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静电纺丝法制备定向排列微/纳米纤维及其机理

刘呈坤 , 来侃 , 孙润军 , 陈美玉

高分子材料科学与工程

借助于高速摄影机"快摄慢放"的技术观察静电纺泰勒锥-射流区域的细节变化,在保证溶液供应量和射流喷射量一致而达到稳定纺丝的基础上,利用常规平面铝板作为接收装置获得了高度定向排列的微/纳米纤维集合体。结果表明,纤维的基本定向原理为在溶液浓度相对较大的情况下,射流的鞭动不稳定性较小,而且会以电势梯度最大方向为轴发生高速旋转,在高速旋转的过程中射流容易被拉直而形成定向排列纤维阵列。

关键词: 静电纺丝 , 聚丙烯腈 , 高速摄影 , 电场模拟 , 纤维定向

Ti40合金热压缩变形过程的开裂行为研究

朱艳春 , 曾卫东 , 彭雯雯 , 张赋升

稀有金属材料与工程

采用热模拟压缩试验与高速摄影技术相结合的方法,对Ti40阻燃钛合金在温度850~1100℃、应变速率0.01~10s-1,变形70%的热变形过程中的初始开裂变形量进行了确定,并对开裂机理展开了研究.结果表明:高速摄影技术能准确地拍摄裂纹开始及扩展的全过程,通过观测热压缩开裂图像获取了临界开裂变形量,并观察到不同的动态开裂方式:45°剪切开裂、纵向及V型开口开裂;光学及SEM显微组织观察表明,高应变速率时,低温区综合表现为混合型脆断,中温区主要表现为带有浅小韧窝的沿晶开裂,高温区为具有大量韧窝的韧性开裂;变形温度和应变速率对破坏方式、裂纹扩展速度及临界开裂变形量有显著影响,随着温度的升高,开裂方式由45°剪切开裂过渡为V型开口开裂及纵向开裂,临界开裂变形量增大,随着应变速率的增加,裂纹扩展速度加快,临界开裂变形量减小.研究发现运用高速摄影技术研究Ti40合金的开裂初始及扩展是有效的.同时,Ti40合金热压缩开裂机制的探索对于Ti40合金热变形机理的研究、参数的优化及工艺-组织-性能关系的深入探索具有重要意义.

关键词: Ti40阻燃合金 , 高速摄影技术 , 断裂方式 , 开裂机理

基于DIC谐振载荷作用下疲劳裂纹尖端位移应变场测量

高红俐 , 刘欢 , 齐子诚 , 郑欢斌

兵器材料科学与工程

为测量谐振式疲劳裂纹扩展试验中紧凑拉伸(compact tension,CT)试件在高频正弦交变载荷作用下裂纹尖端区域位移和应变场的变化规律,提出基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)方法和数字化高速摄像技术相结合的动态位移和应变场测量方法.用数字化高速摄像设备采集正弦交变载荷作用下系列CT试件数字散斑图像,用DIC方法计算每幅图像裂纹尖端区域位移和应变场,选取裂纹尖端区域特征点,采用最小二乘正弦拟合方法,求出其正弦规律的变化曲线及振幅、相位、平均载荷等特征量,将拟合出的应变或位移正弦曲线和所对应的系列散斑图像进行匹配,得到一个应力循环内特征位置的图像及其相应位移及应变场,研究其变化规律.采用动态高精度应变仪测量CT试件在一个应力循环内裂纹尖端点的应变值.实验结果表明,DIC应变测量最大误差为4.12%,该方法具有理论意义和应用价值.

关键词: 数字图像相关 , 高速摄像 , 疲劳裂纹 , 位移、应变场 , 高频谐振载荷

Ti-6Al-4V合金T型接头双光束激光焊接焊缝成形、组织及力学性能

马旭颐 , 巩水利 , 张久兴 , 芦伟 , 杨璟

中国有色金属学报(英文版) doi:10.1016/S1003-6326(16)64163-8

采用双光束双侧同步填丝焊接的方法制备Ti?6Al?4V合金T型接头,并对焊缝成形、组织、力学性能及其相互关系进行研究。结果表明,试验获得了质量良好的焊缝,未出现不连续、焊瘤、可见的裂纹及气孔等缺陷,同时发现其与焊接过程中稳定的熔池行为及良好的熔滴过渡有关。从接头截面可以发现,蒙皮及筋条侧热影响区的形状完全不同。热影响区和熔合区的组织包含针状马氏体α′相。热影响区及熔合区的显微硬度均高于母材,且在筋条侧靠近融合区的热影响区处显微硬度最大。沿蒙皮及筋条方向的拉伸试样均断裂于母材处,其断裂方式为延性断裂。

关键词: Ti-6Al-4V合金 , 双侧激光焊接 , T型接头 , 高速摄像 , 组织 , 力学性能

钛合金交替供气GMAW焊接研究

赵文光 , 李士凯 , 雷小伟 , 张斌斌 , 李要宗

材料开发与应用

研究了钛合金GMAW保护气交替供气方式对TA2平面堆焊焊缝的影响.利用高速摄像、电流传感器对焊接过程电弧形态、熔滴过渡、电流信号等信息进行采集,并记录焊缝的形貌特征,试验结果表明,交替保护下熔滴过渡方式为细滴状轴向过渡和粗滴状非轴向排斥过渡的混合过渡模式;平均焊接电流随时间延长以类似正弦波上下交替变化,变化频率与交替频率保持一致;相比Ar气、预先混合气,交替保护能够获得熔深更深、熔宽更宽的焊缝.

关键词: 交替保护 , 钛合金焊接 , 高速摄像

基于高速摄影技术的Ti60钛合金热压缩变形开裂准则研究

彭雯雯 , 曾卫东 , 王青江 , 俞汉清

稀有金属材料与工程

以Ti60高温钛合金为研究对象,提出一种采用高速摄影技术来确定钛合金热压缩过程中临界开裂应变的新方法,该方法通过采用2个对称分布的高速摄影仪来准确捕获裂纹形核的位置以及裂纹扩展路径,可成功地获得热变形过程中的临界开裂应变.最终基于Oh准则,通过引入Zener-Hollomon因子,建立了可以考虑温度和应变速率综合影响的Ti60钛合金热变形的韧性开裂准则.采用FORTRAN语言二次开发子程序将热变形开裂准则嵌入商用有限元软件DEFORM-3D中,对大规格Ti60合金铸锭热镦开裂行为进行预测,验证了模型的有效性.

关键词: Ti60钛合金 , 热变形开裂准则 , 高速摄影技术

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