摘要：精冲模在服役过程中受较大的循环载荷导致的变形会增加其维修成本并缩短模具寿命。综合考量精密模具在热处理过程中产生的形变因素,相变引起的体积膨胀更受关注。设计出了一种新型“井”字型变形模块,研究了D2、DC53和7Cr5Mo2V 3种冷作模具钢在不同真空热处理工艺下相变引起的尺寸变化规律。结果表明:在1030℃淬火后,DC53钢的最大形变率约为0.65%;在210℃低温回火和520℃高温回火后,7Cr5Mo2V钢的最大形变率分别约为1.04%和1.81%。影响模具热处理变形的因素是残留奥氏体含量、二次碳化物析出的量和马氏体特征参数等。经210℃低温回火后,7Cr5Mo2V、D2和DC53钢的残留奥氏体体积分数分别为14.44%、13.21%和11.43%;520℃高温回火后,残留奥氏体体积分数均显著减少,分别为6.04%、3.39%和2.53%。

摘要：利用3D打印技术制造随形冷却模具,对3D打印的基材进行研究,添加30%(质量分数)碳化钨(WC)的3D打印复合材料的抗压强度和压缩屈服强度最高分别达到1757 MPa和1677 MPa,较之模具钢基体的压缩性能提升约20%。针对模具设计中存在的冷却时间过长、产品翘曲变形和尺寸不稳定的问题,设计了基于金属3D打印的随形冷却水路模具,并借助Moldflow软件进行模拟分析。结果表明:随形水路方案可以显著提高冷却效率,减小产品变形。金属3D打印技术在随形冷却模具领域中具有广泛的应用价值。

摘要：采用数值模拟的方法,研究了镁合金压铸件充型凝固过程。基于正交试验设计,分析了浇注温度、模具温度、压射速度和保压时间等工艺参数对缩松、缩孔、热裂倾向指数的影响。结合模拟结果,获得了最佳的压铸工艺参数:浇注温度为690℃,压射速度为8 m/s,模具温度为240℃,保压时间为7 s。优化后的工艺参数减少了铸件的缩松、缩孔和热裂倾向指数,用该工艺参数进行压铸生产,获得了质量良好的镁合金压铸件,并对缺陷位置及微观组织进行了验证。

摘要：增材制造技术可以突破传统工艺的加工和设计局限,实现高性能复杂结构零件的一体化直接成形,在航空发动机及燃气轮机(两机)领域有着巨大的应用潜力。针对镍基高温合金、钛基合金和高强度钢等3类合金,综述了激光工艺参数、成分改性以及外场作用下的微观组织特点和调控方法;比较分析了室温和高温条件下的典型力学性能特征,以及增材制造合金的工艺参数—微观结构—力学性能映射关系,并总结了上述材料在两机领域关键构件的增材制造应用现状和典型案例;展望了面向两机领域关键构件的新型增材制造技术、微观组织调控技术、专用合金体系以及增材制造过程稳定性研究,进一步推动增材制造技术在两机关键领域的推广和应用。

摘要：研究了20Cr2Ni3、30Cr3NiMo2V和H13等3种不同合金元素含量顶头钢在酒精-水滴注气氛下的高温氧化行为。通过调整酒精/水的比例,设计了先氧化后还原的两段式表面处理工艺,获得了外层主要含FeO的两层氧化膜结构。利用SEM、EDS和XRD等研究了氧化膜的形貌、成分和相组成,使用金相显微镜、显微硬度仪等研究了脱碳层的组织和硬度分布。结果表明,外层氧化膜厚度随Cr当量增加而降低,而内层氧化膜厚度基本不变。高温氧化过程中氧化膜内空位聚集成孔洞,其内挥发性的物质及气体集聚导致内压增大,使得外层氧化膜内部呈现向外"凸出"的缝隙。各合金元素在氧化传质过程中的作用不同,在950℃的滴注气氛下,Ni、Mo不具备氧化的热力学条件,而以单质形式存在。C的氧化决定了脱碳层的组织与性能,使得20Cr2Ni3和30Cr3NiMo2V脱碳层的硬度曲线呈"双平台"特征,而H13的硬度先缓慢升高而后快速升高后趋于平缓。最后从工程应用层面给出了顶头材料的选材建议。

摘要：镁基储氢材料因储氢密度高、资源丰富、环境友好等优点而备受关注,但其存在吸/放氢温度过高、反应动力学缓慢和循环稳定性差等缺点,阻碍了其大规模产业化进程。尽管镁基储氢材料在新合金体系开发、纳米调控、催化修饰、多相复合等方面取得了巨大进展,但如何获取兼具吸/放氢容量高、温度适中、反应速率快及寿命长等优良性能的镁基储氢材料仍是一个挑战。本文较为系统地总结了镁基材料中储氢相及其界面的种类,论述了其微观组织/界面特征的调控策略和方法。重点探讨了储氢相组成、微观结构及其表/界面结构调控效果对提升储氢热力学与动力学性能的影响规律与作用机制,展望了通过调控储氢相及其界面来设计镁基储氢材料的前景和发展方向。

摘要：对工作1200模次发生热疲劳失效的压铸模镶块进行失效机理分析,同时建立了压铸过程的热-力耦合数值分析模型,研究了镶块在压铸服役过程中温度场和应力场的演变规律,并对其寿命进行预测。结果表明,镶块的失效是由于压铸过程中受到高温铝熔液的冲刷和冷却液的急冷引起的热疲劳行为所致;在循环压铸过程中,镶块凸台转角处出现应力集中,最大等效应力约为788 MPa,热疲劳裂纹在该处萌生和扩展;采用低周疲劳寿命预测模型对镶块热疲劳寿命进行预测,镶块热疲劳寿命约为1651次,与镶块实际热疲劳寿命非常吻合,这表明本文建立的热-力耦合数值模型可为压铸模镶块的可靠性设计提供借鉴。

摘要：针对某汽车油底壳压铸件前期模具设计的浇注系统,以减小高压油道串漏和改善铸件内部缩孔和气孔为目标,对传统设计方案和改进方案进行模拟。经过计算机自动运算、结果对比,筛选了满足铸件品质要求的最优方案。经过试验验证,局部位置可以采用一种压铸新型超点冷,并采用改进方案设计,使铸件的内部品质得到明显提高,同时提升了铸件合格率,缩短铸件品质改善的周期。

摘要：使用FEMAG晶体生长模拟仿真软件及自主开发的PVT法有限元多相流传质模块对用自主设计的全自动、双电阻加热气相沉积炉同质外延生长AlN单晶初期温度场及传质过程进行了模拟仿真研究,并基于模拟结果开展了同质外延长晶实验。模拟仿真及实验研究表明:通过生长初期的梯度反转工艺可有效消除氧、碳及氢等杂质表面污染;坩埚的合理位置对同质外延生长AlN单晶时的温度梯度、Al/N蒸气传输及生长速率等至关重要;在距炉体底部420mm处为理想的坩埚埚位。

摘要：本文基于自主设计的氮化铝生长炉,开展了四组不同工艺条件下Al极性面氮化铝籽晶同质外延生长氮化铝单晶的生长特征及其结晶质量表征研究。研究发现:不同工艺条件下生长的晶体的拉曼图谱E 2(high)特征峰峰位表明,晶体内部均存在较小的拉应力;在坩埚顶部在相对较高温度2210℃、坩埚底部与顶部温差42℃的低过饱和度生长条件下,晶体表面光滑,呈现阶梯流生长形貌,并具有典型的氮化铝单晶生长习性面,晶体初始扩张角大于40°,高分辨率X射线衍射(HRXRD)测得0002、1012反射摇摆曲线及拉曼光谱检测结果表明,该条件下生长的氮化铝晶体结晶质量优异,并可实现快速扩径。基于该生长条件,通过外延生长后成功获得尺寸∅45~47 mm的氮化铝单晶锭,相关表征结果表明生长的氮化铝晶体具有优越的结晶性能。