脉冲微束等离子弧焊参数对丝网焊点组织与性能的影响

为了获得具有良好性能的不锈钢丝网焊点,课题组采用脉冲微束等离子弧焊(P MPAW)的方法,对丝径为0.35 mm,孔隙为1.25 mm的方孔状丝网进行脉冲电流对接焊。利用超景深显微镜、显微硬度计和微拉伸机研究不同脉冲频率、占空比和基值电流对丝网焊点显微组织和力学性能的影响,以获得最佳的工艺参数组合。结果表明：在脉冲频率为100 Hz、占空比为50%、基值电流为1.2 A时,焊点处形成的晶粒最为细致且具有802 MPa的最高抗拉强度;当基值电流和占空比不变时,焊点晶粒随脉冲频率的增大而逐渐细化;当频率超过100 Hz时,焊点由细小等轴晶向粗大骨骼状晶转变。当脉冲频率和基值电流不变时,焊点晶粒随占空比的增大先细化后粗大,焊点力学性能先升高后下降;当脉冲频率和占空比不变时,焊点晶粒随基值电流的增大逐渐粗化,力学性能逐渐下降。     

退火T2纯铜单向拉伸损伤本构模型的研究

利用SEM、OM、MTS试验机等分析和测试了T2纯铜薄板的显微组织和力学性能,研究了晶粒尺寸和临界损伤因子对T2纯铜力学行为的影响,建立了T2纯铜的双线性弹塑性本构模型,量化了晶粒尺寸和微观组织演变对宏观力学行为的影响.结果表明,在其他变形条件相同的情况下,随着晶粒尺寸的增大,材料的屈服强度和抗拉强度减小.T2纯铜的强度随着临界损伤因子的增大而提高.晶粒尺寸和临界损伤因子相同时,材料的形状因子随着应变的增大具有相似的增大趋势.模型得到的预测值与实验值具有较高的一致性,可以准确的揭示T2纯铜在不同退火温度下宏观变形与微观组织演变之间的关系.     

稀土元素Er对高锌铝合金组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X衍射射线分析仪(XRD)、显微硬度计等仪器研究了加入不同含量的稀土元素Er对高锌铝合金(Al Zn32)的铸态组织及硬度的影响规律,并分析探讨了其作用机理。研究结果表明,添加适量的稀土元素Er能有效细化高锌铝合金的铸态组织,粗大的初生富铝α等轴晶晶粒转变为细小、均匀的等轴晶晶粒;合金的等轴晶晶粒随Er含量的增加呈先减小后增大趋势,当加入0.2%Er时,等轴晶晶粒尺寸最小约为30~40μm。合金硬度随Er含量的增加呈先增大后减小的趋势,当添加0.2%Er时,硬度达到极大值127 HV。稀土元素Er部分以块状的Al3Er(Ti,Cr)金属间化合物的形式分布于晶界,少部分的Er固溶于α基体中。     

La掺杂对Ni_(50)Ti_(50)形状记忆合金力学性能的影响

元素掺杂是影响合金性能的有效方法.通过稀土元素La掺杂,近等原子比NiTi合金的微结构发生变化,进而影响其力学性能.用实验的方法研究了用少量La元素替代Ti元素形成的Ni_(50)Ti_(50-x)La_x(x=0.1,0.3,0.5,0.7)三元合金的力学性能.结果表明:Ni_(50)Ti_(50-x)La_x合金的硬度、弹性模量、屈服强度和断后伸长率随La元素掺杂量的增加而减小,拉伸强度先增大后减小,在La元素掺杂量为0.3at%时达到最大值.断口形貌分析表明:合金断裂主要为解理断裂,随着La元素掺杂量的增加,合金的塑性降低.     

超薄镍基合金P MPAW焊缝成形特征及微观组织演变

为了获得成形良好的超薄镍基合金焊接接头及其细化的微观组织,课题组基于恒定的平均电流,设计不同脉冲电流参数,采用脉冲微束等离子弧焊（P MPAW）对100 μm厚的镍基高温合金板材进行焊接实验。然后借助超景深显微镜对焊缝的宏观形貌及微观组织进行观察,分析脉冲参数下焊缝成形特征,并采用直线截点法计算焊缝中心的平均晶粒尺寸。结果表明：不同脉冲参数匹配下形成5种焊缝形貌,随着基值电流和脉冲频率的增加,焊缝熔池趋于连续均匀变化趋势。当基值电流为0.8 A、占空比为30%以及脉冲频率为100 Hz时,焊缝中心的平均晶粒尺寸最小。因此,脉冲微束等离子弧焊下,较小的占空比和基值电流以及较大频率的脉冲参数匹配,可获得成形良好且晶粒细化的焊缝。     

Nd对AZ91镁合金显微组织及硬度的影响

本文利用真空电磁感应熔炼炉制备了AZ91-X%Nd(X=0,1.5,2.0,2.5)合金,采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段表征了试验合金的相组成及显微组织,并测试和分析了合金的硬度。结果表明:AZ91镁合金中添加Nd后合金组织细化,当Nd含量为2.5%时,晶粒平均尺寸在25μm左右,合金组织主要由α-Mg、β(Mg17Al12)、Al2Nd和Al3Nd相组成。随着Nd含量的增加,沿晶界呈半连续网状分布的β(Mg17Al12)细化为岛状、粒状和长条状的Al2Nd、Al3Nd稀土相逐渐增多且有长大趋势。硬度测试结果显示:添加Nd元素后AZ91镁合金硬度均得到提高,随着Nd含量的增加合金硬度逐渐升高,当Nd含量为2.5%时硬度达到最大,为82.17HV。     

稀土铈对AZ91D镁合金组织及力学性能的影响

研究了稀土Ce对AZ91D合金组织及力学性能的影响.实验表明,随着加入Ce的量从0.2%到0.8%变化,AZ91D合金铸态晶粒逐渐由大变小,β-Mg17Al12相弥散分离,稀土Ce的这种细化组织的作用可以改善AZ91D镁合金的力学性能.但稀土添加量较高时,会使组织中出现明显的针状的β-Mg17Al12相,反而使镁合金的力学性能恶化.铈有提高AZ91D镁合金抗拉强度的作用,但对延伸率影响较小.当加入Ce量0.8%时性能最佳,抗拉强度达到最大,为185 MPa,延伸率为4%,是一个较好的性能组合.     

Ce对铝锌合金组织和性能的影响

研究了单独添加稀土元素Ce对铝锌合金组织和硬度的影响,并对其细化的机理进行探讨。结果表明:加入适量的稀土Ce能使合金的显微组织得到明显细化,初生富铝α相由粗大的树枝晶转变为细小均匀的等轴晶,等轴晶尺寸约为25~45μm;合金硬度先增加后减小,当稀土Ce含量为0.2%时,硬度达到最大,Ce元素主要分布于晶界,并以金属间化合物形式存在。     

热处理工艺对喷射沉积Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金组织性能的影响

利用X射线衍射仪、扫描电镜等设备,研究了热处理工艺对喷射沉积Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金组织及性能的影响.结果表明:挤压态合金中的第二相主要为MgZn2相;合金经过固溶和时效处理后,合金中小尺寸第二相明显减少,合金硬度明显提高.最终确定实验合金的最佳固溶工艺为485℃/2h、最佳单级时效工艺为120℃/14h.挤压态合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为435.3MPa、395.4MPa、10.3%,经过单级时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为749.6MPa、688.5MPa、7.9%.断口分析结果表明:挤压态合金和时效态合金的断裂方式均为混合断裂(穿晶+沿晶断裂).     

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.     

搅拌摩擦加工细晶TA2纯钛及其热稳定性研究

通过控制搅拌摩擦加工(friction stir processing,FSP)工艺参数实现TA2纯钛的晶粒细化。利用光学显微镜、扫描电子显微镜及显微硬度测试等仪器和技术研究了退火前后细晶纯钛的显微组织与硬度变化。结果表明:在水冷条件下,TA2纯钛的晶粒尺寸可降低至2μm左右,晶粒细化效果主要受到搅拌头搅拌速度/前进速度比值大小影响;当退火温度在450℃及以下时,FSP细晶纯钛显微组织与硬度变化不明显;当退火温度升高至500℃时,FSP纯钛试样的搅拌区晶粒尺寸明显增大,且显微硬度降低。     

焊后热处理对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

使用搅拌摩擦焊（FSW）设备对厚度为6 mm的7075高强铝合金平板进行对接试验。采用不同热处理工艺（固溶温度、时效时间）对接头进行热处理,并对不同热处理工艺下的接头进行微观组织观察和显微硬度测试。研究结果表明：7075铝合金FSW接头由焊核区（WNZ）、热机影响区（TMAZ）及热影响区（HAZ）组成,WNZ为细小均匀的等轴晶组织;热处理后接头WNZ部分晶粒发生粗化;随着固溶温度的升高,晶粒粗化程度增大;随着时效时间的延长,WNZ晶粒粗化程度变化不明显;FSW接头显微硬度分布呈“W”型,热处理后接头显微硬度均有不同程度的升高,随着时效时间的延长,接头的显微硬度先增大后减小;固溶温度490 ℃、时效温度120 ℃、时效时间24 h是厚度为6 mm的7075铝合金FSW接头的最佳热处理工艺参数。     

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.     

基于离散元法的隧道开挖过程动力学分析

基于离散元软件PFC3D建立了土壤盾构离散元三维模型,研究隧道埋深以及振动激励对推进力和扭矩的影响。对土壤模型施加初始应力以模拟隧道埋深,同时对刀盘的推进方向和旋转方向分别施加主动余弦激振,分析了掘进过程中刀盘在振动激励下的运动方程和受力机理,记录了掘进过程中刀盘推进力及扭矩。结果表明:随隧道埋深增加,刀盘所需推进力以及扭矩会相应增加,其中700 m埋深与300 m埋深相比,推进力相比增加了22.7%,扭矩增加了12.6%;隧道埋深一定的情况下,对刀盘的推进方向和旋转方向分别施加振动后,刀盘的推进力和扭矩与匀速掘削相比均有所减少,其中对旋转方向施加频率为15 Hz振幅为6.36e-3 rad的振动后,推进力减小了2.08%,扭矩减小了1.2%;对推进方向施加频率为15 Hz振幅为0.318 mm的振动后,推进力减小了1.67%,扭矩减小了3.28%;而且改变振幅后,刀盘受力呈现一定的变化规律,随着推进方向振幅的增加,扭矩呈明显的减小趋势;随着旋转方向的振幅增加,推进力呈减小趋势。隧道的埋深对开挖的推进力和扭矩影响比较大,而对刀盘施加振动可以在一定程度上减小推进力和扭矩。     

基于人工神经网络的2A70铝合金形变显微组织预测

在Gleeble-1500热模拟试验机上对2A70铝合金试样在变形程度为60％、变形温度为360℃～480℃、变形速率为0.01～1S^-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验及固溶处理。分析热变形参数对合金固溶后显微组织的影响，结果表明，2A70铝合金的晶粒尺寸随温度的升高而增大，随变形程度和速率的增大而减小。采用BP神经网络的方法预测2A70铝合金固溶处理后的平均晶粒尺寸，对于样本数据，模型的相对误差不超过±5％；对于非样本数据，模型的相对误差不超过±8％。     

Mg-4Y-3Dy-0.4Zr-Zn/Gd镁合金的铸态显微组织和拉伸性能

研究了Mg-4Y-3Dy-0. 4Zr-Zn/Gd(wt%)镁合金的铸态显微组织和室温拉伸性能,结果表明:在Mg-4Y-3Dy-0. 4Zr-Zn/Gd试验镁合金中,含1. 0 wt%Gd的合金主要是由α-Mg、Mg_(24)Y_5和Mg_3Dy_(17)相组成,而含0. 2 wt%Zn和含0. 2 wt%Zn+1. 0 wt%Gd的合金则主要是由α-Mg、Mg_(24)Y_5、Mg_3Dy_(17)相以及少量的Mg_(12)YZn组成。同时,含1. 0 wt%Gd合金的晶粒尺寸比较细小,含0. 2 wt%Zn和含0. 2 wt%Zn+1. 0 wt%Gd合金的晶粒较为粗大,而其中又以含0. 2 wt%Zn+1. 0 wt%Gd合金的晶粒最为粗大。此外,含1. 0 wt%Gd的镁合金具有最高的室温拉伸性能,其室温屈服强度、抗拉强度和延伸率分别可以达到110 MPa、214 MPa和6. 5%。     

3003铝合金冲压变形前后微观组织及其织构演变规律研究

本文应用电子背散射衍射(EBSD)技术,通过极图(PF)、反极图(IPF)和取向分布函数(ODF)图分析手段,研究和分析了420℃×4h等温退火工艺下3003铝合金冷轧板材冲压变形前后的微观组织和织构演变规律.结果表明:经过冲压实验,3003铝合金组织由均匀分布的大尺寸晶粒转变为小尺寸晶粒,再结晶晶粒比例由22.7%减少到了2.9%,变形晶粒比例由77.3%增大到97.1%.其织构主要类型有再结晶织构(立方织构、旋转立方织构、P织构)和变形织构(S织构、铜型织构、黄铜型织构).再结晶织构含量由33.31%减少到30.37%,变形织构含量由24.81%增加到48.7%.     

连续刚构桥梁车桥耦合竖向动力行为分析

以广州地铁6号线高架3×36 m连续刚构桥梁为基本实例,通过动力学有限元分析程序MSC.DYTRAN建立了车桥耦合分析模型;通过大量的参数分析,在一定范围内总结了连续刚构桥梁结构参数变化以及车速变化,对结构动力系数、车体竖向加速度的影响;研究结果表明：对于广州地铁6号线采用的3跨连续刚构桥梁而言,结构边跨跨中动力系数随着主梁线刚度的增大,呈增大的变化趋势;车速是影响结构动力系数变化的主要因素之一,当列车轮对的加载频率与结构的1阶竖向自振频率接近时,动力系数明显增大,并且随着车速提高,动力系数总体呈增大的趋势;车体竖向加速度随着主梁线刚度增大而减小,而随着车速的提高而增大。     

指数形超声变幅杆放大理论分析

采用微元法建立指数形变幅杆的波动方程,分析连续纵振动的两种边界条件,结合边界条件和分离变量法求解指数形变幅杆的波动方程,得到变幅杆在纵向的位移函数关系表达式,进而得到指数形变幅杆的放大倍数。为研究变幅杆几何尺寸和振动频率对放大倍数影响,选择控制变量法对指数形变幅杆的放大倍数进行分析,结果表明:指数形变幅杆放大倍数随其长度的增大而减小,随其大小端半径之比成近似的线性关系,振动频率等于固有频率时放大倍数达到最大。     

粗颗粒土击实特性试验研究

以优良路基填料级配碎石和细圆砾土为研究对象,通过自行改装的表面振动击实仪测定了粗颗粒土在干法、湿法以及在35 Hz和45 Hz击实频率条件下,不同击实振幅下的干密度,分析了干湿条件下粗颗粒土最大干密度随击实频率、击实振幅的变化规律。结果表明,采用湿法得到的最大干密度高于干法;存在一个最优的击实振幅,级配碎石最优击实振幅为1.4～1.6 mm,细圆砾土最优击实振幅为1.0～1.2 mm。小于最优振幅时,随振幅的增加,干密度增大;大于该振幅时,随振幅的增加,干密度反而减小。