni_(3)Al、M_(7)C_(3)、M_(23)C_(6)相(M=Ni、Al、Cr、W、Fe)和WC颗粒。当激光扫描速度为120 mm/min时,在优异的冶金结合和新生成的碳化物协同作用下,Ni−WC涂层的显微硬度明显提高,为基体AlSi5Cu1Mg合金的9~11倍;与基体相比,Ni−WC涂层表现出较高的腐蚀电位(−318.09 mV)和较低的腐蚀电流密度(12.33μA/cm^(2))。无裂纹、致密的Ni−WC涂层能抑制Cl^(−)和H^(+)的渗透,耐蚀性得到大幅提高。

醇氢动力汽车排气消声器声学性能模拟仿真

目前国内外尚未针对专用于醇氢动力汽车的消声器作深入研究。因此论文基于GT-Power对某醇氢动力汽车的排气消声器的消声性能从插入损失、传递损失以及降噪量三方面进行仿真研究。论文的研究对醇氢动力汽车排气消声器的选配和性能优化设计具有重要的工程参考意义。

基于熵权的Topsis综合评价法的工艺优化及模具设计

根据某电子产品外壳结构特点,对最佳浇口位置以及冷却系统进行了优化,以体积收缩率、缩痕指数及翘曲变形量作为评价质量的指标,运用田口试验进行实验规划,通过Moldflow获取实验数据,引入熵值权重法确定各指标的权重,采用加权Topsis法得到综合评价指标,并结合极差分析,得到影响综合评价指标的最佳工艺参数,最后根据前面优化结果及设计计算得到模具总装配图,设计模具结构合理,成型周期短。

CNTs含量对Al-Zn-Mg-Cu合金的干滑动摩擦磨损的影响

通过液压和热挤压制备CNTs-Al中间纳米材料,用超声振动把中间纳米材料加入熔融铝合金铸造CNTs/Al-ZnMg-Cu铝基复合材料。对CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料进行摩擦磨损测试,研究CNTs含量对Al-Zn-Mg-Cu铝合金摩擦磨损性能的影响,探究其与合金显微组织和维氏硬度的关系。结果表明:CNTs的加入明显细化Al-Zn-Mg-Cu合金基体中的α-Al晶粒,显著提高合金的维氏硬度,体积分数为12%的CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料组织和性能最佳。在载荷为30 N时,随CNTs含量增加,CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料的磨损率和摩擦因数先降低再略微升高,与基体材料相比,体积分数为12%的CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料磨损率降低了44.5%,主要磨损机制由基体材料的剥层磨损转变为复合材料的磨粒磨损。

低GWP混合工质RE170/R134a用于汽车空调的性能分析

当前汽车空调工质R134a存在温室效应指数太高(GWP=1300)的缺点,亟需寻找环保型工质进行替代。通过前期研究,筛选出混合工质RE170/R134a(90/10)(NCUR02)其ODP为0,GWP为130,环境性能较好。分析比较了NCUR02和R134a的热力性质,并建立汽车空调系统模型分别得到NCUR02和R134a在标准工况和变工况下的循环性能参数,同时利用焓差试验室,试验研究了NCUR02和R134a在4种国标规定测试工况条件下的循环性能。结果表明:NCUR02的温度滑移较小,标准大气压下小于0.1℃,且饱和压力线与R134a相近,属于近共沸混合工质;单位质量制冷量约为R134a的2倍,单位容积制冷量与R134a相当,循环性能系数COP比R134a提高了10%左右,工作压力略低于R134a,用于汽车空调系统性能表现更优。

基于笛卡尔坐标型机器人的负压吸入式中药自动配药机结构设计

以笛卡尔坐标型机器人为基础,设计了一种负压吸入式中药自动配药机,只需在PC机端口输入处方信息,系统会自动识别处方中中药饮片所在药盒的坐标点以及重量,该负压吸入式中药自动配药机能够在进料口处形成负压,将中药饮片吸入机器内并进行定量称取,通过PLC控制板控制该配药机及其他辅助装置完成配药动作,并进行二次药材识别及重量检验,待称取完成后,将多余药材送回储药柜内,最后将称取好的中药饮片通过送料小车送至药剂科进行人工第三次复检,最后打包交付到患者手中。采用负压吸入式中药自动配药机不仅保证了称量精度、缩短配药时间,而且减轻了药剂科工作压力,提高配药效率,缩减了患者排队取药时间。

添加Cu和T6下Mg_(2)Si/Al复合材料的组织与性能

采用铸造法制备原位自生亚共晶Al-10Mg_(2)Si复合材料,研究Cu和T6热处理对该复合材料组织与力学性能的影响。结果表明:适量Cu的添加能显著减小共晶Mg_(2)Si相晶粒尺寸,使其晶体结构由粗大的长条状和汉字状转变为细小的条状和纤维状;同时使针状的β-Al_(5)Fe Si相转变为细小的不规则富Cu颗粒。经T6热处理后,质量分数为1.5%的Cu复合材料中的共晶Mg_(2)Si相完全球化。质量分数为1.5%的Cu添加同时提高了材料铸态下的抗拉强度(R_(m))、屈服强度(R_(p0.2))和伸长率(A),达317、169 MPa和2.3%,比未添加Cu提高了42.2%、24.3%和53.3%;经T6热处理的R_(m)和R_(p0.2)值分别增至332、181 MPa,而A值保持不变。同时,材料由脆性断裂完全转变为韧性断裂。

硼对AlMg5Si2Mn合金组织与力学性能的影响

通过对AlMg5Si2Mn合金加入不同含量的B,研究其对合金组织结构、拉伸性能、硬度的影响。结果表明,加入适量的B对AlMg5Si2Mn合金中的共晶Mg2Si有较明显的变质作用。加入0.1%B时,初生α-Al明显细化且部分转变为等轴状;长针状和大片层状的共晶Mg2Si尺寸和片层间距明显减小。抗拉强度从未变质时的235 MPa提高到310 MPa,提高了32%;当B含量达到0.22%时,共晶Mg2Si全部转变为点状或纤维状,此时伸长率由未变质的3.9%上升到9.1%,提高了130.9%,同时强塑积(PSE)也由未添加B时的925.9 MPa·%增加到2 684.5 MPa·%。

Sc对AlMg5Si2Mn合金组织与力学性能的影响

研究了Sc含量对铸态AlMg5Si2Mn合金的显微组织,力学性能和断裂特征的影响。结果表明,添加适量的Sc对AlMg5Si2Mn合金中的初生α-Al和共晶Mg2Si具有显著的变质效果。随着Sc含量从0增加到0.25%,初生α-Al形貌由较大的块状转变为细小的球状,共晶Mg2Si的形貌由汉字状转变为纤维状或点状。Sc在合金中形成Al3Sc相,作为异质形核基底促进初生α-Al形核,并晶粒细化。Sc原子富集在共晶Mg2Si相的生长前沿形成成分过冷,Mg2Si相的生长被抑制。Sc的添加可以提高合金的抗拉强度和伸长率,与未变质合金相比,添加0.15%~0.25%Sc的合金拉伸性能最佳,抗拉强度和伸长率分别提高了20.9%和60.4%。

复杂声边界约束下水中圆柱壳声振特性研究

解析地研究了复杂声边界约束下水中无限长圆柱壳的振动和声辐射问题。该圆柱壳受到轴向均匀线激励力作用,并处于自由液面(或水平水底)和垂直刚性壁面组成的复杂声边界构成的四分之一无限流域中。根据镜像原理和Graf加法定理推导了无限长圆柱壳声振耦合方程,讨论了复杂声边界对圆柱壳振动和声辐射的影响。研究发现两种声边界对圆柱壳振动特性和表面辐射声功率有不同的影响。当圆柱壳离边界足够远时其振动特性和表面辐射声功率几乎不受影响,而其辐射声场仍会受到圆柱壳位置变化的影响,尤其当圆柱壳靠近流域边界时会产生显著的辐射噪声,不利于隐蔽。

SAF2507 SDSS热冲压成形χ相和σ相对力学性能的影响

采用JMatPro软件模拟计算了SAF2507 SDSS的热力学平衡相图,并制定了热冲压成形工艺,对SAF2507 SDSS板材进行了650~1150℃的热冲压成形;通过OM、SEM和EDS研究了χ相和σ相的析出规律,运用万能试验机、硬度计和冲击机研究了材料的力学性能。结果表明,在650℃进行热冲压成形时,微观组织中无析出相;750~1050℃时,α/α晶界和α/γ相界处析出χ相和σ相,χ相和σ相的析出机理为α→χ/σ+γ_(2);在1050~1150℃时,γ相向α相转变;随着热冲压成形温度升高,材料抗拉强度和硬度先增加后减小再增加,伸长率、截面收缩率和冲击功先减小后增加再减小。拉伸试样断口断裂形式由韧窝断裂转变为解理断裂再转变为准解理断裂;热冲压成形温度为1050℃时,SAF2507 SDSS获得最佳微观组织和综合力学性能。