【摘 要】
：
在汽车、船舶及航空航天等领域,使用铝-钢焊接复合结构可有效减轻结构的自身重量,从而提高燃油利用率并且减少尾气排放和减少碳排量。但是由于铝合金和钢在物理性能方面存在很大差异,例如熔点、线膨胀系数、固溶度等差异将使铝合金与钢很难形成传统的熔化焊接头。尤其是两种材料的晶体结构、电负性的差异,会造成界面处大量硬而脆的金属间化合物（Intermetallic Compounds,IMCs）形成,严重降低接头
论文部分内容阅读
在汽车、船舶及航空航天等领域,使用铝-钢焊接复合结构可有效减轻结构的自身重量,从而提高燃油利用率并且减少尾气排放和减少碳排量。但是由于铝合金和钢在物理性能方面存在很大差异,例如熔点、线膨胀系数、固溶度等差异将使铝合金与钢很难形成传统的熔化焊接头。尤其是两种材料的晶体结构、电负性的差异,会造成界面处大量硬而脆的金属间化合物（Intermetallic Compounds,IMCs）形成,严重降低接头力学性能。针对上述铝合金与钢焊接中存在的技术难题及界面科学问题,本文采用电弧辅助激光熔钎焊方法进行了铝合金与钢的对接焊,研究了界面微观组织与工艺参数之间的关系,并通过数值分析方法揭示界面IMCs形成机理及相关界面扩散行为,基于试验观察及理论建模提出界面调控策略。本研究将对铝合金与钢焊接技术的实际应用具有重要的理论指导作用。采用电弧辅助激光熔钎焊方法,实现了铝合金与镀锌钢的对接焊。辅助电弧的添加可以提高熔融铝在钢表面的浸润铺展能力,获得了单面焊双面成型的对接接头。针对铝/钢界面金属间化合物,通过试验分析、理论模型以及调控策略,系统地研究了Al/Fe异种金属焊接的界面行为。主要从以下几方面开展研究:（1）研究了界面微观组织与工艺参数及接头力学性能之间的关系,总结了电弧辅助激光熔钎焊工艺特性;（2）通过介观-微观多尺度数值分析揭示了界面金属间化合物形成机理与界面原子扩散行为;（3）探究了界面力学及腐蚀性能,并提出合金元素及纳米颗粒调控的界面调控策略。研究了工艺参数对接头成型及界面IMCs相的影响规律,激光线能量、电弧电流以及热源间距等工艺参数,将对接头的正面、背面成型具有重要影响。随着激光线能量和电弧电流的增加铺展宽度将增加,但是过大的激光线能量及电弧电流将使熔化的铝合金的量增加,从而造成焊缝塌陷或焊穿。Al/Fe界面处主要由两种层状IMCs组成,分别是靠近钢母材侧的Fe2Al5和靠近铝焊缝侧的Fe4Al13,其中Fe2Al5相作为界面的主要相,并且其厚度远大于Fe4Al13相。IMCs层厚度主要随激光线能量的增加而增加。接头抗拉力学性能受铺展成型及界面厚度共同影响,断裂主要为韧-脆混合型断裂,当界面IMCs过厚时,即使成型良好的接头力学性能也将严重下降,因此界面IMCs为接头力学性能主要决定性因素。通过有限元方法建立了焊接过程的温度场,温度场平面分布呈现典型双热源特性,高温区（＞600℃）呈现出前大后小的“葫芦”状分布。分析了不同工艺参数下的工件表面温度分布与散热特性,以及竖直界面处的热循环曲线。基于界面热循环特征,通过蒙特卡洛方法（Monte Carlo）结合元胞自动机方法（Cellular automata）,建立了界面IMCs相介观尺度上的生长数值模型,研究了界面IMCs的生长曲线、界面峰值温度、冷却时间及温度梯度等热循环特性对IMCs厚度的影响,研究了Si元素添加对IMCs相的生长的影响。采用分子动力学在“微-纳”尺度下,建立了界面原子的相互扩散,研究了Al、Fe异种原子的跨界面扩散行为。在铝/铁界面扩散时,界面扩散主要为Fe原子扩散至Al原子晶格中,随着温度的升高两种原子扩散更加剧烈,相比于Al原子,Fe原子具有较小的扩散激活能及扩散系数,扩散模式主要为空位扩散机制。当模型中考虑中间IMCs层时,主要发生的为Al原子跨越IMCs构型向Fe晶体结构中的扩散,IMCs构型中扩散主要沿垂直于界面方向,扩散机制主要为空位扩散及间隙扩散机制。通过纳米压痕及电化学腐蚀试验,揭示了界面IMCs的力学及腐蚀性能。在界面中Fe2Al5相具有最高的硬度及较高的杨氏模量,并且Fe2Al5塑性能量耗散最低,裂纹将容易在其上产生。腐蚀性能方面,在界面处Al母材将作为阳极,而IMCs与钢为阴极,腐蚀主要发生在Al一侧,腐蚀产物主要为Al（OH）3/Al2O3,界面层中Al/IMCs界面的耐腐蚀性低于Fe/IMCs的耐腐蚀性。通过填充焊丝及纳米颗粒方式对界面IMCs层进行冶金及纳米调控,添加Al-Si焊丝可以改变IMCs原有的组成,形成新的Al-Fe-Si三元相,从而减小界面层厚度提高抗拉强度及塑性。另一方面,添加Si O2纳米颗粒能够通过纳米吸附效应,阻碍界面原子相互扩散,抑制界面层生长,最大抗拉强度可达185.3MPa。
其他文献
桑树是家蚕的主要食物来源,直接影响蚕茧产量和质量。在生产中,桑园每年都会因爆发病虫害给蚕桑产业造成严重经济损失,其中以桑螟造成的损失最为严重。桑螟防治主要是以化学防治为主,但是由于桑螟抗药性逐渐增强以及三龄桑螟幼虫的卷叶特性,防治效果越来越不理想,亟待寻找新的防治手段。几丁质是昆虫表皮、围食膜、气管等重要器官必不可少的组成成分,在昆虫蜕皮、化蛹、羽化等生长发育过程中发挥着重要作用。由于几丁质不存在
目的：观察耳穴埋籽对高龄股骨颈骨折患者人工股骨头置换术后疼痛的影响。方法：选取我院2017年12月～2020年12月诊治的60例高龄股骨颈骨折患者，应用随机数字表法均分为治疗组与对照组。所有患者均行人工股骨头置换术，均采用口服塞来昔布胶囊止痛，研究组在此基础上加用耳穴埋籽治疗。比较分析两组患者术后的疼痛视觉模拟评分（VAS）,髋关节Harris评分，术后24 h内的镇痛药物使用量，术后血浆β-内啡
＜正＞消费市场低迷，是对产能过剩行业的重新洗牌。这两年，受经济增长放缓趋势影响，快消品整体消费低迷，大部分厂家及渠道出现销量腰斩现象。在终端能实现持续增长的产品凤毛麟角，不少人对未来市场趋势感到迷茫。然而，我们服务的疯狂老虎精酿啤酒、乌鲁纯新疆牛奶、红心阿克苹果醋等产品，均保持了较高的增长，而且成为今年的网红产品、品类代表。
MicroRNAs（miRNAs）是一类在转录后水平行使基因表达调控功能的非编码RNA。在真核生物中,miRNAs的生成和功能已被研究的较为透彻,但是关于RNA病毒编码的miRNAs的生成和功能却鲜有报道。Bombyx mori cypovirus（BmCPV）是一类双链RNA病毒,其基因组由10个不连续的双链RNA片段组成,病毒感染家蚕幼虫会导致家蚕患中肠型脓病。迄今为止,BmCPV与宿主家蚕之
从减重和提高防护的角度出发,具有超高强度和轻量化特点的喷射成形7055铝合金在航空航天,铁路车辆和兵器等领域具有很好的应用前景,且已成功用于制造国产大飞机的机翼长桁和天宫二号压气机箱体等。但采用传统铝合金焊丝制备的喷射成形7055铝合金熔化焊接头强度低且脆性大,使得熔化焊接头强度低和脆性大的问题成为制约其应用的瓶颈。本课题研制了含有纳米陶瓷颗粒的7055铝合金焊丝,分别为TiB2-7055、ZrB
在全球实施碳达峰、碳中和的一致目标下,船舶能源将由传统的化石燃料向低碳富氢的能源转变。氢能作为清洁的二次能源,具有易燃易爆、密度极低的特点,所以安全高效的氢气存储显得尤为重要。氢化镁（Mg H2）具有安全、价格低、良好的循环可逆性以及储氢量高（7.6 wt%）等优势,是一种非常具有应用潜力的储氢材料。尽管如此,Mg H2稳定的热力学性能以及迟缓的动力学特性仍然困扰着广大学者。掺杂催化剂是改善Mg
在自然界中有一类最古老的酶,它是伴随DNA的产生而产生的,这就是DNA拓扑异构酶（topoisomerase,topo）。Topo是一类控制和修改双螺旋DNA复制和转录过程中的拓扑结构的酶,此酶最基本的细胞学功能是参与DNA复制、转录、染色质与染色体的转变以及基因组的稳定性。在生命体中此酶的活性发生变化会导致一系列生命过程的异常从而造成不能完成其生活史。在对二化性家蚕P33的自然突变体l-4i的相
难熔高熵合金在高温下具有高强度和良好的组织结构稳定性,有望成为新一代高温结构材料,在航空、航天和热力机械等高温领域中具有潜在的应用前景。然而,室温脆性大、高温抗氧化性较差和难以加工成形仍是限制其走向应用的几个关键问题。本文以难熔高熵合金在高温领域的应用需求为导向,系统地开展了MoNbTaW系难熔高熵合金的固相烧结、块体合金制备、热挤压成形和硅化物抗氧化防护涂层等方面的研究工作,揭示了放电等离子烧结
发展新型农村集体经济是全面推进乡村振兴的重要举措。运用唯物史观的基本原理，透视横跨既相互联系又有重大区别的计划经济和市场经济两大时期的农村集体经济的历史进程，只有深刻省思演进逻辑中的“变”与“不变”，才能正确把握新型农村集体经济发展的阶段性特征。立足新发展阶段，可通过党建引领、模式创新、县域统筹、治理优化，推动新型农村集体经济创新发展，为全面推进乡村振兴提供强大支撑。
目前,高性能镍基变形高温合金的高温强度和承温能力的提升主要是通过合金化强化来实现的。然而,高合金化程度在提高合金高温强度和承温能力的同时,不仅提高了合金的制备成本和回收利用难度,而且降低了合金的热变形能力和组织稳定性,使其面临“强化易、变形难”的瓶颈问题。现有的变形高温合金强化方式,如固溶强化、沉淀强化、细晶强化和位错强化,在提高合金强度的同时会损失一定的塑性和韧性,导致合金强度和塑/韧性出现倒置