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基于Ni、Ti中间层的316L不锈钢冷喷涂银涂层结合性能提升研究
1
作者 张永良 张科杰 +4 位作者 危胜 兰海明 李宏盼 李羿含 黄仁忠 《表面技术》 北大核心 2025年第3期230-239,共10页
目的提高多晶硅还原炉内壁316L不锈钢上冷喷涂银涂层的结合强度,并研究其机理。方法采用钛过渡层的新方案,采用金相显微镜、显微硬度计、SEM、万能拉伸试验机、白光干涉仪等测试手段对比过渡层材料、粉末形貌对涂层显微结构、硬度、界... 目的提高多晶硅还原炉内壁316L不锈钢上冷喷涂银涂层的结合强度,并研究其机理。方法采用钛过渡层的新方案,采用金相显微镜、显微硬度计、SEM、万能拉伸试验机、白光干涉仪等测试手段对比过渡层材料、粉末形貌对涂层显微结构、硬度、界面特性、表面形貌和结合强度的影响,分析阐明分别采用镍和钛过渡层的条件下,银涂层结合强度存在差异的主要原因。结果直接在316L上冷喷涂银涂层,无法实现有效沉积,而采用镍和钛作为过渡层均能制备致密的银涂层,但是镍过渡层与银涂层的结合强度仅有(32.1±4.1)MPa,而采用不规则形貌的钛粉末作为过渡层原材料,能够将结合强度显著提高至(61.5±5.8)MPa。主要原因为不规则钛粉作为过渡层的表面微结构更多,峰峭度更高,接触表面积更大,比面积达到2.25,有利于涂层发生更强的机械咬合,从而获得较高的结合强度。结论可为制备高结合强度、长寿命的多晶硅还原炉银涂层提供新的解决方案。 展开更多
关键词 多晶硅还原炉 冷喷涂 过渡层 银涂层 结合强度
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GH4169高温合金球头铣刀铣削有限元仿真分析 被引量：1
2
作者 辛红敏 董脉鸣 +2 位作者 姚倡锋 崔敏超 李星彤 《工具技术》 北大核心 2023年第5期70-77,共8页
GH4169高温合金在切削加工过程中通常会产生较大的切削力和较高的切削温度,进而难以控制加工表面完整性。借助ABAQUS有限元分析软件中的Johnson-Cook热力耦合模型建立球头铣刀简化模型,对GH4169高温合金的铣削加工过程进行三维有限元模... GH4169高温合金在切削加工过程中通常会产生较大的切削力和较高的切削温度,进而难以控制加工表面完整性。借助ABAQUS有限元分析软件中的Johnson-Cook热力耦合模型建立球头铣刀简化模型,对GH4169高温合金的铣削加工过程进行三维有限元模拟仿真,研究GH4169高温合金材料在球铣削过程中的切削力、切削温度、等效塑性应变和应变率的变化与分布规律,并对比分析仿真结果与试验结果的差异。研究结果表明,仿真模型的预测结果与试验测量结果有较好的一致性,所构建的铣削有限元仿真模型为球头铣刀的铣削加工提供了可参考的切削要素。 展开更多
关键词 GH4169高温合金 热力耦合 球头铣刀 铣削仿真
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冷喷涂过程中颗粒加速特性的数值模拟 被引量：1
3
作者 董脉鸣 辛红敏 +4 位作者 李光平 代辉 程清思 姚倡锋 崔敏超 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期87-95,共9页
采用ANSYSFLUENT软件建立冷喷涂过程中颗粒沉积的有限元模型,通过颗粒撞击速度的估算公式进行了验证;采用有限元模型开展了载气压力(0.5,0.7,0.9,1.1,1.3MPa)、载气温度(400,500,600,700,800K)、喷涂距离(15,20,25,30,35mm)等工艺参数... 采用ANSYSFLUENT软件建立冷喷涂过程中颗粒沉积的有限元模型,通过颗粒撞击速度的估算公式进行了验证;采用有限元模型开展了载气压力(0.5,0.7,0.9,1.1,1.3MPa)、载气温度(400,500,600,700,800K)、喷涂距离(15,20,25,30,35mm)等工艺参数对颗粒加速特性的单因素影响研究,通过响应曲面法分析工艺参数对颗粒加速特性的交互影响规律。结果表明:不同工艺参数下颗粒撞击速度模拟值与估算值的平均相对误差为5.37%,验证了有限元模型的可靠性。随着载气压力的增加,颗粒速度增大,相邻载气压力下颗粒撞击速度的平均增加幅度为50m·s^(-1),颗粒温度变化不明显;随着载气温度升高,颗粒温度升高,相邻载气温度下颗粒撞击温度的平均增加幅度为60K,颗粒速度变化不明显;随着喷涂距离的增加,颗粒速度和颗粒温度均变化不明显。载气压力对颗粒速度的影响最为显著,载气温度次之,喷涂距离的影响最不显著。载气压力与载气温度的交互作用对颗粒速度的影响最为显著,载气压力与喷涂距离次之,载气温度与喷涂距离交互作用的影响最小。 展开更多
关键词 冷喷涂 颗粒加速特性 工艺参数 响应曲面法
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冷喷涂颗粒临界速度预测的数值模拟
4
作者 董脉鸣 辛红敏 +4 位作者 李光平 程清思 代辉 姚倡锋 崔敏超 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期110-118,共9页
采用ABAQUS有限元软件建立了冷喷涂单颗粒撞击基体的耦合欧拉-拉格朗日四分之一模型,基于颗粒和基体形状变化以及等效塑性应变分布模型结果预测粒径25μm钛颗粒和30μm铝颗粒撞击7B04铝合金基体形成机械咬合与冶金结合的颗粒临界速度,... 采用ABAQUS有限元软件建立了冷喷涂单颗粒撞击基体的耦合欧拉-拉格朗日四分之一模型,基于颗粒和基体形状变化以及等效塑性应变分布模型结果预测粒径25μm钛颗粒和30μm铝颗粒撞击7B04铝合金基体形成机械咬合与冶金结合的颗粒临界速度,并进行了数据有效性验证,研究了颗粒粒径、颗粒和基体初始温度对临界速度的影响。结果表明:根据模拟得到的颗粒/基体形状变化和等效塑性应变分布,预测得到粒径25μm钛颗粒、30μm铝颗粒的临界速度分别为680,700m·s^(-1),预测值与经验关系式估算值相对误差均小于11%,说明该方法准确;随着颗粒粒径增加、颗粒初始温度降低、基体初始温度降低,临界速度增大,其中颗粒初始温度对临界速度的影响较小,颗粒粒径和基体初始温度的影响显著。 展开更多
关键词 冷喷涂 临界速度 颗粒形状 等效塑性应变 数值模拟
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基于平台巴西劈裂试验下WC-Co硬质合金的动态响应与失效特性
5
作者 张健 张清贵 辛红敏 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期259-264,共6页
为获取WC-Co硬质合金在动态拉伸加载下的力学性能和失效机制,设计了动态平台巴西劈裂试验。结果发现,WC-Co硬质合金具有典型的弹脆性特征,且断裂应变随着加载应变率的增加而略有增加。在一维应力波加载下,WC-Co硬质合金的动态抗拉强度... 为获取WC-Co硬质合金在动态拉伸加载下的力学性能和失效机制,设计了动态平台巴西劈裂试验。结果发现,WC-Co硬质合金具有典型的弹脆性特征,且断裂应变随着加载应变率的增加而略有增加。在一维应力波加载下,WC-Co硬质合金的动态抗拉强度随应变率的增加而增加,表明其应变率效应具有明显的正相关性,该效应的产生机制与典型陶瓷类材料是一致的,即由I型裂纹的亚临界扩展决定。对回收破碎试样进行微观形貌观察,发现平台圆盘中间位置处微观断裂模式主要为沿晶断裂,且在拉应力作用下形成韧窝断裂形貌;在靠近加载点位置区域,受多向应力作用,材料不仅存在韧窝断裂,在单个晶粒的局部劈裂表面还存在河流花样的解理断裂。宏观角度上,WC-Co硬质合金表现出明显的脆性特征,但微观角度却发现有局部塑性变形特征。 展开更多
关键词 WC-CO硬质合金 平台巴西劈裂 动态力学性能 断裂机制
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冷喷涂增材制造技术研究进展与应用现状 被引量：2
6
作者 黄继波 张科杰 +3 位作者 兰海明 李羿含 辛红敏 黄仁忠 《有色金属工程》 北大核心 2024年第12期108-121,128,共15页
冷喷涂增材制造作为一种极具潜力的新兴固态增材制造技术,近年来备受关注。其工艺原理基于空气动力学,原料粉末经高速碰撞形成机械或冶金结合实现结构成形,属“固态增材”,可避免传统增材制造热输入带来的氧化、相变、晶粒生长和残余热... 冷喷涂增材制造作为一种极具潜力的新兴固态增材制造技术,近年来备受关注。其工艺原理基于空气动力学,原料粉末经高速碰撞形成机械或冶金结合实现结构成形,属“固态增材”,可避免传统增材制造热输入带来的氧化、相变、晶粒生长和残余热应力问题。国际上正积极开展相关研究,目前该技术已广泛应用于航空航天、武器、能源动力等领域,涵盖装备零部件的表面修复、强化及功能涂层等方面。综述了冷喷涂增材制造技术的工艺原理、设备现状、典型金属材料冷喷涂增材体性能的研究进展,并通过冷喷涂在装备零部件修复和制造方面的典型应用案例,介绍了冷喷涂增材制造技术的应用现状。 展开更多
关键词 冷喷涂 增材制造 修复 金属 拉伸强度 结合强度
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钛合金TC4盘铣开槽加工铣削力研究 被引量：5
7
作者 辛红敏 董脉鸣 +2 位作者 杨程 赵涛 张清贵 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期24-32,共9页
由于盘铣刀具直径大,切削余量大,造成钛合金盘铣开槽过程中铣削力较大,进而引起刀具振动,缩短刀具寿命。为实现对钛合金盘铣开槽过程的优化与控制,本文设计单因素实验和正交实验,利用三向压电式测力仪测量铣削力数据,采用线性回归技术... 由于盘铣刀具直径大,切削余量大,造成钛合金盘铣开槽过程中铣削力较大,进而引起刀具振动,缩短刀具寿命。为实现对钛合金盘铣开槽过程的优化与控制,本文设计单因素实验和正交实验,利用三向压电式测力仪测量铣削力数据,采用线性回归技术建立铣削力模型并以“F”检验法对模型进行显著性检验;利用极差分析法分析工艺参数对铣削力的影响规律,利用响应曲面法分析工艺参数对铣削力的交互影响规律。研究结果表明:对于切削深度变化敏感度依次为铣削力F_(x)>进给速度>主轴转速;对于进给速度变化敏感度依次为铣削力F_(y)>切削深度>主轴转速;对于铣削力F_(z)变化敏感度依次为主轴转速>切削深度。铣削力随着主轴转速的增大而减小,随着切削深度和进给速度的增大而增大。另外铣削力F_(x)大于F_(y)和F_(z),对加工性能和刀具磨损起主导作用。 展开更多
关键词 TC4钛合金 盘铣 铣削力 工艺参数
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TC4钛合金盘铣开槽铣削温度研究 被引量：2
8
作者 李光平 辛红敏 +1 位作者 姬相斌 杨程 《工具技术》 北大核心 2021年第6期30-38,共9页
由于盘铣刀存在直径大、切削余量大和钛合金导热系数小等问题,钛合金盘铣开槽过程中会产生较高的温度,不仅会加剧刀具磨损,还会在加工表面形成较厚的变质层,从而影响零件质量。为实现对钛合金盘铣开槽过程的优化与控制,本文设计了单因... 由于盘铣刀存在直径大、切削余量大和钛合金导热系数小等问题,钛合金盘铣开槽过程中会产生较高的温度,不仅会加剧刀具磨损,还会在加工表面形成较厚的变质层,从而影响零件质量。为实现对钛合金盘铣开槽过程的优化与控制,本文设计了单因素试验和正交试验,采用半人工热电偶法测量钛合金盘铣开槽的铣削温度,利用极差法和响应曲面法分析工艺参数对铣削温度的影响规律,运用线性回归技术和信噪比法建立铣削温度预测模型,采用“F”检验法检验模型的显著性。研究结果表明:单因素试验与正交试验的试验结果一致,即铣削温度随着各铣削参数的增大而增大;主轴转速对铣削温度影响最明显,其次是进给速度,最后是切削深度;线性回归技术和信噪比法建立的铣削温度预测模型回归效果良好,且信噪比模型的显著性高于线性回归模型。 展开更多
关键词 TC4钛合金 盘铣 铣削温度 工艺参数
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钛铝混合颗粒冷喷涂沉积行为的数值模拟
9
作者 王继辰 乔瑞豪 +6 位作者 辛红敏 代辉 董脉鸣 李光平 李羿含 崔敏超 黄仁忠 《机械工程材料》 2025年第7期120-127,共8页
采用ABAQUS软件建立在7B04铝合金基体上冷喷涂不同粒径钛铝混合颗粒沉积层的耦合欧拉-拉格朗日四分之三模型,研究了不同基体温度(400,500,600 K)下沉积层的形貌、残余应力和孔隙率。结果表明:基体温度500 K下,沉积层中钛颗粒主要集中在... 采用ABAQUS软件建立在7B04铝合金基体上冷喷涂不同粒径钛铝混合颗粒沉积层的耦合欧拉-拉格朗日四分之三模型,研究了不同基体温度(400,500,600 K)下沉积层的形貌、残余应力和孔隙率。结果表明:基体温度500 K下,沉积层中钛颗粒主要集中在中间和上部区域,铝颗粒主要集中在中间和下部区域,铝颗粒拉伸和变形更显著,等效塑性应变较大,等效应力较小;较高基体温度下,基体表面变形更严重;不同基体温度下,沉积层均以残余压应力为主,且外围残余压应力相比中部更大,当基体温度为500 K时,最大残余压应力最小且出现深度最小;不同基体温度下,沉积层孔隙率均较低,孔隙主要存在于颗粒之间的结合界面,随着基体温度升高,沉积层孔隙率略微降低。 展开更多
关键词 钛铝混合颗粒 冷喷涂 数值模拟 沉积行为
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