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核电站乏燃料水池水下ACFM焊缝缺陷检测系统研究 被引量:1
1
作者 沈光耀 张晓春 +2 位作者 朱加雷 李丛伟 田正磊 精密成形工程 北大核心 2025年第1期223-231,共9页
目的针对核电站乏燃料水池钢覆面焊缝缺陷的水下检测需求,开发一种基于交流电磁场检测(ACFM)技术的水下缺陷检测系统,以检测和识别焊缝中的微小漏点,进而确保乏燃料水池的结构完整性和运行安全。方法采用有限元模拟结合实验验证的研究... 目的针对核电站乏燃料水池钢覆面焊缝缺陷的水下检测需求,开发一种基于交流电磁场检测(ACFM)技术的水下缺陷检测系统,以检测和识别焊缝中的微小漏点,进而确保乏燃料水池的结构完整性和运行安全。方法采用有限元模拟结合实验验证的研究方法。首先,采用三代核电乏燃料水池钢覆面的主要材料S32101双向不锈钢作为研究对象,利用COMSOL Multiphysics软件建立ACFM的缺陷检测模型,并对激励频率、激励电流进行优化分析。其次,研制了适用于核电水下环境的ACFM缺陷检测设备,并通过水压、电磁干扰、辐照试验来验证设备的可靠性。结果当激励频率为1~5 kHz并采用较大的激励电流时,可以获得最佳的检测效果;试验结果表明,系统在辐照水下环境中具有良好的适用性,能够有效检测并识别出直径为0.1 mm的微孔贯穿缺陷及3 mm×0.2 mm×0.5 mm的浅表缺陷。结论综合仿真分析、设备研制和实验验证的结果可知,所开发的水下ACFM缺陷检测系统能够满足核电站乏燃料水池钢覆面焊缝缺陷的水下检测需求,为核设施水下缺陷的早期预警和漏点判定提供了有效的技术手段。 展开更多
关键词 乏燃料水池 S32101 水下缺陷检测 交流电磁场检测 试验
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基于CEL方法的6005A铝合金搅拌摩擦焊数值模拟研究 被引量:1
2
作者 李娅娜 解飞飞 张生芳 精密成形工程 北大核心 2025年第1期1-8,共8页
目的研究6005A铝合金搅拌摩擦焊接全过程温度场及焊后残余应力的分布规律。方法基于耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)方法,应用Johnson-Cook本构模型,并采用质量缩放技术,建立搅拌摩擦焊热力耦合仿真模型,模拟分析6005A铝合金搅拌摩擦焊不同阶... 目的研究6005A铝合金搅拌摩擦焊接全过程温度场及焊后残余应力的分布规律。方法基于耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)方法,应用Johnson-Cook本构模型,并采用质量缩放技术,建立搅拌摩擦焊热力耦合仿真模型,模拟分析6005A铝合金搅拌摩擦焊不同阶段的温度场变化和焊后应力分布情况。通过红外热像仪温度场试验、X射线应力场试验和宏观形貌试验,对数值模型进行验证。结果在下压与预热停留阶段,温度快速升高至545℃,且呈对称分布;在焊接阶段,焊缝区域最高温度为546℃,出现在返回侧,返回侧温度略高于前进侧温度,呈不对称分布。焊后残余应力集中在焊缝中心两侧40 mm范围内,垂直于焊缝方向的横向/纵向残余应力分布曲线呈“M”形;残余应力在焊缝两侧呈不对称分布,表现为返回侧残余应力高于前进侧残余应力,其中最大纵向残余应力为−174 MPa,最大横向残余应力为206 MPa,应力最大点均出现在返回侧。待测点实测温度与模拟温度误差不超过5%;待测点实测残余应力与仿真值吻合较好,横/纵向残余应力误差分别为16.3%、16.45%;模拟焊缝与实际焊缝宏观形貌吻合较好。结论在搅拌摩擦焊过程中,材料流动不充分使返回侧温度略高于前进侧温度,而焊接过程中不均匀的热分布导致焊后残余应力也呈返回侧数值略高于前进侧数值的不对称分布;通过将试验和模拟得出的温度场、应力场、宏观形貌进行对比分析,可知试验与仿真误差较小,数值模型能够反映真实的焊接过程,从而验证了6005A铝合金CEL数值模型的正确性。 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 6005A铝合金 CEL方法 温度场 残余应力
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大型模锻件低能耗省力整体成形研究现状、挑战与展望 被引量:1
3
作者 张大伟 精密成形工程 北大核心 2025年第4期10-34,共25页
随着航空、航天领域整体成形的关键承力构件的尺寸不断加大,所需成形设备吨位以及单件产品的能耗、成本居高不下。大型模锻件的低能耗省力成形可从变形抗力、承载变形面积、工艺过程3个方面发展实施技术。局部加载能减小承载变形面积,... 随着航空、航天领域整体成形的关键承力构件的尺寸不断加大,所需成形设备吨位以及单件产品的能耗、成本居高不下。大型模锻件的低能耗省力成形可从变形抗力、承载变形面积、工艺过程3个方面发展实施技术。局部加载能减小承载变形面积,控制应力状态,降低接触面压力,同时具有一定柔性成形能力,便于调控材料流动,在成形过程中实现材料体积再分配,从而有效降低成形载荷,并可降低制坯到终锻全制造流程的能耗,为采用难变形材料的大型模锻件低能耗成形制造开辟了一条可行途径。其实现方式多样、适用对象迥异,对设备功能要求不同,短流程、低成本绿色制造的推广应用仍面临挑战。本文归类了锻造过程中的能量消耗,总结了锻造力的影响因素,讨论了低能耗省力成形的实施途径;评述了现有3类局部加载整体成形大型复杂构件的方法及其应用,特别是对筋板类构件成形制造的工业应用;着重阐明了采用模具分区方式进行局部加载成形过程中的材料流动特征,从理论上阐明了摩擦对局部加载成形中材料流动的正面影响,指出了成形过程中材料流动控制方法;讨论了大型复杂构件局部加载成形实现设备的挑战及要求,指明了大型模锻件断续局部加载成形进一步应用发展需要解决的关键技术问题及潜在的应用场景。 展开更多
关键词 断续局部加载 大锻件 省力成形 材料流动 液压机
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不同模具齿形下管壳件缩径成形有限元分析
4
作者 李红军 詹劲 +3 位作者 张弛 张成俊 杜玮 陈伟 精密成形工程 北大核心 2025年第3期207-215,共9页
目的提高管壳体缩径成形工艺的成形质量,探究不同模具齿形对管壳件缩径成形过程的影响。方法基于ABAQUS有限元模拟软件,利用隐式动力学算法,建立管壳件环矢缩径工艺有限元模型,在模具齿形为梯形、矩形、三角形、弧形条件下,研究不同模... 目的提高管壳体缩径成形工艺的成形质量,探究不同模具齿形对管壳件缩径成形过程的影响。方法基于ABAQUS有限元模拟软件,利用隐式动力学算法,建立管壳件环矢缩径工艺有限元模型,在模具齿形为梯形、矩形、三角形、弧形条件下,研究不同模具下管壳件缩径成形工艺的等效应力、应变及表面特征。结果沿轴向路径,不同模具下的管壳件应力均呈现由变形区到管件两端逐渐递减的趋势,但在矩形和三角形模具下,管壳件应力在模具边角处出现先增大再减小的趋势。沿径向路径,三角形模具下的管壳件应变呈“M”形分布趋势,其余模具下管件应变则近似呈“W”形分布趋势。结论在管壳件缩径成形工艺中,选择合适的模具齿形能有效提高管壳件变形后的结构稳定性并使管壳件的整体塑性变形趋于稳定,梯形模具下管件变形后的结构稳定性最强,三角形模具下的最弱。 展开更多
关键词 管壳件 环向缩径 表面特征 起皱均匀 ABAQUS 有限元分析
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TA2/5083异种合金电弧熔钎焊接头组织和性能研究
5
作者 廖志谦 雷小伟 +7 位作者 胡伟民 马照伟 余巍 路全彬 常云峰 方乃文 于华 林三宝 精密成形工程 北大核心 2025年第4期234-242,共9页
目的研究钛铝异种合金电弧熔钎焊接头微观组织与力学性能的分布特征,分析电弧熔钎焊在钛铝异种合金连接中的可行性与优势。方法采用5183焊丝和交流TIG电弧优化焊接工艺,以较低的热输入实现钛铝异种合金的熔钎焊连接,利用光学显微镜与扫... 目的研究钛铝异种合金电弧熔钎焊接头微观组织与力学性能的分布特征,分析电弧熔钎焊在钛铝异种合金连接中的可行性与优势。方法采用5183焊丝和交流TIG电弧优化焊接工艺,以较低的热输入实现钛铝异种合金的熔钎焊连接,利用光学显微镜与扫描电子显微镜,对焊接接头的微观结构进行详细分析,并对焊接接头进行显微硬度测试与拉伸性能测试。结果采用TIG熔钎焊可以获得满足NB/T 47013Ⅱ级要求的焊接接头。熔钎焊接头的Ti/Al界面处形成了锯齿状金属间化合物层,厚度为1.6~3.4μm,成分主要为TiAl3和AlTi3;接头平均拉伸强度为127 MPa,断裂位置位于铝合金熔合线附近。结论金属间化合物层并未对接头强度造成不良影响,焊缝的平均硬度高于铝合金母材及其热影响区硬度,采用电弧熔钎焊技术进行钛铝异种合金焊接,能够获得组织性能较好的焊接接头。 展开更多
关键词 钛/铝异种合金 电弧焊 熔钎焊 显微组织 力学性能
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面向重型水轮机的高强韧焊接材料及技术研究进展
6
作者 王星星 王远航 +15 位作者 卢一凡 石如星 刘怀亮 彭岩 凌自成 张雷 陈小明 潘昆明 耿在明 张雷 马怀立 杨杰 王威 土比木乃 赵永军 王文德 精密成形工程 北大核心 2025年第3期19-30,共12页
重型水轮机作为水电机组的核心部件,其性能和可靠性直接关系到水电机组的稳定运行与长效发挥。焊接工艺在水轮机制造中起着关键作用,焊接材料的正确选用直接决定了水轮机的服役可靠性。随着水电技术的不断发展以及对大规模、高效率水电... 重型水轮机作为水电机组的核心部件,其性能和可靠性直接关系到水电机组的稳定运行与长效发挥。焊接工艺在水轮机制造中起着关键作用,焊接材料的正确选用直接决定了水轮机的服役可靠性。随着水电技术的不断发展以及对大规模、高效率水电机组的需求日益增长,水轮机所需材料的性能标准也在不断提高。在高水头、大容量水电机组中,水轮机承受着极大的机械载荷与恶劣的工作环境,因此对焊接材料的强度、韧性及耐腐蚀性能提出了更严苛的要求。本文综述了重型水轮机高强韧焊接材料的研究进展,针对转轮、导叶及蜗壳等关键部件在高水头、大容量水电机组中的应用特点,探讨了制造过程中焊接材料及技术的关键问题。系统分析了重型水轮机用马氏体不锈钢、高强钢及复合材料研究领域的国内外动态,重点关注了锻焊结合、增材制造及表面强化等新技术,提出了优化焊接材料强度、韧性和耐腐蚀性能的全生命周期制造策略,旨在优化焊接材料的综合性能,确保水轮机在各种工作条件下的可靠性与长期稳定运行。 展开更多
关键词 水电机组 水轮机 焊接 增材制造 表面强化 马氏体不锈钢
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Sm对AZ31-0.5Ni镁合金组织与性能影响的研究
7
作者 罗宁 林贵强 +5 位作者 娄崟崟 何人桂 韩宝军 李小康 杨初斌 刘勇 精密成形工程 北大核心 2025年第5期67-76,共10页
目的 以AZ31-0.5Ni合金为基础,通过添加不同含量稀土元素Sm,制备不同合金成分的镁合金,研究合金的组织与性能,以获得综合性能良好的可溶性镁合金,为开发低成本高强度的可溶性镁合金提供依据。方法 采用电阻炉对铸态合金进行熔炼,对获得... 目的 以AZ31-0.5Ni合金为基础,通过添加不同含量稀土元素Sm,制备不同合金成分的镁合金,研究合金的组织与性能,以获得综合性能良好的可溶性镁合金,为开发低成本高强度的可溶性镁合金提供依据。方法 采用电阻炉对铸态合金进行熔炼,对获得的铸态合金进行热挤压以制备出挤压态合金。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段对合金组织进行观察,并对合金的力学性能与腐蚀性能进行研究。结果 在铸态合金中,随Sm含量的增加,Mg17Al12含量减少,Al2Sm相不断增多,且Al11Sm3形态会发生一定改变。在挤压态合金中,Sm含量的增加能提高合金屈服强度,当Sm的质量分数为4%时,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为270 MPa、180 MPa和13.7%。随Sm含量的增加,合金的腐蚀速率不是单调变化。Al2Sm、Mg17Al12、Al11Sm3与α-Mg基体之间的相对电势差分别约为390、300和200 mV,这可能是导致腐蚀速率变化的内在原因。结论 Sm可以改善AZ31-0.5Ni合金的屈服强度,本实验结果可为低成本高强度可溶性镁合金的开发提供依据。 展开更多
关键词 镁合金 微观组织 腐蚀速率 力学性能
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基于WebGL的STL模型可视化技术在铸造CAE系统中的应用
8
作者 刘晶峰 李洪友 +1 位作者 蹇崇军 尤芳怡 精密成形工程 北大核心 2025年第1期183-192,共10页
目的为了适应铸造CAE技术的网络化趋势,满足铸造CAE系统前置处理模块对STL模型高级渲染的功能性需求,开发一款足以媲美OpenGL渲染环境下复杂三维图形渲染效果的Web版的STL模型查看器程序——STLViewer。方法仿效Windows桌面程序的运行... 目的为了适应铸造CAE技术的网络化趋势,满足铸造CAE系统前置处理模块对STL模型高级渲染的功能性需求,开发一款足以媲美OpenGL渲染环境下复杂三维图形渲染效果的Web版的STL模型查看器程序——STLViewer。方法仿效Windows桌面程序的运行方式和界面风格,选择单页面设计方案。选用Visual Studio 2019开发平台,利用HTML5、CSS3和JavaScript技术设计程序界面。深入研究基于WebGL的STL模型可视化技术,按照依托场景环境活动模型渲染的技术路线,进行STLViewer各功能模块的开发。结果设计并实现了STLViewer,该程序功能完整性良好、内部逻辑结构合理高效。STLViewer融隐式交互和显式交互于一体,具有本地STL模型的随机性访问、活动模型的多样化交互、模型姿态的智能化跟踪、视图动画的多方式呈现、模型导出的便捷化操作等特点,实现了网络环境下STL模型的高级渲染功能。结论STLViewer作为一款性能卓越的STL模型查看器程序,既可辅助用户制订合理的网格剖分方案,又能带来优良的用户体验,在实际应用中得到了良好效果。 展开更多
关键词 铸造CAE系统 STL模型 WEBGL 可视化 智能制造
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航天用铝合金渐进成形韧性断裂数值预测的研究进展
9
作者 高正源 李沛豪 +7 位作者 李正芳 安治国 李治兵 孙鹏飞 任重 李江 张义 乔正阳 精密成形工程 北大核心 2025年第6期129-142,共14页
随着现代工业的进步,为了满足航天制造和汽车工业领域日益增长的高精度定制零件需求,轻量化制造已成为航天和汽车工业的重要发展方向,其中渐进成形技术以其柔性无模的特性满足了高精度、低成本、个性化生产的需求。铝合金因其优异的比... 随着现代工业的进步,为了满足航天制造和汽车工业领域日益增长的高精度定制零件需求,轻量化制造已成为航天和汽车工业的重要发展方向,其中渐进成形技术以其柔性无模的特性满足了高精度、低成本、个性化生产的需求。铝合金因其优异的比强度和成形性,成为渐进成形的首选材料,但其在复杂应力条件下易发生韧性断裂,这对零件的质量和性能提出了挑战。近年来,随着计算机等相关学科的进步,有限元仿真技术与相关韧性断裂准则已成为预测铝合金成形断裂缺陷的重要手段。本文总结了材料发生塑性变形时的本构模型,并对宏观场景下快速预测的耦合韧性断裂准则与微观分析和高精度模拟的非耦合韧性断裂准则的研究现状进行了详尽综述,探讨了各类本构模型和断裂准则在渐进成形中的适用性和精度,同时分析了通过优化网格尺寸、温度和刀具路径等工艺参数来提高成形性能并提升断裂预测精度的方法。最后,结合实验与数值仿真结果,验证了数值仿真在预测韧性断裂缺陷方面的准确性,并综述了工艺参数对材料韧性断裂预测精度的影响。在此基础上,未来应聚焦于提升铝合金渐进成形性能和断裂预测精度,发展更精确的本构模型与韧性断裂准则,优化温度、网格尺寸和刀具路径等工艺参数。同时,探索新型铝合金及复合材料的断裂预测方法,结合多场耦合仿真技术,为高端制造中的应用提供支持。 展开更多
关键词 渐进成形 韧性断裂 铝合金 有限元分析 数值预测 断裂模型
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基于机器视觉的铜管锯齿伤智能识别与软件实现
10
作者 刘劲松 臧雪颖 +3 位作者 陈大勇 宋鸿武 刘昆 云红杰 精密成形工程 北大核心 2025年第2期130-140,共11页
目的锯齿伤作为铜管材首要的缺陷,会造成管材后续二次加工开裂和服役破裂等严重问题,对缺陷进行高效、定量化的统计及分析是产品质量管控的关键性难点,也是铜管加工行业的空白。针对这一问题,基于机器视觉方法,设计并开发了铜管材锯齿... 目的锯齿伤作为铜管材首要的缺陷,会造成管材后续二次加工开裂和服役破裂等严重问题,对缺陷进行高效、定量化的统计及分析是产品质量管控的关键性难点,也是铜管加工行业的空白。针对这一问题,基于机器视觉方法,设计并开发了铜管材锯齿伤缺陷智能识别算法和系统。方法首先,基于自适应阈值算法,设计采用一系列的降噪算法,实现锯齿伤管材横截面轮廓识别。其次,定义了锯齿伤缺陷占比的计算规则,通过算法优化,实现了开口和闭口2种锯齿伤的成功识别和缺陷占比的计算。最后,借助Python语言构建了图形用户界面(GUI)系统,完成了锯齿伤缺陷统计的软件化。结果通过对智能识别算法和实验获得的锯齿伤缺陷占比进行对比,发现相对误差保持在1%~2%,证明缺陷智能识别算法具有可行性和高精度。结论该系统可以有效地实现铜管锯齿伤缺陷识别和占比的定量、高效统计与分析。 展开更多
关键词 精密铜管 机器视觉 锯齿伤 缺陷识别 缺陷占比
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装饰膜厚度对MIM-IMD制品成型质量的影响规律研究
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作者 金鑫 梁向京 +3 位作者 黄常翼 黄振敏 严岿 郭巍 精密成形工程 北大核心 2025年第7期236-245,共10页
目的探讨聚丙烯(PP)装饰膜厚度对微孔发泡-模内装饰(MIM-IMD)注塑成型制品性能的调控机制,以优化泡孔结构、表面质量及力学性能。方法采用MIM-IMD工艺,通过控制装饰膜厚度(0.10~0.30 mm),对不同膜厚样品进行力学测试,并结合扫描电镜(SEM... 目的探讨聚丙烯(PP)装饰膜厚度对微孔发泡-模内装饰(MIM-IMD)注塑成型制品性能的调控机制,以优化泡孔结构、表面质量及力学性能。方法采用MIM-IMD工艺,通过控制装饰膜厚度(0.10~0.30 mm),对不同膜厚样品进行力学测试,并结合扫描电镜(SEM)观察泡孔结构和表面形貌。结果随着装饰膜厚度的增加,垂直于熔体流动方向的芯层泡孔最大直径上升,泡孔平均直径和密度先上升后下降,而平行熔体流动方向的芯层厚度减小,泡孔平均直径上升,泡孔密度先上升后下降,且覆膜侧的泡孔平均直径和密度均高于无膜侧的;当膜厚为0.1 mm时,发泡零件表面缺陷较少,表面粗糙度最低,继续增加膜厚,则气孔和凹陷增多;随着膜厚的增加,发泡零件表面的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度呈上升趋势。结论装饰膜厚度显著影响了泡孔结构的非对称分布情况,当装饰膜厚度增加时,滞热效应增强,覆膜侧熔体温度升高,为泡孔生长提供了更多时间。当膜厚超过0.2 mm时,气体逃逸加剧,泡孔质量下降;装饰膜有效改善了表面质量,但增加膜厚后,膜能被熔体加热到更高的温度,导致发泡零件表面缺陷增加;装饰膜通过改善发泡零件内部泡孔结构提高了其力学性能,增加膜厚可进一步提升对基材的保护作用。 展开更多
关键词 聚丙烯 微孔发泡注塑 模内装饰 微观结构 力学性能
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大截面变化率铝合金异形管整体液力成形工艺设计与优化
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作者 陈明 刘鑫 +5 位作者 徐勇 解文龙 黄新越 王晟诚 赵长坚 张士宏 精密成形工程 北大核心 2025年第1期43-50,共8页
目的针对某大截面变化率空心构件成形难的问题,采用液力成形的方法进行成形并对其生产工艺进行优化。方法首先针对目标零件,通过压扁截面处对称及圆截面处对称2种不同的对称方式设计了A型结构和B型结构,通过有限元模拟对比了同一加载路... 目的针对某大截面变化率空心构件成形难的问题,采用液力成形的方法进行成形并对其生产工艺进行优化。方法首先针对目标零件,通过压扁截面处对称及圆截面处对称2种不同的对称方式设计了A型结构和B型结构,通过有限元模拟对比了同一加载路径下2种不同结构的成形特点,选取了成形效果较好的A型结构进行成形工艺研究,建立了A型结构的成形分区图,继而根据成形分区图进行了正交试验设计。结果在同一种加载路径下,A型结构成形的目标零件最大减薄率明显小于B型结构成形的目标零件最大减薄率,且在成形过程中,B型结构压扁特征处易出现褶皱或起皱趋势,而A型结构压扁特征处壁厚分布更加均匀,A型结构成形效果优于B型结构成形效果。优化后的工艺参数如下:压制压力为2 MPa、初始压力为7 MPa、成形压力为15 MPa、轴向进给为13 mm,成形零件最大减薄率为15.9%。结论经成形分区图指导设计的正交成形试验结果均符合设计要求,成形分区图的设立对成形试验的设计具有指导作用;采用优化后的工艺参数获得了较好的试验效果,可为工业生产提供指导。 展开更多
关键词 大截面变化率 管材液力成形 结构设计 正交试验 工艺优化
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TiZrNiCoNbSn高熵钎料钎焊Ti_(2)AlNb合金接头微观组织与性能
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作者 李鹏 王景宽 +7 位作者 秦志伟 丁志杰 马雄 姚佳 孙华为 程亚芳 常云峰 董红刚 精密成形工程 北大核心 2025年第4期217-225,共9页
目的针对传统Ti基钎料钎焊Ti_(2)AlNb合金时易形成大量Ti-Cu、Ti-Ni等脆性金属间化合物进而导致接头性能恶化的共性难题,明晰钎焊温度对接头组织与力学性能的影响规律。方法自主设计并制备了TiZrNiCoNbSn高熵钎料用于Ti_(2)AlNb合金的... 目的针对传统Ti基钎料钎焊Ti_(2)AlNb合金时易形成大量Ti-Cu、Ti-Ni等脆性金属间化合物进而导致接头性能恶化的共性难题,明晰钎焊温度对接头组织与力学性能的影响规律。方法自主设计并制备了TiZrNiCoNbSn高熵钎料用于Ti_(2)AlNb合金的真空钎焊连接,同时选取4个温度梯度(1150、1175、1200、1225℃)进行钎焊实验,采用EPMA方法对界面元素分布情况和特征相进行定性与定量分析,分别借助SEM和XRD观察接头微观组织与断口形貌、鉴定断口物相,并评定不同钎焊温度下接头的剪切强度。系统研究了不同钎焊温度下接头的微观组织形貌和力学性能,构建了“工艺参数-微观组织-力学性能”之间的映射关系。结果不同钎焊温度下的接头均获得了冶金结合良好的界面,钎缝主要由B2、Ti_(2)(Ni,Co)、Zr_(5)Sn_(3)、(Ti,Nb)_(ss)和(Ti,Zr)(Ni,Co,Al)相组成。随着钎焊温度的升高,钎缝中脆性金属间化合物Zr_(5)Sn_(3)相逐渐减少,但同时过高的钎焊温度会促使接头组织粗大。在1200℃/10 min的工艺条件下,接头平均剪切强度达到222.7 MPa,断裂模式为脆性断裂。结论采用TiZrNiCoNbSn高熵钎料能够实现Ti_(2)AlNb合金的可靠连接,升高钎焊温度可以减少钎缝中脆性金属间化合物的数量、改变其分布位置,但过高的钎焊温度会对接头产生不利影响,削弱接头的力学性能。 展开更多
关键词 Ti_(2)AlNb合金 真空钎焊 高熵钎料 微观组织 力学性能
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电解辅助微电铸法制备微混合器镍金属模具
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作者 杜立群 王忠民 +2 位作者 郭柄江 刘柄男 尚柄泽 精密成形工程 北大核心 2025年第8期169-179,共11页
目的采用微电铸技术在不锈钢基底上进行微混合器镍金属模具的制备,以满足对高载荷下长期高精度的使用要求。方法为获得与镍铸层具有较高界面结合强度的金属基底,采用Materials Studio软件模拟了3种不锈钢基底(304、316和S136)与镍铸层... 目的采用微电铸技术在不锈钢基底上进行微混合器镍金属模具的制备,以满足对高载荷下长期高精度的使用要求。方法为获得与镍铸层具有较高界面结合强度的金属基底,采用Materials Studio软件模拟了3种不锈钢基底(304、316和S136)与镍铸层的分离功。此外,采用电解刻蚀方法提高了镍铸层与S136不锈钢的界面结合强度,并通过实验对电解刻蚀参数进行了优选。通过垂直拉伸法验证了分子动力学求解分离功的可靠性,并测量了较优刻蚀参数下和未刻蚀时镍铸层与S136不锈钢间的界面结合强度。结果S136不锈钢与镍铸层的分离功最大,界面结合强度最高,更适合作为微混合器镍金属模具的基底。通过分子动力学得到的3种不锈钢基底与镍铸层的分离功与实际的界面结合强度变化趋势相同。在刻蚀时间为60 s、刻蚀电压为10 V条件下,能获得合适的刻蚀深度、单边侧蚀量以及较大的表面粗糙度,该参数是提高界面结合强度的较优参数。刻蚀后镍铸层与S136不锈钢的界面结合强度为29.56 MPa,相较于未刻蚀时提高了218%。结论基于以上仿真和实验结果,制备了满足要求的微混合器镍金属模具,其模芯高度为59.3~61.4μm,最小线宽为60.2~61.5μm。 展开更多
关键词 界面结合强度 微电铸 电解刻蚀 微混合器 分子动力学
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不同成分奥氏体不锈钢激光焊接工艺研究
15
作者 刘辉 黄苏 张晓庆 精密成形工程 北大核心 2025年第8期213-221,共9页
目的采用光纤激光器对304和节镍型201奥氏体不锈钢进行激光对接试验,研究工艺参数对激光对焊接头力学性能、宏观形貌和显微组织的影响。方法基于三因素三水平正交试验法设计试验方案,对2 mm厚304和201奥氏体不锈钢进行激光对接焊接,以... 目的采用光纤激光器对304和节镍型201奥氏体不锈钢进行激光对接试验,研究工艺参数对激光对焊接头力学性能、宏观形貌和显微组织的影响。方法基于三因素三水平正交试验法设计试验方案,对2 mm厚304和201奥氏体不锈钢进行激光对接焊接,以抗拉强度为指标,通过极差分析法优化焊接工艺。进一步研究工艺参数对焊缝成形、接头力学性能和微观组织的影响。结果焊接速度对接头拉剪力的影响最大,其次是离焦量,焊接功率的影响最小。焊缝中心区域显微硬度高于两侧304和201奥氏体不锈钢热影响区及母材区显微硬度。304和节镍型201奥氏体不锈钢激光焊对接焊缝成形良好,焊缝中心为细小的柱状树枝晶组织,熔合区为沿垂直于熔合线方向生长的粗大柱状晶组织。304和201奥氏体不锈钢激光焊对接接头存在的主要焊接缺陷为气孔,其产生主要受焊接速度和离焦量的影响,该缺陷会严重降低接头的力学性能。结论在给定试验参数范围内,最优工艺参数如下:焊接功率为1.4 kW,焊接速度为0.025 m/s,离焦量为−1 mm。可获得成形美观、性能优良的焊接接头,抗拉强度为724.33 MPa。 展开更多
关键词 304不锈钢 201不锈钢 激光焊接 显微组织 力学性能
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埋弧焊热输入对Q355B厚板焊接接头组织及性能的影响
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作者 孙艳芬 朱天一 田松亚 精密成形工程 北大核心 2025年第2期122-129,共8页
目的确定Q355B厚板埋弧焊的最佳热输入参数,分析热输入对其焊接接头组织和性能的影响规律。方法选取32 mm厚Q355B钢板,选用H10Mn2焊丝和SJ101焊剂,匹配27.43、30.17、34.97、39.00 kJ/cm 4种热输入进行焊接。采用光学显微镜、洛氏显微... 目的确定Q355B厚板埋弧焊的最佳热输入参数,分析热输入对其焊接接头组织和性能的影响规律。方法选取32 mm厚Q355B钢板,选用H10Mn2焊丝和SJ101焊剂,匹配27.43、30.17、34.97、39.00 kJ/cm 4种热输入进行焊接。采用光学显微镜、洛氏显微硬度计、液压万能试验机和摆锤冲击试验机分别对接头组织、硬度、拉伸性能和冲击性能进行测试。结果当热输入为27.43 kJ/cm时,焊缝和粗晶区组织以铁素体为主,存在少量的珠光体和贝氏体,接头硬度为83HRB~90.5HRB,抗拉强度为524.5 MPa,冲击功为112.7 J和121.3 J;当热输入增加到30.17 kJ/cm时,焊缝组织基本无变化,粗晶区铁素体和珠光体增多,粒状贝氏体减少,接头硬度为82.7HRB~88.7HRB,抗拉强度为518 MPa,冲击功为121 J和132 J;继续增加热输入到34.97 kJ/cm,焊缝和粗晶区块状铁素体增多,粒状贝氏体和珠光体减少,晶粒变粗大且出现魏氏组织,接头硬度为83.5HRB~88.1HRB,抗拉强度为522 MPa,冲击功为106.7 J和118 J;当热输入达到39 kJ/cm时,焊缝以块状铁素体为主,同时存在少量的先共析铁素体和珠光体,与34.97 kJ时相比,粗晶区组织基本无变化,接头硬度为83.1HRB~85.8HRB,抗拉强度为516 MPa,冲击功为92.3 J和91.7 J。结论随热输入的增加,焊缝和热影响区组织变粗大,热影响区会出现魏氏组织;同时焊接接头的强度和硬度呈下降趋势,冲击性能呈先增大后减小的趋势;当热输入为30.17 kJ/cm时,焊接接头的组织和综合力学性能最好。 展开更多
关键词 Q355B厚板 埋弧焊工艺 低中高热输入 焊缝和热影响区组织 焊接接头力学性能
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Ag基钎料钎焊SiC_(f)/SiC复合材料异质接头组织性能研究
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作者 张瑜 张宏强 +3 位作者 梅寒 赵伟 徐彦强 郭伟 精密成形工程 北大核心 2025年第5期113-122,共10页
目的 解决SiC_(f)/SiC复合材料与镍基高温合金异质钎焊接头中相容性差、组织反应复杂的问题。方法采用多种Ag基钎料实现了SiC_(f)/SiC复合材料的同质与异质钎焊连接。通过SEM与热力学计算探究了不同钎料对异质钎焊接头微观组织与剪切性... 目的 解决SiC_(f)/SiC复合材料与镍基高温合金异质钎焊接头中相容性差、组织反应复杂的问题。方法采用多种Ag基钎料实现了SiC_(f)/SiC复合材料的同质与异质钎焊连接。通过SEM与热力学计算探究了不同钎料对异质钎焊接头微观组织与剪切性能的影响,揭示了异质接头组织及物相的调控机理。结果 通过对接头微观组织进行多界面表征分析,对比分析了同质与异质接头组织的差异,揭示了活性元素Ti对SiC_(f)/SiC复合材料接头微观组织的调控作用。AgCuTi钎料钎焊异质接头形成了TiC层,实现了SiC_(f)/SiC复合材料侧薄弱界面的强化,该接头微观组织均匀且无缺陷。AuCuPd钎料钎焊异质接头因Ni、Si、Pd元素的剧烈反应而导致接头存在较多脆性相与裂纹。AgCuTi钎料钎焊异质接头的强度达59 MPa,是AgCuPd的2倍,且与同质接头强度相近。结论 活性元素Ti的添加有效改善了SiC_(f)/SiC复合材料的润湿性及异质界面连接性,接头微观组织均匀、接头性能较高。 展开更多
关键词 钎焊 SiC_(f)/SiC复合材料 镍基高温合金 微观组织 力学性能
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电脉冲诱导下AZ31镁合金动态再结晶与β-Mg_(17)Al_(12)相低温溶解的协同机制影响
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作者 高翔宇 严仁杰 +3 位作者 张涛 王艳艳 郭应龙 邹金超 精密成形工程 北大核心 2025年第7期62-68,共7页
目的探讨了电脉冲处理对轧制态AZ31镁合金显微组织演变及力学性能的影响机制。方法通过调控电流密度和频率,结合金相观察、XRD分析、力学性能测试及断口形貌表征,揭示了电脉冲处理诱导动态再结晶与β-Mg_(17)Al_(12)相低温溶解的协同作... 目的探讨了电脉冲处理对轧制态AZ31镁合金显微组织演变及力学性能的影响机制。方法通过调控电流密度和频率,结合金相观察、XRD分析、力学性能测试及断口形貌表征,揭示了电脉冲处理诱导动态再结晶与β-Mg_(17)Al_(12)相低温溶解的协同作用机理。结果脉冲电流的焦耳热效应和电子风力协同促进了晶粒的等轴细化,当电流密度为37.5 A/mm^(2)、频率为200 Hz时,晶粒尺寸由轧态的24.59μm细化至18.65μm,延伸率提升了133%,抗拉强度仅下降了7.2%。XRD分析结果表明,β相在250℃以下发生非热溶解。究其原因是电子风力驱动Al原子扩散;同时,脉冲电流诱导位错增殖形成的界面缺陷提供了更多的原子扩散通道,加速了β相的溶解。断口形貌从脆韧混合型向全韧性转变,韧窝密度与尺寸随再结晶程度的增加而显著优化。显微硬度测试结果显示,随着电流密度和频率的增大,硬度逐渐下降,该变化趋势与镁合金的再结晶程度和位错密度降低相关。结论电脉冲处理通过细化组织、溶解脆性相及降低位错密度,使AZ31镁合金的强塑性匹配性得到有效改善,为镁合金短流程精密成形技术提供了理论支持与工艺优化方向。 展开更多
关键词 AZ31镁合金 电脉冲处理 力学性能 组织演变 位错增殖
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石墨烯强化铜泡沫对SiC_(f)/SiC复合材料与高温合金钎焊接头组织性能的影响
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作者 张瑜 张宏强 +4 位作者 梅寒 龙伟民 张雷 赵伟 郭伟 精密成形工程 北大核心 2025年第3期49-57,共9页
目的通过石墨烯强化铜泡沫结合AgCuTi钎料实现SiC_(f)/SiC复合材料与Nb521合金的可靠钎焊连接,并系统研究石墨烯强化铜泡沫对接头微观组织和力学性能的影响。方法采用AgCuTi钎料结合石墨烯强化铜泡沫中间层的方法实现了SiC_(f)/SiC与Nb... 目的通过石墨烯强化铜泡沫结合AgCuTi钎料实现SiC_(f)/SiC复合材料与Nb521合金的可靠钎焊连接,并系统研究石墨烯强化铜泡沫对接头微观组织和力学性能的影响。方法采用AgCuTi钎料结合石墨烯强化铜泡沫中间层的方法实现了SiC_(f)/SiC与Nb521合金的可靠钎焊连接。通过显微组织观察、能谱分析和剪切强度测试,系统研究了石墨烯强化铜泡沫对钎焊接头的影响。结果引入石墨烯强化铜泡沫后,焊缝中的Cu(s,s)从针状转变为块状,同时Ti_(2)Cu均匀弥散分布在Cu(s,s)周围,形成互锁效应与复合强化效应。钎焊接头的剪切强度提升至85 MPa,块状Cu(s,s)的形成和Ti_(2)Cu的均匀分布改善了焊缝的韧性。结论石墨烯强化泡沫铜作为中间层有效改善了钎焊接头的微观组织,促进了块状Cu(s,s)的形成,优化了Ti_(2)Cu的分布,从而显著提高了接头的剪切强度和热稳定性。 展开更多
关键词 真空钎焊 SiC_(f)/SiC复合材料 中间层 微观组织 力学性能
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TC4钛合金热拉伸变形行为及本构模型的建立
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作者 刘大海 刘康 +2 位作者 杨亮 秦海 钱世伟 精密成形工程 北大核心 2025年第4期104-112,共9页
目的综合分析变形温度、应变速率和微观组织对薄板TC4钛合金变形行为的影响机理;考虑温度与应变速率的影响,建立适用于宽温度范围、低应变速率(准静态)条件的本构模型。方法在温度为25~900℃、应变速率为0.00053 s^(−1)和温度为700~900... 目的综合分析变形温度、应变速率和微观组织对薄板TC4钛合金变形行为的影响机理;考虑温度与应变速率的影响,建立适用于宽温度范围、低应变速率(准静态)条件的本构模型。方法在温度为25~900℃、应变速率为0.00053 s^(−1)和温度为700~900℃、应变速率为0.00023~0.00080 s^(−1)的条件下,进行0.6 mm TC4钛合金单轴热拉伸试验。通过观察材料热拉伸变形后的微观组织变化情况,研究微观组织对热拉伸性能的影响。基于Hooke定律和Grosman方程建立此合金的本构模型。结果当温度由25℃升高到900℃时,屈服点应变由1.21%降低至0.52%。在700~900℃和0.00023~0.00080 s^(−1)条件下拉伸时,温度对材料的流变应力影响最大。通过分析微观组织形貌可知,原始TC4钛合金板材存在沿轧制方向分布的(α+β)组织。在700℃、0.00026 s^(−1)条件下拉伸时,得到细小均匀的等轴(α+β)组织;当温度上升至900℃时,得到较为粗大均匀的等轴(α+β)组织。结论当TC4钛合金在高温、低应变速率(准静态)条件下变形时,高温软化作用大于形变硬化作用,温度对合金流变应力的影响占主导地位,但应变速率对流变应力也有一定的影响,证明TC4钛合金为温度应变速率敏感型合金。在700℃、0.00026 s^(−1)条件下拉伸时,材料微观组织均匀细小,其综合力学性能相对最好。基于Hooke定律和Grosman方程建立此合金在700~900℃和0.00023~0.00080 s^(−1)条件下的本构模型,相关性系数R大于0.96,证明该模型能较好地描述TC4钛合金在宽温度范围、低应变速率(准静态)下的高温变形行为。 展开更多
关键词 TC4钛合金 热拉伸 力学性能 微观组织 本构模型 低应变速率
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