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超声表面深滚对40CrNiMoA钢表面完整性及微动疲劳性能的影响

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超声表面深滚对40CrNiMoA钢表面完整性及微动疲劳性能的影响

作者：邹江河贵州大学

学位级别：硕士

40CrNiMoA钢是广泛应用于机械关键承载结构零部件和装备的钢铁材料。机械结构零部件在表面接触、疲劳载荷和振动激励工况下无法避免微动疲劳现象。在微动疲劳服役条件下机械构件的疲劳寿命因表面微动损伤作用显著降低,由此产生的断裂性... 详细信息

40CrNiMoA钢是广泛应用于机械关键承载结构零部件和装备的钢铁材料。机械结构零部件在表面接触、疲劳载荷和振动激励工况下无法避免微动疲劳现象。在微动疲劳服役条件下机械构件的疲劳寿命因表面微动损伤作用显著降低,由此产生的断裂性损伤,可能造成毁灭性机械故障。因此,如何减缓微动疲劳损伤,显著地延长微动疲劳寿命是一个重要的科学问题。通过对金属材料表面采用严重塑性变形(SSPD)的方法,诱导梯度纳米结构(GNS)、获得残余压应力(CRS)和表面加工硬化(SWH)均可以大幅提高金属材料的表面耐磨性、耐蚀性(抗氧化)和抗疲劳性。这类处理工艺在提高金属材料的微动疲劳性能方面具有显著优势。基于此,本文采用超声表面滚压以及磨料水射流喷丸与超声表面滚压高能复合改性技术对40CrNiMoA钢进行了表面改性处理,并在自主设计的微动疲劳实验装置上进行了微动疲劳实验。通过结合激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、聚焦离子束(FIB)、透射电子显微镜(TEM)以及能谱仪(EDS)等检测和分析手段探索和比较了40CrNiMoA钢在不同表面改性处理工艺下获得的梯度纳米结构(GNS)的表面形貌,表层微观组织结构,残余应力和显微硬度等表面完整性参数的变化规律;深入分析了40CrNiMoA钢表面完整性参数对微动疲劳性能的影响,阐明了该材料在不同表面改性条件下的微动疲劳机理。主要研究内容和结论为:(1)系统研究了未经表面处理和经不同工艺参数的超声表面滚压处理的40CrNiMoA钢在梯度纳米结构的层深,表面形貌,表层微观组织结构,残余压应力和显微硬度等表面完整性相关参数的变化规律。研究发现,经9道次,900N的静压力超声表面滚压处理后的40CrNiMoA钢表面完整性更优越。试样SSPD层深达450μm,表面残余压应力和最大残余压应力分别为919 MPa和1251 MPa,相比于未处理试样,分别提高了554 MPa和886 MPa;其表面显微硬度为790.3HV,与未处理试样的481.5 HV相比,提高了64.1%。(2)深入研究了超声表面滚压处理40CrNiMoA钢的表层微观组织结构,发现SSPD层的微观组织结构由表及里依次为等轴纳米晶、片层纳米晶、弯曲马氏体结构,晶粒尺寸呈梯度变化规律。其中,在试样最表层,马氏体晶粒尺寸细化至纳米级,碳化物也发生显著细化及溶解,位错增殖明显。材料梯度结构强度由晶粒细化强化、位错强化和析出强化联合贡献。(3)系统研究了未改性40CrNiMoA钢试样的表面磨损机制、微动疲劳极限和疲劳机理。在频率为110 Hz,正压力为200 N状态下未改性试样微动疲劳极限为330 MPa。研究表明,未改性试样接触微动磨损表面具有氧化磨损、磨粒磨损、粘着磨损和疲劳分层综合特征。此时,其疲劳裂纹源萌生于应力集中更明显、表面微动磨损更严重的接触边缘磨损微凹坑底部,裂纹初期扩展与表面平行方向成50°锐角方向扩展至一定深度后转向垂直于试样的快速扩展至最终失稳断裂。(4)对比研究了未改性和不同道次超声表面滚压40CrNiMoA钢试样的表面磨损机制、微动疲劳极限和疲劳机理。结果表明9道次超声表面滚压试样的微动疲劳极限值最高(550MPa)。相比于未改性试样,该值增加了66.7%。超声表面滚压改性获得的GNS、诱导CRS和SWH防止了微动疲劳源过早形核,抑制了裂纹快速扩展,改变了裂纹扩展路径。裂纹扩展初期,其扩展方向与表面平行方向夹角约为20°,裂纹扩展路径为锯齿状。研究发现微动疲劳极限的显著增加与材料表面磨损机制的转变和表面完整性的优化有关。与未处理试样相比,超声表面滚压处理后40CrNiMoA钢试样的表面磨损机制转变为粘着磨损、疲劳磨损和轻微氧化磨损。其表面磨损程度改善,微动疲劳裂纹源数量减少,起裂角变小,裂纹扩展区的疲劳条带棱边界清晰,条带间距减小,裂纹扩展速率降低。(5)对比研究了未改性处理和磨料水射流喷丸与超声表面滚压高能复合表面改性处理40CrNiMoA钢试样的微动磨损机制、微动疲劳极限和疲劳机理。相比于未改性试样,复合改性试样的微动疲劳极限为525 MPa,增加了59.1%。其表面微动磨损机制以粘着磨损、氧化磨损及分层剥落为主要特征。复合改性获得明显的加工硬化效果、合理的残余压应力梯度、显著增加的晶界数量以及改善的表面形貌。它们协同作用,影响了微动疲劳裂纹萌生和扩展,提高了材料的抗疲劳性能。但由于磨料水射流喷丸与超声表面滚压高能复合表面改性的试样表面存在少量折叠微缺陷,导致复合改性微动疲劳性能略低于超声表面滚压改性试样。

关键词： 40CrNiMoA钢微动疲劳超声表面滚压磨料水射流喷丸高能复合改性梯度纳米结构

复合表面改性对M50NiL钢拉压疲劳寿命的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第4期53卷 1209-1219页

作者：余加邦梁益龙邹江河张凤泰彭翔贵州大学材料与冶金学院贵州贵阳550025 贵州省材料结构与强度重点实验室贵州贵阳550025 高性能金属结构材料与制造技术国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025

为提高M50NiL钢的疲劳性能,在对M50NiL钢进行渗碳处理的基础上,分别进行单一磨料水射流喷丸、磨料水射流喷丸+表面超声滚压复合表面改性处理试验,研究表面形貌、表面粗糙度、残余应力场、表层硬度和疲劳寿命的关系。研究结果表明:与单... 详细信息

为提高M50NiL钢的疲劳性能,在对M50NiL钢进行渗碳处理的基础上,分别进行单一磨料水射流喷丸、磨料水射流喷丸+表面超声滚压复合表面改性处理试验,研究表面形貌、表面粗糙度、残余应力场、表层硬度和疲劳寿命的关系。研究结果表明:与单一磨料水射流喷丸处理相比,复合表面改性处理可提高试样表面完整性。在表面形貌方面,复合表面改性处理试样获得了更完整的表面形貌,表面粗糙度降低了80%以上;在残余应力方面,复合表面改性处理试样最大残余压应力和最大残余应力场深度均大幅提升,表面残余压应力绝对值从870 MPa提升至1398 MPa,残余应力场深度从400μm提升到600μm;在硬度方面,复合表面改性处理试样获得了较高的硬度。在单一磨料水射流喷丸处理的基础上,复合表面改性处理进一步提升了渗碳M50NiL钢的疲劳寿命,在最大应力水平σ_(max)=800 MPa,应力比R=−1条件下,其拉压疲劳寿命较渗碳处理试样的疲劳寿命提高48.6倍,较单一磨料水射流喷丸处理试样的疲劳寿命提高1.1倍。复合表面改性处理试样疲劳寿命提升是残余压应力场、表面硬化及表面形貌改善的综合作用。

关键词： M50NiL钢真空渗碳表面超声滚压磨料水射流喷丸疲劳寿命

一种活塞式光纤流体差压传感器数学模型与实验分析

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仪表技术与传感器 2020年第4期 6-10页

作者：胡浩邹江河罗毅贵阳学院机械工程学院贵州贵阳550003

对一种活塞式光纤流体差压传感器进行了数学建模与实验分析。首先,基于强度调制原理,提出了一种新型双活塞光纤差压传感器结构,阐述了其工作原理;再建立了该传感器的强度调制模型,并在理论模型的基础上,对传感器进行了仿真研究,得出了... 详细信息

对一种活塞式光纤流体差压传感器进行了数学建模与实验分析。首先,基于强度调制原理,提出了一种新型双活塞光纤差压传感器结构,阐述了其工作原理;再建立了该传感器的强度调制模型,并在理论模型的基础上,对传感器进行了仿真研究,得出了传感器在不同结构参数r、NA、d0、L、A1、k取值下的Δp-H曲线;最后,应用自制实验平台进行了气体压差检测实验,分析了传感器的检测性能。实验结果表明:传感器的输出值与压力差Δp之间存在较好的线性度与灵敏度,不同结构参数取值会对传感器的线性度与灵敏度产生不同的影响。在检测气体压差时,传感器输出电压随着压差的增大而增加,且具有近似线性关系。研究表明,传感器理论模型与实验结果趋势相同,传感器能够满足流体压差的检测。

关键词：活塞式光纤差压传感器数学模型实验分析

高能复合改性试验对航空花键轴钢表面性能的影响规律

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科学技术创新 2023年第15期 208-211页

作者：邹江河贵阳学院机械工程学院贵州贵阳

采用磨料水射流喷丸(Abrasive Water Jet Peening,AWJP)与超声表面滚压(UItrasonic Surface Rolling Process,USRP)高能复合改性工艺对40CrNiMoA钢进行了表面改性处理。探明了经高能复合改性处理后材料的表面性能参数影响规律。结果表明... 详细信息

采用磨料水射流喷丸(Abrasive Water Jet Peening,AWJP)与超声表面滚压(UItrasonic Surface Rolling Process,USRP)高能复合改性工艺对40CrNiMoA钢进行了表面改性处理。探明了经高能复合改性处理后材料的表面性能参数影响规律。结果表明,高能复合改性试样表面硬度为632 HV,比未改性试样增加了31%。最大残余压应力(Compressive Residual Stress,CRS)约为1100 MPa,分布在距离最表面约45μm位置处,CRS场有效深度超过了600μm。同时,表面粗糙度度显著降低,表面质量明显改善。高能复合改性获得了理想的表面性能参数。

关键词： 40CrNiMoA钢表面性能高能复合改性微观机制

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《汽车检测与诊断》课程实验教学方法的研究

内燃机与配件 2019年第14期 265-266页

作者：邹江河刘洁贵阳学院机械工程学院

《汽车检测与诊断》是高校汽车类专业的必修课程。这门课程实践性较强,实验教学较为重要,科学的实验教学方法是培养学生实践能力和创新能力的重要途径。在实验教学中,充分利用实际教学资源,科学、合理地设置实验项目,针对该课程实验教学... 详细信息

《汽车检测与诊断》是高校汽车类专业的必修课程。这门课程实践性较强,实验教学较为重要,科学的实验教学方法是培养学生实践能力和创新能力的重要途径。在实验教学中,充分利用实际教学资源,科学、合理地设置实验项目,针对该课程实验教学,本文提出了“三步走”的教学方式来实施,这样能有效地提高学生的实践能力、创新能力、分析问题和解决问题的能力以此达到预期的培养目标。

关键词：汽车检测诊断实验教学

Inconel718高温合金磨料水喷丸改性形变层特征研究

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组合机床与自动化加工技术 2020年第3期 127-130,135页

作者：邹江河钟丽琼胡浩刘洁贵阳学院机械工程学院贵阳520005 贵州大学机械工程学院贵阳520025 高性能金属结构材料与制造技术国家地方联合工程实验室贵阳520025

文章探索后混合磨料水喷丸(Abrasive Waterjet Peening,AWP)工艺参数对Inconel718合金形变层特征的影响规律。采用不同靶距及喷嘴移动速度对Inconel718合金进行AWP处理,对表面形貌、粗糙度、显微组织、显微硬度梯度及残余应力场分布等... 详细信息

文章探索后混合磨料水喷丸(Abrasive Waterjet Peening,AWP)工艺参数对Inconel718合金形变层特征的影响规律。采用不同靶距及喷嘴移动速度对Inconel718合金进行AWP处理,对表面形貌、粗糙度、显微组织、显微硬度梯度及残余应力场分布等开展对比实验。结果表明:随着靶距及喷嘴移动速度的增大,表面粗糙度、表面硬化程度、表面残余压应力及最大残余压应力值都呈减小的变化趋势,而最大残余压应力位置和残余压应力层深基本不受其影响。

关键词： Inconel718高温合金磨料水喷丸形变层特征残余压应力

金喜素治疗非小细胞肺癌脑转移的近期疗效观察

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贵州医药 2001年第7期25卷 629-630页

作者：黄凤鸣邹江河重庆市肿瘤研究所 400030

近年来,随着喜树碱(Campotothecin,CPT)的深入研究,其衍生物拓扑异构酶I(Topol)抑制剂拓扑替康(Toptecan,TPT)亦获得较广泛的临床应用,因其具有透过血脑屏障的独特作用而倍受关注.我们从2000年9月至2001年3月,对Toptecan治疗非小细胞肺... 详细信息

近年来,随着喜树碱(Campotothecin,CPT)的深入研究,其衍生物拓扑异构酶I(Topol)抑制剂拓扑替康(Toptecan,TPT)亦获得较广泛的临床应用,因其具有透过血脑屏障的独特作用而倍受关注.我们从2000年9月至2001年3月,对Toptecan治疗非小细胞肺癌术后脑转移17例进行了临床观察,现报告如下.

关键词：非小细胞肺癌肿瘤转移脑肿瘤治疗金喜素疗效

基于BOPPPS教学模型的机械工程材料实验教学改革研究

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造纸装备及材料 2023年第5期52卷 233-235页

作者：邹江河钟丽琼贵阳学院机械工程学院贵州贵阳520005

机械工程材料作为机械类专业培养应用型高等院校学生实践能力和创新能力的重要课程,有必要探索该课程的实验教学方法,以适应现代高校教学发展。因此,文章对机械工程材料实验教学进行改革研究,提出了基于BOPPPS模型的机械工程材料创新实... 详细信息

机械工程材料作为机械类专业培养应用型高等院校学生实践能力和创新能力的重要课程,有必要探索该课程的实验教学方法,以适应现代高校教学发展。因此,文章对机械工程材料实验教学进行改革研究,提出了基于BOPPPS模型的机械工程材料创新实验教学方法;分析了机械工程材料实验教学中存在的问题,针对问题提出了创新的实验教学方法,并构建了科学的实验教学考核评价方法,以推动应用型本科高校机械类专业实践教学质量的提升。

关键词： BOPPPS教学模型机械工程材料实验教学改革应用型高校

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新能源和智能化背景下的汽车实验室体系构建

汽车与新动力 2023年第1期6卷 62-64页

作者：邹江河吴家福姚固文徐玉梁贵阳学院机械工程学院贵州贵阳520005

汽车实验教学在汽车类专业技术人才培养过程中起着重要的作用,过去以提供汽车器件为主的汽车实验室已难以在当前新能源、智能化汽车发展背景下满足汽车类专业技术人才培养的需求。首先,系统分析了汽车实验室现状对当前新能源及传统汽车... 详细信息

汽车实验教学在汽车类专业技术人才培养过程中起着重要的作用,过去以提供汽车器件为主的汽车实验室已难以在当前新能源、智能化汽车发展背景下满足汽车类专业技术人才培养的需求。首先,系统分析了汽车实验室现状对当前新能源及传统汽车实验教学质量的影响因素;其次,提出了以新能源、智能化汽车发展为导向,开展“强化汽车类专业人才队伍建设为根本、优化汽车实验室配置建设为核心、创新汽车实验室管理和评价机制为途径”的三位一体构建思路;最后,提出了与汽车实验教学、科研及高校发展深度融合的新能源、智能化汽车实验室体系,以期为推动应用型本科高校汽车类专业教学质量的提升提供新思路。

关键词：汽车实验室实验教学新能源智能化

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