基于OCT原位测量的可调环模激光焊飞溅定量评价

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作者 黄宏星 吴頔 +4 位作者 曾达 彭彪 孙涛 张培磊 史海川 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期128-132,共5页

为了快速准确定量评价金属飞溅以优化工艺和保证焊接质量,采用1060铝合金可调环模(variable beam profile,VBP)激光焊为研究对象,搭建了基于光学相干层析成像(opticalc coherence tomography,OCT)的激光焊匙孔深度原位测量系统,并提出... 为了快速准确定量评价金属飞溅以优化工艺和保证焊接质量,采用1060铝合金可调环模(variable beam profile,VBP)激光焊为研究对象,搭建了基于光学相干层析成像(opticalc coherence tomography,OCT)的激光焊匙孔深度原位测量系统,并提出了一种1DCNN-BiLSTM复合深度学习模型,该模型利用两种网络单元的特性对匙孔深度信息进行局部和全局时序特征挖掘,实现了飞溅状态的定量评价.结果表明,该模型的飞溅识别准确率达到99.69%,为VBP激光焊工艺优化和质量控制提供了指导依据和闭环反馈. 展开更多

关键词 动力电池 可调环模激光焊 光学相干断层扫描 飞溅评价 深度学习

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基于光电同轴传感的极耳激光焊虚焊实时检测

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作者 曾达 吴頔 +4 位作者 彭彪 杜辉 魏于桐 张培磊 占小红 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期110-114,共5页

针对多层铝箔极耳和铝片的搭接形式,首先搭建了基于多波段光电同轴传感的激光焊过程实时监测系统,开展了不同激光功率和离焦量的激光焊试验,实时采集不同激光能量下的多波段光电信号;其次,利用小波散射网络从原始信号中提取出多尺度高... 针对多层铝箔极耳和铝片的搭接形式,首先搭建了基于多波段光电同轴传感的激光焊过程实时监测系统,开展了不同激光功率和离焦量的激光焊试验,实时采集不同激光能量下的多波段光电信号;其次,利用小波散射网络从原始信号中提取出多尺度高维特征,并结合长短期记忆网络实现时间动态建模,最终达到实时检测虚焊缺陷的目标.结果表明,在小样本规模下,构建的WSN-LSTM模型准确率达到99.6%,其分类性能优于其他循环神经网络和轻量化卷积神经网络模型.同时,WSN-LSTM模型轻量化使其在训练时间最短,且平均单个样本处理时间仅为0.15 ms,有利于在动力电池产线快速部署,并实现虚焊缺陷的实时检测. 展开更多

关键词 光电传感 激光焊 小波散射网络 在线监测 虚焊检测

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TC4表面激光熔覆原位合成Ti_3SiC_2/Ni基涂层的组织与耐磨性能 被引量：12

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作者 秦阳 闫华 +3 位作者 高秋实 张培磊 郭加龙 陈正飞 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2019年第4期34-40,85,共8页

为研究Ti_3SiC_2/Ni基涂层对钛合金表面组织及耐磨性能的影响,以Ti-Si-C混合粉末和Ni基复合粉末为原料,在Ti-6Al-4V钛合金(TC4)表面激光熔覆原位合成了不同Ni含量的Ti_3SiC_2/Ni基涂层,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪... 为研究Ti_3SiC_2/Ni基涂层对钛合金表面组织及耐磨性能的影响,以Ti-Si-C混合粉末和Ni基复合粉末为原料,在Ti-6Al-4V钛合金(TC4)表面激光熔覆原位合成了不同Ni含量的Ti_3SiC_2/Ni基涂层,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等表征分析了涂层显微组织和物相组成,并在室温环境条件下测试其摩擦磨损性能。结果表明,涂层中主要形成树枝状TiC、Ti_3SiC_2/α-Ti共晶组织和γ-Ni相及钛镍间金属化合物。1#(30%Ni+70%Ti-Si-C)、2#(50%Ni+50%Ti-Si-C)和3#涂层(70%Ni+30%Ti-Si-C)的平均显微硬度分别为801.6、942.3、851.4 HV0.1,约是基体(360HV0.1)的2.3～2.6倍;1#、2#和3#涂层的磨损量分别10.4、6.2和9.4mg,均小于基体的磨损量(11.8mg)。其中Ni含量为50%的2#涂层硬度最高且磨损量最少,表现出良好的耐磨性。 展开更多

关键词 钛合金 激光熔覆 原位合成 TI3SIC2 耐磨性

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TC4钛合金电弧增材制造叠层组织特征 被引量：18

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作者 李雷 于治水 +2 位作者 张培磊 庄乔乔 聂云鹏 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期37-43,130,共8页

采用CMT电弧增材制造技术制造了TC4钛合金薄壁墙构件,并对其组织特征进行了研究.结果表明,在电弧增材制造过程中,受其热输入、多次热循环及冷却速度的影响,在其构件中产生了从高温保留下来的贯穿数个堆积层的原始β柱状晶晶界、水平层... 采用CMT电弧增材制造技术制造了TC4钛合金薄壁墙构件,并对其组织特征进行了研究.结果表明,在电弧增材制造过程中,受其热输入、多次热循环及冷却速度的影响,在其构件中产生了从高温保留下来的贯穿数个堆积层的原始β柱状晶晶界、水平层带条纹、马氏体组织和网篮组织等.显微硬度显示,中下部区域硬度相对较高,平均硬度为336HV 0.1,上部显微硬度有明显降低,平均硬度为323.3HV 0.1. 展开更多

关键词 电弧增材制造 钛合金

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铝-铝电磁脉冲焊接技术及其机理研究 被引量：5

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作者 曹亚明 杨尚磊 +3 位作者 夏明许 刘浩博 谢超杰 张琪 《热加工工艺》 北大核心 2020年第9期50-53,58,共5页

利用电磁脉冲焊接技术对Al-Al同种金属材料进行焊接,以获得高质量的焊接接头。利用SEM观察和分析接头显微结构,利用显微硬度计测量了接头截面的硬度分布。结合流体力学和波动力学对连接机理进行分析。结果表明焊接接头中形成了波形界面... 利用电磁脉冲焊接技术对Al-Al同种金属材料进行焊接,以获得高质量的焊接接头。利用SEM观察和分析接头显微结构,利用显微硬度计测量了接头截面的硬度分布。结合流体力学和波动力学对连接机理进行分析。结果表明焊接接头中形成了波形界面,接头处硬度显著提高,平均硬度为57.3 HV,计算出Al-Al形成焊接接头的最小碰撞速度为90.12 m/s,Al-Al形成波形界面的最小碰撞速度为71 m/s。 展开更多

关键词 电磁脉冲焊 铝铝接头 波形界面 结合机理

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冷金属过渡加脉冲电弧增材制造4043铝合金薄壁件的组织与拉伸性能 被引量：12

6

作者 蒋旗(指导) 张培磊 +2 位作者 刘志强 于治水 史海川 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期57-61,共5页

采用冷金属过渡加脉冲(CMT+P)电弧增材制造4043铝合金薄壁件,对比了不同工艺参数下薄壁件的成形性能,研究了成形性能良好薄壁件的组织与拉伸性能,并与CMT工艺下的进行了对比。结果表明:CMT+P工艺下,当焊接速度为8 mm·s-1和送丝速度... 采用冷金属过渡加脉冲(CMT+P)电弧增材制造4043铝合金薄壁件,对比了不同工艺参数下薄壁件的成形性能,研究了成形性能良好薄壁件的组织与拉伸性能,并与CMT工艺下的进行了对比。结果表明:CMT+P工艺下,当焊接速度为8 mm·s-1和送丝速度4 m·min-1时,薄壁件的成形性能最好,且其成形效果接近CMT工艺下的;CMT+P工艺下薄壁件的单层组织由焊道上层的细晶区和焊道下层的粗晶区组成,焊道间存在穿过界面生长的粗大柱状枝晶,CMT工艺下的显微组织为分布均匀的细小柱状晶;CMT+P工艺下薄壁件的拉伸性能优于CMT工艺下的;CMT+P工艺下横向和纵向拉伸试样断裂方式均为韧性断裂,横向与纵向抗拉强度各向异性百分比仅为4%,说明薄壁件的力学性能不存在各向异性。 展开更多

关键词 冷金属过渡 增材制造 显微组织 拉伸性能

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超短脉冲激光微孔加工(上)——理论研究 被引量：18

7

作者 赵万芹 梅雪松 王文君 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期140-148,共9页

自20世纪60年代激光器被发明以来,其脉冲宽度被不断压缩至亚皮秒及飞秒量级,使得激光加工技术进入到了超短脉冲阶段。为了进一步优化超短脉冲激光的微加工,理论研究必不可少。主要论述了超短脉冲激光与不同类型材料之间的相互作用机制... 自20世纪60年代激光器被发明以来,其脉冲宽度被不断压缩至亚皮秒及飞秒量级,使得激光加工技术进入到了超短脉冲阶段。为了进一步优化超短脉冲激光的微加工,理论研究必不可少。主要论述了超短脉冲激光与不同类型材料之间的相互作用机制。简述了超短脉冲激光微孔加工中的典型物理特性,如等离子体效应、自聚焦和光丝效应及锥形辐射等。分析了超短脉冲激光微孔加工的理论研究现状,并得出了目前理论研究中存在的问题。 展开更多

关键词 超短脉冲激光 微孔加工 机制 物理特性

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超短脉冲激光微孔加工(下)——实验探索 被引量：15

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作者 赵万芹 梅雪松 王文君 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期129-140,共12页

自20世纪60年代激光器被发明以来,其脉冲宽度被不断压缩至亚皮秒及飞秒量级,使得激光加工技术进入到了超短脉冲阶段。与其它加工技术相比,超短脉冲激光微孔加工突破了对尺度和材料的限制,并具有高精度和自动化等优点。主要论述了超短脉... 自20世纪60年代激光器被发明以来,其脉冲宽度被不断压缩至亚皮秒及飞秒量级,使得激光加工技术进入到了超短脉冲阶段。与其它加工技术相比,超短脉冲激光微孔加工突破了对尺度和材料的限制,并具有高精度和自动化等优点。主要论述了超短脉冲激光微孔加工的优势,如"冷"加工、突破衍射极限的低微米及纳米量级的加工等。介绍了超短脉冲激光微孔加工中的三个经典模型,包括孔径和阈值关系模型、多脉冲累积模型和单脉冲烧蚀深度模型。简述了超短脉冲激光微孔加工的实验研究现状,并给出了存在的问题和展望。 展开更多

关键词 超短脉冲激光 微孔加工 经典模型 实验探索

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电弧轨迹对CMT电弧增材制造Inconel 625合金厚壁件组织与性能的影响 被引量：6

9

作者 徐文虎 张培磊 +5 位作者 蒋旗 刘志强 于治水 叶欣 吴頔 史海川 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期17-21,47,共6页

采用以冷金属过渡(CMT)电弧为热源的增材制造技术制备Inconel 625合金厚壁件,对比研究了摆动与两道多层电弧轨迹下厚壁件的显微组织和性能。结果表明:在摆动电弧轨迹增材制造过程中出现了飞溅现象,厚壁件表面粗糙,而在两道多层电弧轨迹... 采用以冷金属过渡(CMT)电弧为热源的增材制造技术制备Inconel 625合金厚壁件,对比研究了摆动与两道多层电弧轨迹下厚壁件的显微组织和性能。结果表明:在摆动电弧轨迹增材制造过程中出现了飞溅现象,厚壁件表面粗糙,而在两道多层电弧轨迹增材制造过程中无明显飞溅现象,厚壁件表面光滑平整;厚壁件中树枝晶的生长方式均为外延生长,树枝晶中存在二次枝晶以及三次枝晶,且两道多层电弧轨迹下的枝晶间距小于摆动电弧轨迹下的;两道多层电弧轨迹下厚壁件的平均抗拉强度高于摆动电弧轨迹下的;摆动和两道多层电弧轨迹下厚壁件的抗拉强度各向异性百分比均很小,分别为4%,4.5%,厚壁件的断裂类型均为韧性断裂。 展开更多

关键词 Inconel 625合金 冷金属过渡电弧增材制造 显微组织 拉伸性能

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激光螺旋点焊和电阻点焊DC06镀锌钢接头组织和性能 被引量：1

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作者 周斌 陈捷狮 +3 位作者 张杨 张文帅 杨尚磊 陆皓 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期41-49,I0005,I0006,共11页

对比研究了激光螺旋点焊和电阻点焊工艺对DC06镀锌钢接头成形、微观组织和力学性能(显微硬度和剪切性能)的影响规律.结果表明,两种工艺均能获得成形良好的焊接接头,激光螺旋焊接头微观组织主要为铁素体(F)和少量渗碳体(Fe3C);电阻点焊... 对比研究了激光螺旋点焊和电阻点焊工艺对DC06镀锌钢接头成形、微观组织和力学性能(显微硬度和剪切性能)的影响规律.结果表明,两种工艺均能获得成形良好的焊接接头,激光螺旋焊接头微观组织主要为铁素体(F)和少量渗碳体(Fe3C);电阻点焊接头微观组织主要为贝氏体(B)和铁素体(F).由于内外散热不均匀,激光螺旋点焊熔核区中心形成不同硬度的等轴晶,周围为具有明显取向的柱状晶,硬度值为130~160 HV10;电阻点焊熔核区冷速相近,无明显硬度梯度,硬度在190 HV10左右.激光螺旋点焊拉剪承载载荷为10.14 kN,比电阻点焊的8.82 kN提升了13.02%.接头失效形式分析发现:激光螺旋点焊和电阻点焊的失效形式分别为撕出型和拔出型,激光螺旋点焊由于热影响区组织塑性较好,接头受到拉剪作用时更易产生大角度转动而吸收更多的能量,具有更好的力学表现.最后,还对搭接间隙和锌镀层对激光螺旋点焊接头力学性能的影响进行讨论. 展开更多

关键词 镀锌钢板 激光螺旋点焊 电阻点焊 力学性能 可靠性

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6005铝合金CMT焊接接头微观组织与力学性能研究 被引量：4

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作者 王远 杨尚磊 +2 位作者 郑永佳 俞志平 李宝明 《热加工工艺》 北大核心 2019年第13期19-21,25,共4页

对6005铝合金采用CMT (cold metal transfer)技术进行机器人焊接,采用SEM观察焊接接头组织,采用维氏硬度计和Zwick拉伸试验机分析焊接接头的硬度和拉伸性能。结果表明:母材显微组织为α(Al)固溶体和AlFeSi相。熔合区组织为平面晶,焊缝... 对6005铝合金采用CMT (cold metal transfer)技术进行机器人焊接,采用SEM观察焊接接头组织,采用维氏硬度计和Zwick拉伸试验机分析焊接接头的硬度和拉伸性能。结果表明:母材显微组织为α(Al)固溶体和AlFeSi相。熔合区组织为平面晶,焊缝区存在偏析现象和α(Al)-Mg2Si共晶体,并且AlFeSi相在焊缝区发生回溶。焊接接头硬度比母材低,焊缝区最大硬度为83HV。热影响区存在长度约为3.5mm的软化区,软化区最低硬度为63.6HV,主要是因为该区域的组织发生了过时效。去除余高试样的抗拉强度为206MPa,伸长率为7.4%,未去除余高试样的抗拉强度为210MPa,伸长率为6.6%。拉伸断口韧窝底部脱溶析出Mg2Si相,断口为明显的塑性断裂特征,并且拉伸断裂发生在软化区。 展开更多

关键词 6005铝合金 CMT 显微组织 软化区

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垫片尺寸对碳纤维复合材料螺栓连接单搭接挤压强度影响研究 被引量：6

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作者 张新异 孔海娟 +3 位作者 胡之峰 孙泽玉 余木火 孙昊 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第5期53-62,共10页

针对碳纤维复合材料单搭接螺栓连接结构,研究不同垫片外径对螺栓连接的挤压强度及损伤的影响,并仿真分析其失效模式。发现在单搭接螺栓连接结构中,加入垫片可以提高连接的挤压强度,且强度随着垫片外径尺寸的增加而增加。当垫片外径从11.... 针对碳纤维复合材料单搭接螺栓连接结构,研究不同垫片外径对螺栓连接的挤压强度及损伤的影响,并仿真分析其失效模式。发现在单搭接螺栓连接结构中,加入垫片可以提高连接的挤压强度,且强度随着垫片外径尺寸的增加而增加。当垫片外径从11.8 mm逐渐增加到13.8 mm、15.8 mm和17.8 mm时,挤压强度分别在前一基础上提升了5.76%、5.87%和2.4%。试验结果表明垫片外径增加到一定程度时,挤压强度的增强效应开始减弱,但对失效模式并没有影响,仍为挤压失效模式。在Abaqus有限元软件中建立碳纤维复合材料单搭接螺栓连接三维有限元模型,引入含拉伸分层损伤、压缩分层损伤的三维Hashin准则和改进了的Tan、Tserpes材料刚度退化模型,仿真得到的载荷-位移曲线和失效模式与试验结果相吻合。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 垫片 有限元 挤压强度

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基于Deform-3D的发动机齿轮轴热锻成形结构优化模拟 被引量：15

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作者 何伟 董万鹏 +2 位作者 孙礼宾 朱越 张震 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期42-49,共8页

针对发动机齿轮轴锻件超声波探伤检测出的折叠缺陷,提出了物理实验与有限元数值模拟技术相结合的研究方法。对产生缺陷的样件进行剖切,观察试样剖切面的折叠位置和折叠情况。根据折叠的宏观形貌和发生部位分析缺陷产生原因,采用Deform-3... 针对发动机齿轮轴锻件超声波探伤检测出的折叠缺陷,提出了物理实验与有限元数值模拟技术相结合的研究方法。对产生缺陷的样件进行剖切,观察试样剖切面的折叠位置和折叠情况。根据折叠的宏观形貌和发生部位分析缺陷产生原因,采用Deform-3D有限元数值模拟验证所做的理论分析,并依据金属塑性成形理论中的体积不变原理,优化齿盘部纵横向上相关联的预成形上模模具厚度尺寸:在尺寸变化最大处,锻件盘部结构的纵向厚度最大减小了2 mm,圆弧部分横向厚度最大减小了6 mm,确保能够增加一个高17 mm的类蘑菇头结构,达到消除折叠缺陷和保证生产锻件合格的目的。对改进后的模具结构,采用Deform-3D软件二次分析其成形过程来保证模具结构优化后的合理性和可靠性,在消除缺陷的前提下确保预终锻工艺能够连续正常生产出合格锻件。最后,对批量生产的锻件进行抽样探伤以及内部金属流线检验。 展开更多

关键词 发动机齿轮轴 热锻 折叠 DEFORM-3D 模具结构优化

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电子束选区熔化成形Ti-6Al-4V合金不同沉积高度上的组织与性能 被引量：1

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作者 高紫豪 杨尚磊 +1 位作者 彭曾 王贞涛 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期7-10,20,共5页

采用电子束选区熔化技术制备了厚度10 mm的Ti-6A1-4V合金板,研究了沿沉积方向合金的显微组织、拉伸性能和显微硬度的变化。结果表明:合金组织以α集束和α片层交织的网篮组织为主,底部由于经历多次热循环作用,α片层较顶部的略粗大,初... 采用电子束选区熔化技术制备了厚度10 mm的Ti-6A1-4V合金板,研究了沿沉积方向合金的显微组织、拉伸性能和显微硬度的变化。结果表明:合金组织以α集束和α片层交织的网篮组织为主,底部由于经历多次热循环作用,α片层较顶部的略粗大,初生β晶的宽度随沉积高度增加而略有增大;合金底部、中部和顶部的屈服强度和抗拉强度呈逐渐升高趋势,但差异不大;不同沉积高度处的拉伸试样均表现为韧性断裂,断口处存在孔洞和未熔化的球形粉末;合金顶部的平均硬度(约315 HV)略高于底部(约295 HV),拉伸后由于应变硬化效应硬度略有提高。 展开更多

关键词 电子束选区熔化 TI-6A1-4V合金 显微组织 拉伸性能 硬度

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钒含量对4Cr5Mo2V钢显微组织与力学性能的影响 被引量：9

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作者 黄山 吴日铭 +2 位作者 陈蒙 胡涛 董锦桦 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期70-75,共6页

以4Cr5Mo2V钢的化学成分为基础,制备了钒质量分数分别为0.15%,0.55%,1.25%的试验钢,并进行了1 040℃真空淬火和不同温度(540,620℃)回火处理,研究了钒含量对试验钢显微组织、硬度和冲击韧性的影响。结果表明:随着钒含量增加,回火处理后... 以4Cr5Mo2V钢的化学成分为基础,制备了钒质量分数分别为0.15%,0.55%,1.25%的试验钢,并进行了1 040℃真空淬火和不同温度(540,620℃)回火处理,研究了钒含量对试验钢显微组织、硬度和冲击韧性的影响。结果表明:随着钒含量增加,回火处理后试验钢组织中的晶粒均发生细化,析出的VC型碳化物数量增加,晶粒细化和析出强化作用增强,导致硬度提高;650℃回火时的析出碳化物数量较多,导致基体发生软化,硬度相比于540℃回火有所下降。540℃回火后,钒含量为0.15%,0.55%试验钢发生韧性断裂,后者的冲击韧性更好,冲击吸收功达到265 J;当钒含量增至1.25%时试验钢发生脆性断裂,冲击吸收功仅为26 J。620℃回火后,3种试验钢均发生韧性断裂,冲击吸收功均在200 J以上。 展开更多

关键词 4Cr5Mo2V钢 冲击韧性 显微组织 碳化物 钒

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镍基合金TLP扩散焊接头中二元共晶沉淀相Ni-M(B、Si、Zr和Hf)的性能 被引量：1

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作者 张永志 张红魁 +3 位作者 陈捷狮 尹志康 张泽强 杨明远 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期84-95,共12页

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势计算方法,计算了Ni-M(B、Si、Zr和Hf)二元共晶沉淀相(Ni2B、Ni3B、Ni3B2、Ni23B6、Ni3Si、Ni5Zr和Ni5Hf)的相稳定性、弹性常数、硬度及相应的电子结构。相稳定性计算结果表明,二元共晶沉淀... 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势计算方法,计算了Ni-M(B、Si、Zr和Hf)二元共晶沉淀相(Ni2B、Ni3B、Ni3B2、Ni23B6、Ni3Si、Ni5Zr和Ni5Hf)的相稳定性、弹性常数、硬度及相应的电子结构。相稳定性计算结果表明,二元共晶沉淀相结构稳定性变化趋势由高到低的顺序为Ni3Si、Ni5Zr、Ni2B、Ni5Hf、Ni3B、Ni3B2、Ni23B6,这意味着降熔元素Si形成的Ni3Si沉淀相稳定性强于降熔元素B、Zr和Hf形成的沉淀相。弹性力学计算表明,Ni3B2表现为很强的各向异性,Ni2B、Ni3B和Ni3Si表现出一定的各向异性,而Ni23B6、Ni5Zr和Ni5Hf则表现为较强的各向同性。二元共晶沉淀相B/G值均大于1.75,这意味着它们为延性相。硬度计算的由小到大的小趋势为Ni3B2、Ni3B、Ni23B6、Ni2B、Ni5Zr、Ni3Si、Ni5Hf,其与各相中Ni 3d与B 2p,Si 3p,Zr 4d和Hf 5d的原子轨道杂化强度密切相关。 展开更多

关键词 二元共晶沉淀相 相稳定性 弹性常数 硬度 电子结构 第一性原理

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