锂硫电池因具备一系列优势而应用前景广阔,但缺点阻滞了其工业化进程.针对锂硫电池中产生的多硫化物穿梭效应和正极终产物Li2S不导电缺憾,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Li2S在CoSe2表面的吸附性能、锂离子在CoSe2表面的迁移行为.结果表明:CoSe2对Li2S通过S-Co和Li-Se方式呈现出较强的化学吸附作用,且对锂离子的迁移能垒小,可有效缓解穿梭效应和Li2S的不规则沉积,提高活性物质利用率,增加电池理论比容量,为锂硫电池锚定材料的选取提供了理论依据.
为了改善LZ91镁锂合金的耐腐蚀性能,采用正交试验法对厚度为3 mm的商用轧制态双相LZ91镁锂合金板材表面进行植酸化学转化处理,借助扫描电子显微镜、电化学工作站等设备对不同植酸转化处理的自腐蚀电流密度进行研究,并探讨植酸化学转化液浓度、转化时间、pH值和转化温度对LZ91镁锂合金耐腐蚀性能的影响,得出最佳耐腐蚀性能的植酸化学转化工艺参数.结果表明:对LZ91镁锂合金植酸化学转化处理影响最显著的是溶液pH值、其次为转化时间、再次为转化液浓度、最后则为转化温度;当植酸浓度为2 mL/L,转化时间为5 min,pH值为6和转化温度为35 ℃时,LZ91镁锂合金植酸化学转化处理后的耐腐蚀性能最佳,此时自腐蚀电流密度达到最小值2.254×10-5 A/cm2;与未植酸处理相比,自腐蚀电流密度下降了2个数量级,耐腐蚀性能得到很大提升.因此,植酸化学转化处理提升LZ91镁锂合金的耐腐蚀性能有一定的应用价值.
用氟硅橡胶材料制备惯性导航用减振器,利用DMTA对氟硅橡胶材料的动态特性进行分析.结果表明:氟硅橡胶材料的高温阻尼性能较好,100℃下的损耗因子可以达到0.3.为研究温度和振动量级对氟硅橡胶减振器性能的影响,在不同温度(-55～85℃)和不同振动量级(0.02～0.12 g2/Hz)下进行振动试验.结果表明:氟硅橡胶减振器在常温和高温下的减振效果均较好;氟硅橡胶减振器谐振频率和谐振点放大倍数随温度的升高而降低;随振动量级的升高而降低.
为了研究同轴送粉TIG熔覆过程电弧的温度场、流场、电势分布及粉体颗粒运动轨迹,根据磁流体动力学理论建立了二维仿真模型,利用COMSOL软件对TIG熔覆电弧和粉体颗粒运动轨迹进行数值模拟.模拟结果表明:电弧形态呈钟罩形、气体流动稳定、粉体颗粒利用率高;为了验证仿真结果的准确性,开展了同轴送粉TIG熔覆试验.试验结果表明:焊缝平直无明显缺陷,实际电弧形态与模拟结果高度一致.通过金相显微镜对熔覆层进行观察,可以清晰地看出熔覆层内部组织均匀、致密.
针对油砂分离旋流器内衬材料耐磨性不足的问题,采用自蔓延高温合成与真空消失模铸造相结合的方法,制备原位TiC颗粒增强高铬铸铁基金属陶瓷复合材料,用显微组织观察、微区成分分析、XRD、显微硬度和干砂橡胶轮磨损试验等测试方法,研究了不同YG8硬质合金颗粒加入量对TiC颗粒增强高铬铸铁基金属陶瓷复合材料组织和性能的影响.结果表明:复合层与高铬铸铁基体呈现"啮合"状态的冶金结合,复合层组织由原位合成的TiC、YG8颗粒相及高铬铸铁基体相组成;随YG8颗粒加入量的增加,原位合成的TiC颗粒尺寸变得细小,并弥散分布在高铬铸铁基体中;当YG8颗粒加人量为10％时,复合层表面质量良好,显微硬度值最高,可达1 348HV0.1,其磨损失质量最小,在45、90、130 N载荷下的耐磨性分别是高铬铸铁基体的3.23、3.40、3.26倍.
2040铝合金(Al-Cu-Mg-Ag合金)因其高强耐热特性,正取代2124和7075铝合金应用于飞机(尤其是战斗机)轮毂.用铸锭冶金法制备出不同Cu含量的2040铝合金铸锭,经均匀化退火、热轧、固溶和时效得到试验材料.用力学性能测试、SEM、TEM和电化学测试研究Cu含量对2040铝合金的力学性能和耐腐蚀性能的影响.结果表明:2040铝合金中Cu含量改变不影响时效响应速率,但峰值时效态的硬度随Cu含量的增加而增大.Cu的质量分数为4.8％的2040铝合金组织为Ω相及少量的θ'相和S相,Cu的质量分数为4.96％时,2040铝合金组织主要为Ω相,强度下降;Cu的质量分数为5.19％时2040铝合金组织中Ω相数量最多,合金的屈服强度和抗拉强度最高.Cu的质量分数为4.96％的2040铝合金自腐蚀电位为-0.61 V,自腐蚀电流密度为2.093×10-6 A/cm2,无沉淀析出带单侧宽度较小,为47 nm,耐晶间腐蚀性能最佳.
用3种不同Mg含量的ER5356铝合金焊丝对20 mm厚7A52铝合金进行MIG焊,研究Mg含量对熔滴过渡及电弧形态的影响,分析不同Mg含量焊丝对7A52焊接接头组织和性能的影响.结果表明:随Mg含量的增加,熔滴尺寸增加,过渡频率降低,焊接电弧产生的压缩作用减弱;焊缝区显微硬度提高,接头的抗拉强度提高,伸长率略有下降,断裂方式为韧性断裂;焊缝区等轴晶尺寸减小,Al3Mg2相增加;熔合区沿晶界处析出的Al3Mg2相增加,晶粒尺寸减小.当Mg的质量分数为5.0％～5.1％时,对裂纹扩展阻力大,焊缝中心延展性较好,抗拉强度为285.33 MPa,综合力学性能较好.
为解决镍基高温合金GH4169深孔结构扩孔加工时刀具磨损严重、切削负载大、钻削温度等问题,开展深孔钻削试验和钻削仿真研究,研究扩孔钻刀片的磨损机理及刀片前角、后角和刀尖圆弧半径对钻削力和钻削温度的影响规律.结果表明:深孔钻削GH4169时BTA单齿扩孔钻刀具表现为前刀面磨粒磨损和涂层脱落,后刀面磨损量小且沟痕较轻微,主切削刃存在明显边界磨损,圆弧刃发生刃口破损失效.在所研究范围内,轴向力和扭矩改变对趋势影响不大,但稳定钻削时波动幅度会随前角的减小或后角的增加而减小,刀尖圆弧半径接近进给量时波动幅度最小.刀尖处最高温度均随前角、后角和刀尖圆弧半径的增加而升高,后角对温度的影响最明显;刀尖圆弧半径对温度场分布的影响最大,随其增加会使刀尖温度较高温度区域扩大,加快热量传递速率.前角在0°～2°、后角在10°～12°内增加,刀尖圆弧半径为0.5 mm时,刀具稳定钻削时波动幅度较小,有利于降低钻削力和钻削温度,提高刃口强度.
用不同聚焦电流对Inconel 625镍基合金进行表面改性试验,使用电子背散射衍射(EBSD)和摩擦磨损试验机(RTEC)分析其显微组织演变规律及表面损伤演变规律.结果表明:Inconel 625镍基合金经电子束处理后,显微组织中的FCC相呈条状和岛状.随聚焦电流的升高,镍基合金板的耐磨性能先增后减.720 mA聚焦电流下,磨损体积和磨损率最低,分别为0.141 525 mm3和1.415 25×10-5 mm3/(N·m),磨损率降低了26.64％,且氧化磨损和黏着磨损均较原始试样轻.这是因为经电子束表面改性后,柱状晶的晶粒尺寸较小且有序排列,使材料的硬度提高,在摩擦接触中更难发生塑性变形和磨损,表现出更好的摩擦性能.
在金刚石微粉表面化学镀镍,通过改变镀液的pH值,得到不同磷(P)含量的镀层,探究镀层中P含量对镀层形貌、耐蚀性和冲击韧性的影响.用扫描电镜观察不同P含量镀层的形貌;用质量分数为10％的盐酸浸泡腐蚀镀镍金刚石微粉,研究镀层中P含量对镀层耐蚀性的影响;用冲击韧性测试仪测试镀层中P含量对镀层冲击韧性的影响.结果表明:随镀层中P含量增加,金刚石微粉镀层表面瘤状凸起物增加,表面越来越粗糙,高磷镀层表面凸起最密集;随镀层中P含量增加,镀层腐蚀失质量逐渐降低,耐蚀性逐渐增强;随镀层中P含量增加,镀层冲击韧性逐渐变差.
为研究建筑钢筋的地聚物涂层在不同氯离子浓度下的耐腐蚀性能.以偏高岭土、硅酸盐水泥等为原料制备地聚物涂料,将其均匀涂覆于钢筋,对仅涂覆一遍地聚物涂层的建筑钢筋试件依据Fick第二定律分析氯离子扩散的浓度、系数及时间.结果表明:随氯离子浓度从30％升到90％过程中,试件的锈蚀增加、电通量增大,但整体数值较小.随氯离子浓度的增长,钢筋试件的拉伸强度、断裂伸长率等均下降.地聚物涂层试件吸水率大幅减小,最终减小到约为0.2％.当氯离子浓度达到100％时,地聚物涂层试件的质量损失率约为0.1％,且质量损失率速率较慢.
由于Pb(Sc1/2Ta1/2)O3弛豫铁电陶瓷较高的烧结温度易导致Pb挥发,固相法制备难.首先,采用钨锰铁矿法合成纯相结构的ScTaO4和Pb(Sc1/2a1/2)O3粉体.其次,分别采用直接埋烧法、PbO过量法、两步烧结法对陶瓷的制备工艺进行探索.最后,对陶瓷的热膨胀性能进行分析.结果表明:直接埋烧法和PbO过量法产生了大量焦绿石相和钽氧化物,合成的主晶相较少.两步烧结法有效抑制了Pb的挥发,制备的陶瓷以立方钙钛矿相为主.随温度升高,热应变呈现升高趋势,在-150～150℃内,其值为正.热膨胀率与温度的关系图为Ⅴ型,约为-30℃时热膨胀系数最低,其值为负.
无坐力炮的轻量化设计是当前的一个重要趋势.高模量碳纤维复合材料因弹性模量高、热膨胀系数小、尺寸稳定等优异性能,广泛应用在无坐力炮复合材料身管.基于NOL环碳纤维缠绕件的宏观力学测试通常用于反映碳纤维缠绕复合材料的性能.本文以M46高模量缠绕制备的NOL环纤维试件为研究对象,通过准静态拉伸和疲劳试验,研究材料的应变响应和拉-拉疲劳行为.结合无坐力炮身管失效准则,将动态应变准则作为高模量碳纤维缠绕复合材料身管性能和使用寿命的标准.结果表明:高模量碳纤维无明显地疲劳累积损伤,抗疲劳特性良好.疲劳过程中应变响应较低,经1000次疲劳载荷循环,相同位置的最大应变变化幅度约为0.2％,无坐力武器身管能保持预定弹道和结构性能良好,满足轻量化和使用寿命设计要求.
为研究镀后冷却速度对铝锌镀层锌花尺寸、表面及截面形貌与结构等凝固行为的影响,探讨锌花形成及凝固机制,用热浸镀模拟试验机模拟不同镀后冷却速度下的铝锌镀层(55％Al-43.4％Zn-1.6％Si)(质量分数,下同),采用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察镀层表面和截面的微观形貌及元素分布.结果表明:随镀后冷却速度增大,铝锌镀层组织细化,镀层表面锌花尺寸明显减小,二次枝晶间距缩小,金属间化合物层厚度降低,表面缩孔尺寸变小.随冷却速度提高,凝固形核方式由单一的钢基镀层界面形核转变为钢基镀层界面和镀层表面同时形核,富Al固溶体相形核率提高导致镀层表面锌花尺寸变小.
为了研究ZL205A铝合金铸件的理论最优切削参数,采用正交试验法分析切削参数对切削力、刀尖温度的影响,并对正交试验结果进行极差分析;以切削参数为优化变量,以最低切削力、最低刀尖温度、最高材料去除率为目标,构建切削参数的多目标优化模型;并基于遗传算法对多目标参数进行优化求解;最后进行切削加工试验验证.结果表明:用正交试验法得到优化后的切削参数使切削速度降低40％,切削力降低12.84％,大幅降低机床主轴功率;用遗传算法得到优化后的切削参数Pareto解集,在切削速度相近的情况下,改变背吃刀量、进给量,在保护机床主轴的前提下,提高了切削效率.
随着化石能源的逐渐枯竭,电动汽车的进一步发展已成为历史的必然.本文主要介绍电动汽车用永磁同步电机的小型化电机,综述了永磁同步电机小型化过程中遇到的困难及对应的解决办法,并介绍了组成永磁同步电机的各个部件现阶段所用的产品及各个产品的发展方向.分析了永磁同步电机在不同工况下运行的优缺点,并对新能源汽车用永磁同步电机的未来发展趋势进行了展望.
针对8 mmQ355B船用高强钢,用0.84、1.00 MJ/m两种热输入对其进行激光-GMAW复合焊试验,研究两种热输入下的焊接接头组织和落锤冲击性能.结果表明:在0.84、1.00 MJ/m两种热输入下的焊缝成形良好,无裂纹、塌陷等缺陷;焊接接头组织均为针状铁素体和板条贝氏体,热影响区主要由板条马氏体和板条贝氏体组成,随热输入的增大,焊接接头热影响区明显增宽;两种热输入下的焊接接头均有良好的落锤冲击性能,接头断裂在母材处,断口为准解理断裂,焊接接头的冲击性能均高于母材.
为研究热输入对墙体宏观形貌、显微组织及力学性能的影响,用激光-MIG电弧复合热源对TC11钛合金丝材进行增材制造.结果表明:墙体柱状晶内组织都以条状α集束和α+β集束组织为主,存在明显的β相界,但堆积速度小的柱状晶中马氏体α'相尺寸较大;在堆积层重熔区中不同区域的初生α相和α+β网篮组织尺寸差异显著,堆积速度较大时的组织更细密;在墙体边界,堆积速度大时存在一定针状马氏体α'相,而堆积速度小时针状马氏体相对较少;热输入大的墙体抗拉强度比热输入小的提高2％,伸长率和断面伸缩率相近,且水平方向上墙体硬度更高,塑性更好.
为了研究典型工况下CoAl渗层对DD5合金低周疲劳性能的影响,结合DD5合金在燃气轮机涡轮叶片的实际工况需求,用低周疲劳试验对CoAl渗层及无渗层的DD5合金光滑及缺口试件进行对比研究.结果表明:CoAl渗层对光滑试件的低周疲劳性能无显著影响,CoAl渗层及无渗层试件都表现出较明显的应力集中敏感性,且在400℃下CoAl渗层缺口试件低周疲劳寿命明显低于无渗层试件.
为提高Cu合金表面硬度、耐磨性,用激光定向能量沉积技术在其表面制备Mo涂层.用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机对涂层的物相组成、显微组织、显微硬度和耐磨性进行表征.结果表明:Mo涂层均为单一的Mo相,存在较多气孔、裂纹缺陷;Ni/Mo过渡涂层出现Ni3Mo新相;受涂层致密度影响,Mo涂层显微硬度差异明显,硬度最高可达(498.5±21.1)HV0.3;耐磨性是基体的4.19倍,磨损机理主要为磨粒磨损.
