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SiC颗粒对轧辊表面镀层应力影响的有限元分析

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中国表面工程 2023年第3期36卷 171-179页

作者：孙伟张淑婷杜开平欧阳佩旋杨谨赫北方工业大学机械与材料工程学院北京100144 矿冶科技集团有限公司北京100160

目前针对多颗粒复合镀层有限元模型的建立尚不准确。以轧辊的服役工况为背景,利用Python语言和ABAQUS软件建立试块底面带有SiC颗粒增强Ni基复合镀层的环-块滑动摩擦有限元模型,系统研究SiC颗粒含量和尺寸对涂层表面及涂层-基体界面峰值... 详细信息

目前针对多颗粒复合镀层有限元模型的建立尚不准确。以轧辊的服役工况为背景,利用Python语言和ABAQUS软件建立试块底面带有SiC颗粒增强Ni基复合镀层的环-块滑动摩擦有限元模型,系统研究SiC颗粒含量和尺寸对涂层表面及涂层-基体界面峰值等效应力的影响规律。结果表明:当SiC颗粒含量为3 vol.%~9 vol.%时,涂层表面和涂层-基体界面峰值应力随颗粒含量的增大而增大,分别增大了78.01%和32.06%;当SiC颗粒含量为9 vol.%~15 vol.%时,随着颗粒含量的增大,涂层表面峰值应力呈下降趋势,降低了13.02%,而涂层-基体界面峰值应力基本保持不变;当SiC颗粒直径为0.8~1μm时,涂层表面及涂层-基体界面峰值应力随颗粒尺寸的减小而增大,分别增大了51.5%和32.6%;当SiC颗粒直径为0.3~0.8μm时,涂层表面及涂层-基体界面峰值应力基本保持不变。综合考虑轧辊表面镀层的性能需求以及实际复合电镀工艺,依据界面应力与镀层结合状态之间的关系,SiC颗粒含量以9 vol.%左右为宜,SiC颗粒直径以0.8μm左右为宜。所建立的多颗粒随机分布涂层基体的有限元模型更接近于实际复合镀层结构,研究结果可为复合镀层的设计与制备提供参考。

关键词：复合镀层 SiC颗粒有限元分析 Python 应力场

基于有限元法冶金冷轧辊表面替代电镀铬涂层的设计与研究

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材料导报 2022年第7期36卷 116-121页

作者：孙伟张淑婷杜开平欧阳佩旋杨谨赫北方工业大学机械与材料工程学院北京100144 矿冶科技集团有限公司北京100160

在冷轧过程中,轧辊表面镀层的应力分布是影响镀层服役性能和使用寿命的重要因素。本工作基于冷轧工况,利用有限元仿真软件ABAQUS建立了轧辊和板材的三维有限元模型,针对冶金轧辊用复合电镀涂层,结合弹塑性变形等相关理论,系统研究了镀... 详细信息

在冷轧过程中,轧辊表面镀层的应力分布是影响镀层服役性能和使用寿命的重要因素。本工作基于冷轧工况,利用有限元仿真软件ABAQUS建立了轧辊和板材的三维有限元模型,针对冶金轧辊用复合电镀涂层,结合弹塑性变形等相关理论,系统研究了镀层的厚度、弹性模量及摩擦系数对轧辊-镀层界面应力分布及大小的影响。研究结果表明:镀层厚度在20~80μm时,随着镀层厚度的增大,轧辊-镀层界面峰值应力逐渐减小,当镀层厚度大于60μm时界面峰值应力又略有增加,镀层磨损量显著降低,网格破损现象得到明显改善;镀层弹性模量在200~600 GPa时,随着镀层弹性模量的增大,轧辊-镀层界面峰值应力先增大后减小,600 GPa时的界面峰值应力最小;镀层摩擦系数对轧辊-镀层界面峰值应力的影响不大,是次要影响因素。综合考虑轧辊表面镀层的性能需求,依据界面峰值应力与镀层结合状态的关系可知,镀层厚度以40~60μm为宜,弹性模量以400~600 GPa为宜。

关键词：冷轧辊复合电镀涂层有限元法涂层性能界面应力

SiC颗粒对汽油机活塞顶面镀层应力影响的有限元分析

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表面技术 2022年第10期51卷 209-217页

作者：孙伟张淑婷杜开平欧阳佩旋杨谨赫北方工业大学机械与材料工程学院北京100144 矿冶科技集团有限公司北京100160

目的研究汽车发动机活塞顶面Ni基复合镀层中SiC颗粒的含量和粒径对活塞−镀层界面热应力的影响规律。方法利用ABAQUS软件和Python语言建立顶面带有SiC颗粒增强Ni基复合电镀涂层活塞的二维有限元模型,结合热传递和热弹性相关理论及活塞的... 详细信息

目的研究汽车发动机活塞顶面Ni基复合镀层中SiC颗粒的含量和粒径对活塞−镀层界面热应力的影响规律。方法利用ABAQUS软件和Python语言建立顶面带有SiC颗粒增强Ni基复合电镀涂层活塞的二维有限元模型,结合热传递和热弹性相关理论及活塞的实际服役工况,确定活塞的换热边界条件及其顶面所受的载荷,采用顺序热力耦合的有限元分析方法,系统地研究热−机载荷共同作用下SiC颗粒含量和粒径对涂层−活塞界面应力的影响规律。结果有限元仿真结果表明,当活塞顶面承受高温、高压时,SiC颗粒的含量是显著影响涂层−基体界面等效应力的因素之一,当SiC颗粒的体积分数为1%~15%时,涂层−活塞界面峰值等效应力随着颗粒含量的增加而增大,从437.08 MPa增大到472.98 MPa;SiC颗粒的粒径是影响涂层−基体界面耦合热应力的次要因素,当SiC颗粒的粒径为0.3~1μm时,涂层−活塞界面峰值等效应力基本保持不变,约为437 MPa。结论综合考虑活塞顶面复合电镀涂层的性能需求,以及镀层−活塞界面应力与结合性能的关系,结合实际复合电镀工艺,确定Ni−SiC复合镀层中SiC颗粒的体积分数以10%左右为宜,SiC颗粒的粒径以0.4~0.8μm为宜。

关键词：活塞 Ni基复合镀层 SiC颗粒有限元分析 Python 界面应力

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热处理对激光焊Ti-15-3钛合金组织和性能的影响

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特种铸造及有色合金 2018年第5期38卷 479-483页

作者： Vahid Esfahani Yeganeh 欧阳佩旋李培杰清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验北京100084

对激光焊Ti-15-3(Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn)钛合金焊接接头进行了4种热处理,研究了焊后热处理工艺对接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,焊后固溶处理提高了焊接接头的抗拉强度,但降低了接头的伸长率;而未固溶处理的焊接接头表现出更高... 详细信息

对激光焊Ti-15-3(Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn)钛合金焊接接头进行了4种热处理,研究了焊后热处理工艺对接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,焊后固溶处理提高了焊接接头的抗拉强度,但降低了接头的伸长率;而未固溶处理的焊接接头表现出更高的强度和伸长率。网篮状组织及细小的α相是导致未固溶处理焊接接头具有更高伸长率的原因。与单级时效相比,双级时效后接头的显微组织析出的α相更为细小,且其显微硬度和抗拉强度更高。

关键词：激光焊 Ti-15-3 β钛合金焊后热处理工艺双级时效

NiCrAl/YSZ/NiCrAl-B.e复合涂层对α+β型高温钛合金燃烧产物的影响

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材料工程 2019年第5期47卷 43-52页

作者：欧阳佩旋弭光宝李培杰何良菊曹京霞黄旭清华大学新材料国际研发中心北京100084 中国航发北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室北京100095 北京市石墨烯及应用工程技术研究中心北京100095

通过摩擦氧浓度方法点燃涂覆NiCrAl/YSZ/NiCrAl-B.e复合涂层的TC11钛合金,采用XRD,SEM,EDS及EPMA等微观表征方法对其燃烧产物进行分析,进而探讨复合涂层对燃烧行为的影响机理。结果表明:燃烧试样的基体从中心孔沿径向往外呈分区组织演... 详细信息

通过摩擦氧浓度方法点燃涂覆NiCrAl/YSZ/NiCrAl-B.e复合涂层的TC11钛合金,采用XRD,SEM,EDS及EPMA等微观表征方法对其燃烧产物进行分析,进而探讨复合涂层对燃烧行为的影响机理。结果表明:燃烧试样的基体从中心孔沿径向往外呈分区组织演变特征,中心孔处的钛合金基体是着火源;当燃烧程度较低时,YSZ中间层对钛合金燃烧行为的影响较小;当剧烈燃烧时,YSZ中间层通过分解反应而在钛合金熔体中大量溶解,为钛合金熔体提供了O和Zr,加速了Ti与O的快速结合,同时ZrTiO_4燃烧产物的阻氧能力比TiO_2差,从而大大促进了钛合金的扩展燃烧。

关键词：高温钛合金 NiCrAl/YSZ/NiCrAl-B.e复合涂层微观组织燃烧行为机理

基于超声喷丸弹丸冲击动力学仿真方法的对比研究

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有色金属工程 2024年

作者：刘聪欧阳佩旋张淑婷宋杰人文艺刘璐北方工业大学机械与材料工程学院

超声喷丸是一种用于改善高附加价值复杂结构零部件疲劳性能的重要表面强化技术。弹丸在工件表面的冲击位置分布及冲击速度等是影响超声喷丸强化效果的重要因素，而常规的实验测量方法存在较大的技术难度，且试错成本高，为了减少成本，... 详细信息

超声喷丸是一种用于改善高附加价值复杂结构零部件疲劳性能的重要表面强化技术。弹丸在工件表面的冲击位置分布及冲击速度等是影响超声喷丸强化效果的重要因素，而常规的实验测量方法存在较大的技术难度，且试错成本高，为了减少成本，因而采用数值仿真方法研究超声喷丸过程弹丸的冲击动力学已成为了研究热点之一。本文分别采用多体动力学软件ADAMS和离散元软件EDEM，建立了超声喷丸三维仿真模型，计算获得了弹丸冲击位置、冲击速度和冲击角度等冲击动力学数据，开展两种方法数值仿真结果的准确性和计算效率两方面对比，并分析了两种方法的数值仿真效果的研究。结果表明，两种方法均可用于超声喷丸过程弹丸的冲击动力学仿真研究，当弹丸数量较少（如20个）时，两者的计算结果一致性较好，但ADAMS的仿真效率约为EDEM的2倍；而当弹丸数量较多（如50个）时，EDEM的计算结果更为准确，且计算效率比ADAMS提高了5.7倍。

关键词：超声喷丸弹丸冲击动力学 ADAMS EDEM 计算效率

TC11钛合金表面阻燃涂层的抗点燃性能及机理研究

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航空材料学报 2019年第5期39卷 94-102页

作者：弭光宝欧阳佩旋李培杰曹京霞黄旭曹春晓中国航发北京航空材料研究院钛合金研究所北京100095 中国航发先进钛合金重点实验室北京100095 清华大学新材料国际研发中心北京100084

采用摩擦氧浓度点燃方法,研究YSZ+NiCrAl-B.e复合涂层对TC11钛合金抗点燃性能的影响,并结合摩擦磨损分析和非稳态热传导计算,探讨复合涂层的阻燃机理。结果表明:YSZ+NiCrAl-B.e复合涂层显著提高了钛合金的抗点燃性能,其临界着火氧浓度... 详细信息

采用摩擦氧浓度点燃方法,研究YSZ+NiCrAl-B.e复合涂层对TC11钛合金抗点燃性能的影响,并结合摩擦磨损分析和非稳态热传导计算,探讨复合涂层的阻燃机理。结果表明:YSZ+NiCrAl-B.e复合涂层显著提高了钛合金的抗点燃性能,其临界着火氧浓度约为钛合金基体的2.3倍;钛与复合涂层构成摩擦副的摩擦性能高于钛与钛;NiCrAl-B.e层对提高钛合金抗点燃性能的影响不明显。摩擦点燃过程中,YSZ层能够大幅度降低钛合金基体的温度升高,阻隔了热量的快速传输,从而起到延迟点燃钛合金的作用,在这个意义上,该体系涂层中YSZ层是阻燃层,热量阻隔是主要的阻燃机理。

关键词：高温钛合金阻燃涂层摩擦点燃抗点燃性能阻燃机理钛火

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汽油机活塞顶面镀层的设计与仿真研究

电镀与精饰 2023年第2期45卷 79-85页

作者：孙伟张淑婷杜开平欧阳佩旋杨谨赫北方工业大学机械与材料工程学院北京100144 矿冶科技集团有限公司北京100160

基于有限元软件ABAQUS建立了镀层-活塞的三维几何模型,采用顺序热力耦合的有限元分析法,系统研究了镀层厚度、弹性模量和导热系数对活塞-镀层界面峰值应力的影响。结果表明:当镀层厚度在100~200μm时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层厚度... 详细信息

基于有限元软件ABAQUS建立了镀层-活塞的三维几何模型,采用顺序热力耦合的有限元分析法,系统研究了镀层厚度、弹性模量和导热系数对活塞-镀层界面峰值应力的影响。结果表明:当镀层厚度在100~200μm时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层厚度的增大而增加,从163 MPa增加至212 MPa,增大了30.06%;当镀层弹性模量在200~600 GPa时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层弹性模量的增大而增加,从104 MPa增加至175 MPa,增大了68.27%;当涂层导热系数在50~400 W·m^(-1)·K^(-1)时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层导热系数的增大而基本保持不变,约为171 MPa。综合考虑活塞顶面的性能需求,依据界面峰值应力与镀层结合状态的演变机理并结合实际电镀工艺:镀层厚度以150μm左右为宜,弹性模量以SiC类复合镀层材料的400~600 GPa为宜。导热系数对薄涂层活塞应力场的影响十分有限。

关键词：活塞复合镀层三维热力耦合有限元分析涂层性能界面应力

大学生拖延行为对学业满意度的影响:归因方式的中介作用

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西安文理学院学报（自然科学版） 2022年第3期25卷 10-16页

作者：高雪桐欧阳佩旋广东培正学院人文学院广州510830

为了探讨拖延行为、归因方式与学业满意度之间的关系,采用GPS、MMCS和学业满意度量表对477名大学生展开问卷调查.研究发现:①大学生拖延行为与学业满意度呈显著负相关,拖延行为与归因方式总分及各维度呈显著正相关(P<0.01);②大学生拖... 详细信息

为了探讨拖延行为、归因方式与学业满意度之间的关系,采用GPS、MMCS和学业满意度量表对477名大学生展开问卷调查.研究发现:①大学生拖延行为与学业满意度呈显著负相关,拖延行为与归因方式总分及各维度呈显著正相关(P<0.01);②大学生拖延行为对内控与外控归因方式均有正向预测作用;拖延行为和外控归因方式能负向预测学业满意度(P<0.01);③外控归因方式在拖延行为与学业满意度中起部分中介作用,中介效应占比为24.24%.由此可知,大学生拖延行为越严重,越倾向于外控归因,导致学业满意度降低.

关键词：拖延行为归因方式学业满意度中介作用