钛合金热冲压成形件越来越多地用来制造汽车零部件、航空航天器材等,但高温冲压成形下模具钢与钛合金之间的摩擦润滑问题仍困扰着工程师。以石墨、氮化硼粉末为固体润滑剂,在700℃高温下对钛合金TC4进行了冲压成形实验,结合干摩擦和润滑条件下的成形件表面宏微观形貌的对比分析,对热冲压界面粉末润滑机制进行了研究。结果表明使用这两种润滑剂均可以效地提高TC4合金成形件表面质量,冲压实验后润滑剂在钛合金试件表面呈现离散或均匀分布;六方氮化硼润滑下成形件表面粗糙度最小,相对平整光滑,其高温润滑性能比石墨更好;粉末润滑层受到模具的挤压产生滑移,润滑膜呈现延展的状态,更好地保护成形件表面。

采用石墨和碳纤维作为导电相材料制备了导电混凝土,研究了导电相材料的掺量和掺入方式、水胶比、养护龄期以及施加电压对导电混凝土导电性能的影响。结果表明:单掺时,随着石墨或碳纤维掺量的增加,试件的电阻率降低,导电性能提高;复掺石墨与碳纤维试件的电阻率比单掺石墨或碳纤维的试件更低,导电性能更好,最佳复掺比例为石墨6%+碳纤维1.0%;试件的电阻率随着水胶比、施加电压的增加而减小,随着养护龄期的增加而增大;与单掺组试件相比,复掺组试件的电阻率受水胶比、施加电压和养护龄期的影响相对较小。

设计研发了一种新型的双层不锈钢纤维(DSSF)导电混凝土,该新型混凝土是一种多层结构,在2个不同的层中放置不锈钢纤维,用石墨颗粒或钢纤维对混凝土基体进行改性,并对其进行了抗压、抗弯拉及导电性能试验。结果表明,不锈钢纤维体积掺量为0.5%时,DSSF混凝土的抗压强度相对于素混凝土提高12%左右,抗弯拉强度相对于素混凝土提高26.92%。掺入不锈钢纤维及适量石墨颗粒后的DSSF混凝土其电阻率较素混凝土有数量级的减小。

选取碳纤维、石墨为导电相材料制备用于接地工程的导电混凝土,对石墨碳纤维导电混凝土的拌合工艺、配合比和接地特性进行了试验研究。结果表明,当碳纤维掺量0.6%、石墨掺量2%、单位用水量240 kg、砂率32%并采用半干拌法拌合工艺时,导电混凝土具有良好的导电性能和力学性能;混凝土电阻率随龄期增长趋于稳定,稳定值为1.62Ω·m左右,电阻率在-10～60℃范围内的变化幅度小于0.52Ω·m,随环境湿度变化电阻率的变化幅度小于0.28Ω·m,导电性能稳定;导电混凝土28 d抗压强度达到37.3 MPa,抗折强度达到5.0 MPa,满足接地材料的力学性能要求。

选择目前常用的导电材料钢纤维与石墨制作了23组导电混凝土,研究了单独掺加钢纤维、石墨以及混合掺加钢纤维石墨导电混凝土的比热,给出导电混凝土比热的取值范围。结果表明,加权平均法的计算结果与试验结果存在一定的差异,在试验结果与加权平均法的基础上,给出了导电混凝土比热计算的修正公式。

以某电热路面工程为依托,研究了钢纤维对石墨导电混凝土电热性能的影响。对比升温实验数据发现,经过不同的冻融循环次数,钢纤维石墨导电混凝土电流均呈现三个阶段:缓慢增长阶段、快速增长阶段、稳定阶段;冻融循环使钢纤维-石墨导电混凝土的电流及其变化范围有所减小,发热功率在相同电压下有所降低。

在混凝土中掺加钢纤维和石墨制备道路桥梁融雪除冰用导电混凝土,并在36V人体安全电压作用下进行升温实验,得出不同配合比导电混凝土升温性能曲线,通过对比分析发现,混合掺加钢纤维和石墨材料比单独使用一种材料的升温性能要好,其中掺加质量分数为2%钢纤维加1.67%石墨的导电混凝土升温性能最优,且抗压强度满足设计要求。

石墨制品具有多种优良性能,是军工和现代工业重要的战略资源,应用领域广泛。石墨制品加工过程中会产生大量粉尘、碎屑,严重影响工作环境,甚至会造成设备损坏,因此加工设备的密封防护至关重要。在传统加工中心基础上,设计开发一款石墨型立式加工中心,确定整机结构和布局方式,以解决加工过程中的粉尘和噪声问题。同时,对内防护、密封及隔音结构进行改进设计,使其具有全密封、清理方便、自动排屑以及安全环保等特点。

某63CY-104型斜盘柱塞泵壳体经常发生开裂,导致液压油泄漏。采用金相检验、断口分析和有限元分析等方法,分析了柱塞泵壳体开裂的原因。结果表明:柱塞泵壳体组织中平直、粗大且两端尖锐的C型石墨是导致壳体发生开裂的主要原因;柱塞泵在工作过程中受振动较大,壳体3,4,5阶模态振型变化较大,容易发生共振,使壳体产生裂纹。

稳压器在寿期内要经受剧烈的温度压力变化,密封部位的泄漏有可能导致整个容器压力边界的丧失。文中对复杂稳压器人孔密封结构进行了密封分析,首次采用预应力单元的方法模拟螺栓预紧载荷,成功地克服了石墨垫片各向异性弹塑性分析难以收敛的难题。并阐述了非线性接触问题收敛性的影响因素,为稳压器等容器类密封分析提供了新的分析思路,为核动力装置平稳运行的完备性提供了依据。