2009年29卷2期

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论文
Mg-4.9Zn-0.9Y-0.7Zr合金板材组织及力学性能的研究
王斌, 易丹青, 罗文海, 方西亚, 刘会群, 吴春萍
2009, 29(2): 1-7.
[摘要](31) [PDF 2354KB](0)
摘要:
利用铸锭冶金的方法制备了Mg-4.9Zn-0.9Y-0.7Zr合金及对比合金Mg-4.9Zn-0.7Zr,研究了Y元素的添加对合金组织性能的影响。通过XRD对合金进行了物相分析,运用SEM观察了元素Y对合金铸态组织的影响,通过EDAX,TEM技术对第二相化学成分及形貌进行了分析。研究结果表明:Y是Mg-Zn-Zr镁合金强韧化的有效元素,Y的加入使得合金中生成大量Mg3Zn6Y相。在热轧过程中,Mg3Zn6Y相被破碎成大量弥散细小的质点,这些小质点严重阻碍了位错,从而提高了合金在室温下的抗拉强度及屈服强度,同时合金仍然保持着良好的塑性。
纯铝在0.6mol/LNaCl溶液中腐蚀行为的SECM分析
周和荣, 马坚, 李晓刚, 董超芳, 陆启凯, 冯皓
2009, 29(2): 8-12.
[摘要](39) [PDF 1237KB](0)
摘要:
采用扫描电化学显微镜(SECM)系统研究了1060纯铝在0.6mol/LNaCl溶液中的腐蚀行为,利用扫描电镜(SEM)观察了腐蚀产物的微观形貌,采用能谱分析了腐蚀产物的组成。结果表明,1060纯铝表面不同区域活性溶解程度不同,且试样表面的氧化电流峰分布呈条带状;腐蚀溶解主要发生在FeAlx相周围;试样表面的腐蚀产物数量较少、分布不均匀,腐蚀点主要呈圆环形。
7B04铝合金蠕变过程中析出相的影响因素
李超, 万敏, 黄霖
2009, 29(2): 13-17.
[摘要](37) [PDF 1158KB](0)
摘要:
进行了7B04-T7451铝合金在不同蠕变温度、不同应力水平下的多组蠕变实验,根据蠕变率的变化,得到了合理的蠕变温度为150℃;在此温度下进行了不同应力水平和时效时间下的多组蠕变实验,分析了加工条件对微观组织和力学性能的影响。结果表明,高的应力水平能加速合金强化相的析出和转变,同时增大位错的流动能力,因此,随着蠕变时间的增加,材料的屈服强度呈先上升后加速下降的趋势。
金属橡胶用异型不锈钢微丝轧制成形对组织性能的影响规律研究
牛犁, 董秀萍, 杨建春, 刘国权, 白鸿柏
2009, 29(2): 18-24.
[摘要](29) [PDF 2089KB](0)
摘要:
采用光学显微镜、三维视频显微系统、扫描电镜、X射线衍射、有限元仿真模拟等技术,研究了金属橡胶构件以不同轧制率度冷轧以及410~1270℃热轧异型不锈钢微丝的微观组织结构和力学性能的变化规律。实验结果表明,0.4mm的原材料冷拉拔不锈钢微丝中形变马氏体含量为82.1%,经冷轧成形后有所增加,经热轧后则有不同程度的减小。轧制成形异型不锈钢微丝内部存在的微孔体积分数比轧制前有所减小,尤其是在固定轧制速率下随轧制温度的降低而减小。冷轧成形异型不锈钢微丝的抗拉强度高达1374~1553MPa,硬度为402~510 HV。若轧制率一定,异型不锈钢微丝的抗拉强度和硬度随轧制温度的升高而降低,延伸率随之增大。模拟结果表明,异型不锈钢微丝轧制成形后截面的变形区域为49.8%。
等通道转角挤压(ECAP)工艺对Ti-1023合金显微硬度的影响
袁士翀, 郭鸿镇, 赵张龙, 王涛, 姚泽坤
2009, 29(2): 25-28.
[摘要](32) [PDF 1572KB](0)
摘要:
Ti-1023合金经ECAP工艺加工后其显微硬度随挤压温度的升高先升高再降低,在780℃时出现最大值,这与显微组织中的初生α相、次生α相及β相含量和结构有关。在相变温度以下挤压(空冷)的试样退火后显微硬度比退火前的有所降低;在相变温度以上挤压(水冷)的试样退火后显微硬度比退火前有明显升高,这是因为在退火过程中,试样经挤压后水冷时得到的介稳β相和马氏体组织发生分解,从而使其显微组织中析出了细小的片状α相。挤压后经标准热处理可以显著提高材料的显微硬度,标准热处理对在相变温度以上挤压的试样强化效果更好。
预变形对Al-Cu-Mn-Mg-Ag合金的组织与力学性能的影响
李慧中, 李洲, 梁霄鹏, 郭菲菲, 孙风蔚
2009, 29(2): 29-33.
[摘要](38) [PDF 1517KB](0)
摘要:
采用显微硬度测试、拉伸力学性能测试、扫描电镜及透射电镜观察等分析手段,研究了预变形对Al-Cu-Mn-Mg-Ag合金的组织与力学性能的影响。结果表明:时效前的冷轧变形加速了Al-Cu-Mn-Mg-Ag合金的时效进程,提高了时效的峰值硬度,促进Ω相的析出,增加Ω相的数量。随着变形量的增加,合金时效过程中双阶段时效硬化的现象减弱,预变形小于10%时,时效过程中出现明显的双阶段时效硬化特征,预变形大于10%时,时效过程仅出现明显的单阶段时效硬化特征;随着预变形量的增加,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐增加,延伸率逐渐降低。综合考虑合金的强度和塑性,Al-Cu-Mn-Mg-Ag合金的预变形量应为10%~20%。
改进DD3单晶高温合金热处理工艺的研究
韩梅, 骆宇时
2009, 29(2): 34-38.
[摘要](39) [PDF 519KB](1)
摘要:
对DD3合金进行差热分析和物理化学相分析,并依据该结果确定了改进的热处理工艺。研究了该热处理工艺对DD3合金的组织及性能的影响。试验结果表明,改进的热处理工艺改善了组织均匀性,增大了γ′平均尺寸,改善了γ′尺寸分布范围,同时提高了γ′含量,特别是大尺寸γ′相含量,从而显著提高了DD3合金760~1038℃的蠕变性能。
Ti6Al4V合金微弧氧化陶瓷膜的组织结构研究
蒙晓涓, 李卫京, 崔世海, 韩建民
2009, 29(2): 39-42.
[摘要](34) [PDF 900KB](0)
摘要:
采用微弧氧化技术在钛合金表面成功制备出膜厚约100μm的致密陶瓷膜以提高钛合金的耐磨性。SEM结果表明,陶瓷膜完整连续,与基体呈犬牙状牢固结合。XRD衍射结果表明:陶瓷膜主要由金红石型二氧化钛和Al2TiO5晶体相组成。显微硬度结果表明钛合金微弧氧化陶瓷膜的显微硬度为862HV而基体合金硬度仅为412HV,陶瓷膜的硬度远远高于基体合金的显微硬度。摩擦磨损试验表明,镀膜的钛合金磨损量远小于不镀膜钛合金的磨损量,陶瓷膜能提高基体的摩擦磨损性能。
TC4钛合金微弧氧化涂层的制备与微动磨损性能研究
林修洲, 郑健峰, 林志君, 朱旻昊
2009, 29(2): 43-47.
[摘要](24) [PDF 1216KB](1)
摘要:
采用自制的微弧氧化装置,在TC4钛合金表面制备了微弧氧化涂层,利用维氏硬度计、轮廓仪、SEM、EDX和XRD等设备对涂层进行了表征,并与GCr15钢球对磨,以研究其微动磨损特性。结果表明:涂层主要由锐钛矿型、金红石型TiO2和少量Al2O3等相组成,表面较粗糙,为典型的高硬度多孔陶瓷结构;经微弧氧化处理后,抗微动磨损性能显著提高;在部分滑移区涂层的摩擦系数随位移幅值的增大而增大,而在滑移区和混合区,稳态摩擦系数与位移幅值的变化无关;在部分滑移区,涂层损伤轻微,在滑移区和混合区涂层的微动磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层。
纳米Al2O3添加对ZrO2涂层显微结构与性能的影响
梁波, 丁传贤
2009, 29(2): 48-52.
[摘要](31) [PDF 1769KB](0)
摘要:
以纳米Al2O3和ZrO2为原料,利用大气等离子喷涂技术(APS)沉积了ZrO2,ZrO2-15%Al2O3(体积分数,下同)和ZrO2-30%Al2O3三种涂层。运用FESEM,SEM,TEM,XRD和Ram an Spectroscopy等分析技术对涂层相组成、显微结构进行了确定。测定了涂层的结合强度、显微硬度等性能。结果表明:Al2O3添加并不改变ZrO2涂层主晶相组成,但主晶相拉曼峰明显展宽。Al2O3颗粒以非晶形式存在于ZrO2颗粒间,有利于ZrO2涂层的增强增韧性能。ZrO2涂层中可观测到团簇颗粒与层状结构组成的双模结构。ZrO2涂层的沉积效率、结合强度与显微硬度可明显提高,有利于ZrO2涂层使用寿命与抗摩擦性能的改善。
TC4钛合金电子束焊缝形状特征分类研究
王亚军, 付鹏飞, 关永军
2009, 29(2): 53-56.
[摘要](29) [PDF 560KB](0)
摘要:
论述了理论解析、数值模拟、回归分析、人工神经网络等多种焊缝形状的研究方法,采用多种预测方法结合将是较为理想的焊缝形状研究方案。在所获取的电子束焊缝截面上取一系列控制点,利用B样条曲线实现焊缝形状的参数化再现,分析了控制点参数与焊缝形状特征参数的关系,建立了焊接形状分类准则,获得了特征尺寸临界值,并将电子束焊缝分为漏斗型、钟罩型、楔型和钉型四类。
焊接方法对2219铝合金性能及组织的影响
彭杏娜, 曲文卿, 张国华
2009, 29(2): 57-60.
[摘要](28) [PDF 1337KB](0)
摘要:
通过拉伸试验,利用扫描电镜与光学显微镜等手段,比较了搅拌摩擦焊(FSW)和变极性钨极氩弧焊(VPTIG)两种焊接方法对2219铝合金板材力学性能的影响。结果表明,无论何种焊接方法均使2219铝合金板材的强度和塑性下降,但是FSW焊接接头强度以及塑性等力学性能明显优于VPTIG焊熔焊接头。拉伸试样断口形貌以及显微组织分析显示,FSW焊核区组织均匀细密,断裂位置位于后退侧热影响区与焊核区的交界处。VPTIG焊接接头易出现气孔缺陷,熔合区是最薄弱环节。
树脂基复合材料制造过程温度变化模拟研究
陈祥宝, 邢丽英, 周正刚
2009, 29(2): 61-65.
[摘要](37) [PDF 1224KB](1)
摘要:
本文在树脂基复合材料树脂基体固化动力学研究的基础上,将固化反应热通过固化反应动力学方程引入热传导方程,模拟实际工艺条件建立了复合材料固化过程的温度分布模型,将模拟计算值和实际测量值进行了比较,发现所建立的复合材料制造过程温度分布模拟技术可以准确模拟环氧和双马复合材料在制造过程中的温度变化。
改性双马来酰亚胺树脂在RFI工艺中的应用
曹魏, 陈立新, 梁滨, 董建娜, 宋家乐
2009, 29(2): 66-70.
[摘要](38) [PDF 1553KB](0)
摘要:
通过在改性双马来酰亚胺5405树脂中加入耐高温热塑性塑料聚芳醚砜(PES),获得了满足RFI工艺要求、具有良好成膜性的5405A树脂膜。该树脂膜在室温不粘手,能够任意弯曲。在熔渗温度(130℃)下,低黏度(≤500mPa.s)的保持时间长达70min。在室温存放3个月后,不溶物含量由1.25%变化为2.02%,DSC曲线表明反应的峰始温度和峰顶温度与放置前无明显差异,130℃凝胶时间由137min变化为135min。参照5405树脂的固化工艺,制备了5405A树脂浇铸体和单向碳纤维帘子布(G0827)增强5405A复合材料,并对性能进行了评价。对比5405和5405A树脂树脂浇铸体的性能表明,5405A力学性能稍有降低,但韧性得到了明显提高。
含孔复合材料层合板孔边应力集中的近似计算
朱西平, 郭章新, 韩小平, 支希哲
2009, 29(2): 71-75.
[摘要](35) [PDF 262KB](0)
摘要:
针对含圆孔有限大复合材料层板的应力集中问题,提出一种计算孔边应力分布及应力集中系数的方法:先利用经典层板理论,将复合材料层合板化归为各向异性板;再将各向异性板等效转换为一偏轴拉伸的单向纤维层板;最后利用含圆孔偏轴单向板的孔边应力计算公式来分析一般铺层层合板孔边应力集中情况。根据所推导的含孔有限宽度复合材料层合板应力集中系数的表达式,分析讨论了板宽/孔径比、铺层比例、铺层方式、材料性能参数等因素对孔边应力集中的影响。
飞机舷窗有机中空透明件的变形和应力分析
刘立忠, 纪毅璞, 包亦望, 左岩
2009, 29(2): 76-80.
[摘要](33) [PDF 635KB](0)
摘要:
针对某机型飞机舷窗有机中空透明件的载荷特点,建立了用于计算中空透明件变形和应力的迭代算法和有限元模型,并通过试验验证了该算法和有限元模型的准确性。对多种规格有机中空透明件进行了计算,分析了变形和应力与舱外气压、有机玻璃板厚度、气体层厚度的关系。
升温与加载顺序对NiTi纤维圆柱体应力分布的影响
贺微波, 金明, 赵永利
2009, 29(2): 81-84.
[摘要](35) [PDF 365KB](0)
摘要:
利用具有预应变NiTi纤维的圆柱体剪滞模型,在一定的简化条件下,求得纤维轴向应力及界面剪应力解析表达式。针对马氏体逆相变过程,在先加外载后升高温度与先升高温度后加外载两种条件下,对纤维和界面的应力分布以及马氏体逆相变开始温度的确定进行分析。计算结果表明,由于纤维轴向应力对相变温度存在影响,升温与加载的顺序不同其应力分布也不同。先加外载后升温时,NiTi纤维逆相变开始温度较高,逆相变过程较短,因此纤维轴向应力及界面剪应力较小。
微缺陷对高体积分数SiCP/Al复合材料拉伸性能的影响
康炘蒙, 程小全, 郦正能, 张纪奎, 崔岩
2009, 29(2): 85-91.
[摘要](25) [PDF 1246KB](0)
摘要:
建立了高体积分数SiCP/Al复合材料的微缺陷有限元模型,对其拉伸力学特性进行了模拟计算。通过对含孔洞、界面脱粘等典型微缺陷的模拟,发现孔洞的存在对材料性能影响不大;界面脱粘对材料承载性能影响最大,脱粘界面面积的大小与复合材料承载能力成反比。微缺陷之间的相对位置对材料拉伸性能的影响不同,靠近孔洞处界面脱粘比背离孔洞处界面脱粘使材料承载性能下降更大。进一步多颗粒模型的模拟分析,发现高体积分数SiCP/Al复合材料的非线性拉伸曲线与其内部颗粒界面逐步脱粘存在有一定的关系。在开始加载阶段脱粘比例递增较快,在接近破坏时脱粘比例递增减慢。
Cf/SiC复合材料表面熔盐反应法锆金属化研究
梁赤勇, 堵永国, 张为军, 郑晓慧, 芦玉峰, 周文渊
2009, 29(2): 92-96.
[摘要](31) [PDF 589KB](0)
摘要:
利用熔盐热歧化反应在碳纤维增强碳化硅(Cf/SiC)复合材料表面制备了锆金属化层。研究反应时间对金属化层形貌、物相、厚度的影响,分析SiC/Zr的界面反应机理。结果表明,锆金属化层优先在SiC区域生成,随着反应时间的延长,逐渐在C纤维区域生成,当反应时间达到3h时,金属化层覆盖完全;金属化层主要物相为Zr,Zr3O,ZrC和Zr2Si;金属化层的生成受固相中Zr,Si,C等元素扩散控制。
基于小裂纹的2024-T3铝合金中心孔试样疲劳寿命预测
陈勃, 刘建中, 胡本润
2009, 29(2): 97-100.
[摘要](33) [PDF 1077KB](1)
摘要:
对2024-T3铝合金板材中心孔试样进行了疲劳裂纹扩展行为及寿命预测的理论和试验研究。采用疲劳条带与显微镜观测相结合的办法获得试样在块谱作用下孔边自然萌生裂纹扩展的a-N数据,并通过对断口的SEM观察获取试样的初始缺陷形状。利用基于裂纹闭合的小裂纹扩展分析程序FASTRAN3.9对试样a-N数据进行反推,建立了描述孔边裂纹细节原始疲劳质量的当量初始缺陷尺寸(EIFS)分布。以该分布为基础,采用FASTRAN3.9对试样进行了恒幅载荷下试样的中值疲劳S-N曲线的预测,预测结果与试验验证结果吻合较好。
DD6单晶高温合金横向拉伸性能及其断裂行为
史振学, 李嘉荣, 刘世忠, 赵金乾
2009, 29(2): 101-104.
[摘要](38) [PDF 1268KB](0)
摘要:
用籽晶法制备了DD6单晶高温合金横向试样,研究了DD6单晶高温合金在760℃,850℃和980℃下的横向拉伸性能及其断裂行为。结果表明,在上述三个温度条件下,DD6单晶高温合金垂直于[001]方向的横向拉伸性能与[001]方向的纵向拉伸性能水平相当,这表明DD6合金有优异的横向拉伸性能;760℃和850℃下的横向拉伸断裂为类解理断裂,980℃条件下的横向拉伸断裂为韧窝断裂。
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