7075铝合金搅拌摩擦焊接头温度场及残余应力场的有限元模拟

根据搅拌摩擦焊特点及库伦摩擦做功理论,以厚度为6 mm的7075-T7351铝合金板材为研究对象,基于ANSYS有限元软件,建立了搅拌摩擦焊双热源三维有限元模型,研究不同转速、焊接速度对温度场及残余应力场的影响规律.结果表明,焊接过程峰值温度在500℃左右,接头最高温度出现在搅拌头后部大约5 mm处;接头残余应力以纵向残余应力为主,在垂直焊缝方向上呈M形分布,最大值约为150 MPa;当搅拌头转速一定时,随着焊接速度的增大,峰值温度减小,峰值纵向残余应力增大;当焊接速度一定时,温度随着转速的增大而增大,且转速越大,纵向残余应力分布越均匀.

硅烷偶联剂KH-560对粉煤灰的表面改性研究

为改善粉煤灰的表面活性,用硅烷偶联剂KH-560对粉煤灰表面进行改性,采用X射线衍射、红外光谱、透射电子扫描电镜等对改性前后的粉煤灰进行表征。研究结果表明:KH-560能够在粉煤灰表面产生很好的化学键合,包覆在粒子表面,阻止颗粒的团聚,从而使改性粉煤灰均匀分散在聚氨酯弹性体中,与基体形成物理和化学交联结构。

聚氨酯/无机填料复合弹性体的制备及性能研究

以聚醚多元醇和2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50)为原料,二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)为扩链剂,采用预聚法分别填充玻璃纤维、石墨片和浮石不同的无机填料制得聚氨酯弹性体(PUE)/玻璃纤维、PUE/石墨片和PUE/浮石3种复合PUE。采用扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)及力学性能测试对3种复合PUE的断面形貌、热稳定性和抗压强度进行了表征。结果表明,添加玻璃纤维、石墨片和浮石后对复合PUE的力学性能和热稳定性均有增强作用。纯PUE抗压强度为3.53MPa,添加质量分数为40%的玻璃纤维、石墨片和浮石制得的3种复合PUE抗压强度分别为3.73、4.30和4.33MPa,比未添加填料的PUE分别提高5.67%、21.81%和22.66%;在失重率为5%时,纯PUE的分解温度为253.70℃,3种复合材料的分解温度分别为277、261和260℃,比未添加无机填料的PUE分别提高9.18%、2.88%和2.48%。

6063铝合金TIG焊接头的变形行为及等效模型

用有限元软件ABAQUS对平板对接6063铝合金TIG焊接头进行拉伸模拟,研究了HAZ宽度及板厚对焊接接头变形的影响规律,进而建立TIG焊接头有限元等效模型,并用带焊缝的6063铝合金薄壁方管的压缩模拟来验证等效模型的精确性.结果表明,与母材相比,力学性能不均匀的焊接接头中应力状态较为复杂,三向应力度在母材与HAZ交界处和焊缝与HAZ交界处存在突变,三向应力度最大值的位置从母材与HAZ交界处转变为焊缝与HAZ的交界处;力学性能不均匀的焊接接头中的三向应力度不仅取决于试样的厚度,还取决于接头的几何尺寸;铝合金TIG焊接头有限元等效模型宽度为20 mm;带焊缝铝合金薄壁方管的精细模型和等效模型的载荷-位移曲线吻合较好.

新型无毒PVC热稳定剂的制备及其作用机理

合成了新型无毒没食子酸锌/没食子酸钙、没食子环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂,并利用复配工艺制备了新型复合热稳定剂,考察了不同组成热稳定剂对聚氯乙烯热稳定效果的影响。结果表明:没食子酸锌/没食子酸钙体系、没食子酸锌/没食子酸钙复配没食子环氧树脂体系和没食子酸锌/没食子酸钙复配邻甲酚醛环氧树脂体系的热稳定效果均优于传统的硬脂酸锌/硬脂酸钙体系。其中,没食子酸锌/没食子酸钙复配邻甲酚醛环氧树脂体系稳定性最好,具有最佳协同效果,试样的初始热降解温度比传统硬脂酸锌/硬脂酸钙体系提高了41.6℃,静态热稳定时间提高了65%。

焊缝强度匹配对铝合金焊接接头三向应力度分布的影响

用有限元软件ABAQUS对不同焊缝强度匹配的6063铝合金焊接接头进行拉伸模拟,研究了焊缝强度匹配对焊接接头中三向应力度分布的影响.同时,在每种强度匹配条件下,研究了HAZ宽度对焊接接头中三向应力度分布的影响.结果表明,与母材相比,不同焊缝强度匹配的焊接接头中应力状态较为复杂,三向应力度在母材与HAZ交界处和焊缝与HAZ交界处存在突变;高强匹配接头中三向应力度最大值最高,低强匹配接头中三向应力度最大值最小;等强匹配条件下,随着HAZ宽度的增大,三向应力度最大值的位置从母材与HAZ交界处转变为焊缝与HAZ的交界处;高强匹配条件下,三向应力度的最大值都出现在焊缝与HAZ的交界处,随着HAZ宽度增大,三向应力度的最大值逐渐减小;低强匹配条件下,三向应力度的最大值都出现在母材与HAZ的交界处,随着HAZ宽度增大,三向应力度的最大值逐渐减小.

多元合金激光增材制造凝固组织演变模拟

针对多元合金激光熔覆过程,基于有限元方法和元胞自动机技术建立了多元合金激光熔覆熔池三维传热传质及凝固组织形貌演变模型,通过自行开发的宏微观耦合接口程序实现了三维熔池模型和多元合金凝固组织演变模型的耦合.针对IN718激光熔覆过程中的传热传质和凝固组织演变过程进行了模拟,研究了基板初始晶粒尺寸、异质形核及多层熔覆扫描路径对熔覆层凝固组织形貌的影响机理,并对模拟结果进行了试验验证.结果表明,模拟结果与实际物理过程吻合较好,所开发的耦合模型能够真实反映多元合金激光熔覆过程.

超声波振动下SiC陶瓷颗粒与Zn-Al液态合金的相互作用机制

采用半固态机械搅拌结合超声波振动过程制备了SiC颗粒增强的Zn-Al合金复合材料,研究了超声波作用下SiC陶瓷颗粒与液态Zn-Al合金的相互作用机制。结果表明,超声波作用在Zn基复合材料上可以在液态Zn-Al合金内产生强烈的空化作用,空化作用可以破坏Zn-Al合金表面的氧化物及陶瓷颗粒表面吸附的气膜,使Zn-Al合金润湿裸露的SiC陶瓷颗粒表面并形成冶金结合。在超声振动下,SiC颗粒与Zn-Al合金界面非常平直且洁净,没有孔洞存在,是一种润湿型结合界面。

改性粉煤灰对双组分聚氨酯弹性体性能的影响

采用硅烷偶联剂(KH-560)为改性剂对粉煤灰表面进行改性。以聚醚多元醇(TDB2000、TMN3050)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50)为原料,合成聚氨酯弹性体预聚体,选用粉煤灰作为填料,制得聚氨酯/粉煤灰复合材料。研究了粉煤灰对复合材料的抗压强度、弹性模量、耐碱性和耐盐性等性能的影响。结果表明:聚氨酯/改性粉煤灰复合材料与聚氨酯/未改性粉煤灰复合材料、纯聚氨酯弹性体相比较,具有优异的耐抗压强度、耐碱性、耐盐性及较高的弹性模量等。

搅拌头尺寸对7075铝合金搅拌摩擦焊接头温度场及残余应力场的影响

根据搅拌摩擦焊特点及库仑摩擦做功理论,以厚度为6 mm的7075铝合金(供货状态:T6)板材为研究对象,基于ANSYS有限元分析平台,建立了搅拌摩擦焊双热源三维有限元模型,研究搅拌头尺寸对温度场及残余应力场的影响规律。研究结果表明:纵向残余应力分布呈M形,最大值出现在轴肩边缘处;搅拌针长度一定时,随着轴肩半径增大,峰值温度升高,残余应力峰值增大,且高应力范围变宽;轴肩半径一定时,随着搅拌针长度增大,峰值温度升高,纵向残余应力值增大,焊件底部残余应力差值明显大于焊件上表面的应力差值。与搅拌针长度相比,轴肩尺寸对峰值温度和残余应力影响显著。

PVP辅助制备单分散纳米银颗粒研究

为了可控制备超细银粉,采用水热法,以乙二醇为溶剂和还原剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂和分散剂,制备出了尺寸均匀分布、分散性良好的纳米银颗粒,并对其进行了扫描电镜(SEM)以及紫外可见吸收光谱(UV-vis)测试.结果表明:在高的硝酸银浓度下,容易得到粒径较大的纳米银颗粒,而一直增大PVP与硝酸银的比例并不能使纳米银颗粒的尺寸持续减小.PVP在该反应体系中不仅起到分散剂的作用,而且还能促进乙二醇还原银离子.

助力大学新生快速过渡和成长的实践与探索

近年来,新生进入大学校园后出现不适应大学学习和生活的现象成为各学者的热点研究课题,如何缓解此现象并促使他们迅速过渡和成长迫在眉睫。本文基于已有的实践结果总结出＂五招＂,如：建立学生动态信息卡,迅速了解新生底细并进行分类引导;将家长引入学生管理,构建辅导员/家长线上、线下联动机制;将专业课教师引入学生管理,构建辅导员、专业课教师课堂内、外联动机制;大力培养学生干部的能力,构建基层协同管理团队;制定具有可操作性的日常思想测评细则,搭建多种平台,从宏、微观双层面共同促进新生快速过渡和成长成才,在此基础上介绍了相关成果,如新生快速适应大学生活并在多个领域展现出＂活力＂;辅导员紧张的工作氛围得到了缓解;家长对学生、学校关注度明显提高,家校联动效果显著;导师制优势明显,实现了课堂内外＂无缝＂对接等,最后提出了不足与启示。

铁基合金等离子弧喷焊层组织及耐磨性研究

使用PT-40002ST型等离子弧喷焊设备,在45钢表面制备含有不同含量WC颗粒的铁基合金粉末喷焊层,并分别对喷焊层进行显微组织观察、显微硬度测试及摩擦磨损试验。研究结果表明:随着WC含量的增加,第二相增多;喷焊层的平均显微硬度较45钢的提高约2.5倍,且喷焊层表层硬度先提高后降低;当铁基合金粉末中w(WC)为10%时,喷焊层表层的显微硬度值最高,且耐磨性最好,耐磨性较不加WC时提高了约1倍,磨损机理以黏着磨损和磨粒磨损为主。

均一性二氧化钛纳米粒子的制备

通过Ti(SO_4)_2溶液的水解得到TiO_2粒子,以4.5代的树枝状大分子聚酰胺-胺(G4.5PAMAM)为模板,借助PAMAM分子内部空腔的络合效应和空间位阻效应固定TiO_2纳米粒子,合成出尺寸大小均一的TiO_2纳米粒子。研究了温度和反应时间对产物络合产率、结构以及形貌等的影响,确定了合成粒径均一的TiO_2纳米粒子的最佳反应温度和反应时间。并用透射电子显微镜(TEM)、热失重(TGA)技术对产物的结构和性能进行了表征,TEM结果表明:以G4.5PAMAM分子为模板,合成出了颗粒尺寸均一、大小为10nm的纳米TiO_2粒子。

Ni基合金高速火焰喷焊层组织及耐磨性研究

使用QT-E-7／h型喷枪的高速火焰喷焊设备，在45圆钢表面喷焊添加了不同含量Ni包WC的Ni基合金粉末，并对喷焊层的微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能进行研究。研究结果表明：喷焊层微观组织为奥氏体的基体上弥散分布着FeNi3，Cr2Ni3，Cr3Si，WC等相：Ni包WC含量在0％～30％范围内时，随着Ni包WC含量的增加，喷焊层显微硬度增加，耐磨性增强；当Ni基合金粉末中Ni包WC含量为27％时．喷焊层表层的显微硬度最高，耐磨性最好，耐磨性较不加Ni包WC提高了约1倍；喷焊层磨损机理以黏着磨损和磨粒磨损为主：当进一步增加Ni包WC含量达到30％N时，喷焊层出现宏观裂纹，致使喷焊层无法成形。

一种高速列车制动盘高熵合金耐磨层组织和性能的研究

目的对磨损后的高速列车制动盘进行修复,以降低列车运营成本。方法采用机械自混粉末,利用激光熔覆工艺制备CrMnFeCoNi高熵合金熔覆层对制动盘进行修复,对熔覆层组织、组成相、耐磨性和耐腐蚀性进行研究。结果最佳实验工艺为:激光功率1000 W,扫描速度5 mm/s,送粉电压7.5 V,对应单道宽度2.42 mm,高度0.44 mm,搭接率50%。激光熔覆过程中存在烧损,造成粉末成分不是等摩尔原子比,最终熔覆层组成相为BCC和FCC两相。熔覆层铸造组织较均匀,生长方向趋于一致,存在一定数量的非晶和纳米级组织。CrMnFeCoNi高熵合金熔覆层可降低材料磨损量,摩擦系数为0.3655,更耐磨;腐蚀电流密度为1.24×10^(-5) A/cm^2,腐蚀速率为0.146 475 mm/a。结论通过激光熔覆工艺制备的高速列车制动盘高熵合金修复层,其耐磨性、耐腐蚀性均优于基体,延长了磨损后制动盘的使用寿命,满足制动盘使用要求。

温度对33EH高性能烧结钕铁硼永磁体磁性能的影响

试验研究了温度（25~200℃）对33EH烧结钕铁硼（/%：27.01Nd,64.75Fe,0.35Al,3.15Dy,1.56Co,2.27Cu,0.90Ga）剩磁、磁感损失等参数的影响。结果表明,随温度升高剩磁呈线性降低,100℃时剩磁下降7.6%,200℃时剩磁下降22%。25~100℃时,随温度升高开路磁感损失约1%,100~200℃,随温度升高,开路磁感损失急剧增加,至200℃时,开路磁感损失达44%,33EH烧结钕铁硼最佳使用温度为≤100℃。

7075铝合金搅拌摩擦焊接头变形及失效行为

使用搅拌摩擦焊(FSW)设备对厚度为6 mm的7075高强度铝合金平板进行对接试验.设计出双径试样,采用液压伺服试验机对7075铝合金搅拌摩擦焊接头进行拉伸试验,并借助奥林巴斯显微镜和扫描电镜观察接头的变形及失效过程.结果表明,7075铝合金搅拌摩擦焊接头在拉伸过程中出现双颈缩现象,颈缩首先在后退侧出现,随着加载的进行,前进侧也出现颈缩现象.微裂纹在接头中的前进侧和后退侧颈缩区内晶界处由微孔洞聚集产生.随着应变的增加,微孔洞数量明显增加,当应变足够大时,微孔洞连接形成微裂纹.微裂纹沿着与加载方向成45°向焊核区进行扩展,导致接头断裂,断裂位置位于接头中的焊核区,断裂方式为剪切断裂混合着微孔聚集型断裂.

高强度耐候钢Q450NQR1激光复合焊接头组织与性能

采用激光电弧复合焊对Q450NQR1高强度耐候钢进行焊接。试验结果表明:当热输入为3.54 k J/cm时,焊缝组织主要是马氏体,热输入为4.06 k J/cm时,组织主要为针状铁素体,热输入为4.93 k J/cm时,组织主要为粒状贝氏体。粗晶区组织由马氏体和粒状贝氏体组成,随着热输入的增加,粗晶区的晶粒尺寸增加,马氏体含量减少,粒状贝氏体含量增加,焊缝和粗晶区的显微硬度减小。不同热输入下焊缝金属的屈服强度和抗拉强度均高于母材,断裂位置位于母材,热输入为4.06 k J/cm的焊缝金属低温冲击韧性最高。

异质结构在提高半导体光催化剂光生电子分离中的应用

光催化剂利用太阳能可以充分降解生活及工业废水中的有机污染物。与其他传统方法相比,在催化效率、低毒、可回收性等性能上,有着无可比拟的优越性。半导体材料在吸收能量大于或等于其禁带宽度的光子后产生电子及空穴,经过一系列的反应,转化为具有强氧化能力的羟基自由基,来降解染料等工业废品。由于晶体结构缺陷及自身结构等特征,光生电子与空穴极易发生复合,使得产生的活性羟基自由基数量变少,减弱光催化能力。异质结构的存在,加速了电子与空穴的分离,延长电子空穴的存活寿命,对提高光催化活性有着重要的影响。