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冷喷涂硬质合金耐磨涂层研究进展

表面技术 2024年第10期53卷 28-40页

作者：王明远李文亚徐雅欣雒晓涛西北工业大学材料学院陕西省摩擦焊接工程技术重点实验室西安710072 西安交通大学材料科学与工程学院西安710049

硬质合金涂层具有高耐磨性与高耐腐蚀性等优势,因此广泛应用于冶金等领域的耐磨、耐蚀防护中。采用传统热喷涂技术制备硬质合金涂层,其高温会导致涂层材料产生相变、氧化、脱碳等问题,从而损害涂层的服役性能。冷喷涂技术作为一种新兴... 详细信息

硬质合金涂层具有高耐磨性与高耐腐蚀性等优势,因此广泛应用于冶金等领域的耐磨、耐蚀防护中。采用传统热喷涂技术制备硬质合金涂层,其高温会导致涂层材料产生相变、氧化、脱碳等问题,从而损害涂层的服役性能。冷喷涂技术作为一种新兴的涂层制备技术,具有低温的特点,可避免传统热喷涂方法所带来的涂层质量问题,成为硬质合金涂层制备的潜在技术。在简述冷喷涂技术原理及其沉积机理的基础上,综述了冷喷涂制备硬质合金耐磨涂层(如WC-Co、WC-Ni、Cr_(3)C_(2)-NiCr等),以及影响涂层硬度、耐磨性等力学性能的主要因素,包括硬质相、黏结相的种类、含量和尺寸等。综合比较了冷喷涂与超音速火焰喷涂制备的硬质合金涂层的耐磨性能,分析了后处理(喷后热处理、搅拌摩擦处理)对冷喷涂硬质合金涂层耐磨性的影响。最后,提出了冷喷涂技术在硬质合金耐磨涂层制备方面的局限性,并对未来发展进行了展望。

关键词：冷喷涂硬质合金涂层耐磨性后处理

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TC21损伤容限型钛合金线性摩擦焊接头组织演变及其对力学性能的影响

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材料工程 2024年

作者：荣怀清马铁军郭震国陶军李菊李文亚中国航空制造技术研究院航空焊接与连接技术航空科技重点实验室西北工业大学陕西省摩擦焊接工程技术重点实验室

为满足线性摩擦焊接（LFW）制造TC21损伤容限型钛合金承力构件的应用需求，本研究深入开展了TC21钛合金LFW接头组织特征及其形成机制研究，通过焊后退火热处理实现接头的综合力学性能提升，并揭示相关强韧化机制。结果表明：焊态接头焊... 详细信息

为满足线性摩擦焊接（LFW）制造TC21损伤容限型钛合金承力构件的应用需求，本研究深入开展了TC21钛合金LFW接头组织特征及其形成机制研究，通过焊后退火热处理实现接头的综合力学性能提升，并揭示相关强韧化机制。结果表明：焊态接头焊缝区（WZ）发生了完全动态再结晶，焊接过程中WZ温度超过了β转变温度，焊后快冷条件下发生无扩散的β→α’相变，析出交错分布的针状马氏体α’相；热力影响区（TMAZ）在热力耦合作用下，棒状α相出现沿摩擦方向明显的拉长变形，且有明显的分解及破断球化现象；热影响区（HAZ）中晶粒内部棒状α相仍呈原始形态，β转变组织中次生α相在高温下发生完全分解，细小的二次片层状α相在α与β相界处析出。接头的反极图中WZ失去了BM的集束特征，且其快冷析出的α（α’）相择优取向非常明显。在拉伸性能测试中发现WZ为焊态接头的薄弱区域，接头拉伸强度约为1048.6 MPa，延伸率约为6.1%，断面收缩率约为5.7%，断裂模式为准解理断裂。焊后热处理的接头中WZ的针状马氏体α′相+亚稳β组织发生分解转变为均匀细密的α+β组织，析出的大量互相交错的细小二次片层状α相，使得接头WZ基本恢复了TC21钛合金的损伤容限组织特征，接头综合力学性能获得明显提升。

关键词： TC21损伤容限型钛合金线性摩擦焊热处理性能优化

热处理对同质异态TC17钛合金线性摩擦焊接头的影响

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材料导报 2024年第8期38卷 181-185页

作者：常川川李菊李晓红金俊龙张传臣季亚娟中国航空制造技术研究院航空焊接/连接技术航空科技重点实验室北京100024 北京市摩擦焊接工艺与装备工程中心北京100024

对TC17(α+β)和TC17(β)钛合金进行线性摩擦焊及焊后热处理试验,运用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察接头各区域的微观组织变化,采用轮廓法测试接头残余应力分布情况,分析了热处理对接头的微观组织、残余应力及力学性能的影响。结... 详细信息

对TC17(α+β)和TC17(β)钛合金进行线性摩擦焊及焊后热处理试验,运用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察接头各区域的微观组织变化,采用轮廓法测试接头残余应力分布情况,分析了热处理对接头的微观组织、残余应力及力学性能的影响。结果表明:焊接过程中焊缝区发生了相变及动态再晶界过程,形成亚稳定β相;两侧热力影响区初生α相严重变形,针状α相完全溶解。经过热处理,亚稳定β相分解为稳定的α+β相,板条状α相在晶界析出,针状α相在晶粒内部析出,变形α相发生不同程度的分解。轮廓法测试结果表明,接头沿振动方向的应力呈双峰分布,接头热力影响区处拉应力峰值达到最大约360 MPa,焊缝中心拉应力值约140 MPa,经过热处理,接头沿振动方向拉应力值降低至50 MPa以下。经过热处理后接头微观组织更加均匀,并且接头残余应力得到消除,接头拉伸及疲劳性能得到明显改善。

关键词： TC17钛合金线性摩擦焊残余应力焊后热处理力学性能

6061铝合金/DP600钢电阻点焊接头特征及力学性能

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精密成形工程 2024年第2期16卷 130-136页

作者：赵红光翁福娟张勇中通客车股份有限公司客车研究院山东聊城252000 西北工业大学材料学院陕西省摩擦焊接工程技术重点实验室西安710072

目的提升6061-T6铝合金/DP600双相钢电阻点焊接头的力学性能,以满足该焊接结构在汽车工业中的应用。方法对6061-T6铝合金与DP600双相钢分别进行了直接电阻点焊试验及添加Ni中间层的电阻点焊试验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱... 详细信息

目的提升6061-T6铝合金/DP600双相钢电阻点焊接头的力学性能,以满足该焊接结构在汽车工业中的应用。方法对6061-T6铝合金与DP600双相钢分别进行了直接电阻点焊试验及添加Ni中间层的电阻点焊试验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪分析了接头界面宏微观组织、化学成分、元素分布等,此外还采用接头拉剪试验进行了2种接头的力学性能测试,并对接头的断口形貌及断裂模式进行了分析。结果直接点焊接头熔核界面形成了厚度约为2.5μm的金属间化合物层,主要金属间化合物为靠近铝合金侧的Fe_(2)A_(l5)及靠近高强钢侧的Fe_(4)Al_(13)。直接点焊接头的拉剪载荷为3.1 kN,失效形式为界面断裂,断口呈以脆性为主的混合断裂特征。添加Ni中间层的点焊接头界面形成了Ni_(4)Al_(13)、Ni_(2)Al_(5)金属间化合物,抑制了焊接过程中Al-Fe互扩散并降低了Al-Fe金属间化合物的形成以及硬脆性Al-Fe金属间化合物对接头力学性能的影响,使接头拉剪载荷提高了67.7%,达到了5.2 kN,断口呈以韧性为主的混合断裂特征。结论添加Ni中间层可显著提升6061-T6铝合金/DP600双相钢电阻点焊接头的力学性能。

关键词： 6061-T6铝合金 DP600双相钢电阻点焊组织特征力学性能

新时代背景下焊接专业全英文课程建设与改革实践——以《Solid State Welding》为例

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焊接技术 2024年第4期53卷 145-148页

作者：杨夏炜苏宇马铁军徐雅欣李文亚西北工业大学材料学院陕西省摩擦焊接工程技术重点实验室陕西西安710072

在全球国际化和国家战略“双一流”建设的背景下,积极构建焊接技术与工程专业或焊接方向的国际化人才培养体系与模式,大力推进全英文课程的建设与改革,加快培养焊接领域国际化综合人才具有十分重要的意义。课程建设与改革是新工科建设... 详细信息

在全球国际化和国家战略“双一流”建设的背景下,积极构建焊接技术与工程专业或焊接方向的国际化人才培养体系与模式,大力推进全英文课程的建设与改革,加快培养焊接领域国际化综合人才具有十分重要的意义。课程建设与改革是新工科建设的实施途径,文中以《Solid State Welding》全英文课程实践为例,不断完善新工科焊接方向课程体系建设,构建与国际接轨的教学内容与方法,将国际化视野、国际化教学思维及方法融入到全英文教育教学中,使学生在掌握国际课程知识的基础上,开拓国际视野,有效培养国际交流与合作能力。

关键词：焊接 Solid State Welding 全英文课程国际化视野课程建设

基于全国大学生焊接创新大赛构建科研育人的实践与思考

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焊接技术 2024年第6期53卷 142-144页

作者：杨夏炜苏宇马铁军徐雅欣陈海燕李文亚西北工业大学材料学院陕西省摩擦焊接工程技术重点实验室陕西西安710072

随着创新创业教育的不断深入,在校大学生参加各类创新创业比赛成为一种趋势。比赛具有丰富性和多样性的特征,为学生提供了一个展示才华、增进交流的平台,能够帮助大学生更好地锻炼自己的创新能力。文中探讨学科竞赛全国大学生焊接创新... 详细信息

随着创新创业教育的不断深入,在校大学生参加各类创新创业比赛成为一种趋势。比赛具有丰富性和多样性的特征,为学生提供了一个展示才华、增进交流的平台,能够帮助大学生更好地锻炼自己的创新能力。文中探讨学科竞赛全国大学生焊接创新大赛在大学生中的实践与作用,以提升学生创新志趣、动手能力及知识水平三个方面,构建科研育人体系,旨在为深化焊接专业教育教学改革、助推具有较强理论知识、实践能力、创新意识和创新精神的人才培养模式的构建,提高学生的综合能力。

关键词：焊接创新大赛创新志趣动手能力知识水平科研育人综合能力

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驻波场中环状空化泡聚集结构的稳定性分析

物理学报 2024年第8期73卷 148-158页

作者：雷照康武耀蓉黄晨阳莫润阳沈壮志王成会郭建中林书玉陕西师范大学陕西省超声学重点实验室西安710062

利用高速摄影和图像分析技术研究频率为40 kHz超声清洗槽中产生的环状空化泡聚集结构的演化过程.环状结构通常出现在波节附近,其半径小于1/8波长;在一个包络波周期内,结构经历建立、稳定、消失3个阶段,结构形貌具有稳定性.环状空化结构... 详细信息

利用高速摄影和图像分析技术研究频率为40 kHz超声清洗槽中产生的环状空化泡聚集结构的演化过程.环状结构通常出现在波节附近,其半径小于1/8波长;在一个包络波周期内,结构经历建立、稳定、消失3个阶段,结构形貌具有稳定性.环状空化结构存在气泡的输运现象,且在气泡主聚集区内有小泡团形成后向环内溢出,随后消失成离散的空化泡或泡核再次进入气泡输运循环.环状结构大小和气泡聚集区随时间小幅振荡变化,且存在结构整体旋转现象,主要取决于主声场和气泡间次级辐射场的共同作用.基于双气泡模型分析环状结构形成的物理机制,发现主声场是导致气泡形成环状聚集的控制因素.基于环链状模型分析了结构稳定性,通过数值计算得到了类环形结构等效势分布,且声压越高的地方等效势越高,此处气泡越易聚集.驱动声场越强,环链结构可能越完整,但是,声压过高导致高数密度的气泡聚集也可能破坏气泡的环状聚集稳定性进而演化成其他类型泡群结构.理论分析结果与实验现象具有很好的一致性.

关键词：超声空化环状气泡结构等效势能稳定性

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同步相移横向剪切干涉中偏振器件的误差建模

中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 640-647页

作者：张郁文刘丙才王红军田爱玲任柯鑫王凯西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室陕西西安710021

为了对同步相移横向剪切干涉系统中偏振器件的选型、装调以及误差补偿提供可靠的理论依据,本文根据琼斯矩阵原理,构建了系统中1/4波片和偏振片阵列误差对测量结果影响程度的误差模型,对四分之一波片的相位延迟误差、快轴方位角误差以及... 详细信息

为了对同步相移横向剪切干涉系统中偏振器件的选型、装调以及误差补偿提供可靠的理论依据,本文根据琼斯矩阵原理,构建了系统中1/4波片和偏振片阵列误差对测量结果影响程度的误差模型,对四分之一波片的相位延迟误差、快轴方位角误差以及偏振片阵列透光轴方位角误差对测量结果的影响进行了定量分析。仿真结果表明:1/4波片的相位延迟误差在±1°以内时,波面测量误差为0.00002λ(PV)和0.000062λ(RMS);1/4波片的调整精度在±2°以内时,波面测量误差为0.0001λ(PV)和0.00006λ(RMS);偏振片阵列方位角误差在±1°以内时,测量误差为0.003λ(PV)和0.001λ(RMS)。根据仿真结果对测量系统中偏振元器件进行选型,同时选择两种不同精度的偏振元器件进行对比实验。实验结果的残差值与仿真结果的残差值的PV以及RMS值偏差均小于λ/20,可以在一定程度上验证模型的有效性。本文提出的数学模型可以为同步相移横向剪切干涉系统中偏振器件的选型提供可靠的理论依据。

关键词：横向剪切干涉同步相移偏振器件误差建模琼斯矩阵

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基于声黑洞设计理论的径向夹心式径-弯复合换能器

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物理学报 2024年第8期73卷 159-168页

作者：刘洋陈诚林书玉陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声重点实验室西安710119

基于弯曲波在声黑洞(acoustic black hole,ABH)结构中振幅不断增大的特性,提出了一种新型径向夹心式径-弯复合换能器,该换能器由径向夹心式圆环换能器与外围的环形ABH结构组成.ABH结构的存在实现了换能器径向振动与弯曲振动之间的转换,... 详细信息

基于弯曲波在声黑洞(acoustic black hole,ABH)结构中振幅不断增大的特性,提出了一种新型径向夹心式径-弯复合换能器,该换能器由径向夹心式圆环换能器与外围的环形ABH结构组成.ABH结构的存在实现了换能器径向振动与弯曲振动之间的转换,提高了换能器的声辐射性能.利用几何声学的方法建立了ABH结构弯曲振动的解析模型,给出了其弯曲振动的本征频率,并结合有限元方法讨论了换能器机电转换性能随尺寸变化的关系.通过有限元方法给出了该换能器在空气中的辐射声压场、辐射声强以及辐射指向性,仿真结果表明,ABH结构的存在能够改善换能器弯曲振动的机电转换性能,提高换能器的声辐射性能,使换能器呈现出一定的辐射指向性.最后通过实验对换能器样机的电阻抗特性以及振动模态进行测量,实验结果与仿真相符合.

关键词：声黑洞换能器径向振动弯曲振动