设计了一种新的超声滚压装置,并利用该装置研究了超声滚压加工对18CrNiMo7-6齿轮钢表面性能的影响。首先对滚压装置进行了结构设计,应用ANSYS Workbench对装置进行了模态分析和谐响应分析,通过调整滚压装置结构,使该装置能够正常高效地工作;然后综合利用NPFLEX型三维表面形貌测量系统、Proto高速大功率X射线残余应力分析仪、HV-1000型显微硬度计及VHX-2000E型超景深三维显微系统观察分析了超声滚压加工前后试样的表面粗糙度、表面二维形貌、表层显微硬度及残余应力。经超声滚压加工后试样的表面粗糙度从3.003μm降低至0.419μm,最大残余压应力出现在距离表面80μm处,大小约为-672.04MPa,高硬度层达到了200μm。结果表明,利用该装置能够有效的改善材料的表面性能。

为了解决传统涂层制备工艺不能兼顾涂层质量和生产效率的难题,基于PLC控制技术,研制了高效感应重熔自动化设备,实现了感应加热温度的自动化控制及感应重熔的高效化。利用该自动化设备制备了镍基感应重熔涂层,分别与采用火焰喷焊、等离子喷焊技术制备的涂层进行了微观组织、显微硬度对比分析,并对三种制备工艺的经济性及生产效率进行了对比分析。结果表明,与火焰喷焊涂层和等离子喷焊涂层相比,感应重熔涂层的微观组织更加致密细腻、孔隙率较小、显微硬度较高;其直接生产成本仅为火焰喷焊、等离子喷焊的30.6%、46.3%,而生产效率远高于其他两种工艺。因此,设计的高效感应重熔自动化设备不仅能够保障涂层质量,而且具有较高的生产效率和较好的经济性。

采用直径为180mm单层电镀CBN砂轮在不同磨削参数下对AISI 1045钢进行高速缓进给窄深槽磨削试验,通过三维表面轮廓仪(SM-100)、维氏硬度计(HMV-G21ST)和金相显微镜(MM-4XCC)检测窄深槽侧面形貌、表面粗糙度、槽底硬度及金相组织等表面参数,分析了砂轮线速度、工件进给速度和窄深槽深度等磨削参数对表面完整性的影响。试验结果表明随着工件进给速度的增大和窄深槽深度的增加,槽侧面粗糙度值增加,表面质量变差,且槽底硬度增大;砂轮线速度的增加有助于降低表面粗糙度值,提高表面质量;工件切入端与切出端,槽侧面磨痕较深,表面质量较差,中间区域具有较好的表面质量,同时由于温度的影响,与中间区域相比,切入端与切出端槽底硬度较低;槽底表面未出现组织转变,槽底亚表层发生塑性变形,晶粒细化且分布较为集中。

采用大气等离子喷涂方法在Q235钢基体上制备了不同等离子弧功率的Al2O3-13wt%TiO2涂层,粒度为(20~40)μm。采用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪等对涂层微观形貌、相组织结构进行表征,测定了涂层截面孔隙率、沉积厚度、显微硬度以及干摩擦磨损性能。等离子弧功率为29640W时涂层质量较好,截面显微硬度达1145 HV0.2、沉积厚度为338μm,孔隙率为3.9%,干摩擦磨性能最佳。在较大载荷下犁沟效应明显,涂层失效形式表现为颗粒剥落、磨粒磨损。载荷减小时,涂层微观脆性断裂显著,磨损失效形式为疲劳剥落和显微犁削。

利用旁路耦合等离子弧焊试验平台,对TC4钛合金进行等离子弧增材制造。观测堆垛样的组织及显微硬度,结合增材制造过程中所测的热循环曲线,分析旁路电流、堆垛顺序对TC4钛合金堆垛样组织和性能的影响。结果显示,在旁路耦合电弧焊TC4钛合金增材制造过程中,旁路电流的引入会使堆垛样组织的枝晶变粗、间距减小,对堆垛层产生较大深度的强化效果;显微硬度沿着堆积高度方向呈增大趋势;堆垛顺序使堆垛层的硬度有一定的提升,导致晶枝生长发生改变。

通过研究氯离子和硫酸根离子侵蚀下再生混凝土不同界面过渡区的显微结构以及显微硬度变化,揭示了离子侵蚀对再生混凝土结构和性能的影响机理。结果表明:再生混凝土经氯离子侵蚀后,骨料老界面、骨料新界面、砂浆新界面的显微硬度逐渐降低,过渡区宽度逐渐增加;氯离子侵蚀前后,同种界面过渡区显微硬度值随着新浇筑砂浆强度等级的增加而增大,且氯离子扩散系数与界面过渡区宽度成正相关性;硫酸根离子侵蚀再生混凝土的界面过渡区宽度有所增加,显微硬度降低,界面区的致密性下降。

利用单辊旋转甩带法制备快速凝固过共晶AI-21Si-0．8Mg-1．5Cu合金条带，并对其进行时效处理，采用扫描电镜、透射电镜及XRD技术对快速凝固组织特征进行了表征，研究了时效温度对合金组织及硬度的影响。结果表明：在快速凝固条件下，试验合金中初生硅相的形核和析出受到抑制，仪相领先析出，合金元素Cu、Mg全部固溶在过饱和α-Al固溶体中；大量的Si过饱和固溶于α中，其余部分以羽毛针列状共晶形式析出，形成微纳米级亚稳的亚共晶结构。时效处理时，随着时效温度的升高，硅元素从基体中脱溶析出并逐渐聚集长大，形成微小颗粒弥散基体之上；试验合金的显微硬度也发生了变化，出现时效硬化现象。

在等离子喷涂Fe基WC涂层的表面预置不同厚度的纳米SiC粉末,通过激光重熔工艺制备出不同纳米SiC含量的涂层。利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对重熔层的金相组织、微观形貌、相成分进行分析;利用显微硬度仪测试重熔层的表面和截面显微硬度;利用MMG-10型摩擦磨损试验机检测重熔层的耐磨性能。结果表明：随着纳米SiC含量的提高,重熔层的晶粒细化程度提高,孔隙的尺寸和数量降低,重熔层中CrSi2、Cr7C3等硬质中间相增加,并且生成的新相（Fe2Si、CrSi）也随之增多;涂层的显微硬度和耐磨性能也随着纳米SiC的增多而提高。

为了提高纯铜表面的耐磨性,利用纯铜渗铝-内氧化工艺制备了A12O3/Cu表面复合层,分析了表层的组织结构,测试了显微硬度,并进行了黏着磨损、固定磨料磨损试验。结果表明：利用纯铜渗铝-内氧化工艺能够获得弥散分布的A12O3/Cu表面复合层,其表层显微硬度、耐磨性较纯铜有较大的提高,渗铝量增大,渗铝-内氧化试样的显微硬度、耐磨性也相应提高,但不是线性关系。

为满足液压缸活塞杆强度和质量要求，引人了活塞杆连续驱动摩擦焊焊接工艺。该文通过设计合理的焊接接头形式和焊接工艺流程，探讨了镀层对摩擦焊接头焊接质量的影响。通过小批量的生产验证、相关检测及装机试验，摩擦焊焊接接头满足了主机的使用和可靠性要求。