7月5日,记者了解到,西安交通大学的单智伟教授、澳大利亚蒙纳士大学的聂建峰教授和美国内华达大学雷诺分校的李斌教授(共同通讯作者)等发现,对于晶粒尺寸极小的纯镁,其延展性远高于此前人们预想的水平。

西安交大破解镁金属塑性差之法 为高塑性镁合金开发带来新启发

高强轻质的镁合金作为一种经典的结构材料在汽车、火车、飞机等交通工具的制造中广泛应用。

然而,镁金属及镁合金的大规模应用受制于其低塑性。这是由于镁的〈c+a〉位错滑移不能承载大的塑性变形。通常采取掺入其它元素的方法提高镁合金的塑性,但这种方法成本太高,难以在实际应用中推广。

该工作用原位TEM观察纯镁在塑性变形中的位错滑移机制,发现镁的〈c+a〉锥面滑移系能承载大的塑性变形。当镁晶粒小至亚微米级别时,镁表现出远高于其块体材料的高塑性。

对此,作者提出,小的晶粒尺寸通常导致大的应力,这促使镁晶体中更多的〈c+a〉滑移系开动,由此产生的塑性变形使镁金属兼具高的强度和塑性。

此外,小晶粒能抑制孪晶变形,而这正是大晶粒材料常见的断裂机制。该机制有望提高镁及其他金属、合金的延展性。

该工作以“Large plasticity in magnesium mediated by pyramidal dislocations”为标题于2019年7月5日发表在国际顶刊Science上。

西安交大破解镁金属塑性差之法 为高塑性镁合金开发带来新启发

图一、原位TEM观察柱状镁单晶在压缩应力下沿晶向滑移

西安交大破解镁金属塑性差之法 为高塑性镁合金开发带来新启发

图二、横截面为梯形的镁金属样品在位错滑移下的衍射衬度像

西安交大破解镁金属塑性差之法 为高塑性镁合金开发带来新启发

图三、原位TEM观测不同样品中的位错滑移

西安交大破解镁金属塑性差之法 为高塑性镁合金开发带来新启发

图四、用三维重构模型解释两种类型的锥面滑移机制,从中可见不同塑性变形模式下的滑移面及交叉滑移方式。

西交大单智伟教授团队针对镁塑性较差,型材和零件的变形加工困难,工艺成本高,广泛应用受阻等实际,联合重庆大学、西安科技大学、澳大利亚莫纳什大学、美国内华达大学、美国麻省理工学院和约翰霍普金斯大学与内华达大学相关科研人员,采用原位电镜纳米力学测试技术来解决样品几何形变、微观结构演化以及力学曲线三者之间一一对应的难题,选取合适的加载方向来消除其它位错的干扰,采用梯度样品设计来解决捕捉和表征单根位错难的问题,运用三维图像重构技术来解决位错滑移面不易确定的难题,并通过对比力学曲线的方式排除了电子束的影响。

得益于这些有针对性的实验设计,研究团队以令人信服的结果,证明了最起码对亚微米尺度的纯镁而言,各种类型的锥面位错(刃、螺、混合型)不仅可以滑移,而且可以导致非常大的塑性变形。与块体材料相比,微纳米样品呈现出更高的屈服强度和流变应力。因此,我们推测高应力促进了锥面位错的形核和滑移,进而提高了测试样品的塑性。通过进一步的深度分析,不仅确定了位错的滑移面,而且还清晰地观察到了锥面位错的交滑移、位错偶极子的形成以及位错往复运动等此前尚未报道过的重要现象。

作为最轻质的金属结构材料,镁在航空航天、汽车、高铁、电子产品和医疗等领域具有广阔的应用前景,该研究为完善镁的塑性变形理论提供了重要的实验数据,并为高塑性镁合金的开发带来新的启发。该成果的推广和应用,有望从整体上实现镁基产品质量和性能的显著提升。

当前主流观点认为,塑性差是镁的本征属性,原因是镁中的锥面位错(一种晶体缺陷)会自发地分解为不可滑移的结构,无法协调塑性变形。因此,提高塑性需要通过添加某些特定的元素来调节锥面位错的行为。但也有一些学者持不同观点,认为锥面位错是有效的塑性变形载体,只要能促进锥面位错的形核和滑移,镁的塑性就可以提高。上述争议直接影响到下一代高塑性镁合金的设计思路和技术路线,因而成为一个急需解决的科学难题!然而,由于锥面位错的几何形态和结构非常复杂,很难通过实验来全面地解析,此前的研究通常以计算机模拟为主,相关观点和推论均缺乏有力的实验证据。

近年来,西安交通大学单智伟研究团队依托陕西省镁基新材料工程研究中心,开展了一系列富有成效的基础研究、技术攻关和成果转化。2014年,发现了镁中不同于位错和孪晶的室温变形新机制,成果发表于《自然·通讯》,并荣获美国TMS学会镁分会年度最佳基础研究论文奖;系统研究了镁合金中析出相形貌对孪晶行为的影响,并进而发展了一种判断镁合金强塑性的简单判据,成果发表于《材料科学技术》(封面推荐,2018);发现通过活化二氧化碳,可以在室温下将镁表面的氧化层或腐蚀产物转变成一种致密的保护膜层,不仅可显著提升镁及其合金的抗腐蚀性和强韧性,而且大幅提高镁的抗氧化能力,从而发明了一种绿色,低成本镁合金涂层新技术,成果发表于《自然·通讯》(2018)并获得国家专利授权;针对原镁冶炼工艺落后、自动化程度差和环境污染严重的现状,提出并证明了原本需要在搞真空条件下进行的原镁生产可以在常压进行,并与华西能源公司联合攻关,完成了原镁常压生产的工业化装置设计,从而为原镁生产的自动化奠定了坚实的基础;针对原镁杂质种类多、含量高、波动大的痼疾,从原子机理出发,开发出全新的工艺流程,证明了不需精炼就可以在不显著增加成本的条件下,从料球直接生产出99.99%以上纯度的高纯镁,颠覆了此前领域内普遍认为皮江法(或硅热换还原法)不能直接生产高纯原镁的认知。

声明:以上所有内容源自各大平台,版权归原作者所有,我们对原创作者表示感谢,文章内容仅用来交流信息所用,仅供读者作为参考,一切解释权归中镁公司所有,如有侵犯您的原创版权请告知,经核实我们会尽快删除相关内容。

选择有窍门?“焊接检验”和“文档管理程序”的选择窍门来啦!

用户应根据自己的使用需求设定好预期目标和许用准则,并选择出最适合的检测软件

焊接检验和文件管理程序是用来确保合同和项目质量控制(QC)和质量保证(QA)规范操作的行业标准。

注册焊接检验师(CWI)正是利用该软件的特性和功能来完成自己的工作。在引进特定焊接检验程序之前,用户应建立好自己的预期目标和标准要求,经充分考虑和评估之后再选择出最佳的管理程序。

目标,或设定的目标,代表了期望的CWI检验经验以及预期的焊接检验软件界面。本文提出了两个通常需要考虑的目标:提升工作效率和建立/维护的项目合乎管理。

许用准则,是用来度量你具体选择的标准(参考文献1)。本文中的标准要求代表程序最理想或最有用的特性。

无论您的预期目标是一般的还是具体的,在选择焊接检验软件程序的过程中,应该始终全面考虑。本文的目的并不是建立最佳的全行业软件程序,而是提供一种标准化的方法来找到最佳的软件程序。下面的框架可以作为CWI或其他用户在选择检查软件程序时的关键事项注意指南。

目标:提升工作效率
增强型界面的软件提高了应用的可用性和实用性,进而提升工作效率,而这就需要对选择程序的特性提出具体要求,如配备移动设备应用程序、联合图像应用程序和通用规范应用程序。

标准要求:程序应配备可用的移动设备应用程序
真正的软件移动设备应用程序能够适应设备、切换屏幕大小、文档设计和内容组织,并可应用于平板电脑、手机或其他移动设备。最好的焊接检验管理软件能够通过移动设备应用提供给用户。

CWI在使用这种紧凑型的移动设备时能够带来很多益处,通过这些多功能的界面操作能够提升其工作效率。

CWI通常是在现场工作,因此他们的首选工具是可移动设备。焊接检验区域一般就在焊接现场,有时需要他们在梯子和脚手架上进行检查作业(参考文献2),因此CWI需要在这些特殊位置使用程序。所以“内容(个人可使用的信息)和背景(他们使用设备的位置)之间的这种关系决定了程序的具体设计—或者产品的可用性”(参考文献3)。

应用程序的可移动特性除了提高工作效率外,还可以提高CWI工作的安全性。通过小型移动设备应用的焊接检查软件程序减少或消除了对大型代码本和纸质项目规范的需求,这些代码本和纸质项目规范既笨重又容易引发火灾。由于其便携性,该功能将避免CWI在高温工作区摊开书本和纸质图纸查找资料,以及携带书籍、粘合剂和图纸上梯子和脚手架的需要。

标准要求:程序应配备图像应用程序

焊接工艺规程包含很多信息。焊接工艺、电压输出和接头类型等基本变量都是必需的数据。正式的焊接工艺规程还需要画出具体的接头图形,并标注出接头的结合形状、尺寸和其他细节。美国焊接学会希望在制定焊接工艺过程时能够“通过图形标注出材料的厚度以及接头的几何尺寸,或者引用标准规范中的类似图形”。 (参考文献4)。

首选的焊接检验和文件管理软件程序应包含预合格接头的详细图像数据库。此外,理想的程序还将具有创建、存储和显示图像的能力。在建立或协助创建焊接工艺规程时,CWI或其他焊接检验软件用户应该能够选择、甚至创建接头配置的详细图像。根据用户的要求,这些程序可以在焊接工艺规程的适当位置存储、检索和显示图像。

焊接检验文件管理软件具有良好的存储和显示接头图像的能力,这在焊接工艺规程、焊接工艺评定记录、其他项目和特定任务记录等文件的创建和开发中将非常有用。在这里,CWI能够选择接头图形并将该图形置入新文档中。

焊接检验和文件管理软件技术正在成为注册焊接检验师CWI在进行质量控制和质量保证检验时操作和文件编制的标准化方法

更为先进的软件程序还可以让用户进行接头图形的详细标注,配备有交互功能的高级界面,材料的厚度和坡口的角度都可以操控。进入界面后可以将具体的细节添加到图形中,如表面处理要求、坡口焊缝的衬垫、背面清根以及其他需求。但需要注意的是,并不是所有的应用程序和预算都需要考虑这种高级功能。

标准要求:程序应具备通用规范应用程序
焊接检验是为了验证现有的产品状态与既定规范的符合性。规范是检验工作的手段,它包含了特定应用的标准。正确的焊接检测软件程序将为用户提供访问合适规范的权限。此外,程序能够自动将特定的规范更新到最新版本,以及任何间歇性的更新、修订或修改。

在现场工作时,即使是经验更丰富的授权焊接检验师也需要查找相应的规范文本来考虑或验证与规范相关的信息。虽然授权焊接检验师通常是针对特定规范进行处理检验,但是无法记住所有规范涉及到的标准和细节。比如美国焊接学会D1.1《钢结构焊接规范》的内容就多达600多页,其中包含9个内容复杂的部分。ASME锅炉和压力容器规范内容既多又极其复杂。最佳实践表明,这些参考的规范文件应该在制造和检验过程中能够随时提供才能够确保焊接检验师高效的工作。 (参考文献5)。

合适的焊接检测软件程序允许管理员和用户选择合适的规范来使用,具体的规范内容取决于焊接检验公司的专业领域、CWI的专业领域、合同及项目的工作范围。比如桥梁或钢结构检验人员通常不需要去除机械焊接规范上的可用数据存储,同样的,锅炉/压力容器或管道检查员可能也不希望程序上有不相关的规范。

目标:建立或维护项目的合规性
尽管焊接检验工作的最终结果是整个合同或项目中产品的规范符合性,但焊接检验工作的最终交付物是文档。统一且符合规范的文件对于成功的焊接检验工作至关重要。

程序应提供统一的文本

“与规范工作相关的常见焊接文件包括预焊接工艺规程、焊接工艺评定、焊接工艺规程、焊工操作技能评价和程序提交”(参考文献6)。不同文档的设计、内容组织和标题应该在整个项目检查中保持一致。

最好的焊接检验和文件管理软件程序将允许用户选择、设置和保存所需的文件格式以便后期再使用。项目通常会建议或要求特定的文档设计,格式要符合最终用户的需求。这些可能包括政府、军方或特定于行业/项目的标题和文档格式。不同的文档设计应该易于使用或易于设计,以适应特定的项目需求。

程序应该能够满足特定于项目的软件需求

大多数大型焊接和制造项目都要求使用电子软件来正式提交所有所需的焊接和材料检验文件。在快节奏的重型设计和施工行业,此类工作的合同义务要求质量控制和质量保证文件立即提供给所有相关方。这是由于检查文件通常必须在发布下一个项目任务或工作阶段之前进行审查和批准。工程师、检查人员、项目经理和其他专业人员将需要通过共享驱动器、内部网和基于云的交换来实时、通用地访问项目文档,从而组织和生成过程中文档和永久性项目文档。

合同或项目的初步计划和前期工作步骤,如计划、资格鉴定和预算估算等,将阐明对参与公司文件编制方法的期望和要求。

焊接检验和文件管理软件程序,以及其他质量控制和质量保证软件程序,通常可以由品牌或商号指定,也可以集成到一个更大的电子文件和管理系统中。通常,项目规范将强制规定某些特性或功能,这些特性或功能将遵守其他项目软件程序,甚至与之通信。目前大型项目对焊接检测软件提出了以下要求:

焊接检验文件管理软件必须保持一个渐进的、实时的电子日志与高层次的安全能力。各文件亦须以正式电子刊物形式编制,并可透过先进的内容管理(ACM)Arbortext或同等先进的电子刊物出版平台,转换为PDF格式提交。

通常,项目越大,软件需求就越复杂。从上述资质可以看出,焊接检验公司必须非常认真地对待文件上的项目资质。在选择复杂的大型项目的焊接检验和文件管理软件程序之前,建议对目标和标准进行全面的、密切的考虑。

结论
焊接检验和文件管理软件技术正在成为注册焊接检验师CWI对质量控制和质量评价操作和文件编制的标准化方法。与其他常见的行业技术一样,存在许多不同的品牌、形式和选项。在购买特定的软件程序之前,用户应该建立自己的评估目标和标准。

本文提出了两个通用目标:高效的工作效率和建立/维护项目的可遵从性。考虑到一些焊接检测软件程序的可用特性,在这些目标中有通用的标准。通过建立自己的公司和/或特定项目的目标和标准,在引入特定的焊接检验软件程序之前,可以为您自己的操作选择和使用最好的程序,来实现您自己的焊接检验和文件控制。

参考文献
Markel, M. 2015. Technical Communication. Bedford/St. Martin’s.

AWS. 2000. Certification Manual for Welding Inspectors. American Welding Society: Miami, Fla.

St. Amant, K. 2018., Context, Culture, and Usability. Intercom, pp. 31, 32.

AWS. 2012. A2.4:2012, Standard Symbols for Welding, Brazing, and Nondestructive Examination. American Welding Society: Miami, Fla.

Schlafly, T. J., and Miller, D. K. 2016. Summary of changes in D1.1:2015, Structural Welding Code — Steel. Welding Journal 95(1): 44–48.

Howard, A. 2018. How software increases welding process efficiency. Welding Journal 97(2): 38–41.

作者简介

LANCE C. BECKER (lancebecker@illinoiscrane.com) 是伊利诺斯克兰公司的工程师,也是美国焊接学会认证的焊接主管。

本文摘自:Welding Journal《焊接杂志》 2019年6月刊

作者:Lance C. Becker

译者:郑州机械研究所 秦建

#2019 这里是理工大,我们等你##西理院系 C位出道# [话筒][话筒][话筒][话筒]
【水利水电学院简介】

西安理工大学水利水电学院是我国西北地区水利水电教育、科学研究的重要基地。学院历经变迁,七易校名,办学历史可追溯至1937年的西北工学院,先后经历了西安动力学院、西安交通大学、陕西工业大学、西北农学院、陕西机械学院,1994年更名为西安理工大学水利水电学院。80年的办学历史是情系水利、贡献水利的历史,是自强不息、追求卓越的历史。历经数代人的奋进努力,学院形成了“严谨的治学作风,严肃的教学态度,严格的学生管理”的优良传统,铸就了“团结协作、自强不息、乐于奉献、求实创新”的水院精神。

学院是国务院学位委员会首批博士学位授予单位。有4个博士一级学科及13个二级学科,其中水利工程为一级国家重点学科,覆盖水文学及水资源、水工结构工程、水利水电工程、水力学及河流动力学、港口海岸及近海工程等5个二级国家重点学科。学院拥有9个二级博士学位授予点和15个硕士学位授予点,在水利工程、环境科学与工程、电气工程等领域具有工程硕士学位授予权,有水利工程博士后流动站,学院2010年获批水利工程专业学位教育综合改革试点单位,是全国64个试点高校之一,2014年获批全国示范性工程专业学位研究生联合培养基地,是全国28所高校之一。

学院现有双聘院士1人,院士工作室、(院士)讲座教授工作室院士7名,教职工210人,其中教授57人,副教授及高级工程师38人,有国家“青年千人计划”、新世纪百千万人才工程、陕西省教学名师、享受国务院政府特殊津贴、陕西省优秀教师与陕西省有突出贡献专家,国家优秀青年基金获得者等11人。

学院设有水利水电工程、能源与动力工程、新能源科学与工程、给排水科学与工程、电气工程及其自动化(电力)、水文与水资源工程、环境工程、农业水利工程等8个本科专业。其中,水利水电工程、能源与动力工程、电气工程及其自动化3个专业为国家级特色专业;水利水电工程获国家首批卓越工程师教育培养计划(本、硕、博);水力学、水利水电工程、能源与动力工程3个核心课程教学团队为国家级教学团队;《水力学》课程为国家级精品课程;有陕西省水利水电人才培养模式创新实验区,并具有国家水利行业定点培训机构资质;水文与水资源工程、水利水电工程、环境科学与工程3个专业通过国家工程教育专业认证。学院已为国家培养了2万余名高等专业技术人才;目前全院在校学生近3500余人,其中,博、硕士研究生1100余人。

学院建有省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室、教育部西北水资源与环境生态重点实验室、陕西省水资源与环境重点实验室、陕西省水力机械及其控制工程技术研究中心、水利水电国家级实验教学示范中心、西部生态环境协同创新中心。全院现有7个教学、科研系所,设有《电网与清洁能源》科技期刊编辑部。

学院立足西北、面向全国开展水利水电科学研究,特别在旱区治理与水土资源开发利用、黄河上中游大中型骨干工程开发建设关键技术问题等方面的研究取得了丰硕成果。近5年,学院承担科研项目1100余项,其中国家自然科学基金项目98项(重大、重点项目4项、国家优秀青年基金1项、国家“千人计划”青年项目1项)。其中,“973”计划项目首席科学家、国家自然基金重大项目和国家优秀青年基金项目在我校实现了零的突破;获国家级、省部级科研成果奖60余项,其中2014年获得国家科技进步二等奖一项;获国家专利授权150余项;发表SCI论文310余篇;出版科技著作(专著、编著、教材)30多部。

学院广泛开展国内外学术交流与合作,与英国、日本、新加坡、美国、澳大利亚、比利时等国的高校或科研机构签署了合作交流协定或开展学术交流,互派学者,建立了良好的合作关系。张光斗科技教育基金、潘家铮水电科技基金、陕西省水力发电工程学会、陕西省水利学会、刘光文水文科技教育基金、钱正英教育科技基金/沈晋教授、美籍华人章梓雄教授、新兴铸管股份有限公司、西安银河电力电子通讯有限责任公司、西安山脉科技发展有限公司等社会团体、著名学者及企业在学院设立各类奖助学金10余项。从2010年开始,学院选派留学生与英国胡弗汉顿(University of Wolverhampton)开展“2+2”联合培养,学生毕业后可获得中英两国互认学历。

学院坚持“情系水利,追求卓越”的办学理念,以人才培养为中心、学科建设为龙头、科学研究为支撑;秉承优良传统,依托优势资源,构筑高水平办学平台;提出并践行知识、能力、精神、素质协调发展的人才培养模式;培养基础扎实、实践创新能力强、综合素质高的一流工程师。学院培养的毕业生踏实肯干,工作适应性强,深受用人单位欢迎,就业率达96%以上。


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