不同搭接形式下铜/钢电磁脉冲焊接界面分析

由于铜/钢的物化参数相差较大,熔钎焊时存在接头脆性、应力集中等问题,本研究借助新型电磁脉冲焊接技术,通过设计锥度或台阶形式的搭接方法,获得了铜/钢焊接接头,并借助界面微观SEM、EDS观察及显微硬度测试,分析不同搭接形式下的接头连接特征。结果表明:直接搭接时界面波形较差,有少量孔隙;台阶搭接时界面波形较大,但是,波形界面存在前后漩涡,且有“熔合区”;锥度搭接时界面为近似均波连接特征。当采用锥度结构设计时,波状界面的扩散区宽度为5μm,两种材料结合相对紧密。界面塑性变形、元素扩散程度决定界面硬度分布,采用锥度搭接设计时金属粒子流能够飞出界面,产生的塑性变形相对较小,其硬度过渡平缓,有利于冶金结合。

MAX相增强金属基复合材料的研究现状及应用

Mn+1AXn(简称MAX)为一种三元层状材料,当其作为金属基复合材料的增强项时,可使复合材料具有优异的力学性能和摩擦学性能,拓展了金属基复合材料的种类和应用范围。本文对MAX相的应用与性能进行了介绍,总结了MAX相增强金属基复合材料的界面对复合材料导电性和力学性能的影响,并对MAX增强金属基复合材料的摩擦学行为进行了综述,同时总结了MAX相作为增强相在协同摩擦、单相摩擦和高温摩擦中的磨损机理。最后对MAX相未来研究方向进行了展望。

双弧脉冲MIG焊耦合电弧特性的数值模拟研究

针对双弧脉冲MIG焊热源稳定性差的问题,本文对双弧脉冲MIG焊耦合电弧进行瞬态数值模拟,分析了不同脉冲电流参数下耦合电弧形态、温度和压力的分布及变化规律。研究表明:耦合电弧呈驼峰状,脉冲电流发生跳变时,耦合电弧伸展或收缩,并逐渐稳定,峰值电流越小,越快达到稳定;增大脉冲电流,耦合电弧温度和电弧压力随之升高;保持总电流不变,减小主弧电流,增大旁弧电流,主弧温度和电弧压力减小,旁弧温度和电弧压力增大,当旁弧电流足够大时,耦合电弧温度和电弧压力呈双峰分布。数值模拟结果与双弧脉冲MIG焊工艺实验结果吻合良好,模拟结果对调控双弧脉冲MIG焊脉冲电流参数,改善其耦合电弧稳定性及工艺性能具有重要意义。

铝/镀锌钢搅拌摩擦铆焊接头组织与力学性能

为实现铝钢之间的优质连接,采用搅拌摩擦铆焊新方法对6061铝合金和DP600镀锌钢进行搭接点焊,利用扫描电子显微镜、能谱仪及拉伸试验对接头的微观组织及力学性能进行了研究.结果表明:接头成形平整美观,中心没有匙孔;接头包含铆接区和扩散区,其中在铆接区铝合金以铝柱的形式嵌入到钢板的圆孔中,形成了一个"铝铆钉",底部有富铝的α固溶体偏聚,圆孔四周形成扩散区,铝和钢形成了冶金结合,依靠金属间化合物Fe Al3连接在一起;接头有3种断裂形式,在最佳工艺参数下接头的抗剪力达到8.2 k N;铝柱上断口的微观形貌是被拉长的韧窝,扩散区的断口由灰色基体和白色颗粒组成.

铸锭GH3625合金微观偏析及均匀化热处理

为消除铸态GH 3625合金的显微偏析,改善其热加工性能,建立其均匀化动力学并制订均匀化处理制度,采用ImagePro Plus软件、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS),对通过真空感应熔炼和电渣重熔双联工艺制备的GH 3625合金电渣锭的显微组织及元素偏析情况进行分析和研究.同时,对铸态GH 3625合金在不同温度下同一时间及同一温度下不同时间进行了均匀化处理.结果表明:GH 3625合金电渣锭存在明显的枝晶间微观偏析,主要偏析元素为Nb、Mo等,形成富Nb的Laves相、MC碳化物;不同元素的偏析程度为Nb>Mo>Ti>Al>Cr;Nb、Mo、Ti、Al在枝晶间大量富集,使得Laves等多种非平衡相在枝晶间析出;在均匀化过程中,随着均匀化温度的升高和时间的延长,偏析元素逐渐扩散均匀;当热处理制度为1 130℃×32 h时,元素偏析基本消除;Laves相体积分数随均匀化处理时间呈明显指数函数特征,V1 130℃=0.033 5exp(-0.163 1t).

不锈钢在熔融NaCl中的电化学-化学-稀释模型

为分析不锈钢在熔融NaCl中的腐蚀机制,通过850℃熔融NaCl完全浸没实验,测量了168 h内3种不锈钢的腐蚀动力学曲线,借助SEM、EPMA、EDS等设备表征了试样横截面形貌、元素分布等特征,研究了Ti元素对合金耐蚀性影响机制,采用X射线衍射仪检测了腐蚀24h后熔融盐成分和168 h后试样表面成分,建立了电化学-化学-稀释联合作用腐蚀模型.结果表明:在熔融NaCl腐蚀介质中,金属材料作为阳极被溶解,吸附氧得到电子变成O2-作为阴极;金属阳离子与O2-在熔融NaCl中发生化学反应,生成易挥发性氯化物逃逸系统;熔融盐作为传质媒介,稀释腐蚀层区域的腐蚀产物浓度,提高腐蚀速度.合金中电极电位最负的微量组元优先溶解后形成微小孔隙,增大了微阳极表面积,加速腐蚀反应过程.

20#钢在CO_2/H_2O气液两相塞状流中的腐蚀行为

采用自主设计动态腐蚀实验装置研究20#钢在CO_2/H_2O两相塞状流条件下的腐蚀行为,利用失重法、SEM、EDS和XRD等手段对腐蚀试样进行腐蚀速率分析、腐蚀形貌观察以及腐蚀产物成分与膜层结构特征分析.结果表明:随时间的延长腐蚀速率呈先小幅减小、后快速增大、再明显降低的趋势,4h和8h分别达实验条件下的最大值(2.074 6 mm/a)和最小值(1.898 8 mm/a);下管壁腐蚀形貌特征表明随时间延长腐蚀产物膜层由初始阶段疏松团絮状产物+细小针状产物组成含有微裂纹的单层腐蚀产物膜层逐渐转变为双层腐蚀产物膜,外层膜疏松其具有贯穿性裂纹,而内层膜相对致密并随时间延长致密度逐渐提高,EDS分析结果表明内层相对致密膜层的铁含量高于外层膜,属于富铁腐蚀产物,外层相对疏松膜层的碳氧元素含量之和相比内层膜较高;在同时间段上管壁腐蚀产物沿垂直流动方向呈条带状分布,由初始粗大疏松产物颗粒逐渐转变为具有规则排列特征的晶粒;腐蚀产物主要由Fe、C、O三种主要元素组成,主要组成相有Fe_3C、FeCO_3、Fe_3O_4、FeOOH.

团簇对粉末热挤压铝基复合材料力学性能的影响

为明确晶须团簇行为对材料力学性能的影响,采用粉末热挤压法制备了硼酸镁晶须增强铝基复合材料,对不同含量的晶须增强铝基复合材料进行了力学性能测试,并基于载荷传递模式提出相应的模型对材料强度进行预测.结果表明:随着硼酸镁晶须含量的增加,团簇加剧;当晶须体积分数大于10%时,材料力学性能降低;提出的模型考虑了团簇因素,成功预测了复合材料的实验强度.

反应物量对燃烧合成Ni-Zn铁氧体粉的影响

为探讨燃烧合成法制备Ni0.4Zn0.6Fe2O4粉末工业化放大合成的可行性,研究不同反应物量对燃烧合成制备的Ni0.4Zn0.6Fe2O4粉体及烧结后产物的物相、微观形貌及磁性能的影响,对终产物进行XRD、SEM和EDS分析,对样品经行磁性能测试.结果表明:Fe-Fe2O3-Zn O-Ni O体系燃烧合成过程是以扩散-溶解-析出机制进行的,燃烧反应在非平衡条件下进行,燃烧产物的主要物相为Ni-Zn铁氧体,其中存在Zn O及一些铁的氧化物的杂质,产物经热处理后物相全部转变为尖晶石结构;随着反应物量的增加,产物颗粒尺寸增大,均匀度增加,反应物量的增加对产物的磁性能影响不大;随着反应物量的增加,饱和磁化强度逐渐增加,矫顽力基本不变,反应物量为1 500 g时制备的产品磁性能最佳,具有较高的饱和磁化强度Ms=63.72 emu/g和较低的矫顽力Hc=15.61 Oe.

SiCp/Al复合材料表面电镀Ni-P合金的工艺研究

在高体积分数SiCp/Al复合材料表面镀覆一层Ni-P合金可有效改善其可焊性.为在体积分数60%的SiCp/Al复合材料表面电镀一层Ni-P合金,采用正交试验对电镀工艺参数进行了优化,研究了电镀前预处理工艺,并考察了预处理对电镀层的影响.由正交试验获得了最佳硬度和最佳表面质量的工艺参数;采用SEM、EDS、X射线衍射仪和显微硬度计等对镀层进行表征.研究结果表明:P含量通过影响Ni-P的晶体结构,进而影响其性能,随着P含量(9.38%~15.4%)的增加,Ni-P的非晶态结构越明显,硬度在P含量11.4%时达到最大值723.3 HV;与SiCp/Al表面SiC相上的沉积相比,电沉积Ni-P在Al相上的初始沉积迅速,且长大速度快,导致镀层微观表面凹凸不平.经165℃活化热处理及化学镀18 min后,再电镀40 min,获得的镀层微观表面平整、厚12.90~14.79μm.说明经过优化工艺参数和预处理,可制备表面平整且结合良好的Ni-P电镀层.

铝电解槽用可调控性冷捣糊材料研究

为降低铝电解槽阴极整体成型用侧部冷捣糊电导率,提高电流效率,研究添加红柱石后焙烧温度、添加量对冷捣糊显微结构、导电性能及力学性能的影响.以红柱石为添加剂,电煅煤、石墨为骨料制备冷捣糊料,在20 MPa下保压5 min后进行焙烧.采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪对焙烧后试样显微结构进行分析,利用电子式热膨胀仪、高温炭素电阻仪、耐驰抗折弯仪对焙烧后试样性能进行了考察.结果表明:添加红柱石的冷捣糊试样在高温烧结后生成莫来石针状结构和SiO_2液相,能够填充骨料间的部分孔隙,使试样的致密度提高,孔隙率下降;添加红柱石的冷捣糊焙烧体的电阻率和膨胀率相对未添加红柱石试样明显增加,且随着红柱石含量的增加而增大.红柱石含量为8%的冷捣糊综合性能最佳,烧结体的体积变化最小,稳定性最佳,电阻率明显提高,抗折强度相对减少,有望在铝电解槽阴极整体成型过程中得到应用.

矿热炉筑炉工艺的发展前景分析

总结了传统预焙炭砖及自焙炭砖工艺的特点,并将传统炭砖筑炉工艺与新兴的整体筑炉工艺进行对比,提出与传统的炭砖筑炉相比,冷捣糊整体筑炉工艺利用了冷捣糊低温下易于捣固成型且焙烧后理化性能与炭砖相同的特性,在炉体内用冷捣糊代替炭砖捣筑成整体炉衬,经一定焙烧制度焙烧后形成石墨化坩埚。整体筑炉工艺不仅能够提高电炉寿命,增产节能,且能提高炉衬的体积密度、耐压强度、抗氧化等性能。在未来能够取代炭砖筑炉成为流行的筑炉工艺。

多向压缩对超细晶多组元铜合金组织和硬度的影响

利用多向压缩技术对多组元铜合金进行了大塑性变形,通过OM、SEM研究了合金组织演变,利用显微硬度仪分析了合金的硬度变化。结果表明：经过室温多向压缩,多组元铜合金晶粒内部出现大量的滑移带,相互交割,晶粒明显细化,200次压缩后,形成了平均晶粒尺寸处于亚微米级的超细晶组织;合金的硬度随着压缩道次增加而增加,初期增加明显,50道次后变得缓慢,200次压缩后硬度值达到初始状态的2倍。

变形方式对多向压缩变形影响的研究

通过对多向压缩变形过程的有限元模拟,获得了三种不同压缩变形方式下的等效应变分布,分析了多向压缩变形的不均匀性现象,讨论了不同压缩变形方式的变形规律。结果表明:多向压缩可以获得高的累积应变,相同道次的三种多向压缩累积应变从大到小顺序为闭式压缩、半闭式压缩和自由压缩。半闭式压缩均匀性最好,其次为闭式压缩,自由压缩最差。多向自由压缩试样形状容易出现畸变现象。