合金工具钢的水下爆炸焊接

针对水下爆炸焊接法对超薄、高硬度脆性材料的独特应用特点,开展合金工具钢与铜箔的焊接复合实验。采用高爆速炸药倾斜装药方式,开展实验研究。利用有限元软件ANASYS/LS-DYNA对水下爆炸冲击波驱动飞板的飞行过程进行数值模拟,验证焊接参数合理性。模拟结果显示,飞板与基本碰撞速度沿焊接方向逐渐减小。微观组织观察显示,界面整体表现为爆炸焊接波状形态,呈沿焊接方向逐渐减弱的趋势,与模拟预计结果一致。对焊接实验样品界面处进行显微硬度测试,显示近界面处硬度稍有增加。     

爆炸复合1Cr13Mo/45钢连铸辊工艺

鉴于目前连铸辊制造工艺存在的不足,以爆炸复合法制造1Cr13Mo/45钢复合轧辊,并以爆炸复合工艺为研究对象,采用超声波探伤和金相观察等方法,研究药厚和间隙大小对复合界面波形的影响.结果表明:药厚一定的情况下,间隙对复合轧辊界面波形的影响较大;而在间隙一定的情况下,药厚对复合轧辊界面波形的影响不明显.通过实验,获得了该...     

Cu-Cr-Zr-Ce合金时效行为和电滑动磨损性能研究

在Cu-Cr-Zr合金中加入Ce,采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等观察和分析了Cu-Cr-Zr-Ce合金时效析出行为,将经过拉拔和时效处理(480℃×2h)的合金线材在自制电磨损试验机上进行电滑动磨损试验,并观察其电滑动磨损表面形貌.结果表明:Cu-0.40Cr-0.11Zr-0.059Ce合金在950℃固溶1h再经480℃时效处理后,其显微硬度和导电率较高;时效前冷变形能够加快时效初期第二相的析出并显著提高合金的性能,固溶合金经60%冷变形再经480℃时效2h后,其显微硬度和导电率分别可达153HV和85.26%IACS(相对导电率);而固溶后直接时效处理的合金的显微硬度和导电率仅为121HV和71.62%IACS;合金的磨损量随加载电流的提高而增大,其主要磨损机制为粘着磨损、磨粒磨损及电蚀磨损.     

碰撞角对爆炸复合材料界面状态的影响

复合材料界面状态是衡量复合质量优劣的主要评定因素之一,焊接参数和界面状态之间存在着紧密的联系。为了获得理想的复合质量,必须正确选择爆炸焊接参数。本文在实验的基础上,通过理论研究和数值计算,探讨了爆炸复合的力学模型及物理机制,验证了碰撞角对再入射流的质量(或再入射流的厚度)和爆炸复合材料界面状态存在的影响,得出了波形的变化趋势与碰撞角的变化趋势相一致的结论,同时确立了波形参数和碰撞角的半定量表达式,拓展和深化了爆炸复合的研究领域,丰富和发展了爆炸复合的成波机理,从而能够更好地指导工程应用,减少工程损耗,提高复合质量和工作效率。     

TA2合金激光熔覆钛基自润滑耐磨复合涂层的高温摩擦学性能

为提升TA2合金的摩擦学性能,选用Ti-TiC-WS_2复合粉末在TA2合金表面激光熔覆钛基高温自润滑耐磨复合涂层.系统地分析了涂层的物相、显微组织结构和显微硬度;分别在室温(20℃)、250℃和500℃下测试了基体和涂层的摩擦学性能,并分析了其磨损机理.结果表明:涂层的显微硬度(约HV_(0.5)1 005.4)是基体(HV_(0.5)190)的5倍;由于增强相TiC/(Ti,W)C_(1–x)和自润滑相Ti_2SC/TiS的综合效应,相比基体,复合涂层在所有试验温度下均具有较小的摩擦系数和磨损率;随着温度的升高,涂层的摩擦系数先变小后升高,在250℃下具有最低的摩擦系数(0.257);涂层的磨损率随温度的升高一直降低,在500℃下磨损率最低[0.487×10~(–5) mm~3/(Nm)].     

多层爆炸复合中的成波研究

用爆炸复合法制成了15层每层1mm厚的紫铜板组成的长1.2m,宽90mm的软电览。进行了2层至14层的对称爆炸复合实验,在多层对称爆炸复合中,总存在一个较大波纹的复合界面。对奇数层复合来说,存在一个稳定的复合模式。在对称多层复合中,最后二个碰撞界面的碰撞角较大,所以在该界面产生大的波纹.但比波长/H不遵循在单层复合时的公式。数值计算指出多层复合时碰撞压力的峰值与廓图均异于对应的单层复合中的情况。     

爆炸焊接复合界面波与温度场物质点法分析

爆炸焊接是一门双金属复合工程技术,在炸药爆轰载荷驱动下,飞板高速冲击基板时,两金属板复合界面处在高温高压作用下材料发生塑性流动并形成周期性波状界面,波状界面的形成与复合界面处的材料熔化和变形直接相关。本文应用物质点法对爆炸焊接界面波的形成和界面温度场进行数值模拟,同时开展双金属爆炸焊接实验,并结合物质点法的三维数值模拟对爆炸焊接界面波的形态和界面材料高温软化进行分析。     

线爆炸法制备WC-Co硬质合金涂层的实验研究

描述了线爆炸喷涂的基本原理。利用自行研制的线爆炸装置,分别在真空和大气环境下进行了高速喷涂WC Co硬质合金涂层的实验,得到了亚微米的超细晶涂层,涂层的最高硬度达Hv=2190,为原始材料硬度的1.4倍;在涂层与基体结合面处发现了不同于涂层和基体组织的过渡层;对涂层的显微硬度、金相组织和结合强度进行了检测和分析。     

爆炸焊接界面波物质点法三维数值模拟

基于冲击动力学和爆炸焊接理论,采用物质点法对爆炸焊接界面波的形成进行三维数值模拟。通过数值模拟结果与爆炸焊接实验结果的对比,对复合界面材料的塑性流动变形以及界面波形成的机理进行探讨。结果表明:界面波是因为在碰撞点处的金属材料发生熔化并产生涡旋流动形成的;同时也说明采用物质点法模拟爆炸焊接界面波的形成是可行的。     

非平衡磁控溅射沉积MoS2-Ti复合薄膜结构与磨擦摩损性能研究

采用非平衡磁控溅射法制备出不同Ti含量的MoS2-Ti复合薄膜并对其结构进行表征,采用显微硬度仪测量MoS2-Ti复合薄膜的显微硬度,在球-盘摩擦磨损试验机上评价其在大气中的摩擦磨损性能.结果表明:不同Ti含量的MoS2-Ti复合薄膜呈岛状生长模式,断面呈致密细柱状,结晶状态均为无定形态;薄膜的显微硬度随Ti含量增加而升高;MoS2-Ti复合薄膜在大气中的摩擦磨损性能优于MoS2薄膜,掺杂适当Ti可以使MoS2-Ti复合薄膜的摩擦曲线波动减小,耐磨寿命提高,在本试验研究范围内,含30%Ti复合薄膜的耐磨寿命最长,当Ti掺杂量达到50%时MoS2-Ti复合薄膜失去润滑性能.     

Propagation of a spherical wave in nonlinearly compressible and elastoplastic materials

The problem of spherical wave propagation in soil under the action of an intense uniformly decreasing load ₀(t) applied to the boundary of a cavity with radius r₀ is considered. Soil with a high stress level is modeled either by ideally nonlinearly compressible or elastoplastic material, taking account of linear irreversible unloading for the material. In contrast to [1–7], in order to describe material movement use is made of strain theory [8] with determining functions = (), _i=_i(_i), where , _i, , _i are the first and second invariants of strain and stress tensors. During material loading these functions are presented in the form of polynomials ()=(_i+₂¦¦), _ii)=(_i-_2i)_i, in which constant coefficients _i, _i=1, 2) are determined by experiment, taking account of the triaxial stressed state of soil. Solution of the problem is constructed by an analytically reversible method, with prescribed shape for the shock-wave (SW) surface in the form of a second-degree polynomial relating to time t and a numerical method of characteristics for a prescribed arbitrarily decreasing load _i(t). On the basis of the analytical equations obtained, calculations are carried out for material parameters (including loading profile) in a computer and stresses and mass velocity of plastic and elastoplastic materials are compared.Translated from Zhurnal Prikladnoi Mekhaniki i Tekhnicheskoi Fiziki, No. 4, pp. 95–100, July–August, 1986.The authors express their sincere thanks to Kh. A. Rakhmatulin for discussing the results of this work.     

经历不同高温后砂岩的动态力学特性实验研究

运用RX3 -20 -12型箱式电阻炉将砂岩试样分别加热至100、200、400、600、800和1 000℃,然后自然冷却至常温,制成经历不同温度的砂岩试件。运用直径为100mm的分离式Hopkinson压杆装置,用薄圆形紫铜片作为波形整形器,以不同弹速轴向冲击砂岩试样,测试经历不同温度后砂岩试样在不同冲击荷载下的动态力学性能,得出了砂岩的应力-应变曲线及各自的破坏形态。结果表明:常温下砂岩的动态压缩破坏的应力-应变曲线具有明显的4阶段特征,但经历100~400℃作用的砂岩应力-应变曲线的平台段消失,温度继续升高时平台段又重新出现;砂岩的峰值应变随温度升高而升高,动态压缩强度也随温度升高而升高,但在800℃以后陡然下降;砂岩的动态压缩破坏形态受温度和冲击荷载的共同影响,冲击荷载越大破碎程度越大,而且破坏过程总是由外层向内芯发展。     

退火温度对氧化铬薄膜结构和高温摩擦学性能的影响

采用电弧离子镀技术在GH-4169高温合金基体上沉积氧化铬薄膜,并对薄膜进行了不同温度的退火处理,系统研究了不同退火温度(500、600、700和800 ℃)对薄膜形貌、薄膜结构、薄膜力学性能及薄膜摩擦学性能的影响. 结果表明:随退火温度升高,薄膜表面缺陷减少,氧化铬晶化趋于完善,薄膜硬度下降. 高温摩擦学性能方面薄膜经500和600 ℃退火后,在环境温度从室温到800 ℃宽温域范围内摩擦系数较退火前均有所增加;经800 ℃退火后的薄膜在环境温度为400~600 ℃时的摩擦系数均明显下降,但室温摩擦系数明显升高,宽温域内摩擦系数波动较大;700 ℃退火后薄膜宽温域内摩擦系数在0.21~0.33之间,波动较小.      

Effect of pipe rotation on downward co-current air–water flow in a vertical pipe

The present research experimentally studied the effect of pipe rotation on the flow patterns of downward gasliquid two-phase flow. Two-phase flow patterns and their transition boundaries were observed and analyzed at different pipe revolutions. The experimental setup was fabricated to show flow patterns in a downward direction. The setup includes a transparent vertical pipe with a diameter of 50 mm and an aspect ratio (L/d) of 80 that can rotate at different speeds. Eight flow maps were obtained at revolutions of 0, 60, 120, 180, 240, 300, 400 and 500 rpm by changing the air and water velocities at any revolution (a total of 2205 points). The gasliquid downward two-phase flow regimes were analyzed using image processing. The experimental results were compared with published flow maps for vertical flow. It was found that pipe rotation has major effect on flow patterns map and their transitions boundaries. Increasing pipe rotation cause slug and annular flow start at lower V_SG.     

MoO3-ZnO/镍基复合涂层制备及其摩擦学性能研究

利用等离子喷涂工艺制备了含氧化物(MoO₃-ZnO)的镍基复合涂层,通过UMT-3球盘式高温摩擦试验机评价了复合涂层在室温、400和800 ℃下的摩擦学性能,并采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及拉曼光谱仪(Raman)等分析手段研究了涂层微观组织、物相组成以及磨损机理. 结果表明:在室温和400 ℃,复合涂层的摩擦系数和磨损率均高于Ni-5%Al金属基底,且随着氧化物含量的增加,润滑和耐磨性能均被削弱,主要表现为磨粒磨损和黏着磨损. 在800 ℃,MoO₃和ZnO的添加可以有效改善复合涂层的摩擦性能,随着其含量的增加,摩擦系数变化不明显,而磨损率逐渐增加. 特别是添加5%MoO₃和5%ZnO的复合涂层在800 ℃摩擦系数低至0.28,磨损率低至4.22×10?5 mm3/(N·m),其良好的高温润滑耐磨性能得益于摩擦表面二元氧化物(NiO、MoO₃和ZnO)和三元氧化物(ZnMoO₄和NiMoO₄)的协同作用.      

Ti_3SiC_2/PM3O4摩擦副的高温摩擦学性能

本文考察了Ti_3SiC_2/PM304摩擦副从室温到630℃范围的摩擦磨损性能,并与Nj-Cr合金/PM304摩擦副的摩擦磨损性能进行了对比.结果表明:Ti_3SiC_2/PM304摩擦副具有比Ni-Cr合金/PM304摩擦副更好的摩擦磨损性能,特别是在400～630℃的温度范围内,Ti_3SiC_2/PM304摩擦副具有优异的摩擦磨损性能.从室温到300℃,Ti3_SiC_2/PM304摩擦副的磨损机制为Ti_3SiC_2晶粒拔出、脱落后与转移的PM304形成机械混合层,随着环境温度的升高机械混合作用加强.在400～630℃范围内,摩擦界面的机械混合作用受到显著抑制,在Ti3SiC_2磨损表面形成富集银的转移润滑膜,而转移润滑膜的连续性对摩擦副的摩擦磨损性能影响较大.     

微量Ag元素对TiAlN涂层摩擦学性能的影响

采用电弧离子镀技术利用Ti₅₀Al₅₀、Ti₅₀Al₄₉Ag₁、Ti₅₀Al₄₅Ag₅合金靶沉积制备出了TiAlN及不同Ag含量的TiAlAgN涂层. 利用球-盘式摩擦磨损试验机研究了室温、200、400和600 ℃等温度下的摩擦学性能;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、表面轮廓仪和划痕仪对磨损前后涂层的表面形貌、微观结构、硬度及涂层结合力进行了分析. 结果表明:TiAlN、TiAlAgN(Ag原子百分数0.12%)、TiAlAgN(Ag原子百分数0.30%)涂层的厚度分别为为4.18、5.31和4.69 μm,硬度分别为HV_0.2 2 049.4、HV_0.2 1 672.9、HV_0.2 1 398.5;TiAlN、TiAlAgN涂层的衍射峰位与面心立方的TiN相同,掺入Ag后TiAlN涂层的择优取向变为N(220)面. 三种涂层在不同温度下的磨损机理主要为黏着磨损与磨粒磨损. 室温时TiAlN涂层的摩擦系数比其他两种涂层要小约0.3,200 ℃时三种涂层的磨损率较大,400 ℃时掺Ag涂层的耐磨效果达到最佳. 此外,当Ag原子百分数在0.12%~0.30%范围时,随着Ag含量增加,涂层的结合力降低.      

激光熔覆CoCrFeNiNbx高熵合金涂层的高温摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术成功制备了CoCrFeNiNb_x (x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0)高熵合金涂层,研究了Nb元素对高熵合金涂层微观组织和显微硬度的影响,分析了CoCrFeNiNb_0.75涂层在25~800 ℃的摩擦磨损性能和机制. 结果表明:CoCrFeNiNb_x高熵合金涂层主要由FCC (面心立方)相与具有HCP晶格结构的Laves相组成. 随着Nb摩尔含量的增加,CoCrFeNiNb_x的微观组织由单一的胞状晶FCC固溶体相(x=0)向亚共晶组织(x=0.25)、共晶组织(x=0.5)和过共晶组织(x=0.75,1.0)逐步发生演变. CoCrFeNiNb_0.75涂层具有最高的平均硬度(574 HV),表明适量的Nb元素的掺杂能有效提高涂层的显微硬度,这是固溶强化、第二相强化以及层片共晶组织中产生的大量新界面阻碍位错运动的边界强化相互作用的结果. CoCrFeNiNb_0.75涂层在室温下的磨损机制主要为氧化磨损和轻微的磨粒磨损,而在400和800 ℃下均为氧化磨损. 在800 ℃时,磨损表面形成了致密的氧化物釉质层,起到了良好的减摩抗磨作用,使高熵合金在高温环境下表现出了优异的摩擦磨损性能.      

Development of the direct stress solution technique for three-dimensional hydrodynamic models using finite elements

Velocity varies rapidly near sheared boundaries. Therefore in many practical fluid problems it can be inefficient to solve discrete equations with velocity as the dependent variable. Conversely, shear stress varies slowly near sheared boundaries, suggesting that it may be well suited for use as the dependent variable in discrete equations. This paper describes a formulation of the internal mode equations for a three-dimensional hydrodynamic model using shear stress as the dependent variable. The resulting direct stress solution (DSS), coupled with a spatial discretization using linear finite elements, yields a system matrix that can be set up and solved with the efficiency of a banded matrix with bandwidth 8. If the eddy viscosity distribution is assumed to be piecewise linear over the depth (with an arbitrary number of time-varying segments), the recovery of velocity from stress can be easily accomplished in closed form, thereby avoiding any difficulty resulting from the logarithmic singularity in the velocity profile that occurs at a boundary. Results from tidal and wind-driven test cases with realistic boundary layers are used to demonstrate the accuracy and computational advantages of a DSS formulation versus a standard velocity-based formulation.     

Mesoporous composite of LiFePO4 and carbon microspheres as positive-electrode materials for lithium-ion batteries

Mesoporous LiFePO4/C microspheres consisting of LiFePO4 nanoparticles are successfully fabricated by an eco-friendly hydrothermal approach combined with high-temperature calcinations using cost-effective LiOH and Fe3＋ salts as raw materials.In this strategy,pure mesoporous LiFePO4 microspheres,which are composed of LiFePO4 nanoparticles,were uniformly coated with carbon（1.5nm）.Benefiting from this unique architecture,these mesoporous LiFePO4/C microspheres can be closely packed,having high tap density.The initial discharge capacity of LiFePO4/C microspheres as positive-electrode materials for lithium-ion batteries could reach 165.3 mAh/g at 0.1 C rate,which is notably close to the theoretical capacity of LiFePO4 due to the large BET surface area,which provides for a large electrochemically available surface for the active material and electrolyte.The material also exhibits high rate capability（100 mAh/g at 8 C） and good cycling stability（capacity retention of 92.2%after 400 cycles at 8 C rate）.