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等离子喷涂Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层微观组织及抗热冲击性能研究

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西北工业大学学报 2024年第4期42卷 625-633页

作者：袁湖川孙登月孟庆栋田招刚孙振宇燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004

为了探究Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层高温性能,利用等离子喷涂技术在Q235钢表面制备了4种不同混合比例的Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层(8YSZ含量分别为50%,30%,20%,0%)。通过热场发射扫描电镜对涂层的形貌进行SEM表征并对涂层的截面元素分布进... 详细信息

为了探究Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层高温性能,利用等离子喷涂技术在Q235钢表面制备了4种不同混合比例的Cr_(2)O_(3)/8YSZ复合涂层(8YSZ含量分别为50%,30%,20%,0%)。通过热场发射扫描电镜对涂层的形貌进行SEM表征并对涂层的截面元素分布进行EDS线扫,采用X射线衍射仪分析复合涂层的物相组成,利用表面轮廓仪测量了复合涂层的表面粗糙度,使用全自动显微维氏硬度计对涂层的显微硬度进行测量,采用划痕仪对涂层的抗划伤性能进行对比,利用Gleeble-3800热物理实验模拟机对涂层的抗热冲击性能进行测试,并对热冲击之后的截面形貌进行观察分析。结果表明,当Cr_(2)O_(3)与8YSZ比例为7∶3时,由于8YSZ对垂直裂纹的偏转作用以及涂层内部存在的孔隙和裂纹对热应力的释放作用,该样本涂层具有较好的抗热冲击性能。

关键词：等离子喷涂 Cr_(2)O_(3) 8YSZ 复合涂层抗热冲击性能

移动感应加热异温轧制钛/铝复合板的协调变形和力学性能

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中国有色金属学报 2024年第2期34卷 400-411页

作者：高勃兴肖宏余超朱加辉燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

提出了一种移动感应加热异温轧制制备钛/铝复合板的方法,应用电磁感应单独加热移动的钛板,与室温铝板轧制复合,实现钛和铝的协调变形,提高了复合板的结合强度。采用ANSYS有限元软件模拟移动感应加热过程中钛板的温度变化过程,确保在轧... 详细信息

提出了一种移动感应加热异温轧制制备钛/铝复合板的方法,应用电磁感应单独加热移动的钛板,与室温铝板轧制复合,实现钛和铝的协调变形,提高了复合板的结合强度。采用ANSYS有限元软件模拟移动感应加热过程中钛板的温度变化过程,确保在轧辊入口位置时,钛板沿宽度方向温度分布均匀。基于有限元模拟结果确定钛板移动速度和感应加热参数,并进行了移动感应加热和轧制复合实验,研究了不同压下率对于钛/铝复合板协调变形和结合强度的影响。结果表明:随着压下率的增加,钛/铝变形率差值先减小后增大,当轧制压下率为39.4%时,钛/铝轧制变形率基本一致,轧后复合板平直,界面剪切强度最高,达到124.6 MPa,剪切断裂发生在铝基体上。

关键词：钛/铝复合板移动感应加热异温轧制剪切强度协调变形

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表面形貌对铝/镁热轧复合结合强度的影响

塑性工程学报 2024年第3期31卷 157-170页

作者：张文哲朱加辉郑阳姜润五余超肖宏燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004

选用5052铝合金与AZ31B镁合金作为复合材料进行热轧复合,研究表面形貌对铝/镁热轧复合结合强度的影响。在热轧复合前使用不同直径钢丝刷对板材表面进行打磨处理,通过单向拉伸实验、扫描电镜以及激光共聚焦显微镜对打磨处理后板材的表面... 详细信息

选用5052铝合金与AZ31B镁合金作为复合材料进行热轧复合,研究表面形貌对铝/镁热轧复合结合强度的影响。在热轧复合前使用不同直径钢丝刷对板材表面进行打磨处理,通过单向拉伸实验、扫描电镜以及激光共聚焦显微镜对打磨处理后板材的表面状态和形貌进行测试和观察。然后使用热轧复合法在25%、 35%和45%压下率下轧制制备出铝/镁复合板并通过万能试验机、扫描电镜、 X射线能谱仪对复合板的结合强度、微观形貌和元素分布进行测试和观察。最后通过轧卡和剥离实验对45%压下率不同直径钢丝刷打磨处理条件下铝/镁热轧复合过程中板材表面形貌的变化进行观察。结果表明,不同直径钢丝刷打磨处理仅改变了板材的表面形貌,未使板材表面形成硬质层。在25%和35%压下率下,铝/镁复合板的结合强度随着钢丝刷直径的增加而增加,但当压下率达到45%后,随着钢丝刷直径的改变,铝/镁复合板的结合强度稳定在71.2 MPa左右。通过改变板材表面形貌可以使铝合金和镁合金在低压下率下实现良好结合,但当压下率达到45%之后,板材表面形貌的变化不会再对铝/镁复合板的结合强度产生明显影响。

关键词：铝/镁复合板表面形貌硬化层结合强度热轧

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热连轧过程机架间运动板带动特性研究

工程力学 2024年第5期41卷 234-246页

作者：崔金星孙建亮彭艳邢建康燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心北京星航机电装备有限公司

研究了热轧过程机架间运动板带动力学特征及其影响因素。基于热轧过程板带张力形成机理，考虑机架间板带张力建立了动态张力模型；同时，考虑热轧机活套辊对运动板带的支撑作用，基于Hamilton理论建立了运动板带等效运动梁模型，并基于... 详细信息

研究了热轧过程机架间运动板带动力学特征及其影响因素。基于热轧过程板带张力形成机理，考虑机架间板带张力建立了动态张力模型；同时，考虑热轧机活套辊对运动板带的支撑作用，基于Hamilton理论建立了运动板带等效运动梁模型，并基于四阶Galerkin截断法对偏微分方程进行离散化，得到系统四阶常微分方程组。仿真分析机架间板带张力、速度和活套辊支承刚度对运动板带动力学特性的影响，以及运动板带在辊系振动引发的速度摄动下振动特征和影响规律。结果表明：张力、板带速度和活套支撑辊刚度均影响板带动力学模态特征，且活套辊支撑作用可降低板带振动幅值；在热轧工艺范围内，调整板带张力和速度对运动板带的稳定性影响不大；辊系振动造成板带运动速度呈摄动特征，且摄动频率和幅值与板带振动强度关系密切。该研究对热轧过程机架间运动板带稳定性分析和活套控制设计提供参考。

关键词：热轧运动板带 Galerkin离散法张力板带振动混沌

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基于内禀耗散理论的高周疲劳双尺度伤演分析

机械工程学报 2024年

作者：张伟李如俊葛士涛彭艳燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心

金属构件高周疲劳裂纹萌生于内部的部分晶粒，经典唯象损伤理论无法揭示细观晶粒尺度上的损伤形态和演化过程，难以建立损伤真实描述。基于唯象损伤力学内禀耗散理论和Lin-Taylor假设，建立一种表征晶粒不可逆应变耗散的细观塑性耗散势... 详细信息

金属构件高周疲劳裂纹萌生于内部的部分晶粒，经典唯象损伤理论无法揭示细观晶粒尺度上的损伤形态和演化过程，难以建立损伤真实描述。基于唯象损伤力学内禀耗散理论和Lin-Taylor假设，建立一种表征晶粒不可逆应变耗散的细观塑性耗散势，并利用细观积分思想获得晶粒尺度累积塑性应变的宏观当量表征，进一步建立了一种高周疲劳损伤演化双尺度模型。该模型同时考虑了损伤驱动力循环特性和裂纹闭合行为的单双边效应，适用于单轴、多轴比例以及多轴非比例加载工况。通过ABAQUS实现构件受载工况，使用UMAT子程序嵌入计算损伤驱动力。最后利用航空工业常用的金属材料铝合金LY12CZ、5%铬钢和C35钢在不同加载路径下的试验数据来评估和验证所提出的双尺度模型,并与多个已有模型进行对比验证，结果表明，新建模型具有良好的寿命预测效果。新模型揭示细观力学行为与唯象损伤演化的主要关联，为解决金属材料疲劳损伤破坏这类涉及多尺度行为的复杂力学问题提供了新思路。

关键词：高周疲劳内禀耗散累积塑性应变双尺度寿命预测

表面处理方式对铝镁热轧复合板结合强度的影响（英文）

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稀有金属材料与工程 2024年第8期 2167-2173页

作者：杨彬白文博郑阳余超肖宏燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心

在400℃和45%轧制压下率条件下，研究了不同表面处理方式对复合板结合强度的影响。结果表明，钢丝刷打磨处理只能消除板材表面的氧化膜，很难在板材表面产生硬质层，复合效果取决于界面两侧金属紧密接触产生的元素扩散。阳极氧化后，金... 详细信息

在400℃和45%轧制压下率条件下，研究了不同表面处理方式对复合板结合强度的影响。结果表明，钢丝刷打磨处理只能消除板材表面的氧化膜，很难在板材表面产生硬质层，复合效果取决于界面两侧金属紧密接触产生的元素扩散。阳极氧化后，金属表面会有一层硬质层，轧制过程中破碎的硬质层会在结合界面形成机械咬合。但是，硬质层无法与界面处的金属形成有效结合，只能在硬质层裂缝处的新鲜金属结合区发生结合。酸碱洗处理可以完全去除2种合金表面的硬质层，且不会增加板材的表面粗糙度，界面两侧的金属在轧制过程中结合更紧密。采用酸碱洗作为铝镁热轧结合的表面处理方法，可以获得最佳的结合强度。

关键词：铝镁复合板表面处理硬质层结合强度

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镁合金板材弯曲回弹预测与控制研究进展

材料导报 2024年第15期38卷 70-76页

作者：计鸿鑫任伟杰蒋先贤杜文宇孙静娜黄华贵国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

镁合金是最轻的工程金属材料,在新能源汽车、航空航天等领域具有广阔的应用前景,而在这些领域中广泛存在弯曲变形。但镁合金弹性模量较低,室温弯曲成形回弹量大且不易控制,严重影响构件成形精度和后期服役性能,精确预测和控制镁合金回... 详细信息

镁合金是最轻的工程金属材料,在新能源汽车、航空航天等领域具有广阔的应用前景,而在这些领域中广泛存在弯曲变形。但镁合金弹性模量较低,室温弯曲成形回弹量大且不易控制,严重影响构件成形精度和后期服役性能,精确预测和控制镁合金回弹仍是目前亟待解决的重要问题。近年来,为了提高镁合金的成形精度,并扩大其工业化应用,各国学者针对镁合金板材弯曲回弹预测及控制方法进行了大量研究。本文综述了镁板弯曲回弹预测与控制的最新研究进展,介绍了常见的镁合金回弹预测手段,对比分析了镁合金回弹的影响因素与控制方法,最后对镁板弯曲回弹未来研究重点进行了展望。

关键词：镁合金弯曲回弹预测控制

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冷轧铜带板形控制系统数字孪生研究

中国有色金属学报 2024年第9期34卷 2978-2988页

作者：高心成刘宏民王东城石磊腾燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004

本文以冷轧铜带板形控制的物理系统为基础,采用机理分析与数据智能协同建模方法,应用在线传感、互联网、云服务、大数据、虚拟仿真、机器学习等技术,研发了一套冷轧铜带板形控制数字孪生系统,实现了与物理系统的实时互动,形成了面向板... 详细信息

本文以冷轧铜带板形控制的物理系统为基础,采用机理分析与数据智能协同建模方法,应用在线传感、互联网、云服务、大数据、虚拟仿真、机器学习等技术,研发了一套冷轧铜带板形控制数字孪生系统,实现了与物理系统的实时互动,形成了面向板形控制的信息物理系统。该系统实现在600 mm四辊轧机和600 mm六辊轧机上的工业应用。结果表明:冷轧铜带板形控制数字孪生系统不仅可以实时监控和优化轧制过程,提高板形控制水平和质量,而且可以预警轧制故障,提高轧机运行的稳定性和安全性。该系统为研发新一代冷轧带材板形智能控制技术,提供新的思路方法和应用场景。

关键词：冷轧铜带板形控制数字孪生建模仿真机器学习

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Fe-Mn-Al-C系奥氏体基低密度钢使役性能研究进展

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机械工程学报 2024年第8期60卷 34-47页

作者：孔玲王玉辉杨浩坤彭艳燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004 香港生产力促进局智能制造部中国香港999077

双碳战略催生轻量化材料和技术的蓬勃发展。作为最重要的结构材料之一,钢铁材料在国民经济发展中扮演重要角色。Fe-Mn-Al-C系钢具备优异的轻量化特征、耐腐蚀性、机械强度(抗拉强度600~2000 MPa)和塑性(伸长率30%~100%)匹配,引起国内外... 详细信息

双碳战略催生轻量化材料和技术的蓬勃发展。作为最重要的结构材料之一,钢铁材料在国民经济发展中扮演重要角色。Fe-Mn-Al-C系钢具备优异的轻量化特征、耐腐蚀性、机械强度(抗拉强度600~2000 MPa)和塑性(伸长率30%~100%)匹配,引起国内外极大关注。其中,奥氏体基低密度钢在综合性能和加工方面具有显著优势,是汽车、交通、军事等领域结构件极具潜力的轻量化先进钢铁材料。对近年来国内外发表的Fe-Mn-Al-C系低密度钢典型使役性能进行总结和分析,着重聚焦其作为结构件应用中的“基本力学性能、加工成形性能和重要服役性能”等方面,综述Fe-Mn-Al-C系奥氏体基低密度钢使役过程中的力学行为、变形特征以及冲击、疲劳和腐蚀等使役评价,归纳阻碍该类钢作为结构件工业应用仍需突破的科学与技术问题,提出未来提高奥氏体基Fe-Mn-Al-C系低密度钢使役性能的重点方向和研究路径,以期为奥氏体基低密度钢作为结构件应用研究提供参考。

关键词：奥氏体基低密度钢 Fe-Mn-Al-C 力学性能成形性能服役性能