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期刊信息/Journal information
材料科学与工艺
材料科学与工艺

苑世剑

双月刊

1005-0299

cailiaokexue@hope.HIT.edu.cn

0451-86417711 86403426

150001

哈尔滨市西大直街92号136信箱

材料科学与工艺/Journal Materials Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
正式出版
收录年代

    CFRP减振镗杆设计与减振性能实验研究

    黄栋李军利刘钢安庆龙...
    1-10页
    查看更多>>摘要：为了提升镗杆的减振能力,减少价格昂贵、难加工的硬质合金材料在减振镗杆中的使用,本文以碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)为主材设计出新型复合结构减振镗杆.在基于传统的使用模态仿真和切削实验方法优化镗杆结构的基础上,提出了新的优化途径,即从镗杆的频响函数中推导出镗杆的动刚度特性函数,根据该函数,以施加到镗杆上的动载荷频率为自变量、动刚度为因变量,通过动刚度曲线研究自变量变化时能够有效延缓镗杆动刚度减小的方法,研究发现,提升镗杆的静刚度和减小其质量在优化镗杆动刚度特性方面的效果更加突出.根据本文的研究结果对CFRP镗杆进行了参数优化和实验验证,结果表明,在中高速切削时,与硬质合金镗杆相比,优化后的CFRP镗杆在52％的切削速度范围内拥有更强的减振性能,可以在受到动载荷的情况下将自身的动刚度维持在较为稳定的水平,从而具备更好的减振能力.

    减振能力碳纤维复合材料复合结构动刚度切削实验

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    渗锌层硅烷-植酸钝化膜的耐腐蚀性及其成膜机理

    肖敏王胜民王志斌邱文利...
    11-18页
    查看更多>>摘要：为了提高渗锌层耐腐蚀性能,本文对渗锌层进行硅烷-植酸复合钝化并制备了复合钝化膜,通过正交试验优化了复合钝化液各组分的最佳浓度,采用极化曲线(Tafel)、电化学阻抗(EIS)及中性盐雾试验(NSS)研究了复合钝化膜的耐蚀性,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等测试方法分析表征了钝化膜表面形貌及成分,并分析了复合钝化膜的成膜机理.研究表明:硅烷-植酸复合钝化液的最佳组分为:60 mL/L KH550,8 mL/L植酸,3.5 g/L酒石酸,40 mL/L纳米硅酸钾乳液;与渗锌层相比,复合钝化膜的自腐蚀电位从-1.356 V正移到-1.145 V,腐蚀电流密度从6.843 ×10-4 A/cm2降低至5.715 ×10-5 A/cm2,线性极化电阻增大了7倍;24 h盐雾后,复合钝化试样无白锈产生;复合钝化膜覆盖均匀,表面无裂纹,主要由Zn、Fe、Si、P和N元素组成,膜层中元素主要以Si-O-Si/Me、P-O-Si/Me、MeO和SiO2形式存在;在硅烷和植酸的共同作用下,可在渗锌层表面形成一层连续均匀、较致密的钝化膜,提高了基体的耐蚀性.

    渗锌层硅烷植酸复合钝化耐腐蚀性

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    石墨管与不锈钢管钎焊接头的组织和残余应力

    肖逸锋陈锦微张汭宋章...
    19-27页
    查看更多>>摘要：为使石墨材料能够在空间核电散热装置中更充分地发挥其价值,本文采用BNi-2钎料真空钎焊连接等静压石墨管和304不锈钢管,研究了石墨/BNi-2/不锈钢接头在1 010℃、保温90 min条件下的显微组织和不同冷却工艺对接头残余应力的影响.研究表明:在1 010 ℃,保温90 min条件下,钎焊接头致密无裂纹,Cr元素在石墨侧与石墨基体反应形成Cr7C3反应层,在不锈钢侧形成了 σ-FeCr扩散层,界面接头组成为石墨/Cr7C3/Ni(s,s)+Ni3Si/σ-FeCr/不锈钢;经缓冷工艺处理的接头,常温剪切强度为28.38 MPa,比炉冷处理的接头剪切强度提高了 22％;有限元数值分析结果表明,采用缓慢冷却的钎焊工艺可以有效缓解钎焊接头在冷却过程中产生的残余应力,符合剪切实验结果.

    镍基钎料石墨管不锈钢管力学性能有限元数值分析钎焊

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    振动辅助Ti-45Nb钛合金冷镦成形有限元模拟研究

    林凯杨李杰王英陈兴...
    28-39页
    查看更多>>摘要：在金属塑性成形加工中,振动辅助成形技术的应用可以有效地降低零件成形载荷,提高产品质量.本文首次基于塑性大变形理论和有限元数值模拟,对Ti-45Nb钛合金振动辅助冷镦成形机理进行了分析与研究.首先以位错密度的变化作为内变量描述材料在变形过程中材料软化、硬化等关系,建立了振动辅助冷镦成形本构模型,并采用MATLAB工具编程拟合出本构方程中的材料参数.然后利用Deform有限元软件对Ti-45Nb钛合金的大长径比薄壁零件进行建模仿真分析,根据反挤压道次中材料成形流动情况的结果,对模具中应力集中的凸模结构进行优化设计.结果表明:本文基于大变形建立的本构模型能够有效描述振动的软化作用,尤其在材料塑性变形阶段拟合较好,预测精度评估相对系数(RC)值＞0.994.此外,通过建模仿真分析得出的多级倒角结构可有效促进材料流动,减小模具磨损,提高模具寿命.

    大长径比反挤压振动辅助冷镦成形有限元模拟模具设计本构模型位错密度

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    热处理对银包铜粉表面光滑度的影响

    刘欣萍朱晓云龙晋明
    40-47页
    查看更多>>摘要：为解决银包铜粉在导电浆料中的应用问题,本文采用化学镀与浸涂法结合制备银包铜粉,通过控制热处理工艺来改善镀银层表面的平整光滑性,并利用扫描电镜、电阻测试仪等研究了热处理工艺对银包铜粉镀银层形貌、抗氧化性、导电性和吸油率的影响.研究发现:采用化学镀与浸涂法结合的方法,可以制备表面更光滑的银包铜粉;随着热处理温度的升高,银层愈加光滑平整;但当热处理温度为700 ℃时,银包铜粉会出现破裂团聚的现象,且随着热处理时间的延长,银包铜粉结构发生畸变和团聚.研究表明,控制热处理工艺可以改善银层表面平整光滑性,从而降低其在电子浆料中的吸油率,提高抗氧化性和导电性.当热处理温度为600 ℃,保温时间10 min时,制备得到的银包铜粉形貌最好,综合性能最佳.

    银包铜粉表面银层光滑度热处理工艺综合性能

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    反应等离子喷涂TiC-SiC复合涂层及其热稳定性

    潘浩宇穆佳雨穆林杰丁一鸣...
    48-56页
    查看更多>>摘要：具有强共价键结合的碳化物和硅化物是高温防护涂层重要的候选材料,但单相材料通常难以达到良好的综合性能.为提高单相TiC陶瓷的高温性能,本文以Ti、石墨粉及SiC为原料,采用反应等离子喷涂制备了 TiC-SiC复合涂层,利用XRD和SEM对涂层物相组成、结构及形貌进行了研究,并对比分析了涂层的显微硬度及其Weibull分布特点.研究表明:Ti粉与石墨粉间发生反应合成TiC,沉积涂层以TiC、SiC为主相;Ti-C-5wt.％SiC制备涂层的平均显微硬度(1 070.8HV0.2)略低于Ti-C-20wt.％SiC制备的涂层(1 127HV0.2),但其硬度分散性系数β和相关系数R均高于Ti-C-20wt.％SiC复合粉制备的涂层,这源于Ti-C-5wt.％SiC制备涂层相对均匀的显微结构.另外,900～1 100℃热冲击性能及1 000 ℃氧化性能的测试结果表明,Ti-C-5wt.％SiC制备的涂层具有更为优异的抗热冲击性和抗氧化性,这是由于该涂层具有较高的致密性,极大延缓了氧气进入涂层的时间.

    反应等离子喷涂TiC-SiC复合涂层Weibull分布热稳定性

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    高温劣化方式对特种设备用Q345B钢宏观力学性能的影响

    师宇君缑瑞宾于敏王念...
    57-66页
    查看更多>>摘要：为了探究高温劣化后特种设备用钢的服役性能变化规律,本文以特种设备用Q345B钢为研究对象,采用高温空冷和水冷两种劣化方式,基于微观组织与断口观测结果和拉伸性能测试结果,研究了两种高温劣化方式对其抗拉性能和失效模式的影响规律.实验结果表明:当劣化温度低于700 ℃时,高温劣化方式对材料的抗拉性能影响较小,而当劣化温度超过700℃时,劣化处理对材料抗拉性能的影响增强,且空冷劣化的影响更为显著;与母材强度相比,劣化温度为1 000℃时,空冷劣化和水冷劣化下材料抗拉强度的变化幅值分别为-18.71％和+100.96％,屈服强度则分别为-36.57％和+101.60％;劣化温度超过800 ℃后,空冷劣化下断口韧窝数量增加,韧性特征显著,而水冷劣化下断口则较为平整,呈现出典型的脆性特征.基于本文实验结果,提出了高温空冷和水冷劣化作用下材料的强度变化因子,建立了强度变化因子与劣化温度关系模型,并利用该模型对不同温度条件下材料的强度变化进行了预测,预测结果与实验值的偏差在5％以内.

    高温劣化力学性能Q345B钢断口形貌强度变化因子

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    压缩变形对2219铝合金网状残余结晶相细化行为的影响

    毛献昌何海林林土淦林海燕...
    67-75页
    查看更多>>摘要：网状残余结晶相(RRCPs)偏聚是影响2219铝合金构件力学性能的主要因素,研究其细化行为具有重要意义.为了探明RRCPs的破碎细化机理,本文开展了 2219铝合金高温(510和530℃)和中低温(240℃)单向压缩实验,采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分别研究了两种变形温度条件下不同相对压缩量(Δh)对RRCPs破碎效果的影响.研究结果表明:高温变形条件下,RRCPs主要以拉断和溶解断裂的形式发生细化;当Δh超过60％时,RRCPs才被大量破碎,形成大量长条状粒子,但破碎的结晶相仍呈带状偏聚.中低温变形条件下,RRCPs的破碎效果较显著,主要以脆性断裂的形式发生破裂和细化;当Δh等于20％时,RRCPs即可产生明显的裂纹;而当△h大于60％时,结晶相被破碎成大量等轴状粒子,且粒子的分布均匀性较好.综上,与高温压缩相比,中低温压缩更有利于RRCPs的破碎,这可为优化2219铝合金多向锻造工艺提供参考.

    2219铝合金网状结晶相变形温度相对压缩量细化机理单向压缩实验

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    铝合金材料缺陷检测的磁声电方法

    吕敬祥徐楚雯
    76-84页
    查看更多>>摘要：不同的无损检测方法适用于不同的场景,为丰富现有的无损检测方法,本文提出了一种适用于非铁磁材料缺陷检测的磁声电检测新方法.通过COMSOL仿真软件及磁声电检测实验平台,对铝合金材料裂缝缺陷进行检测,对不同缺陷尺寸进行仿真及实验研究,并验证该方法的可行性.仿真结果表明,在缺陷的边界处获得了明显的磁声电缺陷信号.验证了缺陷宽度与缺陷信号的关系,当缺陷宽度L大于波长λ时,缺陷电信号峰值时间t及幅值U均相同,反之,缺陷左、右壁产生的电信号相互叠加.研究表明,实验与仿真结果具有一致性,说明本文提出的磁声电检测新方法能够实现缺陷的高精度检测.

    铝合金磁声电无损检测数值模拟实验研究

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    极薄带异步轧制滑移带演化的晶体塑性有限元分析

    陈守东卢日环
    85-94页
    查看更多>>摘要：以单层晶极薄带轧制为研究对象,采用多尺度晶体塑性有限元方法模拟其在拉-压-剪复合应力状态下的宏观剪切带和微观滑移带演化,优化极薄带材轧制工艺.在微观层次上,每个晶粒被离散成若干个有限元单元,且每个积分点采用单晶体本构模型.宏-微观层次模拟的共同特征是滑移带演化高度的各向异性和局部化,微观层次的模拟更加明显.结果表明:新剪切带随轧制区施加额外剪切变形而形成,在拉-压-剪复合应力下,强剪切造成已缩窄的主次剪切带随轧制压下的增大而又扩展.单系滑移带在各变形晶粒内的演化差异很大,存在主次滑移,随压-剪复合应力状态的增强而形成亚滑移带.在拉-压-剪复合应力下,单滑移扩展和叠加形成贯穿晶界的累积滑移带,晶界起到很好的滑移承载和传递作用.

    极薄带异步轧制单层晶铜箔滑移带晶体塑性有限元

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