纳米Sm2O3增强TiC/Co基复合涂层微观组织和耐磨性能研究

利用激光熔覆技术在45钢表面制备了纳米Sm₂O₃增强TiC/Co基复合涂层，系统研究了纳米Sm₂O₃对TiC/Co基复合涂层宏观形貌、微观组织和耐磨性能的影响. 结果表明:纳米Sm₂O₃增强TiC/Co基复合涂层主要由γ-Co、Cr₂₃C₆、TiC、Co₃Ti和Fe₇Sm相组成. 纳米Sm₂O₃增强TiC/Co基复合涂层呈现出与基体形成更加优良的冶金结合和优良的润湿性，显微组织明显细小均匀. 随着纳米Sm₂O₃含量增加，复合涂层的显微硬度和耐磨性能均先增加后降低，当纳米Sm₂O₃质量分数为1.5%时，复合涂层的显微硬度和耐磨性能分别提高了10.1%和17.1%. 添加纳米Sm₂O₃的复合涂层的磨损机理均为磨粒磨损. 应用多元统计分析的结果也表明纳米Sm₂O₃对TiC/Co基合金涂层有着显著影响.      

激光熔覆Al2O3/Fe901复合涂层的强化机制及耐磨性

为提高金属材料表面涂层的耐磨性,采用激光熔覆工艺制备了Al_2O_3增强Fe901金属陶瓷复合涂层,研究了Al_2O_3陶瓷增强相对Fe基熔覆层组织与性能的影响。利用扫描电镜和X射线衍射仪检测了复合涂层的微观组织和物相;采用显微硬度仪和摩擦磨损试验机分析了复合涂层的显微硬度与耐磨性。结果表明:Fe901涂层的组织以柱状枝晶和等轴枝晶为主,添加的Al_2O_3可促使涂层组织转变为均匀的白色网状晶间组织及其包裹的细小黑色晶粒;复合涂层中的Al_2O_3陶瓷颗粒表面发生微熔,与Fe、Cr结合生成Fe3Al及(Al,Fe)4Cr金属间化合物,起到增加Al_2O_3陶瓷颗粒与金属黏结相结合强度的作用;当Al_2O_3陶瓷颗粒的质量分数为10%时,复合涂层的显微硬度较Fe901涂层增加了16.4%,复合涂层的摩擦磨损质量损失较Fe901涂层降低了50%;添加适量的Al_2O_3陶瓷有助于提高涂层的显微硬度及耐磨性。     

船舶与海洋平台结构冰载荷的高性能扩展多面体离散元方法

船舶与海洋平台结构的冰载荷是寒区海洋工程结构物设计中的关键参数,而离散元方法是有效计算结构冰载荷的重要手段. 本文采用基于闵可夫斯基和原理的扩展多面体离散元方法模拟船舶与海洋平台结构的相互作用过程. 其中,构造扩展多面体的近似包络函数并建立了基于优化模型的快速接触搜索算法;考虑单元间粘结作用的刚度软化过程建标识码元间的粘结-破碎模型. 同时,发展了 CPU-GPU 协同异构环境下的高性能并行算法. 为分析海冰与海洋结构作用中的冰载荷,采用ISO标准验证了扩展多面体离散元分析结构冰载荷的准确性. 采用离散元方法计算了船舶结构的冰载荷,研究了船舶结构表明的线载荷分布特点,并采用船舶结构冰阻力经验公式验证了计算结果的合理性. 采用离散元方法计算了平整冰区与多桩腿平台结构的相互作用,分析各桩腿上的冰载荷特点. 针对碎冰区的海冰管理过程,采用离散元方法分析了船舶结构绕行过程中的船舶和海洋平台结构冰载荷. 本文方法可有效应用于海洋结构冰载荷分析,能为极地船舶与海洋平台结构的设计和安全运行提供科学的分析手段.      

超疏水涂层表面粗糙结构对防覆冰性能的影响

结冰给交通、电力输送和航空等领域带来极大的安全隐患,研究防覆冰技术具有重要的应用价值。目前最具前景的防冰方法是涂层防冰,本文介绍了疏水涂层的构建方法,阐述了涂层疏水性和疏冰性之间的关系;重点论证了涂层表面粗糙结构对其防覆冰性能的影响,指出防覆冰涂层研发中存在的问题,并对该领域的发展趋势进行了分析和展望。     

悬索在考虑1:3内共振情况下的动力学行为

研究了悬索在受到外激励作用下考虑1∶3内共振情况下的两模态非线性响应.对于一定范围内悬索的弹性-几何参数而言,悬索的第三阶面内对称模态的固有频率接近于第一阶面内对称模态固有频率的三倍,从而导致1∶3内共振的存在.首先利用Galerkin方法把悬索的面内运动方程进行离散,然后利用多尺度法对离散的运动方程进行摄动得到主共振情况下的平均方程.接下来对平均方程的稳态解、周期解以及混沌解进行了研究.最后利用Runge-Kutta法研究了悬索两自由度离散模型的非线性响应.     

悬索大挠度风振响应的有限体积法分析

基于Lagrange原理,建立了一套新的悬索大挠度动力特性和动力响应分析的有限体积法列式,推导了结点力向量、质量矩阵和单元刚度矩阵的显式表达式。该列式的一个显著特点是直接利用工程应变定义结构变形,其物理意义明确,列式简单,适用于各种垂度和荷载情况的悬索大挠度动力分析。实例动力特性和随机风振响应分析表明,该有限体积列式不仅计算效率高,而且具有良好的计算精度。     

瞬态温度场作用下冰载荷计算

给出了关于冰的粘弹性微分本构模型的广义变分原理和冰载荷计算的有限元方法。修正的增量粘弹性矩阵有效地加速了迭代过程，计算了瞬态温度场下冰内压应力分布及对结构物作用力。其结果与实测数据定性吻合。     

基于冰与水等效电阻值差异的冰情检测原理及其在河冰检测中的应用

通过实验分析了冰在生长与消融过程中所表现出的电阻特性,提出了冰随温度变化呈现出的低阻区与高阻区现象.在此基础上介绍了"基于空气、冰与水的等效电阻值差异的冰情检测原理",以及基于这一原理设计的"R-T冰水情自动检测传感器",通过对传感器在中国北方地区黑龙江河河道冰情现场检测中的采集数据分析,提出了冰结构对冰等效电阻的影响效果.     

Si,Al对激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层组织性能的影响

为了提高材料表面的耐磨性和高温抗氧化性,利用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了MoFeCrTiW高熵合金涂层,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和磨损试验机等研究了Si,Al添加对高熵合金涂层组织、相结构、耐磨性和高温抗氧化性能的影响。结果表明:激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层组织为等轴晶,单独添加等物质的量的Si或Al时,涂层分别为共晶组织或树枝晶,同时添加等物质的量的Si和Al时,涂层组织为细小的等轴晶。各高熵合金涂层的主体相均为BCC相,随着Si,Al的添加,BCC相的晶格常数减小。添加等物质的量的Al有助于抑制涂层中金属间化合物的形成,使涂层耐磨性降低;添加等物质的量的Si则会形成含Si的金属间化合物和一些未知相,提高涂层耐磨性。激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层在800℃的抗氧化性较高,Si、Al的添加可使涂层的高温抗氧化性进一步提高。     

稀土对Fe基合金激光熔覆层抗磨性能的影响

在Fe基合金粉末中引入La2O3,通过激光熔覆得到了同基材结合良好的熔覆层,用扫描电子显微镜观察了稀土含量对熔覆层组织形貌的影响,用显微硬度计测量了熔覆层的硬度分布,并采用MM-200型摩擦磨损试验机考察了不同熔覆层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能.结果表明,引入稀土有利于促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性及表面硬度,从而改善熔覆层的摩擦磨损性能.