新型热作模具钢CH95的高温力学和抗磨性能研究

对比研究了CH95钢与H11钢的高温力学及抗磨性能,分析了2种模具钢的组成和微结构对其高温力学性能和抗磨性能的影响,采用透射电子显微镜观察分析了CH95钢试样中碳化物的形貌．结果表明：CH95钢与H11钢相比具有优异的高温力学性能;其优异的高温力学性能和抗磨性能归因于其特定的微观结构;CH95钢中细小且呈弥散分布的MC、M2C强化相的含量较高,使得其在高温下仍可保持优良的力学性能和抗磨性能;稀土可加速CH95钢表面致密氧化物层的形成,提高其强度、韧性、耐磨性和抗剥离能力;而经离子氮化处理后形成的细小且呈弥散分布的合金氮化物亦可起弥散强化作用,从而使得CH95钢在高温高载荷下的抗磨性能明显优于H11钢．     

高温磨损中合金组成体的作用及其相互依赖

作者用其自制的高温磨损试验机考察了不同含碳量的Fe-Cr及Fe-Cr-Mn合金的高温耐磨性。通过数据分析及磨损面和亚表层之结构和组织的观察,论述了共晶碳化物及金属基体在高温磨损条件下对材料耐磨性的贡献和相互依赖性。作者指出,高硬度共晶碳化物在高温磨损过程中能够发挥一定的抵抗磨料的作用而使合金的耐磨性提高;基体组织在高温时的塑性变形是影响合金高温耐磨性的一个重要因素,它直接影响共晶碳化物发挥抵抗磨料作用的程度;Fe-Cr-Mn合金中由于Mn的加入改善了基体组织的性能,使其硬度和高温耐磨性均比Fe-Cr合金的高。     

国产润滑油的压粘系数和固化压力

润滑油的压粘系数和固化压力是弹流理论应用于摩擦学工程设计的关键试验数据。本文报道了20种国产润滑油的压粘系数和其中16种润滑油的最小固化压力的测定结果,并对不同油田的基础润滑油、不同化学结构的合成润滑油和不同用途的工业润滑油的压粘系数和固化压力进行了分析比较。     

油酸修饰TiO2纳米微粒水溶液润滑下GCr15钢摩擦磨损性能研究

用四球摩擦磨损试验机考察了脂肪酸修饰TiO2纳米微粒水溶液润滑下GCr15钢的摩擦磨损性能,并用电子探针和X射线光电子能谱研究了钢球磨损表面边界润滑膜的化学组成和元素分布.摩擦磨损试验结果表明:脂肪酸修饰TiO2纳米微粒在水中具有较好的润滑性能、良好的极压性能及较高的承载能力.添加质量分数为0.1%～1.0%的油酸TiO2纳米微粒可使水的承载能力提高6～12倍,烧结负荷提高51～100%,抗磨减摩性能也有较大提高,卡咬负荷由150N提高至1000～1800N.磨损表面分析表明:油酸TiO2纳米微粒在较高负荷(>300N)下发生了摩擦化学反应,生成含TiO2及油酸复合物的边界润滑膜,从而起减摩抗磨作用     

测定金刚石膜断裂强度及断裂韧性的力控制法研究

人造金刚石膜是一种新材料,断裂强度及断裂韧性是其主要力学性能指标,目前国内、外尚无相应的强度测试方法标准,一般采用类比陶瓷测定断裂强度与断裂韧性的方法进行,即采用位移控制法进行检测,基于金刚石膜是一种硬度比陶瓷更高的材料,本文首次提出对金刚石膜用一种力控制法进行检测,在试验时采用专用的弹性压力头加载,加载速度可调,加载平衡、可靠,收到了很好的效果。     

冲击荷载下C型G550冷弯钢的断裂机理研究

以C型G550薄壁冷弯钢构件为研究对象, 通过材料在不同应变率下的拉伸实验和数值模拟数据得到Johnson-Cook (J-C)本构模型和Johnson-Cook失效模型参数. 通过Abaqus软件模拟了不同冲击荷载作用下C型冷弯钢构件撕裂破坏的全过程, 利用落锤装置轴向冲击试验进行对比, 其实验结果与有限元数值模拟结果有良好的一致性. 此外, 对冲击试样撕裂断口进行微观形貌分析, 得到构件的断裂机理. 结果表明: 随着冲击速度的提高, 冲击力对构件的加载时间增加, 构件需要较大的塑性变形来吸收冲击能量; 冲击速度越高, 裂纹扩展功所占吸收冲击能量的比例越大, 显示出高速下裂纹扩展的能力越好; 冲击速度较高时, 以脆性断裂为主, 断口出现解理面, 甚至在高速变形时发生了绝热剪切破坏.     

一种超高耐久混凝土——梯度结构混凝土

分析超高耐久混凝土的研究现状,提出了一种高耐久、低成本的超高耐久混凝土--梯度结构混凝土(Gradient Structural Concrete,简称GSC),采用电量法和氯离子扩散系数法来评价梯度结构混凝土的抗氯离子渗透性能,最后进行梯度结构混凝土的寿命预测与成本分析.结果表明,高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)、无细观界面过渡区水泥基复合材料(Meso-interfacial transition zone-free cement-based materials,简称 MIF)和梯度结构混凝土MIF-HPC的6 h导电量和氯离子扩散系数的排列顺序均为:HPC>MIF-HPC>MIF,其抗氯离子渗透性能排列顺序为:MIF>MIF-HPC>HPC.梯度结构混凝土的成本会有所增加,但由于其氯离子渗透性能大幅降低,其使用寿命得到大幅延长,使得其年损耗费用大幅下降.     

残余奥氏体含量对马氏体高强钢滑动磨损性能的影响

对3种不同残奥(RA)含量的马氏体高强钢进行干滑动摩擦磨损试验, 研究RA含量对其磨损性能的影响. 利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等对试验后的磨损表面及横截面显微组织进行表征. 结果表明, RA含量越高, 磨损表面越光滑, 摩擦系数和磨损率越小, 也即马氏体高强钢的耐磨性越好. 磨损引起的大应变使RA发生应变诱导马氏体相变, 导致硬度和硬化层厚度显著增大. RA含量最高的HT3试样的硬度提高了18.3%, 硬化层厚度达70μm. 相比RA含量低的试样, HT3试样表现出很好的耐磨性. 这是因为马氏体相变使硬度逐步增加, 抗裂纹萌生能力提高; 同时由于亚表面良好的韧性, 可延缓和阻止裂纹扩展, 使得点蚀和剥落不易形成. 因此, 要提高马氏体高强钢的耐磨性, 除了硬度要求外, 还需要考虑其亚表面韧性.     

高强钢筋混凝土单向板在非接触爆炸下的抗爆性能研究

钢筋混凝土(RC)单向板是桥梁建设的重要组成部分. 对6块高强RC单向板进行非接触爆炸试验, 研究HRB400、HRB500和HTRB600高强RC单向板的抗爆性能, 分析爆炸后试件的破坏形态和参数. 结果表明 非接触爆炸下, 3种类型高强钢筋混凝土单向板的破坏形态相似, 单向板整体响应后出现弯曲破坏, 侧表面出现多条弯曲破坏裂缝; 在2.5kgTNT作用下的HTRB600高强RC单向板的裂缝数量和裂缝类型与2.1kgTNT作用下的HRB500高强RC单向板和1.7 kgTNT作用下的HRB400高强RC单向板差别不大, 相差范围在1条裂缝以内; HTRB600高强RC单向板在承受更大载荷时, 其平均加速度峰值比低载荷下HRB500、HRB400高强RC单向板分别增加45.1%和88.6%, 其抗弯承载力更好, 刚度更大.     

波形钢板-UHPC组合桥面板结构截面优化

对实腹式波形顶板-UHPC(超高性能混凝土)组合桥面板进行了改进, 采用空腹式结构建立波形钢板-UHPC组合桥面板有限元模型, 研究UHPC层厚度、波形钢板厚度、波形长度、下缘板宽度和波形高度等截面参数变化对组合桥面板受力特性的影响, 并确定其合理取值范围. 在此基础上, 通过理想点法对参数组合进行优化, 得到合理的参数匹配. 研究结果表明 相较于实腹式组合桥面板, 优化后的组合桥面板自重减小35%, 钢板弯折处应力减小16%; 相较于正交异性钢桥面板, 桥面板用钢量减小7%, 顶板与U肋连接位置应力减小47%.