低速冲击下玻璃钢/钢复合结构损伤特性实验研究

考虑基体材料的不同增韧特性,针对两种不同的玻纤织物增强复合材料/钢复合结构进行低速冲击实验,采用超声波探伤仪对玻璃钢损伤区域进行了探测.结果表明,采用增韧基体的玻璃钢/钢复合结构在低速冲击下玻璃钢层的抗冲击能力更强,相同能量冲击下的损伤面积更小;损伤面积近似呈正方形分布,正方形对角线与纤维方向一致.     

铝合金-纯铝-钢复合板爆炸焊接试验及性能研究

通过设计爆炸焊接试验复合了铝合金-纯铝-钢爆炸复合板,对其界面形态、显微硬度及力学性能进行了研究。结果表明,铝合金-纯铝界面纯规则正弦波形,纯铝-钢复合板界面波形较小,铝合金-纯铝-钢复合板的界面剪切强度在75 MPa以上,爆炸复合过程中,纯铝与钢界面生成了金属间化合物,其界面处基体金属发生强烈的塑性变形。复合板变形及组织变化的结果造成复合板界面处的显微硬度最高,随着距界面距离的增加,两侧基体金属的硬度逐渐降低。     

夹杂物对有机涂层下碳钢腐蚀初期过程的影响

选择两种具有典型夹杂物的碳钢,通过浸泡试验,研究有机涂层下碳钢的腐蚀初期过程,并和裸钢的腐蚀过程进行对比．结果表明：涂层试样和裸钢试样腐蚀发展的初期过程都是点蚀;涂层试样点蚀诱发孕育期大大长于裸钢试样;点蚀的主要诱发源是钢中的硫化物和硅酸盐;硫化物夹杂物诱发点蚀及点蚀的扩展主要沿夹杂物与基体间的相界进行．     

921A 钢结构低周疲劳裂纹扩展特性试验研究

采用预制缺口的平板和加筋板结构试样,对 921A 钢进行了拉伸疲劳载荷作用下的低周疲劳试验得到了拉伸疲劳载荷作用下舰体结构破口裂纹扩展规律,提出了破损舰体结构在疲劳载荷作用下裂纹开裂和后续扩展的判据.该试验结果可直接用于分析和预报破损舰船结构在波浪中航行时的裂纹扩展情况,并为破损舰船的剩余疲劳寿命预报奠定了基础.     

高速电弧喷涂FeCrBSiMnNbW非晶纳米晶涂层组织及性能

研究开发了一种FeCrBSiMnNbW新型喷涂粉芯丝材,并采用自动化高速电弧喷涂技术在镁合金基体上制备了FecrBsiMnNbw非晶纳米晶涂层。对Fe基非晶纳米晶涂层和传统的3Cr13涂层的组织结构、力学性能以及油润滑条件下的摩擦学性能进行了对比分析,结果表明：与3Cr13涂层相比,铁基非晶纳米晶涂层组织更加致密,孔隙率低,具有相对较高的硬度和拉伸结合强度;形成了非晶相和纳米晶相组成的复合结构,使得涂层具备更好的摩擦学性能。     

FeAlCrNbB金属间化合物复合涂层的制备与表征

研究开发了一种FeAlCrNbB新型喷涂粉芯丝材,并结合自动化高速电弧喷涂工艺制备了该材料的复合涂层,分析了涂层的常规力学性能、组织结构和油润滑条件下的滑动摩擦磨损性能,并和常规FeAl涂层进行了对比。结果显示:FeAlCrNbB涂层具有相对较高的显微硬度和拉伸结合强度、低的孔隙率,组织致密,形成了由Fe-Al金属间化合物相、氧化物以及少量非晶和纳米晶组成的复合结构,由于这种复合结构的材料特征,使涂层具备较好的耐磨损性能。     

复合材料修复带止裂孔裂纹钢板静强度实验

研究了碳纤维复合材料胶接修复损伤舰船钢结构的修复效果,利用CTM系列微机控制电子万能试验机及配套的引伸计自动绘制试件的拉力-应变和拉力-位移曲线图,通过力-变形曲线得到试样的名义屈服载荷、胶层脱胶开裂时的极限载荷和试样断裂时的断裂载荷。结果显示:利用复合材料补片胶接修补受损钢板能有效恢复结构的静强度和承载能力;修补后结构的屈服载荷和极限载荷有明显提高,且随着补片厚度的增加而增加,但修补结构的断裂载荷没有改变。     

超声冲击处理改善22SiMn2TiB装甲钢抗应力腐蚀性能研究

采用超声冲击处理工艺对22SiMn2TiB装甲钢试样进行了表面冲击强化,采用四点弯曲加载装置将处理和未处理的试样在3.5%NaCl溶液中进行了150 d的应力腐蚀试验。用X射线应力测定仪测定了应力腐蚀试验前试样表面的残余应力,用扫描电镜和透射电镜观察了处理后试样的断面组织。分析了超声冲击处理引起的残余应力和断面组织变化对改善装甲钢抗应力腐蚀性能的作用。结果表明,超声冲击处理引入的残余压应力和表层晶粒细化可以大大提高22SiMn2TiB装甲钢的抗应力腐蚀性能。     

橡胶-钢粘接界面断裂问题非线性有限元分析

为解决橡胶-钢粘接界面断裂非线性有限元计算问题,建立了含初始裂纹的橡胶-钢粘接复合结构有限元模型;用张开位移作为裂纹开裂的判定参数并模拟了裂纹的扩展,计算值与试验值的对比证明了该方法的可行性;计算了开裂前粘接界面的层间应力,分析了开裂前裂纹前沿和沿裂纹扩展方向的层间应力变化情况;用断裂力学中的柔度法计算橡胶-钢复合结构的能量释放率,计算并分析了能量释放率沿裂纹扩展方向的变化情况,并与实验结果进行了对比验证,结果证明:该方法是可行的。     

金属泡沫复合材料夹芯结构的压痕响应实验

金属泡沫夹芯结构是近年来新出现的一种明显具有结构和功能一体化特点的新型轻质材料,它在临近空间飞行器、航海及汽车等领域有着广阔的应用前景。以以纤维增强复合材料面板、闭孔泡沫铝芯子为特征的复合材料夹芯结构为研究对象,对其在球形压头作用下的压痕响应、损伤模式、变形机制和失效机理进行理论分析和实验研究。研究发现,泡沫铝复合材料夹芯结构的压痕响应是夹芯结构的各个组成部分的响应、相互作用以及压头属性的综合作用结果。泡沫铝复合材料夹芯结构在球压头作用下的损伤模式为基体开裂、纤维断裂、层间分层、泡沫铝的屈服及剪切断裂五种失效模式。     

An interface shear damage model of chromium coating/steel substrate under thermal erosion load

The Cr-plated coating inside a gun barrel can effectively improve the barrel's erosion resistance and thus increase the service life.However,due to the cyclic thermal load caused by high-temperature gun-powder,micro-element damage tends to occur within the Cr coating/steel substrate interface,leading to a gradual deterioration in macro-mechanical properties for the material in the related region.In order to mimic this cyclic thermal load and,thereby,study the thermal erosion behavior of the Cr coating on the barrel's inner wall,a laser emitter is utilized in the current study.With the help of in-situ tensile test and finite element simulation results,a shear stress distribution law of the Cr coating/steel substrate and a change law of the interface ultimate shear strength are identified.Studies have shown that the Cr coating/steel substrate interface's ultimate shear strength has a significant weakening effect due to increasing temperature.In this study,the interfacial ultimate shear strength decreases from 2.57 GPa(no erosion)to 1.02 GPa(laser power is 160 W).The data from this experiment is employed to establish a Cr coating/steel substrate interface shear damage model.And this model is used to predict the flaking process of Cr coating by finite element method.The simulation results show that the increase of coating crack spacing and coating thickness will increase the service life of gun barrel.     

基片方向对多弧离子镀ZrN涂层性能的影响

采用多弧离子镀在304不锈钢基体表面沉积ZrN涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压入仪、电化学分析仪等，比较了基片方向对涂层结构、形貌、成分、沉积速率、硬度以及耐腐蚀性的影响。结果表明：基片方向不同会引起晶体择优取向的改变；垂直于靶材的样品表面大颗粒相对较少，但沉积速率只有平行样品的40％-50％；在负偏压条件下，平行于靶材的样品涂层硬度更高，而垂直样品获得更好的耐腐蚀性。     

船用60 kg级铸钢使用性能的试验研究

对船用60kg级铸钢进行多项使用性能试验,试验结果表明该铸钢常规力学性能和低温韧性全部合格,实物铸件解剖力学性能良好,与试块的解剖性能基本相当,具有良好的焊接性能,焊接接头的冲击和硬度试验达到技术条件规定的要求.     

铁基非晶纳米晶涂层的耐磨性研究

采用基于机器人的自动化高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备了FeCrBSiMnNbY非晶纳米晶涂层。研究了非晶纳米晶涂层在油润滑条件下，不同磨损时间、速度、载荷对涂层的磨损行为。采用扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDAX）和X射线衍射仪（XRD）对涂层的组织结构进行了表征，利用纳米压痕仪对涂层的力学性能进行了分析，摩擦磨损试验在MM200滑块磨损试验机上进行。结果表明：涂层组织均匀，结构致密，主要由非晶相和α-Fe相纳米晶组成；在相同磨损试验条件下，非晶纳米晶涂层的相对耐磨性为3Cr13涂层的4．6倍，磨损机制主要为脆性疲劳剥落。     

AISI H13钢表面改性技术研究进展

用于加工铝合金、镁合金零部件的AISI H13热作模具钢因其恶劣的服役环境,现已表现出低寿命的致命缺陷.激光加热淬火工艺因兼有表面强化、残余应力低及与基底保持高的结合之特性,使AISI H13热作模具钢具有广阔的应用前景;激光熔覆合金化工艺因具有较强的表面可设计性与使用可靠性,使AISI H13热作模具钢具有巨大的发展潜力;热喷涂工艺具有流程短且涂层可设计性等优势,但因涂层与基底呈弱结合之状态,因此应在成分与工艺上进行涂层与基底之间热匹配设计,以满足工程应用的高性能化与长寿命化之需.     

压电-正交基体复合半圆柱的界面端部开裂问题研究

建立了半圆柱形压电-正交基体复合材料界面端部开裂问题的力学模型,其中压电层为锆钛酸铅铁电陶瓷,基体为正交异性聚乙烯复合材料。综合利用位错模拟法、格林函数法和奇异积分方程法,对裂纹问题进行了理论分析。通过对应力强度因子进行数值求解和讨论,揭示了几何、物理参数对断裂行为的影响规律。从界面端部止裂的角度出发,找到了压电复合半圆柱的2种优化设计形式:一种是将"较软的内部基体"和"较硬的外部压电层"相结合;另一种是采用正交各向异性介电材料作为基体。另外,数值计算还表明:与剪切模量变化对应力强度因子的影响相比,压电系数和介电系数变化的影响至少要小2个数量级,因此后面二者对结构防断裂优化设计没有显著的实际意义。     

原位反应电火花沉积TiN陶瓷增强相的工艺性能

以TC4钛合金为电极,氮气作为反应气和保护气,在45钢表面原位反应生成含TiN的沉积层。对电压、电容、频率、转速和比沉积时间5个沉积层厚度影响因子,各设4个工艺水平,进行正交试验,研究多项工艺参数同时变化时沉积层厚度的变化规律。结果表明：选用电容为120μF,输出电压145 V,比沉积时间3 min/cm2时可获得综合质量最优的沉积层。电火花反应沉积层与基体形成冶金结合,沉积层均匀致密,厚度约为30～40μm,主要由TiN、FeTi和Fe9.64Ti0.36组成。沉积层的弹性模量为183.614 GPa,而纳米硬度达14.039 GPa,是基体的4倍。结果表明：原位反应电火花沉积可有效改善材料的表面性能。     

残余应力作用下脆性膜/基材料的断裂行为

假定膜内的残余拉应力足以使膜发生开裂,利用膜/基材料中含弹性界面层的剪滞模型,研究了脆性膜/基材料在残余应力作用下的开裂行为特征,探讨了膜内正应力、膜/基界面切应力的分布规律,获得了膜的裂纹密度与残余应力大小之间的解析表达式。在裂纹密度、材料的力学和几何参数确定的情况下,该解析表达式可以用来评估残余应力的大小。最后,分析了膜的裂纹密度与残余应力、膜的厚度、弹性模量、断裂强度以及界面层的切变模量之间的内在关联,绘出了这些参数影响膜裂纹密度的变化曲线。     

Performance characterization of Ni60-WC coating on steel processed with supersonic laser deposition

Ni60-WC particles are used to improve the wear resistance of hard-facing steel due to their high hardness. An emerging technology that combines laser with cold spraying to deposit the hard-facing coatings is known as supersonic laser deposition. In this study, Ni60-WC is deposited on low-carbon steel using SLD. The microstructure and performance of the coatings are investigated through SEM, optical microscopy, EDS, XRD, microhardness and pin-on-disc wear tests. The experimental results of the coating processed with the optimal parameters are compared to those of the coating deposited using laser cladding.     

陶瓷/金属梯度热障涂层的制备及性能评价

为了评价陶瓷/金属梯度热障涂层的性能,设计了4种涂层方案和2种基体材料(1Cr18Ni9Ti和2Cr13).利用单枪单送粉器成功地制备了线性梯度涂层.通过观察涂层的微观结构、测量涂层的抗热震性能和热残余应力来评价涂层的性能.利用扫描电镜对各种陶瓷涂层的微观结构进行了观察和分析,利用X射线能谱分析得到了陶瓷梯度涂层试样中的不同区域的衍射图.热震试验表明,梯度涂层比非梯度涂层具有更好的抗热震性能.采用钻孔法对不同涂层方案进行了残余应力的测量,结果表明,压应力出现在1Cr18Ni9Ti基体材料上,而拉应力出现在2Cr13基体材料上.