铸件壁厚对ZL101铝合金组织和力学性能的影响

本文针对壁厚不同的ZL101铝合金铸件,研究了合金组织中α(Al)和共晶Si的形貌、尺寸及分布状况,并对其力学性能进行了测试.试验结果表明,随着壁厚的减小,α(Al)晶粒不断细化,二次枝晶臂间距逐渐减小;共晶硅等效直径减小,且由长针片状变为细小颗粒状,分布更均匀;力学性能随壁厚的减小而提高.     

钢轨材质参数对疲劳裂纹萌生寿命影响的敏感性分析

以临界平面法疲劳裂纹萌生寿命预测方法为系统数学模型,采用单参数敏感性分析方法,分析了钢轨材质参数(弹性模量、泊松比、屈服强度和抗拉强度)对疲劳裂纹萌生寿命的影响,计算了各参数的敏感度因子.计算结果表明:疲劳裂纹萌生寿命对弹性模量和屈服强度最敏感,而对泊松比不敏感.这一计算结果与试验统计结果相吻合.通过敏感性分析,认为在确定钢轨材质参数取值时要对弹性模量、屈服强度和抗拉强度的准确性高度重视;提高材料的抗疲劳性能应从提高材料的屈服强度入手,建议规范中增加对钢轨材质屈服强度的要求.     

铈变质ZL101合金的组织和力学性能研究

本文采用稀土Ce对ZL101合金进行变质处理,从显微组织和力学性能两个方面研究了变质的作用.试验结果表明,稀土Ce减小初晶α-Al的晶粒度,对共晶Si有明显的变质效果,最终提高了合金的力学性能,不同的Ce含量对合金的变质效果不同,Ce添加量为0.1wt%时合金的抗拉强度达到179 MPa,延伸率4%.利用此种变质工艺可获得力学性能优良的ZL101合金.     

取代芳基杂环磷酸盐类成核剂对等规聚丙烯性能和微观形态的影响

研究了不同的取代芳基杂环磷酸金属盐类成核剂对等规聚丙烯(iPP)性能及其微观形态的影响。结果表明:取代芳基杂环磷酸的一价金属盐类成核剂如钠盐(NA 11)、锂盐(NA 03)和钾盐(NA 19)具有很好的成核效果。当添加0.2%的钠盐、锂盐或钾盐时,iPP的拉伸强度可提高10%左右,弯曲模量可提高30%左右,雾度可降低40%左右,热变形温度提高25°C左右。而取代芳基杂环磷酸的二价金属盐如钙盐(NA 20)、镁盐(NA 12)、锌盐(NA 30)和三价的铝盐(NA 13)则基本上没有成核效果。对iPP及成核iPP的微观形态研究表明:不同成核剂的加入都可以降低球晶的尺寸,但一价钠盐(NA 11)降低iPP球晶尺寸的效果更显著,且生成的球晶更加致密和均匀。     

单向凝固中温度梯度和凝固速度对铝硅合金共晶生长形态的影响

对合金Al-13％Si-0．2％Sr-0．35％Mg合金进行了一系列单向凝固实验,研究了界面前沿温度梯度（G1）和生长速度（R）对铝硅共晶生长形态的影响。实验结果表明,GL和R对Sr变质的非小面-小面Al—Si体系共晶生长的影响符合经典的界面稳定性理论,随着R的增大和GL的减小,界面前沿成分过冷变大,共晶体生长形貌经历了从平界面失稳到胞状晶、胞状树枝晶、柱状树枝晶和等轴晶转变。     

低载强化对圆柱齿轮残余应力影响的试验研究

以经过表面工艺处理的高强度齿轮单齿弯曲为例,试验研究了疲劳极限以下小载荷强化和疲劳损伤载荷对齿根残余应力的影响.结果表明,经过强化小载荷对反复锻炼后,单齿弯曲疲劳强度和疲劳寿命还能够得到强化和提高;小载荷的反复锻炼不会影响和破坏齿根表面的残余应力;疲劳极限附近的损伤载荷加载到疲劳寿命中期对齿根的残余应力没有显著影响;屈服强度附近的损伤载荷加载到疲劳寿命中期,齿根的残余应力明显衰减.     

激光熔覆H13-TiC复合涂层的力学性能测试与数值模拟

为提高热作模具钢的使用性能和寿命,利用激光熔覆技术在H13钢表面制备了H13-TiC复合涂层,研究了不同TiC含量下H13-TiC复合涂层的力学性能,并分析了各试样拉伸后的断口形貌。结果表明：激光熔覆后熔覆层硬度、强度都明显高于基体硬度、强度,这是熔覆层中弥散和细晶强化共同作用的结果;熔覆层的断裂机制是脆性断裂和塑性断裂的混合型。最后,基于Mori-Tanaka平均场理论,分析了颗粒增强H13-TiC复合涂层的弹塑性性能,理论预测与实验结果基本吻合。     

基于有限体积应变能密度法的钎焊接头疲劳寿命研究

为了评估钎焊接头的疲劳寿命，课题组构建了不锈钢钎焊接头的疲劳寿命模型。首先通过拉伸实验和低周疲劳实验获得不锈钢钎焊接头的基本性能和疲劳数据，再运用基于缺口应力强度因子（notch stress intensity factor，NSIF）的有限体积应变能密度法，结合有限元和理论计算结果，并综合考虑钎焊后的残余应力来评估钎焊接头的疲劳寿命。有限元计算结果表明NSIF能够准确描述焊缝附近的残余应力，并且应变能密度对网格精度敏感性较低。最后将疲劳实验结果与计算得到的应变能密度相结合，搭建出总应变能密度和疲劳寿命关系模型，为不锈钢钎焊接头寿命评估提供了一种简单高效的方法。     

热老化氧化铈填充硫化天然橡胶贮存寿命预测分析

本文对填充氧化铈的硫化天然橡胶在80℃、90℃、100℃下进行高温老化,并对其进行单轴拉伸试验,以扯断伸长率变化值作为性能指标,利用Arrhenius方程进行贮存寿命预测。结果显示,三种橡胶材料的应力-应变曲线都呈现出非线性的关系,且氧化铈的加入使得硫化天然橡胶的扯断伸长率和拉伸强度都得到不同程度的提高;氧化铈可以提高硫化天然橡胶的贮存寿命。     

激光选区熔化CoCrFeMnNi高熵合金微观组织及力学性能研究

为了探究采用金属增材制造技术对高熵合金的制备，课题组采用激光选区熔化技术（SLM）成功制备冶金结合良好的CoCrFeMnNi试样，并对成形件的微观组织及力学性能进行分析。研究发现SLM成形的CoCrFeMnNi高熵合金相为单一面心立方相（FCC）FeNi，样品微观组织在不同成形方向上呈各向异性：沿水平方向，内部以胞状晶为主；沿成形方向，内部以柱状晶为主，组织为“鱼鳞”状形貌，单个柱状晶粒最长为70 μm，穿过多个成形层并显现外延生长特征。EDS结果表明SLM成形件的各元素分布平均，未呈现显著的成分偏析。拉伸测试结果显示SLM成形件屈服强度和抗拉强度为569 MPa和690 MPa，延伸率为16％，相较于铸态件分别提高了145％和24％，而塑性比铸态件降低了63％。SLM成形件拉伸断口形貌呈现以脆性断裂为主的混合断裂特征。     

稀土元素对喷焊层组织性能的影响

在 Ni基合金粉中加入一定比例的稀土元素 ,具有细化晶粒 ,改善组织形态作用 ,从而使其硬度、耐磨性和抗热疲劳性能均优于不含稀土元素的同类合金粉末     

稀土氧化物对硬质合金组织和机械性能的影响

研究轻稀土氧化物（CeO2、La2O3、Nd2O3）及重稀土氧化物（Y2O3）对YGIO硬质合金组织和机械性能的影响,并对稀土在硬质合金中的分布状态及作用机理进行探讨．结果表明,轻稀土氧化物的加入可提高合金的密度,重稀土氧化物的加入对提高合金抗弯强度有利,随稀土含量的增加,合金硬度下降．     

铸造铝硅合金中富铁相的彩色金相分析

富铁相为铝硅合金中有害的相．当合金中含铁量较少时．富铁相呈细针、片状脆性相．铝硅合金经过常规腐蚀处理后．其中的富铁相与共晶组织中的硅相从形态和色泽上难以分辨．从而影响组织鉴别．本文采用化学染色法将富铁相染成棕色，而硅相则不被染色，仍为灰白色，从而能够通过彩色金相分析的方法清晰地将富铁相与硅相区分开来．彩色金相分析方法操作简单．容易在生产实践中推广使用．     

局部激光表面处理对7075铝合金疲劳性能影响的研究

7075铝合金以其独特的性能广泛应用于载运工具各个行业中,但是,铝合金在焊接后会出现疲劳强度降低的现象,这对载运工具的安全性产能生了消极影响。针对这一现象,采用局部激光表面处理法来改善7075铝合金的疲劳性能。对未处理试样和局部激光表面处理后试样的疲劳裂纹扩展速率的研究表明,局部激光表面处理能有效降低疲劳裂纹扩展速率,提高疲劳寿命。ANSYS有限元残余应力分析及硬度试验表明,局部激光表面处理后试样上形成的残余应力场和局部软化现象是疲劳裂纹扩展速率降低的主要因素。     

稀土元素Ce对Al－Mg－Si合金断裂韧性的改善及其细观机理分析

用三点弯曲（ＴＰＢ）裂纹试件测定平面应变条件下的断裂韧性Ｊ１ｃ与ＪＲ，试验结果表明，稀土Ｃｅ较大地提高了Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金的起裂韧度值Ｊ１ｃ，特别是，显著地改善了合金的裂纹扩展抗力ＪＲ。金相显微观察和电镜分析表明，稀土Ｃｅ改善了材料的初始细观结构（材料在加载前的组织结构），改变了材料的细观损伤特点，发展了材料的含损伤塑性。     

AZ91D合金的挤压铸造工艺及性能

采用直接挤压铸造成形工艺,研究了挤压铸造工艺参数和热处理对AZ91D合金力学性能的影响.研究结果表明:①在浇注温度、挤压压力和保压时间三个工艺参数中,浇注温度对AZ91D合金的影响最大,其次是挤压压力,保压时间的影响最小;②固溶处理在提高AZ91D合金的抗拉强度和硬度的同时提高其延伸率,而固溶时效处理会提高合金的抗拉强度和硬度,但降低其延伸率.     

稀土对Ni-Cr-Cu合金铸铁组织及耐碱腐蚀性能的影响

设计了含不同量的稀土镍-铬-铜合金铸铁,采用光学显微镜观察组织,用失重法测定合金铸铁在静态、室温、高浓度碱液中的腐蚀速率.结果表明:添加稀土可以改善合金铸铁中石墨的形态及分布,使之由长条形逐渐球化,从而增强合金铸铁的耐蚀性.但稀土过量会使得合金铸铁的耐蚀性减弱.     

2A14铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺研究

为了获得性能良好的焊接接头,对厚为5 mm 的2A14 T6铝合金进行双轴肩搅拌摩擦焊（bobbin tool friction stir welding, BT FSW)工艺研究。采用一种特殊设计的搅拌头,通过正交试验方法,对2A14铝合金进行BT FSW焊接试验;利用光学显微镜和电子万能试验机分析不同焊接参数 下焊缝的组织形态和力学性能,得出优化后的工艺试验窗口。研究表明：BT FSW焊缝组织特征与常规FSW明显不同,呈“哑铃型”,随着焊速的增加,抗拉强度 与延伸率先增加后降低,最大的抗拉强度在焊速为250 mm/min时获得,其抗拉强度约为239 MPa,达到了母材强度的54%,延伸率仅为3.2%,接头断在有细微裂纹 的地方。这项研究表明此工艺试验方案是切实可行的。     

稀土元素对H68黄铜机械性能影响的细观分析

在H68黄铜合金材料中，加人稀土元素La、Ce．稀土元素具有细化晶粒、减小二次技晶间距的作用，并微量团溶于晶体内。同时，稀土与材料中的诸多元素形成大量的第二相．这些作用的综合效果使材料的屈服强度在一定的稀土加入量范围内上升，而延伸率明显下降．     

资源环境视角下的离子型稀土采矿业成本收益研究

南方离子型稀土资源储量小、价值大,资源消耗快、环境代价高,资源、环境成本是决定稀土采矿业收益水平的重要因素。迄今国内还没有对离子型稀土资源环境成本与收益的研究。本文利用使用者成本法估计离子型稀土资源耗竭成本,采用直接市场法估算稀土资源开采造成环境损失的经济价值。研究发现,我国离子型稀土资源开发利用存在较大的使用者成本和环境成本,而这两类成本仍未完全计入稀土供给成本,稀土价格依然偏离价值;国家行政干预稀土供给在短期内推高了稀土价格,企业获得巨额利润,却引发行业发展极不稳定等新问题。资源环境税收政策改革是纠正稀土资源生产负外部性效应、推动合理定价机制形成、调节企业利润空间的一种重要手段,对促进稀土行业健康、稳定发展具有重要意义。