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高频脉冲电流改性SiC/Al复合材料微裂纹愈合机制及组织性能

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航空学报 2023年第22期44卷 257-270页

作者：刘瑞峰孙晓哲李文辉王显闫杰太原理工大学航空航天学院晋中030600 太原理工大学材料科学与工程学院太原030024

采用高频脉冲电流技术改性处理轧制态SiC/Al复合材料。首先利用扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对不同状态下复合材料的微观组织进行了观察分析,研究了高频脉冲电流作用下微裂纹的动态愈合机制。然后,对复合材料的微纳力... 详细信息

采用高频脉冲电流技术改性处理轧制态SiC/Al复合材料。首先利用扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对不同状态下复合材料的微观组织进行了观察分析,研究了高频脉冲电流作用下微裂纹的动态愈合机制。然后,对复合材料的微纳力学性能及拉伸性能进行了测试。结果表明,高频脉冲电流有效促进了轧制态复合材料发生静态再结晶,使基体晶粒由2.47μm细化至2.02μm,再结晶体积分数由7.43%提高至39.73%,择优取向明显减弱。钻孔-冷轧法预制的微裂纹尖端在高频脉冲电流作用下产生了局部高温,并在压应力的作用下实现了部分愈合。高频脉冲电流处理后,复合材料的拉伸强度和伸长率由347 MPa和12.23%优化至475 MPa和21.65%。研究为拓宽SiC/Al复合材料在航空领域的应用范围奠定了相关理论及实践基础。

关键词： SiC/Al复合材料高频脉冲电流晶粒细化微裂纹愈合再结晶

高频脉冲电流辅助轧焊AZ31B镁合金复合板界面连接机理

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 169-177页

作者：许振波张婷婷王艳卞功波王涛王文先太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心山西太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

为探究高频脉冲电流作用下金属板复合机理,设计了高频脉冲电流辅助轧焊复合预制缺口镁合金复合板试验。对比不同加载频率(25、50、75 kHz)参数下复合板连接界面和近界面组织演变特征及复合板的力学性能;通过金相显微镜观察近界面微观组... 详细信息

为探究高频脉冲电流作用下金属板复合机理,设计了高频脉冲电流辅助轧焊复合预制缺口镁合金复合板试验。对比不同加载频率(25、50、75 kHz)参数下复合板连接界面和近界面组织演变特征及复合板的力学性能;通过金相显微镜观察近界面微观组织形貌特征;采用纳米压痕仪和维氏硬度计表征连接界面特征微区和横截面硬度分布规律;采用拉伸试验机和扫描电子显微镜进一步对镁合金板材的抗拉强度和断口形貌进行表征分析。结果表明,随着频率的增大,连接界面复合效果呈现先升高后下降的趋势;当高频电流频率为50 kHz时,镁合金复合板的抗拉强度和延伸率最优,分别达到292.52MPa和25.7%。究其原因主要是基于高频脉冲电流的集肤效应、邻近效应、焦耳热效应及界面微区的接触电阻与轧制力耦合作用的结果。

关键词：镁合金焊合高频脉冲电流集肤效应拉伸性能

高频脉冲电流法在XLPE电缆终端带电测试中的应用

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高压电器 2015年第5期51卷 99-103页

作者：邱太洪王俊波李国伟何胜红胡聪张伟忠广东电网有限责任公司佛山供电局广东佛山528000

简单介绍了高频脉冲电流法检测原理,并使用EMTP/ATP对其建模仿真,根据仿真结果得出电缆终端存在局部放电的判据。针对某110 kV XLPE电缆终端红外测温中出现异常的情况,应用高频脉冲电流法进行局部放电测试,确定了电缆终端B相内部存在局... 详细信息

简单介绍了高频脉冲电流法检测原理,并使用EMTP/ATP对其建模仿真,根据仿真结果得出电缆终端存在局部放电的判据。针对某110 kV XLPE电缆终端红外测温中出现异常的情况,应用高频脉冲电流法进行局部放电测试,确定了电缆终端B相内部存在局部放电。最后通过对电缆终端进行解体发现其内部严重受潮,进一步验证了高频脉冲电流法在XLPE电缆终端带电测试的有效性及仿真判据的实用性。

关键词：高频脉冲电流局部放电 XLPE电缆终端局放测试 EMTP/ATP

高频脉冲电流耦合交流CMT焊对2060铝合金接头组织与力学性能的影响

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热加工工艺 2017年第21期46卷 13-16页

作者：汪殿龙陈彦朝李海洋梁志敏河北科技大学材料科学与工程学院河北石家庄050018

采用不同频率的高频脉冲电流耦合交流CMT(cold metal transfer)焊,分别以ER4043及ER5356焊丝为填充材料,对2060铝锂合金进行焊接。结果表明,不同频率的高频脉冲电流对焊接接头的气孔数量及大小影响显著。耦合高频电流焊接后,焊缝中心的... 详细信息

采用不同频率的高频脉冲电流耦合交流CMT(cold metal transfer)焊,分别以ER4043及ER5356焊丝为填充材料,对2060铝锂合金进行焊接。结果表明,不同频率的高频脉冲电流对焊接接头的气孔数量及大小影响显著。耦合高频电流焊接后,焊缝中心的气孔数量减少,气孔大都集中在熔合线及焊缝边缘;与填充ER4043焊丝相比,填充ER5356焊丝的气孔数量少,尺寸也较小。不同的脉冲频率均能不同程度地细化显微组织,填充焊丝为ER4043,脉冲频率为40 k Hz时,组织细化现象显著,接头各区的硬度较高;填充焊丝为ER5356,脉冲频率为60、70 k Hz时,组织细化现象显著,接头各区的硬度较高。

关键词： CMT焊气孔高频脉冲电流 2060铝锂合金组织细化

高频脉冲电流辅助轧焊制备镁/铝复合板工艺及其组织性能研究

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高频脉冲电流辅助轧焊制备镁/铝复合板工艺及其组织性能研究

作者：许振波太原理工大学

学位级别：硕士

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、电磁屏蔽和阻尼性好等优异特性,但是其室温塑性和耐腐蚀性能差。铝合金具有强度高、耐腐蚀和机加工成形性能好等优点,将两种材料连接制备成复合材料可以发挥1+1大于2的优势,且镁/铝合金复合材料在... 详细信息

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、电磁屏蔽和阻尼性好等优异特性,但是其室温塑性和耐腐蚀性能差。铝合金具有强度高、耐腐蚀和机加工成形性能好等优点,将两种材料连接制备成复合材料可以发挥1+1大于2的优势,且镁/铝合金复合材料在航空航天、机械运载装备等轻量化领域具有重要的工程应用价值。轧制复合技术操作简单、生产效率高,近年来被广泛应用于镁/铝合金复合板的制备。本文在传统热轧技术的基础上,提出采用高频脉冲电流辅助大气环境下在线加热并轧焊复合制备层状镁/铝合金复合板的新方法,电流的加载方式是通过上下两铜板直接加在板坯上。通过调整不同的轧制压下率、电流频率以及两板材放置方式,探讨不同脉冲电流和轧制参数下镁/铝合金复合板宏观形貌、连接界面微观形貌及复合板的力学性能,并进一步探究其界面结合机理。进行高频脉冲电流辅助镁合金在线升温有限元分析,探究镁合金板的电流场及温度场分布特征。根据有限元分析结果进行高频脉冲电流辅助轧焊制备缺口形镁合金复合板试验,对比不同加载频率(25 k Hz、50 k Hz、75 k Hz)参数下复合板连接界面和近界面组织演变特征以及镁合金复合板的力学性能;结果表明,随着频率的增大,连接界面复合效果呈现先升高后下降的趋势;当高频电流频率为50 k Hz时,镁合金复合板材的抗拉强度和延伸率最优,分别达到292.52 MPa和25.7%。进行镁/铝合金板材温度均匀分布条件下轧制有限元分析,根据有限元分析结果进行高频脉冲电流辅助平行轧焊制备镁/铝合金复合板试验,探讨了不同压下率复合板界面的结构形貌、元素分布及复合板的结合强度。结果表明:压下率为16.8%时,复合板剪切强度最高,达到27.87 MPa;不同压下率复合板横截面界面处均出现不同程度的熔融液相金属液珠挤出的现象,当压下率较小时(压下率为16.8%和22.3%)界面IMCs较厚,约为7.8μm,且界面呈现明显的“齿状”结构形貌;随着压下率的增大,IMCs逐渐减薄且界面形貌趋于平直。进行高频脉冲电流辅助镁/铝合金在线升温有限元分析,探究镁/铝合金电流场及温度场分布特征。根据有限元分析结果进行高频脉冲电流辅助呈角度轧焊制备镁/铝复合板试验,探讨了不同加载频率(20 k Hz、30 k Hz、40 k Hz)电流辅助作用下复合板连接界面和近界面组织演变特征及复合板力学性能,通过扫描电子显微镜观察界面组织形貌,通过EDS分析界面元素分布及成分组成,通过TEM分析界面的化合物成分及结合机理;30 k Hz试样的拉剪强度最高,达到46.6 MPa,且界面沿轧制方向出现形貌不同的元素扩散+金属熔化焊合的冶金结合特征。综合分析发现,高频脉冲电流辅助作用可实现镁/铝合金复合板的小压下率复合;其界面结合机理可归纳为,镁/铝合金连接界面局部高温导致的界面微区部分母材金属熔化的熔钎焊接和原子扩散连接的冶金结合机理。分析其原因主要是连接界面微区局部高温并超过Mg-Al相图共晶温度形成的共晶液相,而界面局部高温一方面是异种金属连接界面待复合微区的局部接触电阻增大导致的瞬时高温;另一方面是高频脉冲电流在待连接界面微区的集肤和邻近效应导致的。

关键词：镁/铝合金复合板高频脉冲电流轧焊复合成形部分母材金属熔化冶金结合

高频脉冲电流法在氧化锌避雷器带电测试中的应用

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广东电力 2016年第11期29卷 114-119页

作者：王俊波章涛邱太洪张思寒李国伟广东电网有限责任公司佛山供电局广东佛山528000

分析电力系统氧化锌避雷器(metal oxide surge-arrester,MOA)带电测试的发展现状及其目前主流测试方法存在的不足,提出MOA高频脉冲电流的带电测试方法,从理论上说明高频脉冲电流法测试原理和缺陷判据的图谱特征,根据现场测试经验总结可... 详细信息

分析电力系统氧化锌避雷器(metal oxide surge-arrester,MOA)带电测试的发展现状及其目前主流测试方法存在的不足,提出MOA高频脉冲电流的带电测试方法,从理论上说明高频脉冲电流法测试原理和缺陷判据的图谱特征,根据现场测试经验总结可操作的实用测试方法,最后通过一起典型案例的应用说明该方法在现场测试中的有效性。

关键词：氧化锌避雷器(MOA) 高频脉冲电流带电测试

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基于高频脉冲电流的真空度检测系统

基于高频脉冲电流的真空度检测系统

作者：林峰大连理工大学

学位级别：硕士

真空断路器被广泛应用于电力系统的众多领域,它具有结构简单、耐压强度高、开断能力大和可靠性高等优点。灭弧室是真空断路器的重要组成部分,电弧就是在灭弧室内分断的。为了保证真空断路器可靠运行,真空断路器灭弧室内真空度至少要达到... 详细信息

真空断路器被广泛应用于电力系统的众多领域,它具有结构简单、耐压强度高、开断能力大和可靠性高等优点。灭弧室是真空断路器的重要组成部分,电弧就是在灭弧室内分断的。为了保证真空断路器可靠运行,真空断路器灭弧室内真空度至少要达到10Pa。但是由于种种原因,运行一段时间以后的真空断路器灭弧室内的真空度将逐渐下降。如果灭弧室内的真空度降低到超过某一特定的阈值,断路器就会丧失电流的分断能力,要是超过一到二个数量级,真空断路器就会丧失它的电气绝缘特性,给电力系统的运行带来极大的危害。因此对运行一段时间以后的真空断路器进行真空度检测是有必要的。真空度检测的方法有很多,不同的方法适合不同的场合。但是在目前广泛采用的方法中都存在各自弊端。本文介绍了一种利用测量高频脉冲电流来检测真空度的方法并设计和实现了整个检测系统的实验装置,给出实验结果。这种方法主要是在真空断路器触头两端加高频高压电源,以使触头两端产生预击穿电流。进行容性电流补偿以后,对发射电流中高频脉冲电流进行峰值检测,该峰值与灭弧室内真空度呈现单一对应关系。当需要检测真空断路器灭弧室内真空度的时候,只需要检测触头两端高频脉冲电流峰值的大小,就可以通过高频脉冲电流峰值—真空度定标曲线推断出灭弧室内的真空度。这种方法操作简单、测量精度高、测量范围大,并可以给出具体的真空度和安全裕量,适合于现场操作。文中首先简要介绍了真空断路器和几种常用的真空度检测方法并给出其存在弊端。然后介绍了利用高频脉冲电流检测真空度的原理,给出实验方案。随后在第三章分3个部分介绍了如何实现整个实验系统,包括:逆变电源、触发信号发生器、高频脉冲电流检测电路的硬件实现,并在相应章节分别给出了它们实现的基本原理或程序设计。第四章详细地给出系统测试结果,包括触发信号发生器的驱动波形、逆变电路输出的波形以及峰值采样电路仿真波形。最后根据系统测试结果给出实验结论。

关键词：真空度高频脉冲电流真空断路器

高频脉冲电流局部放电检测中干扰信号识别方法

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山东电力技术 2019年第1期46卷 42-46页

作者：马建涛冯新岩赵廷志李承振国网山东省电力公司检修公司山东济南250018

高频脉冲电流法是变压器局部放电带电检测最有效的方法之一。现场进行高频脉冲电流局部放电检测时,存在干扰信号多、检测难度大的问题,如何有效地识别、排除干扰是高频电流局部放电检测的难点。分析干扰信号特点,重点论述了频率识别法... 详细信息

高频脉冲电流法是变压器局部放电带电检测最有效的方法之一。现场进行高频脉冲电流局部放电检测时,存在干扰信号多、检测难度大的问题,如何有效地识别、排除干扰是高频电流局部放电检测的难点。分析干扰信号特点,重点论述了频率识别法、信号极性识别法以及结合特高频检测法识别干扰信号的方法,并结合局部放电案例验证所述方法在识别干扰信号方面的可行性和有效性。

关键词：高频脉冲电流变压器局部放电带电检测干扰识别

用于DN200口径以下管道内防腐蚀的高频脉冲电流阴极保护技术

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材料保护 2019年第11期52卷 146-150页

作者：张潇祥周好斌王军锋龙雄云朱名昭奚运涛徐向前袁旺西安石油大学材料科学与工程学院陕西西安710065 长庆油田分公司第三采油厂宁夏银川750006

DN200口径以下管道在工业领域应用广泛,但管道内腐蚀问题日渐突出。针对DN200口径以下管道内腐蚀问题,设计一种高频脉冲电流阴极保护系统,解决传统外加直流电流的方式存在保护电位分布不均、保护距离短的问题,使得保护电位分布均匀,并... 详细信息

DN200口径以下管道在工业领域应用广泛,但管道内腐蚀问题日渐突出。针对DN200口径以下管道内腐蚀问题,设计一种高频脉冲电流阴极保护系统,解决传统外加直流电流的方式存在保护电位分布不均、保护距离短的问题,使得保护电位分布均匀,并延长保护距离。采用基于全桥逆变和直流斩波方式的高频脉冲电源技术,并设计加工了特殊的三通法兰结构安装柔性阳极和参比电极;设计采用柔性阳极外包多孔橡胶管的方式解决了柔性阳极与管道内壁的绝缘问题,系统实现了管段保护电位均匀分布;解决了传统内衬、内涂层等手段针对DN200口径以下管道内壁弯头、插接点难以施加保护的问题,并使保护距离延长了6 m。进行了保护电位和保护距离检测试验,结果表明设计的高频脉冲电流阴极保护系统用于DN200口径以下管道内腐蚀防护是可行的。

关键词：高频脉冲电流阴极保护内防腐蚀柔性阳极