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Zn中间层对大直径铝/钢连续驱动摩擦焊摩擦扭矩及接头界面微观组织的影响

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材料导报 2023年第20期37卷 147-151页

作者：张昌青崔国胜陈波阳刘晓王烨史煜兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050

大截面铝/钢复合结构件在连续驱动摩擦焊焊接过程中需要长时间的摩擦才能使界面金属从弹塑性转变为粘塑性状态,长时间的摩擦会导致构件焊缝处产生厚且不均匀的脆性Fe-Al金属间化合物,影响接头的整体性能。摩擦焊过程中铝/钢界面的预置... 详细信息

大截面铝/钢复合结构件在连续驱动摩擦焊焊接过程中需要长时间的摩擦才能使界面金属从弹塑性转变为粘塑性状态,长时间的摩擦会导致构件焊缝处产生厚且不均匀的脆性Fe-Al金属间化合物,影响接头的整体性能。摩擦焊过程中铝/钢界面的预置中间层相当于物理扩散屏障,阻碍Fe、Al原子的互扩散,抑制脆性Fe-Al金属间化合物的形成。采用钢侧焊接面添加/未添加Zn中间层的Q235低碳钢棒和1060纯铝棒进行连续驱动摩擦焊接,对比分析焊接过程中的摩擦扭矩、温度以及焊后界面微观组织。结果表明:Zn中间层可以降低焊接过程中的初始峰值扭矩和峰值温度,减小中心区域金属间化合物厚度。添加Zn中间层的接头局部最大抗拉强度提高7.8%,平均抗拉强度提高7%。中心区域的Zn中间层在焊接过程中被摩擦压力挤压到外缘,距中心R/2的区域形成韧性较好的Fe_(2)Al_(5)Zn_(0.4),距中心2 R/3的区域存在Zn元素偏聚现象。

关键词： Zn中间层大直径铝/钢接头摩擦扭矩微观组织

热电耦合对铝/钢连续驱动摩擦焊接头组织的影响机理

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材料工程 2022年第5期50卷 35-42页

作者：张昌青王树文罗德春师文辰刘晓崔国胜陈波阳辛舟芮执元兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学机电工程学院兰州730050

采用连续驱动摩擦焊技术焊接纯铝1060/Q235低碳钢异质接头,开展两个周期(30天/60天)热电耦合实验(静载392 N+高温300℃+直流60 A),研究热电耦合对铝/钢异质接头焊缝微观组织、力学性能及界面生长的影响。结果表明:原始态接头界面径向金... 详细信息

采用连续驱动摩擦焊技术焊接纯铝1060/Q235低碳钢异质接头,开展两个周期(30天/60天)热电耦合实验(静载392 N+高温300℃+直流60 A),研究热电耦合对铝/钢异质接头焊缝微观组织、力学性能及界面生长的影响。结果表明:原始态接头界面径向金属间化合物(IMCs)层厚度不均匀,中心区域无明显IMCs生成。热电耦合30天后界面中心生成宽度为0.3~0.5μm且以颗粒状由钢侧向铝侧弥散分布的IMCs层,整体拉伸断裂在铝母材的热力影响区。热电耦合60天后IMCs层与钢侧之间出现腐蚀沟槽,IMCs破碎,钢侧无裂纹产生,铝侧形成大量由IMCs层向铝母材内部扩展的裂纹和孔洞,焊缝及裂纹尖端处成分偏析,整体拉伸断裂在焊缝处。界面腐蚀和失效速率与界面IMCs层的厚度成正比,即v_(center)

关键词：铝/钢异质接头连续驱动摩擦焊热电耦合微观组织

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锥形端面对铝/钢连续驱动摩擦焊接头界面温度及摩擦扭矩影响的研究

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机械工程学报 2022年第10期58卷 95-102页

作者：张昌青师文辰罗德春王树文刘晓崔国胜陈波阳辛舟芮执元兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学机电工程学院兰州730050

铝/钢复合结构在汽车制造、能源、航空航天领域广泛应用,在连续驱动摩擦焊接(Continuousdrivefriction welding,CDFW)过程中,由于母材流动特性与径向摩擦扭矩分布不同,界面上的氧化物和杂质难以排出、界面产热功率与界面金属间化合物(In... 详细信息

铝/钢复合结构在汽车制造、能源、航空航天领域广泛应用,在连续驱动摩擦焊接(Continuousdrivefriction welding,CDFW)过程中,由于母材流动特性与径向摩擦扭矩分布不同,界面上的氧化物和杂质难以排出、界面产热功率与界面金属间化合物(Internetallic compounds,IMCs)不均匀分布等问题,将对接头性能产生不利影响。以1060纯铝和Q235低碳钢棒为研究对象,在钢棒待焊端面设计5°、10°、15°、20°、25°的锥度角θ开展焊接试验研究,分析不同锥度下界面温度、摩擦扭矩、能量输入及接头强度的变化规律。结果表明,随着锥度角的增大,初始峰值扭矩减小,稳态扭矩、后峰值扭矩、焊接全过程能量输入先增大后减小,初始摩擦阶段能量输入增大;10°~15°的接头径向方向的温度与强度变化趋于平缓。锥形结构使界面处热流的高温区域发生移动,20°之后峰值温度出现在1/3R附近区域,最高强度出现在1/2R附近区域。在CDFW过程,合适的锥度角可在焊接产热足够的情况下改善界面温度与力学性能的不均匀性,从而得到性能良好的接头,为异种金属的端面结构设计提供一定的理论指导。

关键词：锥度角不均匀性界面温度摩擦扭矩抗拉强度

锥形端面对铝/钢连续驱动摩擦焊温度场的数值模拟研究

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材料导报 2022年第15期36卷 153-159页

作者：张昌青师文辰罗德春王树文刘晓崔国胜陈波阳张忠科辛舟芮执元兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学机电工程学院兰州730050

接头结构设计是连续驱动摩擦焊的一项重要工艺措施,对改善界面产热功率的不均匀性和提升接头力学性能有显著作用。本工作在钢侧待焊端面设计5°、10°、15°、20°、25°的锥度角,利用ABAQUS进行有限元分析,采用耦合的欧拉-拉格朗日方法... 详细信息

接头结构设计是连续驱动摩擦焊的一项重要工艺措施,对改善界面产热功率的不均匀性和提升接头力学性能有显著作用。本工作在钢侧待焊端面设计5°、10°、15°、20°、25°的锥度角,利用ABAQUS进行有限元分析,采用耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了焊接过程的三维热力耦合模型,分析了锥度大小对接头成型、温度场分布、塑性金属形成的变化规律,并开展焊接实验,验证了计算结果的准确性。结果表明:接头宏观形貌、轴向缩短量与实验结果吻合较好,计算温度与实测数据相对误差约为3.5%~4.8%,变化趋势相同;锥形结构使界面高温区域发生移动,5°与15°接头2/3 R处温度最高,25°接头1/3 R处温度最高,产热集中位置向界面中心移动,产热集中区域宽度变窄,塑性环的位置、宽度与计算的温度场具有较好的一致性。

关键词：连续驱动摩擦焊锥度接头耦合的欧拉-拉格朗日法数值模拟温度场

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工艺参数对铝/钢旋转摩擦焊接头组织的影响

有色金属工程 2022年第2期12卷 8-13,74页

随着技术的发展和不同材料生产设备的需求,近年来以摩擦焊方法制造铝/钢复合结构已成为研究热点,而关于工艺参数对接头组织和界面断裂形式的影响需进一步研究。通过采用连续驱动摩擦焊实现不同工艺规范下1060工业纯铝与Q235低碳钢的焊接... 详细信息

随着技术的发展和不同材料生产设备的需求,近年来以摩擦焊方法制造铝/钢复合结构已成为研究热点,而关于工艺参数对接头组织和界面断裂形式的影响需进一步研究。通过采用连续驱动摩擦焊实现不同工艺规范下1060工业纯铝与Q235低碳钢的焊接,利用SEM、EDS及XRD等手段测试分析了焊接界面金属间化合物层的形态特征及组成,并对拉伸断口形貌进行观察。结果表明,不同工艺参数下摩擦界面生成的金属间化合物层厚度相差很大,主要集中在(1/2~2/3)R区间,中心区域最小,其厚度随着摩擦时间的增大而增加,随着顶锻压力的增大而减小。同时由于界面金属间化合物的差异,使得界面不同位置拉伸断口呈现不一样的形貌,以准解理断裂和塑性断裂的综合断裂方式为主。

关键词：铝/钢异种接头连续驱动摩擦焊微观组织

基于LabVIEW的异种金属复合构件热-力耦合电检测系统

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电焊机 2022年第11期52卷 9-13页

作者：张昌青陈波阳崔国胜刘晓兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃省有色金属先进加工与再利用省部共建国家重点实验室甘肃兰州730050

异种金属连接构件在热-力耦合工况条件下服役时,在热、力的作用下异质连接界面会发生应力变形导致连接界面位置产生空洞、裂纹等缺陷。缺陷影响材料的导电性能,可利用电阻分析技术对裂纹的萌生和扩展进行监测。基于LabVIEW编程语言环境... 详细信息

异种金属连接构件在热-力耦合工况条件下服役时,在热、力的作用下异质连接界面会发生应力变形导致连接界面位置产生空洞、裂纹等缺陷。缺陷影响材料的导电性能,可利用电阻分析技术对裂纹的萌生和扩展进行监测。基于LabVIEW编程语言环境,利用数据采集卡及霍尔电流、电压传感器、温度、位移传感器设计了一套热-力耦合电检测系统。结合铝/钢连续驱动摩擦焊实例,通过分析动态电阻和延伸率的变化,得到复合构件在服役过程中接头失效机理。实践证明,该系统可为异种金属连接构件的实验研究及现场服役监测提供技术支持。

关键词：数据采集热力耦合 LabVIEW 动态检测

基于CEL方法连续驱动摩擦焊接过程数值模拟

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有色金属工程 2022年第3期12卷 1-7页

利用ABAQUS有限元软件,采用耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了一个新的连续驱动摩擦焊接过程的三维热力耦合模型,分析了焊接过程接头成型、温度场分布、材料塑性变形的影响规律,通过与实验结果比较,验证了该模型的准确性。结果表明:接头... 详细信息

利用ABAQUS有限元软件,采用耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了一个新的连续驱动摩擦焊接过程的三维热力耦合模型,分析了焊接过程接头成型、温度场分布、材料塑性变形的影响规律,通过与实验结果比较,验证了该模型的准确性。结果表明:接头宏观形貌、轴向缩短量与实验结果吻合较好,模拟温度结果与实测数据相对误差约为1.7%~4.8%,变化趋势相同;深塑区的位置、宽度与计算的温度场具有较好的一致性;此模型对异种金属摩擦焊接过程的计算具有潜在优势。

关键词：连续驱动摩擦焊耦合的欧拉-拉格朗日法数值模拟

冻融环境下玄武岩纤维增强泡沫混凝土的单轴压缩特性

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三峡大学学报（自然科学版） 2025年第1期47卷 1-8页

作者：吕国旭陈波周程涛詹明强河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098 福建水口发电集团有限公司福州350001

为了研究密度、纤维掺量及冻融循环对玄武岩纤维增强泡沫混凝土单轴压缩特性的影响,借助X-CT技术以及Avizo软件对试件的孔隙构造进行了研究,对不同冻融环境下的多种密度等级(800和1000kg/m3)及纤维体积掺量(0%、0.15%、0.30%、0.45%)的... 详细信息

为了研究密度、纤维掺量及冻融循环对玄武岩纤维增强泡沫混凝土单轴压缩特性的影响,借助X-CT技术以及Avizo软件对试件的孔隙构造进行了研究,对不同冻融环境下的多种密度等级(800和1000kg/m3)及纤维体积掺量(0%、0.15%、0.30%、0.45%)的玄武岩纤维增强泡沫混凝土进行了单轴压缩试验,分析了不同影响因素下玄武岩纤维增强泡沫混凝土的单轴压缩特性,对各因素与抗压强度的关系进行了灰关联度分析,并使用机器学习算法模型对抗压强度进行预测.结果表明:掺入玄武岩纤维能有效提高泡沫混凝土抵抗冻融的能力,体积掺入0.15%、0.30%、0.45%的试件冻融80次后强度损失率分别为75.2%、46.2%、37.8%.密度等级与抗压强度关联度最大,灰关联度为0.799;其次是纤维掺量,关联系数为0.723;灰狼算法优化下的长短期记忆网络模型对玄武岩纤维增强泡沫混凝土抗压强度的预测性能良好.

关键词：玄武岩纤维增强泡沫混凝土单轴压缩冻融循环 X-CT 灰关联度长短期记忆网络灰狼优化算法

不同运动类型对膝骨关节炎患者疗效的网状Meta分析

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中国组织工程研究 2025年第3期29卷 608-616页

作者：李佳刘倩茹邢梦楠陈波矫玮孟兆祥北京体育大学运动医学与康复学院北京市100000 江苏省苏北人民医院康复医学科江苏省扬州市225000

目的:膝骨关节炎的主要临床表现为疼痛、肿胀、僵硬以及活动受限,对患者生活造成了严重影响,运动疗法可以有效改善膝骨关节炎患者的相关症状。文章运用网状Meta分析的方法,比较不同类型运动治疗膝骨关节炎的疗效。方法:检索中国知网、... 详细信息

目的:膝骨关节炎的主要临床表现为疼痛、肿胀、僵硬以及活动受限,对患者生活造成了严重影响,运动疗法可以有效改善膝骨关节炎患者的相关症状。文章运用网状Meta分析的方法,比较不同类型运动治疗膝骨关节炎的疗效。方法:检索中国知网、万方、PubMed、Embase、Cochrane Library、Web of Science、Scopus、Ebsco、SinoMed及UpToDate等数据库,中文检索词为“膝骨关节炎,运动疗法”等,英文检索词为“Knee Osteoarthritis,Exercise”等,收集2013年10月至2023年10月有关不同运动类型在膝骨关节炎患者中应用的随机对照试验。结局指标包括目测类比评分、西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数评分、定时起立行走测试、简明健康调查表-36项目等。使用Cochrane手册推荐的随机对照试验偏倚风险评估工具对纳入文献进行文献质量分析,由2位研究者独立完成数据的收集、整理提取及分析,使用RevMan 5.4和Stata 18.0软件对所得的数据进行分析与绘图。结果:最终纳入29篇文献,文献质量尚可,共1633例膝骨关节炎患者,涉及有氧训练、力量训练、柔韧性/技能训练和正念放松训练4种运动类型。①网状Meta分析结果显示:与常规护理/健康教育相比,有氧训练能显著改善疼痛症状(SMD=-3.26,95%CI:-6.33至-0.19,P柔韧性/技能训练(60.1%)>力量训练(56.8%)>正念放松训练(34.7%)>常规护理/健康教育(11.7%);膝关节功能方面:力量训练(73.7%)>正念放松训练(73.1%)>柔韧性/技能训练(56.1%)>有氧训练(39.9%)>常规护理/健康教育(7.6%);功能性移动能力方面:有氧训练(94.7%)>正念放松训练(65.5%)>力量训练(45.1%)>柔韧性/技能训练(41.6%)>常规护理/健康教育(3.2%);生活质量方面:正念放松训练(91.3%)>力量训练(68.0%)>柔韧性/技能训练(44.3%)>有氧训练(34.0%)>常规护理/健康教育(12.3%)。结论:①运动疗法治疗膝骨关节炎疗效显著,其中有氧训练在缓解患者疼痛和提高患者功能性移动能力上疗效最佳;力量训练和正念放松训练在改善患者功能上疗效最佳;正念放松训练在提高患者生活质量上疗效最佳。②受纳入文献质量和数量的限制,该研究结果尚需更多高质量的研究加以验证。

关键词：膝骨关节炎有氧训练力量训练正念放松训练疼痛功能功能性移动能力生活质量网状Meta分析