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。     

过渡元素改善B4C/Al材料界面润湿性的机理研究

B₄C/Al复合材料是目前最理想的中子吸收材料,但工业上常用的液态搅拌法制备过程中存在着界面润湿性差的问题。本文结合实验及第一性原理的方法,通过研究Al(111)/AlB₂(0001)和Al(111)/TiB₂(0001)界面的结构来分析工业上添加过渡元素Ti对B₄C/Al界面润湿性的改善机制。通过计算发现,Al(111)/TiB₂(0001)界面相对Al(111)/AlB₂(0001)界面具有更高的粘附功值,说明其界面结合更强。进一步对比Ti掺杂二硼化物和AlB₂的偏态密度结构,发现Ti掺杂体具有较低的反键态,表明Ti-3d和B-2p轨道电子杂化后,在B、Ti原子间形成了较强的化学键,从而促进了Al(111)/TiB₂(0001)界面处的强结合作用,提高了Al(111)/TiB₂(0001)界面粘附功,故而改善了B₄C/Al界面的润湿性。根据同样的理论依据,V掺杂体也具有较低的反键态,V和B之间的强结合效果或许能够改善B₄C/Al界面的润湿性,成为又一理想的溶体改性掺杂元素。     

温轧FeCrAl钢退火组织演变对力学性能的影响

摘要：研究采用电子背散射衍射技术（EBSD）对温轧及退火态Fe-13Cr-4.5Al-2.2Mo-1.1Nb（质量分数，%）钢的织构、晶界类型和Laves相进行了表征，并讨论了对力学性能的影响。结果表明，300℃温轧变形，70% 的样品出现显著的变形不均匀组织，利用Taylor因子解释了不均匀变形特征，晶粒取向以变形织构α、γ和<100>//ND为主，比例分别为43.3%、39.0%和17.1%，屈服强度和抗拉强度为1298.1MPa和1371.6MPa，伸长率4%。750～800℃退火30～60min后，再结晶晶粒尺寸小于10μm，γ织构比例减少至11.9%～15.5%，此时屈服强度为790～860MPa，抗拉强度为840～890MPa，伸长率为20%左右。1000℃退火5min后再结晶晶粒明显长大，γ织构增加至39.1%，此时屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为567.7MPa、800.7MPa和25.6%。1000℃时随退火时间增加，γ织构增加至50%以上，Laves相的钉扎是γ织构增加的原因。600℃温轧的微观组织和300℃温轧的类似，但屈服强度和抗拉强度略有下降，伸长率增加。     

FeCrAl合金包壳的冷轧退火织构及力学性能

利用光学显微镜、背散射电子衍射、万能拉伸机等手段,对FeCrAl包壳管冷轧过程中及成品管的显微织构及力学性能进行了研究。研究表明,中间热处理对变形组织的影响较大。在700～800℃范围内对冷轧管坯进行热处理后,FeCrAl包壳材料形成强烈的〈111〉//ND方向的γ织构。随着轧制道次的增加,FeCrAl包壳管再结晶更容易发生,晶粒逐渐变得均匀细小,综合力学性能也得到改善并利于冷轧加工。成品管具有细晶组织和良好的综合力学性能。     

核反应堆用FeCrAl合金板材的试制及其组织性能研究

在对Fe13Cr5AlxNb合金熔炼、锻造、轧制等制备工艺研究的基础上，利用光学显微镜、透射电镜、扫描电镜以及电子背散射衍射研究了合金板材的微观组织演化特征。研究了不同热处理温度（800、850、900、1 000 ℃）下合金板材中第二相的析出特点及对其力学性能的影响规律。结果表明，合金板材在800 ℃保温5~25 h后，其室温力学性能稳定；合金板材在800~1 000 ℃、20 h高温时效后，在800~850 ℃时，其强度稍有降低，而在900~1 000 ℃时，其强度随温度的升高而提升。同时，对不同Nb含量的合金板材常温和高温力学性能进行了测试，Nb质量分数为1.0%~1.5%时，合金板材具有良好的力学性能。     

基于S35140钢的超低碳成分设计和力学性能研究

S35140钢是一种基于25Ni-20Cr的奥氏体耐热钢,为了获得高强度,通常会提高碳含量,但碳含量较高不利于高温时效稳定性和长期耐腐蚀性能.本文在S35140钢的基础上,大幅度降低碳含量,并通过调控N和Nb等微合金元素含量,以及加入Ti元素,促使析出新的强化相,弥补减少碳含量所导致的强度降低.同时引入一定量的Al元素,增强S35140钢的高温强度和抗氧化性能.研究表明,加入微量Nb,N,Ti元素的热轧态实验钢析出了氮化物和细小的Laves相,这些析出相具有较强的强化作用,使其拉伸性能不亚于具有较高碳含量的S35140钢;加入4.7％Al(质量分数)元素后,实验钢的基体中出现了铁素体和奥氏体双相组织,同时析出大量B2-NiAl相,使其室温和高温拉伸强度以及室温韧性均高于其它成分的实验钢.     

Ti 元素对B4C/Al复合材料力学性能的改善作用研究

B₄C/Al复合材料是目前最理想的中子吸收材料,广泛用于乏燃料储存。本文利用液态搅拌法制备B₄C/Al复合材料,通过添加Ti元素,探讨了界面反应对材料的界面结构和力学性能的影响。研究发现,Ti元素通过参与界面反应,改变了界面结构,在B₄C颗粒表面形成了紧密结合的纳米TiB₂界面层;Ti的添加消除了界面微裂纹、微孔、分离等缺陷。随着界面反应程度的加强,材料强度提高,尤其反应脱落的纳米TiB₂颗粒作为原位第二强化相进一步增强基体。B₄C/Al复合材料断裂过程表现为韧窝延性断裂;TiB₂界面层增强了B₄C颗粒与基体的结合,断裂行为从B₄C-Al界面脱落转变为B₄C颗粒断裂;但过渡的界面反应会形成微韧窝,引起材料延伸率下降。