Q&P钢残留奥氏体含量的热动力学计算

基于CALPHAD方法建立了Q&P钢的配分扩散模型,并建立了一套特定成分在特定QP工艺下的组织转变计算任务流,通过计算QP钢一次淬火过程的马氏体/残留奥氏体含量和配分过程中残留奥氏体的碳富集量,并结合Thermo-Calc软件内置的基于吉布斯自由能的马氏体相变本构模型,预测稳定保留至室温的残留奥氏体含量。利用该模型计算文献钢种(Fe-0.2C-1.28Mn-0.37Si-0.0018B, wt%)的室温残留奥氏体含量,结果显示计算马氏体转变温度比试验数据高60 ℃,计算室温残留奥氏体含量为4.41%,与试验数据基本吻合,从而验证了该计算模型的半定量性。利用该模型进一步计算分析了碳、锰元素含量和热处理制度对AQT980和AQT1180钢一次残留奥氏体含量的影响规律,计算结果显示碳、锰元素含量的增加可使钢中相变点(A₃、Ms、Mf)温度下降;在固定淬火温度下,钢中的碳含量和锰含量增加可使一次残留奥氏体含量大幅增加;当碳、锰元素含量一定时,一次淬火温度的上升会使一次残奥含量大幅增加。     

Al对低中子吸收截面Ti-Zr-Nb高熵合金的微观结构和腐蚀行为的影响

针对Al对低中子吸收截面Ti-Zr-Nb系高熵合金的微观结构和腐蚀行为进行了研究。比较了不含Al和含15at%Al的Ti-Zr-Nb合金的相图、微观结构、氧化行为和腐蚀行为。相图计算结果表明,在熔点下Ti-Zr-Nb三元合金为bcc相,添加的Al会倾向于在合金中形成不同的金属间化合物,而缩小相图中bcc单相区的温度区。XRD和TEM结果表明,熔炼获得的Ti-Zr-Nb三元合金为简单的bcc结构,而Al会导致晶体结构转变为有序的B2结构。通过热重分析和高压釜试验对Ti-Zr-Nb系高熵合金的腐蚀行为进行了研究。结果表明,在腐蚀过程中,Ti-Zr-Nb三元合金的氧化膜容易发生剥落,而添加Al会提高氧化层的稳定性,但不会改变腐蚀氧化层的主要氧化物种类。通过计算反应速率常数和激活能对氧化动力学进行了研究,发现添加Al的Ti-Zr-Nb系合金的高温氧化性能与Zr合金接近。     

基于热力学计算的水工况对耐热钢高温氧化行为影响

基于热力学计算方法,对6种不同的水工况条件下的高温氧分压进行了计算和对比。计算结果显示,TP347H和T91两种材料在570℃时高温氧化产物类型转变的临界氧分压约为1.0×10^-15,而常规的加氧工况OT(1)、纯水工况、还原性全挥发处理工况AVT(R1)在此条件下的氧分压均高于1.0×10^-10,因此认为常规的加氧工况和还原性全挥发处理工况对TP347H、T91的高温氧化产物的热力学控制效果相差无几。通过改变材料中的合金元素含量,材料高温氧化产物的种类会发生变化。当提高Cr含量时,表层致密氧化层Cr₂O₃的体积分数提高。而对于新型的Fe-18Ni-25Cr-xAl材料,随着Al含量的增加,(Fe, Cr, Al)₂O₃的质量分数一定程度增加。当Al质量分数高于3%时,表层会出现致密的Al₂O₃相,能够提高高温氧化保护的效果。     

18CrNiMo7-6齿轮钢高温渗碳淬火变形数值模拟

以18CrNiMo7-6齿轮钢为对象,通过有限元的方法,模拟了C型缺口试样高温渗碳淬火的温度场、相变场、以及应力场,研究了高温渗碳淬火的变形规律.结果 表明,通过模拟与实测变形结果比对,建立的多场耦合的有限元模型能够较为准确模拟高温渗碳淬火变形规律;C型缺口试样渗碳淬火时热应力和马氏体相变应力交互作用,导致C型缺口张开位移呈现先增后降再增加的变化趋势,当心部马氏体体积分数在50％时缺口张开位移最小.     

基于激光选区熔融的高通量制备系统设计及样品制备

SLM(激光选区熔融)原位合金化技术,即原材料采用混合单质粉末在激光选区熔融过程中直接完成元素合金化并同步成型高致密度样件的方法.该技术可省掉原料粉末预合金化过程,通过实时、定量粉末混合给料控制,可实现块体样品的高通量制备.将SLM合金化与高通量制备两者有机融合应用于特种材料体系如高熵合金等材料的开发,实现材料成分、结构、物理化学性质的高通量获取,可为材料设计和制备技术的发展提供一项颠覆性的创新手段,科学意义和应用价值巨大.基于自主设计开发的SLM高通量制备系统,采用铁、镍单质元素粉一次性制备12组Fe-Ni合金块体样品,采用CALPHAD方法计算了铁镍合金的相图及密度,通过金相扫描、能谱、XRD、显微硬度试验等方法分析设备的实时混粉精度和样件的成型性能.计算和实验结果显示,基于自研高通量SLM设备的粉末成分混合精度可控制在6％(质量分数)以内.样品成型性能良好,致密度均在98.5％以上,金相组织中未见明显的孔洞、未熔合和未熔颗粒.随着镍含量变化,高通量打印样品硬度在150～330HV之间变化,未见明显的硬度离散分布,设备打印功能稳定可靠.     

过/再热器管道高温蒸汽氧化相图计算

 为了研究过/再热器管道内壁普遍存在与高温蒸汽反应导致的氧化现象,利用Thermo-Calc相图计算软件对几种钢质管材在不同环境下的氧化产物进行了理论分析。结果表明,对高温蒸汽环境的调控应该与管材材质相关联考虑;耐热钢材质的变化不改变氧化层的宏观结构,但可以改变氧化物组成;从T23、P91到TP347,氧化层中FeCr₂O₄致密氧化物质量分数增加,其抗氧化性能递增。德国新近研发的HiperFer17Cr5耐热钢,可以在较宽的氧分压范围内形成以FeCr₂O₄为主的致密氧化层,且通过添加钨、铌兼具更好的高温强度,具有较好的应用前景。     

304L不锈钢的激光粉末床熔融原位合金化

采用Fe、Cr和Ni单质元素混合粉末作为LPBF原材料，以原位合金化的方式制备304L不锈钢，研究了工艺参数对试样密度、微观组织、成分均匀性、相结构和显微硬度的影响，并将其与预合金粉末LPBF试样进行了对比。结果表明：原位合金化试样的致密度最高可达99.05%；随着激光能量密度增加，试样的成分均匀性逐渐提高，物相结构从面心立方+体心立方（FCC+BCC）转变为FCC；当激光能量密度为242 J/mm3(P=290 W,v=500 mm/s)时，能谱分析结果显示原位合金化试样成分均匀，显微硬度为224 HV，微观形貌与预合金粉末LPBF试样一致；当激光能量密度较低时，原位合金化试样内部的多相结构以及异质形核产生的细晶结构能有效提高其硬度，硬度最高可达302 HV，较预合金LPBF试样提高了26.4%。