铁基粉末冶金材料表面滚压致密化效果及组织演变

采用不同滚压压力对不同密度的Fe–2Cu–0.6C粉末冶金材料进行表面滚压加工,研究材料密度和滚压压力对致密化效果的影响。结果表明:滚压压力和材料密度是影响表面致密化效果的主要因素。随着滚压压力的增加,致密层厚度和表面硬度显著增加。材料密度对表面致密化效果的影响随着滚压压力的增加而减弱。当滚压压力较小时,致密层厚度和表面硬度随着材料密度的增加而增加;当滚压压力较大时,不同密度材料表面硬度和致密层厚度接近。滚压后表面层珠光体沿滚压方向弯曲,靠近表面的层片间距变小,部分区域层片发生扭折,出现波浪形,甚至部分渗碳体破碎断裂;铁素体细化,沿着滚压方向弯曲,在铁素体晶粒边界存在大量位错纠缠和位错墙。铁素体细化和珠光体变形为表面强化提供了有利的条件。

挤压铸造设备的研究进展与发展趋势

挤压铸造设备是完成挤压铸造工艺的主要平台,挤压铸造设备的性能直接影响挤压铸造产品的质量。本研究针对VV型结构、HV型结构、HH型结构挤压铸造压力机介绍了挤压铸造机的关键技术和发展状况。在外围系统部分,主要介绍了挤压铸造模具和浇注系统的研究进展。随着挤压铸造工艺日趋完善和应用范围不断扩大,今后挤压铸造设备上的发展方向主要是大吨位挤压铸造机的研制、浇注系统的改进、模具温度控制这三个方面。

压力旋流式雾化喷嘴高压力雾化流场特性研究

基于计算流体动力学软件Fluent,采用体积分数(Volume of Fraction,VOF)方法结合雷诺应力湍流模型(Reynolds Stress Model,RSM),研究了高压力情况下压力旋流式雾化喷嘴的雾化流场特性。从仿真结果分析得到的雾化锥角与实测值基本吻合,水流在出口处的射出速度随工作压力的提高而提高,最高射出速度从2 MPa时的48.81 m/s提高到8 MPa时的98.73 m/s,4 MPa后射出速度提高幅度趋缓;水流的射出运动由切向速度和轴向速度主导;喷嘴的雾化锥角大小随工作压力的提高没有明显的变化。考虑工作压力的提升会带来额外的能耗和成本上升,工作压力宜选用4~6 MPa。

钛合金微细结构的激光辅助化学定向除氧实验设计

为了对钛合金微细表面结构定向除氧,同时确保基体不受影响,以钛合金微细结构为对象,研究了激光辅助化学定向除氧的方法。配制A、B两种除氧液,配方分别是弱碱性无氟富草酸根(0.2mol/L K_(2)C_(2)O_(4)@40%C_(2)H_(5)OH,无酸化,pH=8.4)和弱酸性含少量氟富草酸根(0.2mol/L K_(2)C_(2)O_(4)&0.02mol/L NaF@40%C_(2)H_(5)OH,草酸酸化,pH=5.2)的溶液。先用两种除氧液分别对氧化的微细结构的工件作浸泡测试,没有观察到明显腐蚀现象出现,然后对工件采用不同的处理路线。起初,微细结构的氧的平均化学计量数为1.61。使用B除氧液进行激光辅助化学定向除氧处理后,氧的平均化学计量数降至最低的0.67,而且大大改善了微观形貌,说明激光辅助化学定向除氧具有较大的应用价值。

减少钛合金表面氧化的阴极电保护激光加工的研究

针对Ti及钛合金在激光加工过程中极易发生表面氧化的问题,提出了一种基于惰性电解液的阴极电保护激光加工工艺。利用SEM和EDS表征了该工艺中不同工作电流和电解液下加工区域的微观形貌和O含量。结果表明,利用电流竞争和提高电解液惰性的2个思路,可以降低激光加工区域的O含量。在工作电流为600 mA、电解液是0.2 mol/L KNaC_(4)H_(4)O_(6)(酒石酸钾钠)的40%EtOH溶液时,加工区域极少产生裂纹、气孔等缺陷,且含O量降至4.9%。利用电压表和参比电极测量了装置的工作回路伏安特性曲线和阴极极化曲线,以明确本工艺的电力要求和样品的极化状况。结果表明,工作电流在150~900 mA的区间里,工作回路伏安特性曲线和阴极极化曲线都呈明显的线性关系。分析2条曲线,佐证了电解液惰性与O含量的关系:提高电解液惰性可以减少加工区域H2O的供给,从而以减少反应物的方式阻止H_(2)O氧化Ti的反应正向移动,降低O含量。

基于Simulink气体溶解对油气悬挂输出特性影响分析

油气悬挂结构简单且刚度较高,广泛应用于复杂激励的工程车辆。根据油气悬挂的输出力特点,对构成输出力的各部分进行分析;采用B-W-R真实气体状态方程,考虑气体在油液中的溶解特性,获取阻尼力方程,以此建立油气悬挂输出力的数学模型;根据数学模型,基于Simulink建立仿真模型,分析不同的饱和溶解体积下,考虑溶解特性与否时,气体压力变化和悬挂的阻尼力特点;搭建1/4车辆悬挂模型,分析缓慢静态加载和动态加载下,气体压力和阻尼力的变化,并与仿真结果进行对比分析,验证数学模型的准确性。结果可知:气体压力受溶解性影响较大,压力上升时,由于气体溶解致使剩余气体质量减小,造成压力减小;而压力下降阶段,由于压力减小,气体析出,导致气体压力上升;考虑气体溶解,比未考虑溶解时,悬挂内气体压力的分界点在初始充气压力0.95 MPa;由于气体溶解特性作用,在腔体的压缩过程,极限状态压力值几乎无变化,而在伸长状态时,则变化较大,极值明显较小,整个过程压力值由初始2 MPa降低至终值1.5 MPa;仿真结果与试验结果压力变化趋势基本一致,表明基于B-W-R真实气体方程,考虑气体在油液中的溶解和析出的影响,建立的油气悬挂输出力数学模型可靠性较高,为此类设计提供参考。

等温工艺对钛微合金钢组织和析出行为的影响

采用Gleeble-3800热力模拟机、维氏硬度计、透射电镜等研究了等温工艺对Ti微合金钢组织性能和析出行为影响。结果表明:实验钢在675℃等温时铁素体转变速度最快;随着等温温度降低,析出的TiC体积分数逐渐增大,沉淀强化效果增强,维氏硬度升高;随等温时间延长,TiC粒子在铁素体晶粒内持续析出,维氏硬度增大,硬度分布更加集中;在650℃等温600 s时,析出强化量约为142 MPa。

烧结不锈钢丝网多孔板材的结构表征及冲击性能

以不锈钢丝网和不锈钢粉末为原材料,经过卷绕、压制、轧制和烧结工艺制造了烧结不锈钢丝网多孔板材.研究了不锈钢多孔板的孔隙结构特征和冲击力学性能,并进一步分析了孔隙率、原材料丝径及烧结参数对冲击性能的影响.结果表明:不含粉末的多孔板内的空隙呈规则的矩形,且孔隙尺寸分布均匀,孔隙尺寸分布范围较小;含有粉末的多孔板内的空隙形状复杂多变,孔隙尺寸分布范围较宽;多孔板的成型烧结温度越高,其冲击韧性越高;原材料丝径越粗,冲击韧性越好;材料孔隙率越低,冲击韧性越高;孔隙率对于冲击性能的影响最为显著,材料孔隙率从10. 64%上升到29. 18%时,不锈钢多孔板的冲击韧性从26. 32J/cm2下降到了8. 02 J/cm2.根据冲击试样断裂的宏观和微观形貌分析推断,材料在冲击载荷下经过了致密化、裂纹萌生、裂纹扩展、冶金结合点破坏、应力迅速上升后断裂几个过程,金属丝骨架断裂为典型的韧性断裂,在断裂时受到了轴向拉伸应力和垂直于断裂方向的剪切应力.

低碳高铜高镍合金钢形变奥氏体的连续冷却转变

采用Gleeble-3800热模拟实验机测定了一种低碳高铜高镍合金钢50%形变奥氏体在1~50℃/s冷速下的膨胀曲线,结合不同冷速下的相变组织及维氏硬度分析,确定相变温度,获得了实验钢的形变奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线)。结果表明,高含量的Cu和Ni元素可以促进贝氏体组织的形成。在较低冷速条件下(1~10℃/s),组织基本为粒状贝氏体,并随着冷速增大而尺寸细化。在较高冷速条件下(20~40℃/s),组织主要为细小的粒状贝氏体和少量的板条贝氏体,随冷速增大,组织类型和硬度基本保持不变,表明在此较宽冷速区间实验钢容易得到稳定的组织和性能。当冷速超过50℃/s,开始出现马氏体组织。

基于田口方法的Al-Cu合金挤压铸造工艺参数优化

在4因素3水平正交试验法确定的试验条件下,采用挤压铸造法制备了9组Al-Cu合金试样,并采用田口方法对试样的硬度、抗拉强度及伸长率进行信噪比分析和方差分析。结果表明,压力是影响信噪比的最大因素,其对抗拉强度、硬度及伸长率信噪比的贡献率分别达到47.71%、47.90%、41.76%,浇注温度和模具温度是较为重要的因素,保压时间对信噪比影响较小;优化后的挤压铸造工艺参数:浇注温度为730℃,模具温度为200℃,压力为75MPa,保压时间为45s。