2012年32卷3期

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论文
Al-4Cu-1.3Mg-0.9Si合金的析出强化行为
曾延琦, 王锋, 熊柏青, 张永安, 李锡武, 李志辉, 刘红伟
2012, 32(3): 1-4. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.001
[摘要](749) [PDF 1257KB](392)
摘要:
通过硬度测试、差示扫描量热法(DSC)分析、拉伸性能测试和透射电镜(TEM)微观组织观察,研究了Al4Cu1.3Mg0.9Si合金的析出强化行为。结果表明:合金具有较强的析出强化能力;合金在160~220℃下时效,随时效温度的升高,合金的时效响应速率加快,时效峰值硬度有所下降;合金在190℃时效态时,其主要析出相为S相,在190℃/24h时效态合金中还发现少量的方块状相;合金经190℃/24h时效后其常温和高温抗拉强度较同等条件下制备、同等热处理状态下的Al4Cu1.3Mg合金有明显的提高。
利用TDS研究二次硬化钢中氢的扩散行为
郭昀静, 王春芳, 李建锡, 王毛球
2012, 32(3): 5-9. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.002
[摘要](727) [PDF 2258KB](482)
摘要:
利用升温脱氢分析装置(TDS)和慢速拉伸试验方法(SSRT)研究了一种二次硬化钢中氢的扩散行为及其对塑性的影响。结果表明,由于二次硬化实验钢中存在大量细小碳化物,氢的扩散系数约为34210-8cm2s-1,明显低于通常淬火回火马氏体钢。TDS分析发现,实验钢中存在两个氢逸出峰,激活能分别为202kJmol-1和246kJmol-1,由晶界、位错等弱氢陷阱引起。拉伸试样的断面收缩率随氢质量分数的增加先线性下降,氢质量分数每增加110-4%断面收缩率下降约12%;当氢质量分数达到510-4%时,断面收缩率低于10%,断口呈沿晶状。
高Cr铸造镍基高温合金K4648与陶瓷型芯的界面反应研究
郑亮, 肖程波, 张国庆, 顾国红, 李鑫, 刘晓光, 薛明, 唐定中
2012, 32(3): 10-22. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.003
[摘要](945) [PDF 5484KB](418)
摘要:
采用金相显微镜、扫描电镜及能谱、电子探针和X射线衍射对高Cr铸造镍基高温合金K4648等轴晶和定向凝固铸件的合金/陶瓷型芯界面反应进行了系统研究,获得反应时间与反应量关系的界面反应动力学曲线、不同反应时间的反应界面形貌及产物的种类。结果表明:高Cr铸造镍基高温合金K4648与铝基型芯不易发生反应,而与硅基陶瓷型芯发生剧烈的界面反应,反应产生金属瘤状凸起物,造成铸件内腔破坏。此外,白色的硅基型芯内部变成黑色,黑色反应区内含有一定量的Cr,Al,Ti元素。在反应的中、后期型芯黑色反应区内还存在着灰色区,该区的Cr,Al,Ti含量远高于黑色反应区。高Cr铸造镍基高温合金K4648合金与硅基陶瓷型芯反应分为:(1)富Cr,Al,Ti熔体向型芯内的渗入阶段;(2)富Cr,Al,Ti熔体与陶瓷型芯SiO2基体的反应;(3)富Cr,Al,Ti的熔体与型芯中ZrSiO4颗粒反应三个阶段。反应过程中型芯存在局部液化现象。K4648合金/硅基陶瓷型界面反应产物主要为层状或树枝状Al2O3,块状Cr3Si金属间化合物、ZrO2,富Cr,Zr,Al,Ti的复合氧化物、共晶形态的富Cr,Si,Al,Ti的复合氧化物、块状或树枝状的富Ti,Al,Zr,Cr复合氧化物。反应产物中的Cr,Al,Ti元素来自合金熔体而Zr,Si,O来自陶瓷型芯。
液相等离子喷涂纳米ZrO2热障涂层的显微结构及抗热震性能研究
程旭东, 闵捷, 孟晓明, 向泓宇, 张朴
2012, 32(3): 23-28. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.004
[摘要](696) [PDF 2574KB](364)
摘要:
采用液相等离子喷涂技术制备了纳米氧化锆热障涂层。用透射电镜、扫描电镜和X射线衍射研究了涂层的晶粒特性、显微结构和晶体结构,同时研究了纳米氧化锆热障涂层的热震性能。结果表明:液相等离子喷涂制备的涂层晶粒约30nm;涂层具备均匀的孔隙结构;涂层热震前后的主相为稳定的四方相晶体结构;涂层的特殊孔隙结构有利于缓解热震循环过程中产生的应力、阻止裂纹的形成和扩散,从而提高了涂层的抗热震性能。
电流对GH4169合金电渣重熔凝固过程参数影响的数值模拟研究
梁强, 陈希春, 任昊, 王飞, 郭汉杰
2012, 32(3): 29-34. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.005
[摘要](743) [PDF 4313KB](382)
摘要:
本文借助模拟软件MeltFlow,模拟了GH4169合金电渣重熔凝固过程参数的变化,分析了电流变化对凝固过程参数的影响。模拟结果表明:凝固过程参数随电流的增大逐渐减小,且电流为4kA后基本不产生变化;凝固过程参数沿重熔锭中心至边缘随冷却速率增大逐渐减小;局部凝固时间、二次枝晶间距、Rayleigh数变化趋势一致,在判断凝固组织优劣方面是等同的;且电流增大到一定程度后,凝固过程参数与电流无关;计算模拟结果与实验结果吻合良好,能够预测不同工艺条件下缺陷的产生及程度,能够设计和优化现有的工艺并改进钢锭质量。
双辊连续铸轧纯铝薄带凝固微观组织模拟及验证
陈守东, 陈敬超, 吕连灏
2012, 32(3): 35-39. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.006
[摘要](749) [PDF 1141KB](369)
摘要:
以双辊连续铸轧薄带工艺凝固过程为基础,同时基于金属凝固的基本原理建立了双辊连铸薄带凝固过程的异质形核模型、修正的枝晶尖端生长动力学模型、柱状晶向等轴晶转变(CET)的解析模型以及基于元胞自动机(CA)的双辊连续铸轧薄带凝固组织演变的仿真模型。数值模拟结果表明,所建立的数学模型能够合理描述晶粒沿任意角度生长的过程,温度场、溶质场和微观组织形貌的模拟计算结果合理,同时利用双辊薄带连续铸轧工业纯铝凝固过程验证了数学模拟的可行性。
热加工条件下Ti60高温钛合金的本构关系
孙二举, 边丽虹, 刘东, 焦园, 张睿
2012, 32(3): 40-45. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.007
[摘要](714) [PDF 1930KB](386)
摘要:
通过等温恒应变速率压缩试验研究了热加工条件下热力参数对Ti60合金高温变形行为的影响。结果表明:随着温度的升高和应变速率的降低,Ti60合金流动应力显著减小,表现为 较强的应变速率敏感性和温度敏感性。以幂函数型Arrhenius方程为基础,引入ZH参数的多项式建立了Ti60合金的本构关系。误差分析结果表明,流动应力计算值与试验值之间的 相对误差小于10%,所建立的本构关系能够比较精确地描述Ti60合金热加工过程中的流动行为。
AZ31B镁合金TIG焊接头的热碾压力学改性实验研究
李晓泉, 初雅杰, 杨宗辉
2012, 32(3): 46-50. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.008
[摘要](768) [PDF 2108KB](332)
摘要:
为探索镁合金焊接接头的力学性能改性方法,以母材金属同材质丝材为填充材料,对AZ31B板材进行TIG对接焊,然后在高温拉伸试验机上将对接取样用专门制作的陶瓷电加 热装置加热至350℃进行接头区域热碾压试验。将焊态及经热碾压的对接焊取样加工成拉伸试样测试其常温力学性能,同时对焊接接头进行金相分析,借助扫描电镜及其附带能谱仪 对拉伸断口作微观形貌和微区成分分析。结果表明,经热碾压后,TIG焊接头的抗拉强度可达到母材金属的90%,伸长率也有明显的改善;热碾压可有效改变Mg17Al12析出相在 焊缝Mg基体组织晶界的连续网状分布态,使其重新固溶后在晶内以弥散质点态析出进而造成弥散强化效应;同时热碾压又能促使铸态焊缝发生动态再结晶从而使微观组织得以 重构及细化。
铝合金2024-T4搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能分析
徐效东, 杨新岐, 周光, 佟健华
2012, 32(3): 51-56. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.009
[摘要](704) [PDF 3342KB](453)
摘要:
研究了铝合金2024T4搅拌摩擦焊(FSW)搭接接头的微观组织特征和疲劳性能。结果表明,搭接接头后退侧热力影响区晶粒变形程度较前进侧严重。疲劳试样断裂位置均位 于弱连接缺陷向上拉起较严重的焊核区后退侧。当应力比为0.1时,铝合金搅拌摩擦焊搭接接头对应于95%存活率的疲劳强度特征值k为18.25MPa,与铝合金熔焊搭接接头的 k为13.92MPa相比,增加了31.11%。与此同时,FSW搭接接头疲劳SN 曲线斜率m为5.39,大于熔焊接头所对应的SN曲线斜率范围3.0~3.5,可见在长寿命区搭接接头的疲劳 性能优于熔焊接头。搭接接头的裂纹源位于搭接接头上板底部位置的表面缺陷或者强化相颗粒处,对应于弱连接缺陷处。
氢化环氧树脂体系形状记忆效应的研究
魏堃, 唐玉生, 朱光明, 李喜民, 门倩妮, 师瑞峰
2012, 32(3): 57-62. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.010
[摘要](717) [PDF 1778KB](352)
摘要:
将顺丁烯二酸酐(MA)与不同比例的氢化环氧树脂、聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)共混,经完全固化制备出一种新型的形状记忆氢化环氧树脂体系。利用DMA,DSC、弯曲测试和U型 形状记忆测试系统研究了该固化体系的动态力学性能、力学性能和形状记忆性能,结果表明:该固化体系交联点之间存在较长的柔性链段,导致部分结晶现象的出现;固化体系的 玻璃化转变温度(Tg)最高达124℃,并且Tg随PPGDGE含量的增加而线性降低;该形状记忆氢化环氧固化体系具有优良的形状记忆性能,经过5次形状记忆测试,变形的试样均能在 数分钟内完全恢复到变形前的状态,形变恢复率达100%。
MSM结构ZnO紫外探测器的制备及光电性能研究
刘大博
2012, 32(3): 63-67. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.011
[摘要](763) [PDF 1281KB](445)
摘要:
采用磁控溅射方法,在石英衬底上制备了光电性能优良的ZnO紫外探测器。通过紫外光电性能测试、扫描电子显微镜(SEM)观察及X射线衍射(XRD)分析,研究了ZnO紫外 探测器的光电特性。结果表明:探测器的光电流高出暗电流近3个数量级,紫外波段的光响应高出可见光波段近2个数量级,所制备ZnO紫外探测器达到了高辐射灵敏度和可见盲特性 的要求。
三种不锈钢材料抗固体颗粒冲蚀性能研究
吴小梅, 商晓宇
2012, 32(3): 68-72. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.012
[摘要](651) [PDF 1329KB](361)
摘要:
采用增压气流固体颗粒冲蚀试验方法研究1Cr11Ni2W2Mo2V、1Cr12Ni2WMoVNb、1Cr17Ni2三种不锈钢材料的抗冲蚀性能。结果表明,三种不锈钢材料在固体颗粒冲击下均发生冲蚀磨 损,30稳定冲蚀速率大于90稳定冲蚀速率。在相同冲蚀条件下,三种不锈钢材料抗冲蚀性能1Cr17Ni21Cr12Ni2W2MoVNb1Cr11Ni2W2MoV,即1Cr17Ni2不锈钢抗冲蚀性能最好。
盐水环境对预腐蚀铝合金腐蚀疲劳性能的影响
回丽, 周松, 许良, 马少华, 王岩, 张莹莹
2012, 32(3): 73-78. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.013
[摘要](904) [PDF 1617KB](321)
摘要:
采用预腐蚀7XXX铝合金Kt=1和Kt=3试件进行了实验室空气环境和盐水环境下的疲劳寿命实验,研究了盐水环境对预腐蚀7XXX铝合金疲劳性能的影响.结果表明,盐水环境显著降低了 预腐蚀7XXX铝合金的疲劳性能,在实验室空气环境中疲劳寿命的分散性变大,应力水平越低越分散。Kt=1时在高应力水平上,盐水环境下疲劳寿命降低不多,是空气环境疲劳寿命 的22.71%,而在低应力水平上盐水环境的疲劳寿命降低显著,是其空气环境疲劳寿命的2.22%。Kt=3时的盐水疲劳寿命在不同应力水平上的降低几乎相当。
蠕变载荷下有机玻璃银纹萌生及损伤研究
吴国夫, 朱西平, 高宗战, 岳珠峰
2012, 32(3): 79-84. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.014
[摘要](733) [PDF 1932KB](349)
摘要:
对MDYB3航空有机玻璃开展了常温蠕变实验,研究了在蠕变载荷作用下有机玻璃银纹萌生、扩展及蠕变失效过程,发现了有机玻璃银纹沿垂直于载荷方向呈现稀疏稠密交 替分布的特征。基于实验数据和图像处理与分析,提出了银纹萌生的应力时间准则,量化了随着应力水平提高,银纹萌生时间的非线性缩短;通过研究银纹损伤密度变化,运用 双曲线函数进行非线性拟合,建立了MDYB-3有机玻璃蠕变载荷下银纹损伤随时间和应力的演化规律。
T700复合材料层合板拉-拉疲劳性能
王军, 程小全, 张纪奎, 郦正能
2012, 32(3): 85-90. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.015
[摘要](886) [PDF 1080KB](436)
摘要:
对T700/9368光滑板及两种孔径的含孔层合板进行了拉拉疲劳试验,测量试件刚度随加载周期的衰减规律,并利用超声波C扫描和破坏断口分析方法,对T700复合材料的疲 劳损伤机理进行分析。根据弹性模量法建立了层合板疲劳累积损伤模型,并从平均应力准则概念出发,建立了含孔层合板的疲劳累积损伤模型。将试验数据运用最小二乘法拟合后 代入疲劳损伤模型,得到T700/9368光滑板及含孔板疲劳寿命的具体计算公式,应用公式预测了在不同应力水平下的层合板疲劳寿命,与试验结果的吻合良好。
红外热像检测技术在吸波涂层缺陷研究中的应用
王智勇, 刘颖韬, 王小虎, 张桐, 李艳红, 霍雁
2012, 32(3): 91-95. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.016
[摘要](632) [PDF 1384KB](394)
摘要:
采用红外热像技术探索了一种吸波材料脱粘缺陷无损检测的方法。在铝合金基材上制备具有不同脱粘缺陷的吸波材料。采用红外热像检测系统监测热激励后材料样品表面的 温度变化。通过对热图像和温度变化数据的分析,获得材料表面或缺陷的特征。试验表明这一方法可以有效地检测出铝合金基材上铁磁性吸波涂层脱粘缺陷,测量简便、结果直观, 对涂层无损坏,可以实现吸波涂层施工中吸波涂层质量和使用过程中涂层可靠性的监控。
电阻法诊断碳布/环氧树脂复合材料压缩损伤
谢小林, 洪珍, 李志鹏, 权红英, 范红青
2012, 32(3): 96-100. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.017
[摘要](658) [PDF 964KB](313)
摘要:
采用电阻法与声发射技术研究了压缩载荷对不同规格的碳布/环氧树脂复合材料的影响,得出电阻法诊断复合材料压缩损伤的依据。试验结果表明,当受到压缩载荷作用时 ,碳布/环氧树脂复合材料中的导电网络会发生变化,从而引起复合材料电阻的变化。同时,复合材料的声发射能量会增加。当电阻变化幅度超过一定值时,则可诊断复合材料中存 在压缩损伤。电阻法诊断复合材料压缩损伤能够提高复合材料的使用安全性能。
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