多金属3D打印的SLM设备工艺参数库试验研究

针对特定的金属3D打印机,加工不同金属均需反复实验,因此建立成形工艺参数数据库十分必要。以某国产金属打印设备为研究对象,以加工Al Si10Mg合金的工艺方法为例,采用正交试验方法和微观组织分析法验证其选择最佳工艺参数组合的正确性,最终通过多种金属的加工得到该设备的激光功率、扫描间距、扫描速度对打印不同金属的致密度、抗拉强度以及断后伸长率的影响的规律。结果显示选择激光功率时要充分考虑金属的熔点、易氧化、反光率等特性,扫描间距对成形不同金属的力学性能影响敏感度最大,为建立更多金属成形工艺数据库提供了参考。     

Ti70合金板的组织与力学性能的各向异性

通过拉伸及低温冲击试验、光学显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪,对Ti70合金板的组织与力学性能的各向异性进行了研究。结果表明,Ti70合金板热轧及退火后组织未出现明显差异,退火过程中主要以回复为主,但在高密度位错的剪切带上出现了一定数量的再结晶晶粒。退火态Ti70合金板横向屈服强度及低温冲击吸收能量都高于纵向,但抗拉强度低于纵向,表现出了明显的各向异性。退火后Ti70合金板形成了较强的{0002}基面织构,其晶面法向向RD方向(纵向)偏转±30°,向TD(横向)方向偏转±41°。由于基面织构更向RD方向集中,因此造成了Ti70合金板力学性能的各向异性。     

热处理对等离子喷涂铁基非晶合金涂层微观结构和耐腐蚀性能的影响

采用等离子喷涂技术在Q235钢基体上制备Fe48Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金涂层,之后对涂层进行200,300,500,600,700℃热处理,研究了热处理对涂层微观结构、耐电化学腐蚀性能和耐均匀腐蚀性能的影响。结果表明:随着热处理温度的升高,涂层的非晶含量降低,孔隙率先减小后增大,经300℃热处理后涂层的孔隙率最低,且低于未热处理涂层的;热处理后涂层中的晶体相主要包括α-Fe,Fe-Cr,Fe63Mo37,Fe3C等;随着热处理温度的升高,涂层的自腐蚀电流密度先减小后增大,经300℃热处理后,自腐蚀电流密度最小,涂层的耐电化学腐蚀性能最好;经过热处理后,涂层在NaCl溶液中浸泡31d后的单位面积质量损失减小,且热处理温度越高,单位面积质量损失越小,涂层的耐均匀腐蚀性能提高。     

双态组织高Nb-TiAl合金的缺口敏感性

通过对圆棒状缺口试样和无缺口光滑试样进行单向拉伸试验,研究了双态组织高Nb-TiAl合金的缺口敏感性。研究表明,缺口根半径R≥0. 5 mm的U型试样和缺口角度60°、R≥1 mm的V型试样的抗拉强度RmN都大于光滑试样的抗拉强度Rm,缺口敏感度NSR均大于1,合金对缺口不敏感。当缺口类型相同时,缺口敏感性随缺口根半径R的减小而增大; V型缺口敏感性大于U型缺口;对于V型缺口试样,当R=0. 5 mm时,其NSR在0. 98～1. 03之间,RmN在Rm附近波动,易出现缺口敏感。     

一种单晶高温合金的弹性性能的各向异性

以一种第一代单晶高温合金为实验材料,利用〈001〈〉100〉和〈011〈〉110〉(2个指数分别为一次和二次取向) 2种取向的单晶料板,采用敲击共振法测试了从室温到1100℃范围内第1种试样的Young's模量和剪切模量及第2种试样的剪切模量,根据测试结果,计算出单晶高温合金的3个弹性常数C11、C12和C44,从而得到单晶高温合金各个取向的Young's模量和剪切模量。绘制了Young's模量和剪切模量的最大值及最小值的三维取向分布图,分析了弹性模量随晶体取向的变化规律。当一次取向沿着〈001〉和〈111〉时,剪切模量在面内具有各向同性。当一次取向沿着〈011〉时,剪切模量随着二次取向的变化而显著改变,二次取向为〈110〉时具有最小值,二次取向为〈100〉时具有最大值。     

基于CFD方法的铅铋冷却燃料棒束的热工水力特性分析

铅铋冷却快堆作为第4代反应堆候选之一具有安全性高等特点，研究其在正常工况下的热工水力特性具有重要意义。本文基于商用计算流体力学（CFD）软件STAR-CCM+，使用流固耦合的方法对带有绕丝结构的19棒束铅铋组件进行数值分析，探究了质量流量、功率等边界条件对组件内部流动传热特性的影响。模拟计算结果表明：CFD方法在子通道中心温度和壁面温度预测上与实验结果取得了较好的一致。同时，绕丝结构的存在使得子通道之间存在周期性的横向交混，并使得棒束表面温度呈现震荡。随质量流量的增加，子通道间横向交混增大。功率变化对通道间的横向交混速度的影响较小，冷却剂温度的横向分布无明显差异。     

自保护药芯焊丝明弧堆焊Fe-Cr-C-B-W合金的组织及性能

采用自保护药芯焊丝明弧堆焊技术制备五组不同钨含量的Fe-Cr-C-B-W合金. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机分析堆焊合金的组织及性能. 结果表明，合金的显微组织由马氏体、残余奥氏体、M₇(C,B)₃，M₃(C,B)，Fe₃W₃C和WC组成. 大部分钨元素被迁移到晶界生成了比WC稳定性更好的Fe₃W₃C缺碳复合相，堆焊层中没有典型的初生WC硬质相颗粒生成. 随着钨添加量的增多，共晶硬质相M₇(C,B)₃，M₃(C,B)和Fe₃W₃C随之增多，间距减小，呈连续网状均匀分布. 当钨的添加量为12%时，堆焊层的耐磨性达到最佳.     

高Cu含量Al-Cu-Li-Sc合金中W(Al8Cu4Sc)相的形成机制

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针显微分析(EPMA)、X射线衍射(XRD)以及扫描透射电镜(STEM),研究了一种高Cu含量Al-2.35Cu-4.6Li-0.12Sc(at%)合金在均匀化热处理过程中微观组织演变以及W(Al₈Cu₄Sc)相的形成机制。结果表明:铸态时,合金中的主要凝固相为T_B(Al₇Cu₄Li)相,Sc主要以过饱和固溶体的形式存在于基体中;均匀化后,T_B相完全溶解,基体中的Cu含量增加,Sc含量减少,稳定的W相形成。分析表明,由于T_B相与基体界面是非共格的,W相优先在此界面形核将有利于其形核能的降低。W相形核后通过不断消耗其附着的T_B相上的Cu原子和Al基体中的过饱和Sc原子而逐渐长大,直至形成尺寸1 μm左右的稳定粒子。     

FeCrAl不锈钢包壳管挤压及退火工艺优化

利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射和万能拉伸试验机等对FeCrAl合金包壳管挤压前后的微观组织、析出相及退火后的微观组织、析出相、再结晶及力学性能进行了研究。结果表明:Nb含量对FeCrAl合金中第二相的析出影响显著,高Nb含量下Laves相的析出温度和析出数量均大大提高;降低挤压温度有助于FeCrAl合金管坯中形成细小弥散第二相;随着退火温度升高,细小弥散相的析出数量呈现先增多后减少的趋势;在相同退火工艺下,800 ℃热挤压管坯的室温力学性能比950 ℃热挤压管坯的室温力学性能要更加优异。