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高强度钢板成形中零件表面损伤实验

上海交通大学学报 2008年第9期42卷 1433-1437页

作者：侯英岢张卫刚于忠奇林忠钦上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

分析总结了板料冲压成形中表面损伤的国内外研究成果,设计了一种带拉延筋的不等转角角锥件以模拟高强度钢板拉深过程中的零件表面损伤缺陷,用最大划痕深度来评价冲压件表面损伤程度.研究结果表明:随着拉深次数的增加,零件表面损伤越来... 详细信息

分析总结了板料冲压成形中表面损伤的国内外研究成果,设计了一种带拉延筋的不等转角角锥件以模拟高强度钢板拉深过程中的零件表面损伤缺陷,用最大划痕深度来评价冲压件表面损伤程度.研究结果表明:随着拉深次数的增加,零件表面损伤越来越严重,表面损伤增长速度越来越快;表面硬度低的模具更容易使零件产生表面损伤;变形方式越复杂的变形区域越容易引起表面损伤缺陷.

关键词：高强度钢板表面损伤模具硬度角锥件

电磁轨道发射用电枢表面损伤及其防护研究进展

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中国表面工程 2024年第5期37卷 19-36页

作者：林永强姚萍屏王兴周海滨康丽袁仔豪邓敏文中南大学粉末冶金研究院长沙410083 中南林业科技大学材料科学与工程学院长沙410004

电磁轨道发射装置处于大电流(~MA级)、强磁场(~T级)、高热量(~10^(3)K级)、强作用力(~10^(6)N级)等极端服役工况,电枢作为将电能转化为动能的关键部件,在服役过程中会不可避免地发生一系列损伤,导致电枢与轨道(枢轨)载流摩擦副间的接触... 详细信息

电磁轨道发射装置处于大电流(~MA级)、强磁场(~T级)、高热量(~10^(3)K级)、强作用力(~10^(6)N级)等极端服役工况,电枢作为将电能转化为动能的关键部件,在服役过程中会不可避免地发生一系列损伤,导致电枢与轨道(枢轨)载流摩擦副间的接触特性发生显著变化,从而显著影响电磁轨道发射系统效率和精度。综述了近年来国内外研究者对电磁轨道发射用电枢表面损伤与防护的相关研究进展,阐述电枢损伤的典型特征,归纳电枢损伤的机制,梳理电枢损伤的防护优化策略,探讨电枢损伤及防护的研究趋势。研究表明:电磁轨道发射用电枢损伤主要有三种形式:载流摩擦磨损、热熔化和转捩烧蚀,其损伤的严重程度与形貌受到服役变量及电枢自身参数的影响;电枢损伤机制的模拟与仿真基于接触应力集中、电流密度集中、热量集中等三方面展开,着力于枢轨载流摩擦副间接触方式和特性;电枢损伤的防护优化主要考虑枢轨载流摩擦副结构设计、材料选择、表面涂层等多种因素的影响。电磁轨道发射电枢表面损伤形成的极端苛刻性和多场耦合特性,导致电枢表面损伤的形貌研究尚未能形成系统性和完整性的时空演变规律。仿真复现手段以及与轨道损伤特征的对应关系等的理论分析和试验探索仍有待进一步深入研究。研究结论对提高电枢效能、电枢表面损伤与防护研究及新型电枢材料开发与结构设计具有指导意义。

关键词：电磁轨道发射电枢表面损伤载流摩擦副防护

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模具表面形态演化对冲压件表面损伤的影响

上海交通大学学报 2008年第5期42卷 782-785页

作者：照日格图侯英岢赵亦希于忠奇上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

实验研究了高强度钢板成形过程中模具表面形态的演化规律及其对冲压件表面损伤的影响.高强钢冲压件采用带拉深筋的盒形件拉深工艺完成,使用Ry值评价模具表面粗糙度和零件表面损伤,借助光学显微镜观察零件表面损伤微观形貌.结果表明:随... 详细信息

实验研究了高强度钢板成形过程中模具表面形态的演化规律及其对冲压件表面损伤的影响.高强钢冲压件采用带拉深筋的盒形件拉深工艺完成,使用Ry值评价模具表面粗糙度和零件表面损伤,借助光学显微镜观察零件表面损伤微观形貌.结果表明:随着盒形件拉深次数的增加,模具表面的Ry值不断增加,且只有在凹模圆角处发生增长,模具法兰的Ry值没有明显变化,同时冲压件表面损伤不断加剧,表面损伤萌生位置发生在盒形件圆角处;另外,模具硬度越小,模具表面Ry值增长速度越快,冲压件越容易产生表面损伤.

关键词：表面损伤冲压成形模具表面形态高强度钢板模具硬度

先进高强度镀锌钢板冲压成形摩擦及表面损伤研究进展

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塑性工程学报 2018年第4期25卷 11-20页

作者：李贵龙小裕梁中凯杨朋柳玉起武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074

先进高强度镀锌钢板具有高综合力学性能,在外形复杂、强度高的汽车冲压件上有广阔应用前景。但由于受高强度和镀锌层的影响,成形力大导致板料和模具表面间摩擦变化复杂,易产生损伤,其摩擦和损伤机理尚未得到充分揭示。因此,对冲压成形... 详细信息

先进高强度镀锌钢板具有高综合力学性能,在外形复杂、强度高的汽车冲压件上有广阔应用前景。但由于受高强度和镀锌层的影响,成形力大导致板料和模具表面间摩擦变化复杂,易产生损伤,其摩擦和损伤机理尚未得到充分揭示。因此,对冲压成形过程中的动态摩擦机理及摩擦过程中超薄镀锌层与模具表面接触所产生的损伤研究进行全面的回顾,旨在揭示冲压成形工艺参数对摩擦的影响及表面损伤的变化规律。应从塑性理论微尺度研究镀锌层在复杂加载路径下的变形行为,构建多因素耦合的动态摩擦模型,完善板料与模具表面的分形接触模型。结合动态摩擦模型计算接触摩擦功,以此建立表面损伤模型,实现表面损伤的动态预测,提高冲压成形精度和产品表面质量,是未来精确板料冲压成形的重要发展趋势。

关键词：先进高强度镀锌钢板冲压成形摩擦表面损伤

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低能大流强氦离子辐照对钼的表面损伤作用

核技术 2014年第12期37卷 23-28页

作者：王研范红玉吕梦尧周耿仟关延民牛金海大连民族学院物理与材料工程学院大连116600

钼(Mo)材料被作为托卡马克装置中面向等离子体材料的候选材料被广泛研究,因此研究钼材料的辐照损伤行为对于认识聚变堆关键材料的辐照损伤机制具有重要意义。采用低能(100 e V)、大流强(约1021 ions·m-2·s-1)He+在600 oC对钼样品进行... 详细信息

钼(Mo)材料被作为托卡马克装置中面向等离子体材料的候选材料被广泛研究,因此研究钼材料的辐照损伤行为对于认识聚变堆关键材料的辐照损伤机制具有重要意义。采用低能(100 e V)、大流强(约1021 ions·m-2·s-1)He+在600 oC对钼样品进行辐照实验,考察了离子辐照剂量和退火温度变化对钼材料的表面损伤作用。分别采用扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和无损伤的导电原子力显微镜(Conductive Atomic Force Microscopy,CAFM)检测技术对辐照前后样品的微观形貌、微结构演化以及内表面缺陷分布等进行了对比研究。结果表明,He+辐照会诱导钼样品晶粒尺寸的增加,钼材料表面的晶粒取向会影响辐照缺陷的分布。这对于探索抑制材料辐照损伤的新方法具有重要的指导意义。

关键词： He^+辐照钼表面损伤导电原子力显微镜

零件表面损伤对再制造修复件承载能力影响的超声相控阵检测研究

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电子测量与仪器学报 2020年第7期32卷 32-41页

作者：黄海鸿刘文杰钱正春王江龙柯庆镝合肥工业大学机械工程学院合肥230009 合肥工业大学机械工业绿色设计与制造重点实验室合肥230009

零件使用过程中出现的表面损伤会影响其再制造修复时的界面结合质量,从而降低承载能力。为得到零件表面损伤大小对修复件承载能力的影响,对表面预制不同宽度损伤的基体材料进行等离子喷焊再制造修复,采用超声相控阵对施加三点弯曲载荷... 详细信息

零件使用过程中出现的表面损伤会影响其再制造修复时的界面结合质量,从而降低承载能力。为得到零件表面损伤大小对修复件承载能力的影响,对表面预制不同宽度损伤的基体材料进行等离子喷焊再制造修复,采用超声相控阵对施加三点弯曲载荷的修复件进行检测。根据检测结果,提取A扫波形图中二次底波声程,得到不同载荷下二次底波声程变化曲线,根据曲线转折点得出修复件界面裂纹萌生时的载荷F_A;通过定量化处理C扫俯视图中缺陷并计算其面积占比,得到不同载荷下缺陷面积占比的变化曲线,根据曲线转折点得出界面初始缺陷演化时的载荷F_C。结果表明,F_A和F_C都能够反映修复件承载能力与基体表面损伤的线性关系;在误差小于5%的前提下,表面损伤宽度每增加1 mm,修复件承载能力约下降0.1 kN;并且相较于F_A,F_C的大小降低了11.12%,从而能够建立表面损伤对修复件承载能力的影响规律,为评定表面损伤零件的再制造质量提供了及时有效的途径。

关键词：表面损伤承载能力超声相控阵 A扫波形图 C扫俯视图

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碳化硅晶片减薄工艺对表面损伤的影响

人工晶体学报 2024年第6期53卷 967-972页

作者：谢贵久张文斌王岩宋振张兵北京中电科电子装备有限公司北京100176 天津科技大学机械工程学院天津300457 北京科技大学材料学院北京100176

随着碳化硅功率器件和芯片技术的快速发展,对碳化硅物理强度、散热性及尺寸要求越来越高,因而,对碳化硅晶片的减薄处理逐渐成为晶圆加工的重要课题。由于碳化硅材料断裂韧性较低,在减薄加工过程中易开裂,碳化硅晶片的高效率、高质量加... 详细信息

随着碳化硅功率器件和芯片技术的快速发展,对碳化硅物理强度、散热性及尺寸要求越来越高,因而,对碳化硅晶片的减薄处理逐渐成为晶圆加工的重要课题。由于碳化硅材料断裂韧性较低,在减薄加工过程中易开裂,碳化硅晶片的高效率、高质量加工成为急需突破的瓶颈。本文基于碳化硅晶片的磨削减薄工艺技术,从加工过程及基础原理出发,通过研究磨削减薄工艺中四个主要参数(砂轮粒度、砂轮进给率、砂轮转速和工作台转速)对晶片表面的损伤,如崩边和磨痕的影响,提出前退火减薄工艺,以提高晶片加工质量,降低晶片表面损伤。本研究工作揭示了晶片减薄工艺技术调控表面质量的方法,并在实验加工过程中验证成功,相关研究结果对加工难度大的硬脆材料晶片减薄技术具有重要的指导意义。

关键词：碳化硅晶圆减薄工艺退火处理表面损伤砂轮粒度损伤深度

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表面损伤对钢丝绳的弯曲疲劳性能影响研究

表面损伤对钢丝绳的弯曲疲劳性能影响研究

作者：倪响中国矿业大学

学位级别：硕士

表面损伤对钢丝绳弯曲疲劳性能影响较大，是造成钢丝绳过早失效的主要原因之一，因此，开展表面损伤钢丝绳的疲劳性能影响研究，掌握其疲劳规律和损伤机制有着重要的工程意义。本文在自制的钢丝绳弯曲疲劳试验平台上，研究表面损伤对绕... 详细信息

表面损伤对钢丝绳弯曲疲劳性能影响较大，是造成钢丝绳过早失效的主要原因之一，因此，开展表面损伤钢丝绳的疲劳性能影响研究，掌握其疲劳规律和损伤机制有着重要的工程意义。本文在自制的钢丝绳弯曲疲劳试验平台上，研究表面损伤对绕轮工作钢丝绳的弯曲疲劳行为，结合人工检测和无损检测方式，采用扫描电子显微镜、光学显微镜等仪器分析钢丝绳的疲劳损伤机理，考察损伤形式、疲劳次数对钢丝绳的断丝数、磨损量、损伤量值（金属有效截面积的损失率）及疲劳寿命、疲劳失效的影响。运用计算机仿真软件，开展有表面损伤的1×7IWS钢丝绳绕尼龙轮弯曲时的静力学分析和疲劳寿命预测，并将计算结果和部分实验现象进行探讨。试验研究结果表明：（1）表面断丝改变了绳股内钢丝的应力状态，且在高应力作用下碾压相邻侧钢丝，造成了表面断丝处及相邻捻距内断丝的局部聚集和严重磨损，并加速了断丝的增长速率，降低了钢丝绳的疲劳寿命。由于钢丝绳的过早报废，其综合损伤量值整体较低，人工检测判定报废时，钢丝绳的损伤量值仍未到达无损检测损伤上限。（2）表面磨损减少了钢丝绳的有效承载截面积，降低了其承载能力。在钢丝磨损面形成应力集中，产生了断丝的聚集，整绳依据人工检测被判报废。磨损处钢丝断裂机制主要是磨损断裂和疲劳断裂。钢丝磨损处易形成疲劳源，在复合应力的作用下，裂纹逐步扩展，导致钢丝疲劳断裂。钢丝绳内部股与股之间接触钢丝相互作用产生了微动磨损断丝。（3）表面腐蚀损伤了钢丝表层材料的组织，产生锈蚀痕迹和腐蚀坑。腐蚀区域的断丝较为集中，其综合损伤量值较大，但整绳仍依据人工检测被判报废。表面腐蚀钢丝绳的疲劳机制主要是阳极溶解引发裂纹萌生，在腐蚀和疲劳的交互作用下，钢丝表面的腐蚀坑产生应力集中，导致钢丝最终疲劳断裂，且其裂纹扩展区域的断口形貌均为准解理断裂，表面存在腐蚀后的微孔。（4）由仿真结果可知，表面损伤钢丝的等效应力值随磨损深度的增加而增加，且磨损增大了相邻股钢丝的变形量。在疲劳载荷的作用下，磨损处钢丝的疲劳寿命预测值最低，且随磨损深度增加而呈快速下降趋势。最大载荷相同时，钢丝绳的疲劳寿命和应力比呈正相关性，应力比越大，其疲劳寿命越大。

关键词：钢丝绳表面损伤弯曲疲劳疲劳失效仿真计算

低碳钢经拉压循环后的剩余强度、延性与表面损伤

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实验力学 2018年第4期33卷 525-533页

作者：高柳秦胜欢石车嗣曾斌刘贵龙张克实广西大学土木建筑工程学院工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西防灾减灾与结构安全重点实验室

对0.5%恒应变幅下事先经历了不同次数疲劳循环的Q235钢圆棒试样进行单轴拉破坏试验,观察到与未经疲劳循环试样相同的杯锥形断口;延伸率和断面收缩率随循环次数增加有所下降,但剩余强度反而提高。经历循环数N/Nf达到一定数值后,试样拉伸... 详细信息

对0.5%恒应变幅下事先经历了不同次数疲劳循环的Q235钢圆棒试样进行单轴拉破坏试验,观察到与未经疲劳循环试样相同的杯锥形断口;延伸率和断面收缩率随循环次数增加有所下降,但剩余强度反而提高。经历循环数N/Nf达到一定数值后,试样拉伸颈缩段表面出现表面损伤导致的分布裂隙。经历循环数愈多,裂隙愈密集,而未经疲劳循环试样则没有这样的裂隙。将试样进行表层磨削和抛光,再进行单轴拉断,颈缩区域表层分布裂隙不再出现,但延伸率和收缩率并不因此有明显改变。本文研究表明：Q235钢疲劳循环试样的表层疲劳损伤甚于内部疲劳损伤,其疲劳损伤不适合用剩余强度来描述,但可用经拉伸后出现于颈缩部位的表面裂隙来表征。

关键词：预疲劳低碳钢延性分布裂隙表面损伤低循环疲劳