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Effect of Cryogenic Treatment on Microstructure and Tribological Property Evolution of Electron Beam Melted Ti6Al4V

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Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2024年第4期39卷 1010-1017页

作者：黄西娜 MA Xiaowen XU Tianyi School of Mechanical and Electrical Engineering China University of Mining and Technology-BeijingBeijing 100083China School of Engineering and Technology China University of GeosciencesBeijing 100083China

Cryogenic treatment was used to improve the tribological properties of Ti6Al4V artificial hip joint *** treatment at-196℃with different holding time were carried out on Ti6Al4V specimens fabricated using electron beam melting(EBM),and their microstructure and tribological properties evolution were systematically analyzed by scanning electron microscopy(SEM),vickers hardness,and wear *** experimental results show that the as-fabricated specimen consists of lamellarαphase andβcolumnar ***,the thickness of lamellarαphase decreased after cryogenic *** addition,it can be found that the fineαphase was precipitated and dispersed between the lamellarαphase with the holding time *** hardness shows a trend of first increasing and then *** wear rate of the specimen cryogenic treated for 24 h is the minimum and the average friction coefficient is 0.50,which is reduced by 14.61%compared with the *** wear mechanism of the as-fabricated specimen is severe exfoliation,adhesive,abrasive,and slight fatigue ***,the specimen cryogenic treated for 24 h shows slight adhesive and abrasive *** can be concluded that it is feasibility of utilizing cryogenic treatment to reduce the wear of EBMed Ti6Al4V.

关键词： electron beam melting(EBM) cryogenic treatment microstructure vickers hardness tribological property

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单元晶胞尺寸对晶格结构力学性能的影响

西安交通大学学报 2023年第6期57卷 115-122页

作者：黄西娜翟月雯中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083 北京机电研究所有限公司北京100083

为了解具有晶格结构的先进轻质多功能材料的力学性能,以激光选区熔化制备的体心立方单元晶胞晶格结构为例,揭示了单元晶胞尺寸对晶格结构力学性能的影响规律。采用干重法测量晶格结构的质量,通过计算孔隙率确定了单元晶胞尺寸对孔隙率... 详细信息

为了解具有晶格结构的先进轻质多功能材料的力学性能,以激光选区熔化制备的体心立方单元晶胞晶格结构为例,揭示了单元晶胞尺寸对晶格结构力学性能的影响规律。采用干重法测量晶格结构的质量,通过计算孔隙率确定了单元晶胞尺寸对孔隙率的影响规律;通过压缩实验、压-压疲劳实验及扫描电镜断口形貌图,分析了晶格结构力学性能的演化规律。实验结果表明:所有样品的实际孔隙率均低于设计值,当单元晶胞尺寸为2.5mm时,孔隙率的设计值与实际值偏差最大,为8.2%;当单元晶胞尺寸为7.5mm时,孔隙率的设计值与实际值偏差最小,为1.6%;当单元晶胞尺寸从2.5mm增加到7.5mm,晶格结构的压缩强度降低了41.96%,说明单元晶胞尺寸增加会导致晶格结构抵抗压缩变形的能力变小即塑性变差,断裂模式从塑性断裂向脆性断裂转变且疲劳循环次数减小。此外,单元晶胞尺寸较小时瞬断区断口主要由韧窝组成,而单元晶胞尺寸较大时,瞬断区表现为光滑的平面和少量的韧窝,说明晶格结构更脆。该研究结果可为晶格结构单元晶胞尺寸的设计和选择提供参考。

关键词：激光选区熔化晶格结构单元晶胞压缩实验压-压疲劳实验

Ti6Al4V和Al2A12的扩散连接界面组织及力学性能

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工程科学学报 2017年第7期39卷 1036-1040页

作者：黄西娜郎利辉王刚段文北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

采用热等静压(HIP)工艺连接Al2A12和Ti6Al4V两种不同的航空航天用材料.利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪观察连接过渡区的微观组织和组成的演化,并测试其主要的力学性能.结果表明:采用热等静压制备这两种材料的界面连接好;Ti/Al反应... 详细信息

采用热等静压(HIP)工艺连接Al2A12和Ti6Al4V两种不同的航空航天用材料.利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪观察连接过渡区的微观组织和组成的演化,并测试其主要的力学性能.结果表明:采用热等静压制备这两种材料的界面连接好;Ti/Al反应层界面处形成了不同的金属间化合物,例如,Al_3Ti、TiAl_2和TiAl;连接接头处硬度为163 HV,界面连接处剪切强度达到了23 MPa,比只添加镀层而无中间层的连接强度提高了约17.9%,但低于带有中间层的连接强度.由于过烧和孔隙的形成使得断裂方式是脆性断裂.由此可知,在热等静压成形过程中异种材料的元素发生了相互扩散,在扩散连接处形成了不同的金属间化合物,这些金属间化合物影响连接处的力学性能.

关键词：热等静压扩散连接微观组织剪切强度硬度

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大型筒节轧制成形工艺的数值模拟与试验研究

大型筒节轧制成形工艺的数值模拟与试验研究

作者：黄西娜机械科学研究总院

学位级别：硕士

大型筒节是核电、石化、煤化工装备领域压力容器、加氢反应器和煤液化反应器的关键基础部件，主要用于承受压力，同时长期处于高温和腐蚀性的环境下工作。自由锻是筒节的传统生产工艺，材料利用率、生产效率低，使大型筒节产品面临供不... 详细信息

大型筒节是核电、石化、煤化工装备领域压力容器、加氢反应器和煤液化反应器的关键基础部件，主要用于承受压力，同时长期处于高温和腐蚀性的环境下工作。自由锻是筒节的传统生产工艺，材料利用率、生产效率低，使大型筒节产品面临供不应求的困境。本文基于轧制原理，对大型筒节轧制成形工艺技术进行研究。主要研究内容包括：（1）对2.25Cr1Mo0.25V钢进行等温压缩实验，得到了流动应力与应变速率和变形温度之间的规律。研究结果表明：2.25Cr1Mo0.25V钢在高温低应变速率下易发生动态再结晶。通过金相实验分析得出：变形温度升高，平均晶粒尺寸增大，但晶粒分布比较均匀;应变速率越高，平均晶粒尺寸越小，晶粒分布不均匀。（2）基于Avrami方程，结合金相分析实验，建立2.25Cr1Mo0.25V钢动态再结晶模型，通过对等温压缩过程的组织模拟，验证了动态再结晶模型的正确性。（3）针对5258mm×4086mm×3080mm的筒节，结合实际轧制生产工艺，利用Deform-2D有限元平台，建立轧制工艺的模拟模型，研究了轧制温度、进给速度、变形量和角速度对成形的影响规律。结果表明：轧制温度对轧制力和筒节内部组织影响最大;其次是变形量和角速度;进给速度的影响最小。综合分析后得出，轧制温度在1150℃-1200℃、变形量在60mm-70mm、角速度为0.15374rad/s-0.16374rad/s的条件下，筒节成形效果良好、轧制力小、平均晶粒尺寸分布均匀。 (4)通过缩比轧制工艺试验，研究了轧制后环件径、轴向晶粒分布规律，与模拟结果一致，可以用于大型筒节轧制晶粒分布的预测。

关键词： 2.25Cr1Mo0.25V钢动态再结晶模型筒节轧制数值模拟缩比试验

热等静压制备CF/Al复合材料的微观结构及性能

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中国有色金属学报 2015年第10期25卷 2745-2751页

作者：喻思郎利辉姚松王刚黄西娜续秋玉北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 中国工程物理研究院化工材料研究所绵阳621900

采用热等静压（HIP）工艺制备连续碳纤维（CF）增强Al基复合材料。利用扫描电镜、粒度仪和X射线衍射仪表征2A12铝合金粉末形貌、粒度分布和相组成；利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪观察复合材料的显微组织、断口形貌和界面扩散反应特... 详细信息

采用热等静压（HIP）工艺制备连续碳纤维（CF）增强Al基复合材料。利用扫描电镜、粒度仪和X射线衍射仪表征2A12铝合金粉末形貌、粒度分布和相组成；利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪观察复合材料的显微组织、断口形貌和界面扩散反应特征，并对其主要力学性能进行测试。结果表明：粉末形貌呈球形，粒度主要分布在150～180μm；复合材料致密，界面连接紧密无孔洞缺陷；与基体铝合金材料相比，复合材料的拉伸强度和断后伸长率分别提高5％和54％，断裂方式为脆性断裂；Al基体裂纹起源于粉末颗粒界面，CF／Al界面断口呈现CF拔出和断裂失效形式；CF／Al界面发生元素扩散，界面反应生成A14C3金属间化合物。

关键词： CF/Al复合材料热等静压失效形式界面反应

包套在铝合金粉末热等静压成形中的屏蔽效应及其对性能的影响

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中国有色金属学报 2016年第2期26卷 261-271页

作者：郎利辉王刚黄西娜喻思段文续秋玉北京航空航天大学机械工程及自动化学院航空宇航制造工程系北京100191

通过数值模拟和热等静压实验,研究包套在铝合金粉末热等静压成形过程的屏蔽效应及其对性能的影响,建立包套对等静压力屏蔽效应的关系公式。结果表明:包套对等静压力的屏蔽效应与包套的几何尺寸、壁厚、屈服强度有关系,包套越厚,其屏蔽... 详细信息

通过数值模拟和热等静压实验,研究包套在铝合金粉末热等静压成形过程的屏蔽效应及其对性能的影响,建立包套对等静压力屏蔽效应的关系公式。结果表明:包套对等静压力的屏蔽效应与包套的几何尺寸、壁厚、屈服强度有关系,包套越厚,其屏蔽效应越显著,降低热等静压过程中粉末颗粒重排阶段的致密化程度。由于包套的屏蔽,对于二元共晶和三元共晶的液相没有实现完全挤出,在粉末颗粒与颗粒交界处残留有没有被液相填充完全的孔隙,降低粉末件最终的致密度。当包套厚度较大时,降低了粉末铝合金材料的抗拉强度和屈服强度,而对材料塑性的影响不明显。

关键词：铝合金粉末热等静压屏蔽效应

粉末粒度对热等静压法制备2A12铝合金组织与性能的影响

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粉末冶金材料科学与工程 2016年第1期21卷 85-94页

作者：郎利辉王刚黄西娜喻思布国亮北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

分别用3种不同粒度的氮气雾化2A12铝合金粉末为原料,采用热等静压法制备2A12铝合金,研究粉末粒度对合金组织与力学性能的影响。结果表明:热等静压可实现2A12铝合金粉末的近全致密化,粉末粒径越小,粒径分布范围越广,则致密化程度越高,同... 详细信息

分别用3种不同粒度的氮气雾化2A12铝合金粉末为原料,采用热等静压法制备2A12铝合金,研究粉末粒度对合金组织与力学性能的影响。结果表明:热等静压可实现2A12铝合金粉末的近全致密化,粉末粒径越小,粒径分布范围越广,则致密化程度越高,同时几何尺寸收缩较大,压坯的相对密度最高达到97.6%;粒度较大的粉末经过热等静压后,颗粒边界趋于平直,边界与边界的夹角趋于均匀的120°,而粒度较小的粉末原始边界严重变形,部分小颗粒甚至融合在一起;随粉末粒度减小及粒径分布范围增大,Al和Cu等合金元素的析出相由点状连续分布变为集中分布在粉末颗粒的三向交叉处,微观组织更致密均匀,颗粒边界细小,颗粒之间的扩散连接加强。粒度最小的2A12铝合金粉末经热等静压后,析出的合金元素第二相对合金有强化作用,抗拉强度和伸长率都提高,分别达到306 MPa和10.5%。

关键词： 2A12铝合金粉末热等静压粉末粒径微观组织力学性能

新工科背景下机械类专业“创新创业”课程实践的探究

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科技风 2022年第26期 87-89页

作者：黄西娜中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083

在高速发展的新时代背景下,国家对具有创新创业人才的需求日益迫切。培养更多的创新者和创业者是“双创教育”的核心命题,而“创新创业”课程实践的探究成为“双创教育”研究的核心。各大高校、各个专业相继开展了“创新创业”课程实践... 详细信息

在高速发展的新时代背景下,国家对具有创新创业人才的需求日益迫切。培养更多的创新者和创业者是“双创教育”的核心命题,而“创新创业”课程实践的探究成为“双创教育”研究的核心。各大高校、各个专业相继开展了“创新创业”课程实践的研究,课程内容、形式丰富多样。基于此,本文讨论了现有创新创业课程实践中存在的相关问题,结合实际授课情况,提出了适用于新工科背景下机械类专业大学生“创新创业”课程实践的解决策略。

关键词：创新创业课程实践机械类专业新工科

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线上线下一体化教学的探索

科技风 2020年第36期 32-33页

作者：黄西娜中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

在互联网快速发展和当前的时代背景下,网易云课堂、慕课等线上课程吸引了大量的学习爱好者,给传统的线下教育方式敲响了警钟,但是无论是传统的线下教育还是发展迅速的线上教育都存在着一定的问题,未来的教育模式应该形成线上线下统一的... 详细信息

在互联网快速发展和当前的时代背景下,网易云课堂、慕课等线上课程吸引了大量的学习爱好者,给传统的线下教育方式敲响了警钟,但是无论是传统的线下教育还是发展迅速的线上教育都存在着一定的问题,未来的教育模式应该形成线上线下统一的教学体系。本文结合实践,探索线上和线下教学中的优势和存在的一些问题,提出线上线下一体化教学是未来教学发展的一个趋势,最后以具体课程为例,分享线上线下一体化教学过程中的心得体会,为更好的完成教学,改善教学效果具有一定的指导借鉴意义。

关键词：线上教学线下教学探索