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2021年  第36卷  第2期

材料研究
方腔内Al2O3-H2O纳米流体热毛细对流的格子Boltzmann模拟
卢巧颖
2021, 36(2): 1-10.
摘要:
采用格子Boltzmann方法研究纳米颗粒形状影响下方腔内纳米流体热毛细对流的强化传热效果,主要分析了纳米粒子体积分数、颗粒形状以及Marangoni数Ma等相关参数对于纳米流体热毛细对流换热过程的影响。结果表明:长径比(长/半径)对纳米流体换热效果有影响,形状因子越大,平均NuNuave越大。随着体积分数的增加,棒状、盘状和正方体状纳米颗粒均使热毛细对流的Nuave数减少,球状纳米颗粒条件下热毛细对流的Nuave数增加。Ma数越大,纳米流体热毛细对流的自由表面速度越大,对流换热效果也随之增强。
5-氯-3-硝基螺吡喃的合成及对银离子和有机胺的识别
李晓娟, 田进涛
2021, 36(2): 11-18.
摘要:
合成并研究了5-氯-3-硝基螺吡喃光谱性质及特异性识别。研究结果表明,5-氯-3-硝基螺吡喃具有溶剂化显色效应,闭环结构SP和开环结构MC分别在非极性和极性溶剂中稳定存在;该螺吡喃能从18种常见金属离子中特异识别出Ag+,且可识别四类共16种有机胺。
基于RTM工艺的纤维增强环氧树脂复合材料阻燃改性研究
李吉帝, 梅勇, 王嘉琪, 潘齐超, 耿志, 张连旺, 包建文, 朱波
2021, 36(2): 19-25.
摘要:
制备了全新的阻燃定型剂DHQEP/ET3228,利用传统RTM工艺,实现了对纤维增强环氧树脂复合材料的阻燃改性。该定型剂的加入为预成型体提供出色的定型效果,回弹角测试中仅发生了1.24°的回弹,同时还可以有效提升复合材料的阻燃性能(LOI可达36.8%)。另外,阻燃定型剂可以参与环氧树脂的固化反应,使得阻燃定型剂的添加对复合材料的界面性能影响较小,保持了复合材料良好的层间剪切性能。
碳纤维复合材料的压缩响应的微观分析
吕超, 李锋, 孙新杨
2021, 36(2): 26-34.
摘要:
设计了实验平台,对纤维压缩应变与电阻间灵敏系数进行了标定,将标定后的纤维制作成单丝和多丝复合材料体系压缩试验件。在压缩载荷条件下,通过电阻测量,揭示了多丝复合材料体系纤维断裂对周围纤维的影响规律,并准确测量出纤维发生压缩破坏时的最大变形量;利用数值方法模拟了断口处基体应力分布导致附近纤维微屈曲的损伤过程。
化学成分及热处理工艺对TA5合金棒材力学性能的影响
王媛, 董健, 谢力, 赵民权
2021, 36(2): 35-38.
摘要:
研究了化学成分和热处理工艺对TA5合金棒材力学性能的影响。结果表明,增加铝、氧、氮元素的含量,提高铝强度当量,TA5合金棒材强度显著提高,塑性略有降低。在700~800℃范围内升高退火温度,TA5合金棒材的强度降低,塑性升高;在740~780℃退火时,其强度和塑性匹配最佳。与空冷相比,采用炉冷+空冷的冷却方式时,TA5合金棒材的强度降低,塑性显著升高。
铜钢复合板弯片成形数值模拟与成形试验
孙少华, 董升朝, 任冠鹏, 邱胜闻, 郭宁
2021, 36(2): 39-43.
摘要:
铜钢复合钢板HALF弯片弯曲半径小,冲压成形变形量大,易出现复合界面开裂、脱层问题。采用ABAQUS三维有限元软件对HALF弯片热成形过程进行数值模拟,分析了600℃、700℃、800℃、900℃成形温度下弯片应力、弯片厚度及复合界面选定点应力,并进行了铜钢复合板HALF弯片热成形试验,测定复合界面结合率与剪切强度。结果显示:成形温度升高可以降低弯片成形应力和复合界面应力,对弯片厚度变化影响不大;铜钢复合板弯片经900℃加热冲压成形后,复合界面结合良好无脱层。
铜合金垫片表面类金刚石薄膜的制备及其摩擦学性能研究
罗焱泽, 段天应, 李志强, 王永欣
2021, 36(2): 44-48.
摘要:
采用物理气相沉积工艺在黄铜H62垫片上制备了DLC薄膜,对DLC薄膜进行了拉曼光谱分析和截面形貌观察,测试了薄膜厚度、纳米硬度和结合力,进行了磨擦磨损试验,分析了薄膜的减摩耐磨性能。结果表明,在H62铜合金垫片制备碳膜为DLC薄膜,薄膜总厚约2.31μm,底层厚约0.49μm。薄膜纳米硬度22.1 GPa,薄膜与基体结合良好,结合性能HF1级,结合力41.1 N。H62铜合金垫片制备DLC薄膜后,摩擦系数由0.55降至0.25,磨损率由1.3×10-4 mm3/Nm降至1.1×10-5 mm3/Nm,具有优异的减磨性能和耐磨损性能。装拆10次后,垫片表面DLC薄膜完整,基本无损伤,满足使用要求。
材料应用
铜合金截止阀密封失效原因分析
韩茂盛, 罗皓, 刘乐乐, 张云浩, 潘恒沛
2021, 36(2): 49-54.
摘要:
通过化学成分检测、室温力学性能分析以及金相组织观察、形貌观察、腐蚀产物分析等方法,分析了铜合金截止阀阀瓣密封腐蚀的原因。结果表明,截止阀阀瓣成分、组织及性能均满足标准要求,截止阀阀瓣密封面腐蚀由脱成分腐蚀、冲刷以及缝隙腐蚀的共同作用造成,管路海水泥沙较多促进了缝隙的出现并增加冲刷力度,加速腐蚀过程。
烧蚀防热复合材料用压力辅助RTM工艺
马秀萍, 郭亚林, 刘思扬, 吴凡, 霍炳呈
2021, 36(2): 55-59.
摘要:
针对目前模压、缠绕等工艺成型烧蚀防热复合材料易造成层间结合差、脱粘、抗烧蚀性能差、易剥蚀等问题,提出了一种新型压力辅助RTM工艺,并对其进行了树脂充模流动模拟,制备了烧蚀防热复合材料,测试了材料的孔隙率、力学性能、烧蚀性能。结果表明:压力辅助RTM工艺具有可行性与优越性,复合材料孔隙率4.64%,层间剪切强度39.3 MPa,线烧蚀率0.017 mm/s,质量烧蚀率0.053 8 g/s。说明压力辅助RTM工艺适合成型烧蚀防热复合材料。
谐振式组合道床系统城市轨道交通高架线应用研究
乔志, 郭卫宏, 王安斌, 黄承, 樊永欣, 赵雷
2021, 36(2): 60-63,87.
摘要:
介绍了城市轨道交通谐振式组合道床减振系统在地铁高架线的施工工艺,并就运营后线路道床振动及噪声进行在线测试。结果表明:相对于普通道床,组合道床系统道床减振量达到18.2 dB,轨旁噪声降低5.1 dBA,桥下噪声降低8.1 dBA,桥下水平距离20 m处噪声降低2.3 dBA。组合道床系统减振降噪效果优异,施工工艺成熟完善,可在城市轨道交通特殊减振措施进行推广应用。
动车用定刚度碳纤维扭转轴设计
孙厚礼, 魏凯耀, 杨东晓, 张兴刚, 孟雨辰
2021, 36(2): 64-67.
摘要:
采用有限元辅助进行碳纤维扭转轴定刚度设计,通过碳纤维缠绕成型工艺制备碳纤维扭转轴,并进行扭转刚度测试验证。结果表明,有限元计算得到碳纤维扭转轴扭转刚度为31.08 kN·m2/rad,实测碳纤维扭转轴扭转刚度为33.52 kN·m2/rad,设计误差为7.3%,该计算方法能够指导碳纤维扭转轴扭转刚度设计。与传统金属扭转轴对比,碳纤维扭转轴减重达到74.6%,减重效果明显。
极地破冰船用大线能量型高强度船板的开发
张朋, 李杰, 龙杰, 王晓书, 赵宝军, 马晓东
2021, 36(2): 68-73.
摘要:
采用微合金化的设计思路,钢板成分在低C、低碳当量的基础上添加少量的Nb、Ti等微合金化元素,同时在冶炼过程中采用氧化物冶金技术,在TMCP轧制过程中采用针对低碳当量的超快冷技术,最终在成品钢板中得到低碳贝氏体+铁素体混合组织,钢板强韧性匹配良好,-60℃冲击功达到200 J以上。采用100~250 kJ/cm的线能量进行焊接后,钢板焊缝及热影响区冲击韧性良好,能够满足大线能量焊接的需要。
焊接技术
板片表面缺陷尺度对印刷板式换热器扩散焊接的影响研究
李秋龙, 徐哲, 郭继冠, 刘向前, 李培跃, 郁炎
2021, 36(2): 74-78.
摘要:
针对印刷板式换热器换热板片表面缺陷的尺度问题,开展试验分析研究,重点研究了板片表面缺陷宽度对换热器芯体扩散焊性能的影响规律,从拉伸强度和微观界面组织两个方面阐述了缺陷宽度对扩散焊接的影响情况。结果表明,当缺陷深度小于0.1 mm,宽度小于0.82 mm时,表面缺陷不影响印刷板式换热器的焊接性能。
中厚板低合金钢Q345R埋弧焊接工艺研究
陈思远, 薛根奇, 张颖杰, 郑延召, 王斌
2021, 36(2): 79-82.
摘要:
研究了Q345R低合金钢H10Mn2焊丝和SJ101焊剂焊接工艺,结果表明,焊接接头抗拉强度达到517 MPa,大于母材最低值490 MPa,-20℃V型低温冲击功吸收值最小值98 J,高于最低要求41 J;焊接接头达到NB/T 47013.2-2011能标Ⅰ级要求,选择的焊接材料和制定的焊接工艺满足Q345R中厚板低合金钢埋弧焊的质量要求。
钛/不锈钢复合板界面分析及性能研究
尚稚轩, 朱磊, 樊科社, 曹磊
2021, 36(2): 83-87.
摘要:
研究了厚复层TA1/304复合板沿着爆轰波传播方向、距离起爆端不同位置处的焊接界面变化情况,通过金相分析及性能检测将复合界面的变化情况进行了整体分析,系统研究了在爆轰波传播过程中,界面的动态变化过程。结果表明:沿着爆轰波传播方向,焊接界面形态经历了无波,成波,波幅、波长增大,稳定至消失的动态变化过程。伴随着界面形态的改变,剪切强度先增加随后稳定,最终在起爆对边位置强度明显降低,剪切强度最低为230 MPa。在距起爆边300~400 mm处,界面波形态稳定,波幅比为0.22,剪切强度约为450 MPa。
综述
金属材料疲劳裂纹扩展速率不同模型应用分析
张亚军, 张欣耀, 张云浩
2021, 36(2): 88-92.
摘要:
金属材料疲劳裂纹扩展速率是对金属材料及其零构件含有裂纹体后安全服役评价及疲劳寿命评估的一项重要力学性能指标。基于金属材料疲劳裂纹扩展过程的不同阶段、闭合效应、应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响等多个方面,对几种常见金属材料疲劳裂纹扩展速率模型的应用特点进行了对比分析,为安全设计及寿命评估时不同模型的选择应用提供参考。
经验交流
纤维增强CBT树脂基复合材料研究进展
王明明, 陈俊磊, 李想
2021, 36(2): 93-97.
摘要:
介绍了环形对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)的性能特点及其应用,综述了纤维增强CBT树脂基复合材料的国内外研究现状,包括制备工艺、力学性能以及应用等,并对其在复合材料领域的发展进行了总结与展望。
深海水下阀门工程化研制技术
李跟飞, 史文祥, 蒋鹏, 张新奇, 杨山坡
2021, 36(2): 98-102.
摘要:
梳理和分析了水下阀门的设计规范、选材原则、设计要求、性能考核要求等,为水下阀门的工程化研制提供技术支持和研究依据。