镍基合金激光熔覆数值模拟及凝固参数预测

本文采用有限体积法对激光熔覆过程的温度场分布和熔体流动进行了数值模拟.基于CALPHAD相图法计算了基体和粉末的热物理性质,采用三维热源精确预测了凝固过程和温度分布,研究了Marangoni对流对熔池尺寸的影响.在熔池凝固过程中模拟所得出的温度梯度和凝固速度,预测了熔覆层凝固组织的演变趋势,相应的显微组织与实验结果吻合...     

热交换器表面镀层对传热性能的影响

采用化学镀的方法对热交换器表面进行表面改性,使其换热表面沉积一层表面能不同的均匀镀层。传热实验表明,随着磷含量的增大,凝结传热系数增大。进一步可视化实验研究表明,镀层换热表面均表现为珠膜共存状态,增大镀层的磷含量,换热表面促进珠状凝结的效果更加明显。这归于镀层降低了传热表面的表面能值。     

镀层微观结构对凝结换热的影响

通过研究Ni-P化学镀层管不同微观结构对凝结传热的影响,表明用化学镀表面改性的镀管相对于普通的碳钢管,具有明显促进珠状凝结的效果,在凝结过程中表现为珠膜共存状态,可以获得较好的换热性能。同时镀层对换热性能的改善与镀层中纳米相的含量相关,随着纳米相含量的降低,镀层的表面能也随着降低,换热效率得到增强。增加镀层的非晶度可以获得更好的珠状凝结的效果。     

铁基换热面CaCO3析晶污垢结合力分子动力学模拟

为了研究腐蚀产物Fe2O3在污垢与换热表面相互作用时的作用机理,采用分子动力学(MD)方法模拟了Fe和Fe2O3吸附方解石(1-10)晶面的体系,并且对2个体系进行吸附过程的平衡处理,通过计算2个体系吸附后的各种能量推导出吸附结构中结合能的大小,将Fe和Fe2O3吸附方解石(1-10)的2个体系的结合能进行了比较。计算结果表明:Fe2O3吸附方解石(1-10)晶面的结合能要比Fe吸附方解石(1-10)晶面的结合能高,同时,径向分布函数的计算也进一步证明了该结果。该理论计算得出,Fe的腐蚀产物Fe2O3吸附的污垢比Fe吸附的污垢更难以清理。     

基于多尺度晶粒细化演变的TC4加工表层硬度预测

表面层微观组织结构变化决定了零件的宏观性能,准确实现零件加工表层微观组织演变预测,进而提高零件加工表层力学性能(如硬度),是改善零件服役效能以及实现零件长服役寿命可控加工的一种有效方法。切削加工是钛合金TC4零件制造工艺中最基本的加工方法之一,切削过程中材料的剧烈塑性变形导致TC4加工表层微观组织变化复杂,本文针对TC4切削过程中的晶粒细化现象,对不同切削速度(100 ～ 500 m/min)下TC4组织结构多尺度分布特征、晶粒细化演变规律及其对表面材料硬度影响进行了研究。结果表明：TC4加工表层介观尺度(10^-6 ～ 10^-5 m)晶粒细化程度随切削速度提高呈现先增大后减小趋势,切削速度为300 m/min时,加工表面晶粒细化程度达69. 7%,切屑剪切带晶粒尺寸细化至2 ～ 6 μm;微观尺度(10^-8 ～ 10^-7 m)上表现为复杂位错组态和纳米孪晶,纳米孪晶类型主要为 ■压缩孪晶,且纳米孪晶在较高切削速度(> 200 m/min)下产生;基于修正的Z-H晶粒细化模型和纳米孪晶体积分数预...     

溶氧水在Fe（001）表面吸附的第一性原理研究

为了研究溶解氧含量对Fe基换热表面腐蚀行为的影响机理,根据第一性原理,对O2单分子、H2O单分子和溶氧水体系在Fe基换热表面的吸附进行了研究,采用GGA/PBE,近似计算吸附过程中的吸附能量、态密度及布居数变化。计算结果表明:含氧水溶液中溶液与Fe基表面存在表面吸附,水分子趋向于顶位吸附,氧分子趋向于Griffiths吸附;H2O分子在Fe(001)表面吸附而相互作用时,引起了界面双电层电荷分布的变化,使Fe原子失去电子带正电,导致表面电位发生变化;O2分子在Fe(001)晶面吸附时,促使Fe(001)表面原子失去电子,表面电位增加,O2分子与表面Fe原子易于发生电子转移,其中O原子的2p轨道对于O2分子在Fe(001)晶面的吸附起主要作用;随着溶氧水体系中O2分子所占比例的增大,吸附能的绝对值也随之增加,Fe基换热表面相互作用更强。研究探明了不同溶氧量对Fe基换热表面腐蚀的影响规律,为实验研究金属基体腐蚀机理提供了理论参考。     

表面改性对换热面抗垢性能的影响

利用化学镀对换热面进行表面改性,获得了表面自由能不同的镀层.污垢沉积实验表明,经表面改性处理的试样与没有处理的碳钢金属表面试样相比,其污垢沉积速度均明显下降.而经不同工艺处理的表面改性试样中,随非晶相含量的增加,抗垢性能表现出增加的趋势.进一步的电化学腐蚀结果也表明,材质表面的微观结构对抗蚀性的影响趋势与对抗垢性能的影响一致,易于被腐蚀的表面也易于污垢的附着.诱导期的污垢附着量回归公式也被总结出.     

热交换器非晶镀层表面的污垢特性研究

研究了化学镀三元Ni-Cu-P镀层的制备工艺,分析了三元Ni-Cu-P镀层成分、镀速的变化规律。通过DSA100接触角仪测试表明,所得三元Ni-Cu-P镀层均具有较大的接触角及较低的表面自由能。进一步的污垢沉积实验结果表明,与热交换器常用的不锈钢换热表面相比,4种三元Ni-Cu-P镀层表面均明显抑制了污垢的粘附。     

基于大采高液压支架的优化设计

在现场调研实测基础上,分析了浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律,利用ANSYS软件,分析了大采高液压支架在实际工况中所出现的常见问题,提出了大采高液压支架常见问题在设计方面的改进措施。该研究为大采高液压支架的设计及使用维修提供了指导。     

磷含量对化学镀Ni-P层抗垢性能与抗蚀性能的影响

通过调整Ni-P化学镀工艺参数,获得了不同磷含量的镀层,具有非晶、纳米晶及二者混合的微观结构.进一步的污垢沉积实验表明,有Ni-P镀层的试样与没有镀层的碳钢试样相比,其污垢沉积速度均明显下降.同时Ni-P镀层的微观结构对抗垢性能的影响表现为,随镀层中纳米晶的增加,抗垢性能有减弱的趋势,非晶镀层表现出最佳的抗垢性能.电化学腐蚀结果也表明,非晶镀层的抗蚀性最好,随纳米晶的增加,腐蚀电位向低电位方向移动.微观结构对于抗蚀性的影响趋势与对抗垢性能的影响一致.抗垢性能与抗蚀性能有内在的联系,易于被腐蚀的镀层也容易通过"过渡层"的形成而易于污垢的附着.这为充分利用镀层的性能,将镀层应用于热交换器换热面的防垢抗蚀方面,奠定了一定的研究基础.