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机械工程材料
机械工程材料

杨武

月刊

1000-3738

mem@mat-test.com

021-65556775-368

200437

上海市邯郸路99号

机械工程材料/Journal Materials for Mechanical EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为材料科技与应用专业技术性刊物。刊登钢铁材料、合金材料、粉末冶金、硬质合金、精细陶瓷、工程塑料和复合材料等工程用材料和特殊功能材料的科研成果和实验研究报告。介绍材料制备、热处理、加工、性能检测的新技术、新仪器设备。设有综述、试验研究和工厂经验等栏目。读者对象为材料科研、生产部门技术人员及相关专业院校师生。
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    《机械工程材料》编辑部
    64页
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    激光熔化沉积AlSi10Mg铝合金修复层的组织与性能

    董逸君王勇刚李东亚许淑红...
    65-71页
    查看更多>>摘要：采用激光熔化沉积AlSi10Mg铝合金涂层对6061铝合金进行修复,研究了激光功率(1 200～2 000 W)和扫描速度(8～16 mm·s-1)对修复层相对密度的影响,分析了致密性最好的修复层的物相组成、显微组织、残余应力、显微硬度及拉伸性能.结果表明:随着激光功率或扫描速度的增加,修复层的相对密度均基本呈先增加后减小的趋势,当激光功率为1 800 W、扫描速度为12 mm·s-1时,相对密度最高,为99.57%.修复层包含粗枝晶区域和细枝晶区域,显微组织为胞状共晶组织,由柱状枝晶和等轴枝晶组成;共晶硅相离散分布在α-Al相基体中,同时还存在少量Mg2Si沉淀相.修复层的显微硬度在96～136 HV,高于6061铝合金基体,残余拉应力为83～116 MPa;修复试样拉伸断裂位置为修复区域,抗拉强度达到了基体的98.4%,断后伸长率与基体相当,断口表面存在韧窝、解理面、孔洞等特性,断裂机理为韧脆混合断裂.

    激光熔化沉积AlSi10Mg铝合金相对密度拉伸性能

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    2017铝合金/2A12铝合金搅拌摩擦焊接头的组织和性能

    百志好王永奇王晨徐旭...
    72-78页
    查看更多>>摘要：在不同焊接速度(80,100,120 mm·min-1)和主轴转速(750,1 000,1 250 r·min-1)下对5 mm厚的2A12铝合金板和2017铝合金板进行搅拌摩擦焊接,研究了不同工艺参数下接头的组织和力学性能.结果表明:不同焊接速度和主轴转速下2017铝合金/2A12铝合金搅拌摩擦焊接头均未见明显宏观缺陷,均由焊核区、热机影响区、热影响区和母材组成.焊核区中2017铝合金和2A12铝合金组织交替分布,晶粒均为细小等轴晶,2A12铝合金侧(后退侧)热机影响区存在大量粗大且不规则的变形晶粒和少量回复再结晶晶粒,热影响区的变形晶粒更加粗大且较为规则.焊核区2017铝合金的晶粒尺寸小于2A12铝合金,随着焊接速度或主轴转速的增加,2种铝合金的晶粒尺寸均增大.不同工艺参数下接头的截面硬度整体呈"W"形分布,接头的最低硬度区以及拉伸断裂位置均位于2017铝合金侧的热影响区.当主轴转速为750,1 250 r·min-1时,不同焊接速度下接头的抗拉强度分别约为390,350 MPa,而当主轴转速为1 000 r·min-1时,抗拉强度均大于390 MPa.当主轴转速为1 000 r·min-1,焊接速度为100 mm·min-1时,接头的抗拉强度最高,为2017铝合金母材的80%,断后伸长率最大,接头的断裂类型为韧性断裂.

    2017铝合金2A12铝合金搅拌摩擦焊力学性能显微组织

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    新型低合金球墨铸铁在油润滑条件下的摩擦磨损性能

    吕献丰王立波王雨霏刘国兵...
    79-85页
    查看更多>>摘要：在现有QT600-3铸铁中添加质量分数0.5%铬和0.01%铋元素后,采用熔炼铸造成型方法制备了一种低合金球墨铸铁,研究了该球墨铸铁的显微组织以及在油润滑条件下不同载荷(400,800,1 200 N)和不同磨损时间(3,6,9,12 h)下的摩擦磨损性能,并与QT600-3铸铁和合金灰口铸铁进行对比.结果表明:低合金球墨铸铁的组织由石墨、马氏体和碳化物组成,石墨呈球形,相对于QT600-3铸铁的石墨球更加细小,数量更多,形状更圆整;低合金球墨铸铁的碳化物含量高于合金灰口铸铁和QT600-3铸铁.低合金球墨铸铁的体积磨损率随着载荷的增加而增大,随着磨损时间的延长呈先增后降再增的趋势;在载荷1 200 N、磨损时间12 h条件下低合金球墨铸铁的体积磨损率为10.7×10-13·mm3·N-1·m-1,与合金灰口铸铁和QT600-3铸铁相比分别降低25%和78%,具有最好的耐磨性能;低合金球墨铸铁的磨损机制主要为磨粒磨损,组织中大量细小的碳化物可抵抗犁沟的扩展,减轻磨粒磨损程度,同时较高球形度的石墨球可降低材料剥落和开裂的可能.

    低合金球墨铸铁油润滑摩擦磨损磨粒磨损碳化物石墨球

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    《机械工程材料》编辑部
    85页
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    磁流变液剪切屈服应力模型的建立

    余龙陈飞李昊鹏
    86-91页
    查看更多>>摘要：基于磁偶极子理论和相邻链之间的影响,建立磁流变液的双链偶极子微观结构模型,从磁偶极子能量的角度推导了磁流变液的剪切屈服应力方程,采用双链偶极子模型模拟得到剪切角对剪切力的影响;采用双链偶极子模型计算不同质量分数(40%～70%)羰基铁粉磁流变液的剪切屈服应力,分析了磁性颗粒质量分数对磁流变液剪切屈服应力的影响,并与单链偶极子模型计算结果和试验结果进行对比.结果表明:采用双链偶极子模型模拟得到磁流变液的剪切力随着剪切角的增大基本呈先增后减的趋势,在剪切角为15°时达到最大;由单链偶极子模型、双链偶极子模型计算和试验得到的磁流变液剪切屈服应力均随羰基铁粉质量分数的增加而增大,单链偶极子模型和双链偶极子模型计算结果的平均相对误差分别为97.51%和29.58%,双链偶极子模型能较准确地模拟计算磁流变液在工作磁场下的剪切屈服应力.

    磁流变液磁偶极子模型有限元模拟剪切屈服应力

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    最小作用量原理对极小曲面点阵结构性能的影响

    马翔宇李洋李媛罗天洪...
    92-99页
    查看更多>>摘要：建立了曲面面积及其曲率的数学模型,讨论了最小作用量原理与极小曲面之间的关系,设计了体心立方(BCC)构型下体积分数分别为20%,30%的极小曲面点阵结构,以Ti-6Al-4V合金粉末为原料采用激光选区熔化成形极小曲面点阵结构和传统点阵结构,研究了最小作用量原理对其表面积、曲率特征和力学性能的影响,并利用十字架(cross-cube)构型下的极小曲面点阵结构进行进一步验证.结果表明:极小曲面的平均曲率为0,遵循最小作用量原理;在BCC构型下与传统点阵结构相比,极小曲面点阵结构的表面曲率分布更集中,表面积均更小,刚度、弹性变形阶段的能量吸收和弹性极限更大;cross-cube构型下的极小曲面点阵结构相较于传统点阵结构,其表面积也减小,弹性模量增大.相同拓扑构型下与传统点阵结构相比,极小曲面点阵结构的力学性能更优异是因为极小曲面遵循最小作用量原理,极小曲面点阵结构的表面积更小,表面曲率分布更集中,从而缓解了节点处的应力集中现象.

    最小作用量原理极小曲面点阵结构曲率特性力学性能

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    基于机器学习的GH4169合金Johnson-Cook本构参数反演方法

    钱迪鑫王立人夏春明
    100-105页
    查看更多>>摘要：采用拉丁超立方采样方法对基于文献的GH4169合金Johnson-Cook(J-C)本构参数空间进行均匀采样,利用有限元模拟输出对应参数组合的应力-应变曲线.以模拟应力-应变曲线数据为输入,J-C本构参数为输出,采用前向神经网络(FNN)模型、随机森林(RF)模型、循环神经网络(RNN)模型进行训练,并对模型进行贝叶斯超参数优化,通过测试集的决定系数R2对3种模型的参数反演能力进行对比;以试验获得的应力-应变曲线数据为输入,利用训练后的机器学习模型输出对应的J-C本构参数,再通过有限元模拟生成应力-应变曲线,并与试验结果进行对比.结果表明:FNN模型、RF模型和RNN模型测试集的R2分别为0.847,0.499,0.741,FNN模型的表现最佳,而RF模型的表现最差,不适用于GH4169合金J-C本构参数的反演;采用FNN模型反演J-C本构参数预测得到850～1 050℃下GH4169合金的压缩应力-应变曲线与试验曲线更加吻合,平均相对误差比采用RNN模型反演J-C本构参数和由试验曲线拟合本构参数预测得到的曲线分别低约11.9%和2.1%,验证了机器学习方法在反演GH4169合金J-C本构参数上的有效性.

    高温合金本构参数反演有限元模拟机器学习神经网络

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    不同参数三周期极小曲面夹层结构三点弯曲性能的有限元模拟

    吴耀中王亚辉李学鹏齐旭...
    106-111页
    查看更多>>摘要：建立了Primitive型三周期极小曲面(P-TPMS)夹层结构三点弯曲的有限元模型,通过三点弯曲试验进行了验证;采用该有限元模型研究了胞元长度(8,12,24 mm)、P-TPMS结构相对密度(0.15,0.20,0.25)、面板厚度(1.5,2.0,2.5 mm)等结构参数对夹层结构极限载荷和弯曲刚度的影响.结果表明:模拟得到的夹层结构的力-位移曲线整体变化趋势与试验结果基本吻合,极限载荷的相对误差为5.7%,验证了有限元模型的准确性.随着胞元长度的增加,夹层结构的极限载荷呈先升后降的趋势,当胞元长度为12 mm时极限载荷最大,较胞元长度为24 mm提高9.2%,弯曲刚度减小,胞元长度为8 mm的弯曲刚度较胞元长度为24 mm提高23.9%;随着P-TPMS结构相对密度或面板厚度的增加,夹层结构的极限载荷和弯曲刚度均增大,P-TPMS结构相对密度为0.25的极限载荷和弯曲刚度较相对密度为0.15分别提高91.4%和78.1%,面板厚度为2.5 mm的极限载荷和弯曲刚度较面板厚度为1.5 mm分别提高34.0%和38.7%.

    三周期极小曲面夹层结构三点弯曲结构参数有限元模拟极限载荷弯曲刚度

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    GH4169合金的中温应力松弛行为与蠕变本构方程的修正

    马琴喻文浩柴怡君杨雄伟...
    112-120页
    查看更多>>摘要：对GH4169合金开展了温度为450～550℃、时间为600 h、初始应力为800 MPa的应力松弛试验,分析了其应力松弛行为,利用三次延迟函数拟合出应力与时间的关系;引入槛应力对Arrhenius蠕变本构模型进行修正,采用未修正和修正后的模型模拟了应力松弛曲线,并与试验结果进行对比.结果表明:GH4169合金在应力松弛试验后的剩余应力随温度的升高呈先减小后增大的趋势,450,500,550℃下的应力松弛量分别约为12,18,15 MPa.构建的三次延迟函数可以准确描述GH4169合金应力与时间的关系,拟合相关系数均大于0.999.基于引入槛应力修正的Arrhenius模型模拟得到的GH4169合金中温应力松弛曲线与试验结果吻合较好,最大相对误差为0.02%,而基于未修正Arrhenius模型模拟得到的500℃和550℃应力松弛结曲线与试验结果偏差较大,最大相对误差为0.1%.修正Arrhenius模型可以更好地预测GH4169合金的中温应力松弛行为.

    GH4169合金中温应力松弛蠕变本构模型延迟函数槛应力

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