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激光喷丸强化ZK60医用镁合金的显微组织、力学性能及微动腐蚀行为

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第6期33卷 1715-1728页

作者：王高琦王守仁杨学锋温道胜郭宇济南大学机械工程学院济南250022

采用不同能量密度激光对ZK60镁合金进行喷丸强化处理,并对处理前后的试样进行模拟体液条件下的微动腐蚀磨损实验。测试试样的显微组织、残余应力、表面硬度、抗拉强度和耐腐蚀性,并分析其与微动腐蚀磨损行为的关系。结果表明,激光喷丸... 详细信息

采用不同能量密度激光对ZK60镁合金进行喷丸强化处理,并对处理前后的试样进行模拟体液条件下的微动腐蚀磨损实验。测试试样的显微组织、残余应力、表面硬度、抗拉强度和耐腐蚀性,并分析其与微动腐蚀磨损行为的关系。结果表明,激光喷丸强化处理可使镁合金的微动腐蚀磨损体积降低73.4%。位错和孪晶引起的细晶强化作用和应变强化作用以及残余压应力提高了镁合金表面硬度、抗拉强度和耐腐蚀性,因而降低了微动腐蚀磨损。

关键词：显微组织力学性能微动腐蚀磨损 ZK60镁合金激光喷丸强化

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料骨诱导修复植入体制备及微动摩擦学性能

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复合材料学报 2022年第7期39卷 3212-3223页

作者：薛成龙王守仁王高琦张明远温道胜济南大学机械工程学院济南250022

引起植入体无菌松动的主要原因是植入体与骨组织之间的微动磨损。通过层叠法制备了碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料,在模拟体温37℃、模拟体液(SBF)润滑条件下,探究CF/PEEK复合材料的基本力学性能和截面微动摩擦学性能。通过改变... 详细信息

引起植入体无菌松动的主要原因是植入体与骨组织之间的微动磨损。通过层叠法制备了碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料,在模拟体温37℃、模拟体液(SBF)润滑条件下,探究CF/PEEK复合材料的基本力学性能和截面微动摩擦学性能。通过改变法向载荷和位移幅值,建立了摩擦力(Ft)-位移幅值(D)曲线、微动运行工况图和摩擦系数曲线,通过三维白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)对CF/PEEK复合材料进行磨损机制探究。结果表明:随着法向载荷的减少和位移幅值的增加,微动由部分滑移区、混合区向滑移区转变。摩擦系数曲线整体较为平稳,摩擦系数随着法向载荷的增加而降低,随着位移幅值的增加而增加,磨损体积随着载荷和位移幅值的增加而增加。且CF/PEEK复合材料截面也有较好的微动性能,磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。通过对复合材料截面摩擦学特性分析,为CF/PEEK复合材料替代金属植入体提供一定的理论基础。

关键词：碳纤维薄膜复合材料微动磨损编织聚醚醚酮植入物

0.2%H对Ti_2AlNb基合金板材高温拉伸变形行为的影响

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材料研究学报 2014年第4期28卷 248-254页

作者：宗影影温道胜邵斌单德彬哈尔滨工业大学材料科学与工程学院金属精密热加工国家重点实验室哈尔滨150001

为研究热氢处理技术对Ti2AlNb基合金板材高温拉伸变形行为的影响,在实验温度为870、900、930和990℃,应变速率为2.5×10-2s-1条件下,对H含量为0%和0.2%(质量分数)的Ti-22Al-25Nb合金板材进行了高温拉伸实验,并对其微观组织进行了分析。... 详细信息

为研究热氢处理技术对Ti2AlNb基合金板材高温拉伸变形行为的影响,在实验温度为870、900、930和990℃,应变速率为2.5×10-2s-1条件下,对H含量为0%和0.2%(质量分数)的Ti-22Al-25Nb合金板材进行了高温拉伸实验,并对其微观组织进行了分析。结果表明:0.2%H可以降低合金板材的高温流动应力,提高延伸率。在930℃变形时,置氢合金的峰值应力比未置氢合金下降了约36%,延伸率比未置氢合金提高了约53%。氢致合金软化和增塑的主要机制是H促进了α2相的动态再结晶,促进了b/B2相的位错运动和动态回复,提高了b/B2相的含量。

关键词：金属材料有色金属及其合金 Ti2AlNb基合金热氢处理流动软化动态再结晶位错运动

激光喷丸强化ZK60医用镁合金微观组织、力学性能及微动腐蚀行为研究(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2022年

作者：王高琦王守仁杨学锋温道胜郭宇济南大学机械工程学院

激光喷丸强化技术在提高镁合金骨板力学性能和耐腐蚀性能上具有较大应用潜力。然而，很少有研究关注骨板在激光喷丸强化处理之后的微动腐蚀行为。本文采用不同能量密度激光对ZK60镁合金进行喷丸强化处理，对处理前后的试样开展了模拟体...

激光喷丸强化技术在提高镁合金骨板力学性能和耐腐蚀性能上具有较大应用潜力。然而，很少有研究关注骨板在激光喷丸强化处理之后的微动腐蚀行为。本文采用不同能量密度激光对ZK60镁合金进行喷丸强化处理，对处理前后的试样开展了模拟体液条件下的微动腐蚀实验。测试了试样的微观组织、残余应力、表面硬度、抗拉强度和耐腐蚀性，并分析了它们与微动腐蚀行为的关系。结果表明，激光喷丸强化处理可使镁合金的微动腐蚀磨损体积降低73.4%。位错和孪晶引起的细晶强化作用和应变强化作用以及残余压应力提高了镁合金表面硬度、抗拉强度和耐腐蚀性，因而降低了微动腐蚀磨损。

关键词：

TiAl基合金在置氢退火过程中γ相120°<111>孪晶界形成机制研究

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稀有金属材料与工程 2019年第9期48卷 2789-2793页

作者：温道胜王守仁单德彬宗影影济南大学山东济南250022 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

利用金相显微镜、扫描电镜、EBSD技术、透射电镜和X射线衍射研究了铸态和锻态Ti-46Al-2V-1Cr-0.3Ni合金退火过程中氢对γ相120°孪晶界的影响规律。结果表明,氢可以促进铸态和锻态合金γ相的静态再结晶,并且再结晶程度随氢含量的增加而... 详细信息

利用金相显微镜、扫描电镜、EBSD技术、透射电镜和X射线衍射研究了铸态和锻态Ti-46Al-2V-1Cr-0.3Ni合金退火过程中氢对γ相120°孪晶界的影响规律。结果表明,氢可以促进铸态和锻态合金γ相的静态再结晶,并且再结晶程度随氢含量的增加而增大;大量再结晶晶粒具有120°孪晶界,并揭示了120°孪晶界含量与氢含量的关系。氢致120°孪晶界增多的原因是氢减弱了γ相的弹性各向异性。

关键词： TiAl基合金退火热处理氢静态再结晶 120°孪晶界

0.037%H对铸态Ti-45A1-5Nb-0.8Mo-0.3Y合金高温变形行为的影响

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金属学报 2013年第11期49卷 1428-1432页

作者：温道胜宗影影徐文臣杨单媚单德彬哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

为了研究热氢处理技术对TiAl基金属间化合物Ti-45Al-5Nb-0.8Mo-0.3Y合金高温变形行为的影响规律,对未置氢和H含量为0.037%(质量分数)的铸态合金进行了等温热压缩实验,并利用SEM和TEM观察了合金压缩后的微观组织.结果表明,H可以降低合金... 详细信息

为了研究热氢处理技术对TiAl基金属间化合物Ti-45Al-5Nb-0.8Mo-0.3Y合金高温变形行为的影响规律,对未置氢和H含量为0.037%(质量分数)的铸态合金进行了等温热压缩实验,并利用SEM和TEM观察了合金压缩后的微观组织.结果表明,H可以降低合金的高温变形流动应力,细化微观组织,提高合金的热加工性能.与未置氢合金相比,在1200℃,应变速率0.01 s^(-1)变形条件下,H可使合金的峰值流动应力下降25%左右.置氢处理促进了位错运动、动态再结晶和孪生变形,并提高了β相的含量,这是置氢合金高温变形流动应力下降的主要原因.

关键词： TiAl基金属间化合物置氢流动应力位错运动动态再结晶

激光熔覆灰铸铁制动盘Fe-Ni-Cr梯度复合涂层微观组织及高温摩擦磨损性能研究

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中国激光 2022年第2期49卷 182-193页

作者：时晓宇温道胜王守仁王高琦张明远济南大学机械工程学院山东济南250022

激光熔覆是解决灰铸铁制动盘磨损失效的一种可靠办法,但灰铸铁中存在的片状石墨会影响涂层的质量,降低涂层与基体的结合强度。本研究团队在灰铸铁制动盘表面熔覆了Fe-Ni-Cr复合涂层,并对涂层的相组成、显微组织、硬度及耐磨性能进行了... 详细信息

激光熔覆是解决灰铸铁制动盘磨损失效的一种可靠办法,但灰铸铁中存在的片状石墨会影响涂层的质量,降低涂层与基体的结合强度。本研究团队在灰铸铁制动盘表面熔覆了Fe-Ni-Cr复合涂层,并对涂层的相组成、显微组织、硬度及耐磨性能进行了分析。结果表明:涂层中的物相主要为Fe;C;和Fe;C,而且这些物相呈阶梯状分布;涂层与基体结合良好,且熔覆区晶体的生长形态由柱状晶逐渐转变为胞状晶、枝状晶和等轴晶;在晶粒细化的作用下,涂层硬度略有波动,其平均硬度为468 HV0.3;涂层的耐磨性优于基体;随着试验温度由100℃升高到300℃,涂层的磨损量逐渐减少,涂层的磨损机理逐渐从以磨粒磨损为主转变为以黏着磨损和氧化磨损为主;当试验温度为300℃时,涂层的磨损量最小。

关键词：激光技术激光熔覆制动盘微观组织摩擦磨损

铝合金型材稳态挤压过程有限体积法数值模拟关键技术研究

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铝合金型材稳态挤压过程有限体积法数值模拟关键技术研究

作者：温道胜山东大学

学位级别：硕士

与其它金属相比,铝合金有很多优点,例如质量轻、强度高、外观好、耐腐蚀和塑性好等,所以铝型材在我国经济、军事、医疗和航空航天等领域的应用越来越广泛,同时铝型材正不断向大型化、薄壁化和复杂化发展。目前,铝型材挤压模具的设计主... 详细信息

与其它金属相比,铝合金有很多优点,例如质量轻、强度高、外观好、耐腐蚀和塑性好等,所以铝型材在我国经济、军事、医疗和航空航天等领域的应用越来越广泛,同时铝型材正不断向大型化、薄壁化和复杂化发展。目前,铝型材挤压模具的设计主要依赖于设计者的经验和工程类比法,因此使得挤压模具的试模修模次数多、设计效率低、设计成本高和精度差等。在铝型材的高速发展与挤压模具设计的低水平之间形成了矛盾,同时我国国内成熟的铝型材挤压过程专用数值模拟软件还很少,所以开发准确高效且具有自主知识产权的铝型材挤压过程专用数值模拟软件是十分必要的。目前,用于铝型材挤压过程的数值模拟方法主要有有限元法和有限体积法。采用有限元法模拟大变形塑性成形问题（如铝型材挤压问题）时,会出现网格重划分和无法正确模拟挤压过程中材料的焊合行为等问题。采用有限体积法模拟大变形塑性成形问题时,上述问题可得到有效地解决,同时有限体积法对不规则复杂求解域的适应性强且适合于并行运算,因此有限体积法被广泛地用于模拟铝型材挤压过程。另外,近年来出现的基于有限体积法的铝型材挤压过程数值模拟系统还处于研发的初级阶段,还有很多方面需要完善和改进,如稳态挤压过程数值模拟、工作带长度自动优化和型材变形情况数值模拟等方面。因此,本文基于有限体积法研究了稳态挤压条件下的质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程,实现了对铝型材稳态挤压过程的数值模拟;研究了型材摩擦边界条件的施加方法,提出了挤压模具工作带在程序中的识别方法以及工作带长度自动优化的实现方法,最终实现了工作带长度的自动优化;通过引入对称边界条件,减少了对称铝型材稳态挤压过程的数值模拟时间;利用现有的流体体积法（VOF）和自主提出的相对位移法分别对十字花铝型材稳态挤压过程中型材的变形情况进行了数值模拟,得到了与理论分析和其它软件模拟结果相一致的结果,实现了对稳态挤压过程中型材变形情况的数值模拟。在课题组前期研究的基础上,开发了一种专门用于铝型材稳态挤压过程的数值模拟系统,通过多个实例验证了所开发系统的正确性,并研究了不同型材挤压过程中材料的流动规律。

关键词：稳态挤压过程工作带长度自动优化对称边界型材变形数值模拟

HfC颗粒对WC/Co复合材料裂纹萌生和扩展行为的影响

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西北工业大学学报 2019年第3期37卷 628-635页

作者：颜新宇王守仁温道胜王高琦刘文涛济南大学机械工程学院

以提高材料的韧性为目的,通过冷压、热压工艺制备出碳化钨基复合材料,对其断裂韧性、弯曲强度进行测试;利用SEM对HfC/WC/Co复合材料的微观形貌进行观察;基于裂纹扩展能量释放公式,构建了裂纹直行、裂纹偏转和裂纹分叉的应力强度因子与... 详细信息

以提高材料的韧性为目的,通过冷压、热压工艺制备出碳化钨基复合材料,对其断裂韧性、弯曲强度进行测试;利用SEM对HfC/WC/Co复合材料的微观形貌进行观察;基于裂纹扩展能量释放公式,构建了裂纹直行、裂纹偏转和裂纹分叉的应力强度因子与裂纹长度的数学模型;借助仿真软件ABAQUS对裂纹直行、裂纹偏转、裂纹分叉、裂纹钉扎4种裂纹扩展方式进行了仿真验证;结果表明:添加适量的HfC可以有效改善复合材料的断裂韧性和弯曲强度;HfC和Co在基体中均匀分布,对复合材料强度和韧性的提高具有明显作用,改善机制为裂纹偏转、裂纹分叉、裂纹钉扎、穿晶断裂等协同作用将裂纹扩展尖端的应力分散或转移到HfC上,从而降低基体中裂纹尖端的应力集中,提高复合材料的韧性。

关键词：碳化铪裂纹扩展能量释放率增强增韧 ABAQUS