为了探讨Cr3C2强化相提高Cr3C2/Ni3Al复合材料耐磨性的机制, 本文采用热等静压技术制备了Ni3Al合金和Cr3C2/Ni3Al复合材料, 借助纳米压痕仪对Ni3Al合金和Cr3C2/Ni3Al复合材料中各组成相的力学性能进行了表征, 利用销-盘式摩擦磨损试验机研究了热等静压Ni3Al合金和Cr3C2/Ni3Al复合材料的耐磨性能, 并结合扫描电子显微镜和纳米压痕仪分析了材料磨损表面形貌和磨损次表面层硬度变化.结果表明, Cr3C2的添加提高了复合材料基体的硬度, Cr3C2/Ni3Al复合材料中各组成相的纳米硬度和弹性模量由基体相、扩散相到硬芯相是逐渐增大的, 呈现出梯度变化, 有利于提高Cr3C2/Ni3Al复合材料的耐磨性.在本研究实验条件下, Ni3Al合金和Cr3C2/Ni3Al复合材料表面的磨损形式主要为磨粒磨损, Cr3C2/Ni3Al复合材料表现出更加优异的耐磨性能.Cr3C2/Ni3Al复合材料耐磨性能的提高主要跟碳化物强化相阻断磨粒切削、减弱摩擦副间相互作用、减小加工硬化层厚度、磨粒尺寸等因素有关

Ca和Sr是铸造铝硅合金中最有效的变质元素,一般在浇铸前以中间合金的形式加入.然而在废杂铝熔铸再生工业中,原料中常含有微量的Ca和Sr,预控它们在熔炼过程中的含量变化是它们再利用的前提.本文以工业A356铸锭为原料,实验研究了熔炼温度和保温时间对Ca和Sr质量分数变化规律的影响.结果表明:Ca和Sr质量分数随着保温时间延长均呈Exp3P2规律下降,且随熔炼温度升高质量分数下降速率均逐渐提高.根据热力学和动力学分析可知,在废杂铝熔炼再生过程前期主要发生[Ca]和[Sr]与熔体中的氧发生氧化反应生成CaO和SrO,这些氧化物又会与Al2O3反应生成Al2O3·6CaO和Al2O3·SrO,经扒渣操作后Ca和Sr质量分数下降.在熔炼中后期,[Ca]和[Sr]以扩散至熔体表层还原Al2O3的方式使它们的质量分数降低.计算得出在660~740℃熔炼A356合金时Ca和Sr氧化反应的表观活化能分别为182.6 kJ·mol-1和117.8 kJ·mol-1,两者均受化学反应过程控制.根据Ca和Sr质量分数的变化规律建立了它们的质量分数预报模型,经生产验证表明预报误差均小于10%,可用于预报废杂铝熔炼再生过程Ca和Sr的质量分数

通过有限空间100 min极限载人实验,提出了基于光电容积脉搏波(PPG)的客观疲劳测量方法并开发了光电容积脉搏波信号特征参数提取算法用来掌握生理疲劳的血液动力学与循环系统变化特征.研究结果表明,人体出现生理疲劳时,光电容积脉搏波信号平均周期显著大于未疲劳状态(p<0.001),血管阻力增大,每搏射血量明显下降;计算了未疲劳与疲劳状态下光电容积脉搏波信号的两种复杂度(KC复杂度和高阶KC复杂度)发现,两种复杂度计算结果一致,均为未疲劳时波形比疲劳时波形更平稳.因此表明光电容积脉搏波信号能够捕捉到疲劳状态的生理变化,解决了生理疲劳的客观测量与快速判断问题

中锰钢是近年来出现的新型钢铁材料，因为其优异的力学性能被认为是第三代汽车用钢，但是该钢的一个突出特点就是在拉伸变形时会发生塑性失稳，导致材料结构稳定性减弱甚至在某些情况下过早失效，这已然成为限制中锰钢商业化使用的关键问题。塑性失稳包括出现不连续屈服和屈服平台（吕德斯应变）以及流变应力锯齿（PLC效应）。两者都受到成分、晶粒形貌、退火工艺、组织构成等因素的影响，也均与拉伸变形过程中 奥氏体相变转变存在或强或弱的相关性，使得这一塑性失稳现象的机理更为复杂化，因而在近期各种观点迥异的理论解释也相继被提出。本文综述了相关研究中各种因素对吕德斯应变和PLC效应的影响结果及相关理论解释，并着重指出了各理论解释的局限性及未来的研究思路。最后，基于现有研究和预研实验对在保证中锰钢超高强度和优良塑性的前提下消除中锰钢塑性失稳现象的可行途径进行了展望

设计了不同相构成的超高强DH钢，抗拉强度均大于1300 MPa，组织由铁素体、马氏体、残留奥氏体和极少量碳化物构成。对比了不同相构成对超高强DH钢力学性能和应变硬化行为等的影响，并深入研究了残留奥氏体在超高强度DH钢中的作用机制。结果表明：随着马氏体和残留奥氏体体积分数的增大，铁素体体积分数的减小，实验钢屈服和抗拉强度同时升高，而延伸率呈先增大后减小趋势。软韧相铁素体体积分数的减小和硬相马氏体体积分数的增大导致屈服强度和抗拉强度增加。相对于回火马氏体，淬火马氏体对强度的提升更显著，在拉伸过程中转变的残留奥氏体的量是引起延伸率变化的主要原因，组织中显著的带状组织会造成颈缩后延伸率的明显降低。通过对应变硬化行为的分析表明，随着真应变的增大，应变硬化率呈减小的趋势，在真应变大于2%后的大范围内，对于应变硬化率，DH1>DH2>DH3，主要与铁素体体积分数有关；在真应变大于5.73%后，DH2钢的应变硬化率高于DH1钢和DH3钢，主要与DH2钢中更显著的TRIP效应有关。除了残留奥氏体体积分数，残留奥氏体中的碳含量对TRIP效应同样有显著的影响。较高比例的硬相马氏体组织结合适当比例的软韧相铁素体和残留奥氏体有助于DH2钢获得最良好的强塑积13.17 GPa·%，其中屈服强度达880 MPa，抗拉强度达1497 MPa，均匀延伸率为6.71%，总伸长率为8.8%，颈缩后延伸率为2.09%，屈强比0.59

随着汽车行业的快速发展，轻量化汽车用钢的研发和应用越来越广泛。抗拉强度超过1000 MPa的第二、三代汽车用钢往往是复相组织，通过固溶、析出、变形、细晶强化等各种强化方式，在基体中形成大量缺陷，导致钢材服役过程中对氢更加敏感，容易在很小的氢溶解条件下发生氢脆。Fe?Mn?C系、Fe?Mn?Al?C系等含Mn量高的汽车结构用钢因层错能较高，不仅直接决定了其强韧性机制，还对其服役性能有重要影响。在Fe?Mn?C系TWIP钢的成分基础上，添加少量Al元素，形成Fe?Mn?(Al)?C钢，不仅能降低钢材密度，提高钢材的强韧性，也因Al元素改变了钢材的微观组织构成，一定程度上令氢脆得到缓解。但当Al含量较高时，形成低密度钢，其组织构成更加复杂，析出物更多，导致氢脆敏感性更显著。本文从Fe?Mn?(Al)?C高强韧性钢的组织构成、第二相、晶体缺陷等特征出发，综述了H在Fe?Mn?(Al)?C钢中的渗透、溶解和扩散行为，H与基体组织、析出相、晶格缺陷的交互作用，H在钢中的作用模型、氢脆机制、氢脆评价手段和方法等。并评述了Fe?Mn?(Al)?C高强韧性钢氢脆问题开展的相关研究工作和最新发展动态，指出通过第一性原理计算、分子动力学模拟和借助氢原子微印技术、三维原子探针等物理实验相结合的方法是从微观层面揭示高强韧性钢氢脆机制的未来发展方向

针对工业生产700 MPa级高强度调质态钢板，通过Gleeble3500热模拟机进行模拟焊接试验，利用光学显微镜、硬度仪、场发射扫描电镜等设备对比研究了稀土Ce对高强钢焊接热影响区（HAZ）显微组织、晶粒度和力学性能的影响。研究结果表明，焊接热输入为25 kJ·cm?1和50 kJ·cm?1时，无稀土钢焊接热影响区冲击功分别为84.8 J和24.5 J，Ce质量分数为0.0018%的钢焊接热影响区冲击功分别为110.0 J和112.0 J，因此钢中加入适量Ce能够有效改善钢板焊接韧性。对比分析两种实验钢焊接热影响区晶粒尺寸和显微组织可以看出，随着焊接热输入值增大，高强钢焊接热影响区显微组织均逐渐从马氏体、下贝氏体转变为上贝氏体和粒状贝氏体组织，且奥氏体晶粒尺寸明显增大。但相同焊接热输入下，含Ce钢焊接热影响区晶粒尺寸显著减小，组织更加细小，且脆性的上贝氏体组织减少，从而显著提高了700 MPa级高强钢的焊接性能

电弧炉炼钢以废钢为基本原料，熔清后磷含量波动大，且受炉型结构限制，反应动力学条件差，深脱磷困难；全废钢冶炼熔清碳含量低，熔池内C–O反应缺乏，气泡产生数量少；且吹氧强化搅拌造成渣中FeO含量高、钢液易过氧化。电弧炉熔池内气–固喷吹冶炼新工艺，通过向熔池内部直接喷射石灰粉或碳粉，有效解决上述问题。本文通过数值模拟和水力学模拟实验研究了金属熔池内埋入式气体喷吹和气–固喷吹的冲击特征规律。熔池内射流水平和竖直冲击深度随气体喷吹流量增加而增加，而当气体喷吹流量一定时，随着喷枪安装角度的增大，熔池内射流竖直冲击深度增加，而水平冲击深度减少。同时发现，粉剂颗粒提高了气体射流的冲击动能，增加了气体射流的冲击穿透深度

在薄壁结构的应用中,屈曲稳定性是影响其承载性能的关键因素,为研究减薄铺层厚度对复合材料薄壁结构局部屈曲行为的影响,本文采用不同厚度(0.125、0.055和0.020 mm)的预浸料制备复合材料薄壁管,实验测试了其在轴压下的局部屈曲行为.实验结果表明,随着铺层厚度减薄,实验采用的正交和均衡两种铺层方式的复合材料薄壁管局部屈曲载荷均随之提高,而屈曲失效模式没有发生改变.力学分析表明,铺层厚度减薄后,管壁弯曲刚度的改变和层间剪切应力分布对薄壁管局部屈曲载荷提高有重要影响.采用薄铺层制备复合材料薄壁结构件能够有效提高其局部屈曲能力

疲劳裂纹的萌生与扩展容易导致压力容器及管道的严重疲劳失效.因此就设备的安全可靠性而言,非常有必要对疲劳裂纹扩展过程进行监测,并对疲劳损伤程度进行评估.本文针对316LN不锈钢材料进行疲劳实验研究,利用直流电位法测量实验中的裂纹长度,得到了材料的疲劳裂纹扩展曲线.利用声发射技术对疲劳裂纹扩展过程进行监测,通过声发射多参数分析对疲劳损伤状态进行评价,同时建立了声发射参数与线弹性断裂力学参数之间的关系,并进行寿命预测.研究表明:声发射能够对316LN不锈钢的疲劳裂纹损伤进行有效评估,声发射累积参数如累积计数、累积能量和累积幅值曲线上的转折点标志着疲劳裂纹进入快速扩展阶段,这可以为工程人员提供失效预警;声发射波形和频谱分析表明,噪声信号的幅值较小且信号持续时间较长,信号包含的频率成分比较复杂,而裂纹扩展信号是突发型信号,衰减较快,信号频率主要集中在80~170 kHz范围内;声发射计数率、能量率和幅值率与应力强度因子幅度以及疲劳裂纹扩展速率之间呈线性关系,裂纹长度预测结果与实测值接近.本研究工作对于工程结构的疲劳失效预警和剩余寿命预测具有重要意义