内含硬α夹杂钛合金轮盘裂纹扩展研究

为研究钛合金轮盘内部硬α夹杂疲劳裂纹扩展特性，对含预置硬α夹杂钛合金轮盘开展低循环疲劳裂纹扩展试验。结果表明:5229次循环后轮盘破裂；疲劳断口宏观、微观特征显示，预置硬α夹杂为本次疲劳破坏的疲劳源；在裂纹扩展前期，轮盘断口裂纹扩展速率较材料试验数据快；在裂纹扩展中期，断口裂纹扩展速率曲线呈对数线性关系；为了解决疲劳裂纹扩展后期疲劳条带不易识别的问题，使用等效裂纹扩展模型拟合断口裂纹扩展速率曲线，从而可以利用疲劳条带宽度来计算总寿命。同时，利用断口数据，提出和总结了预置硬α夹杂钛合金轮盘裂纹扩展特性仿真研究的方法。仿真研究显示:基于Paris公式建立裂纹扩展模型能较好地预测轮盘裂纹扩展特性；轮盘由于疲劳发生最终断裂破坏时，裂纹前沿的应力强度因子远大于断裂韧性，因此，不宜使用应力强度因子直接作为破裂准则。     

诱发IAF夹杂物与原晶粒的尺寸匹配关系

 对于氧化物冶金船板钢而言，细小弥散分布的夹杂物会对其原始晶粒产生钉扎和诱发晶内铁素体的双重作用，且研究发现诱发晶内铁素体的夹杂物尺寸与原始奥氏体晶粒尺寸存在一定的匹配关系。围绕上述问题进行了系统的分析研究和数据统计,结果表明，不同晶粒尺寸下，诱发晶内铁素体的夹杂物尺寸与原奥氏体晶粒度间存在近似线性关系，且随着奥氏体晶粒度的增大，诱发晶内铁素体的夹杂物尺寸则相应减小。     

T91管坯星形痕迹缺陷成因及改进措施

通过对T91管坯中心星形痕迹的电镜观察,判断其星形痕迹处主要为Si O2夹杂聚集。分析认为,Si O2主要来源于方坯加热时中心部位的二次氧化。对此,提出了相应的改善措施。     

7075-T73铝合金高锁螺母断裂原因

7075-T73铝合金高锁螺母在装配时发生纵向断裂。通过宏观观察、扫描电镜分析、能谱分析以及金相检验等方法,结合生产工艺和零件复查结果,对高锁螺母的断裂原因进行了分析。结果表明:原材料中存在氧化铝夹杂,在装配应力作用下裂纹起源于氧化铝夹杂处,并沿厚度方向扩展,最终导致高锁螺母断裂。建议增加原材料缺陷检查工序以及严格执行无损检测工艺,避免此类故障再次发生。     

超重力在冶金和金属材料领域的研究进展及展望

超重力作为一种外场强化新技术,基于其优越的传质和相际分离特性,引起了广泛的关注。本文着重介绍了我国超重力技术在金属熔体提纯、冶金固废中有价物质的富集提取分离、金属材料凝固组织细化、非金属夹杂物的去除以及矿石气基还原等冶金和金属材料领域的研究进展和成果,提出了其应用过程中存在的科学问题,并展望了超重力技术的发展前景。虽然,目前还以实验室研究阶段为主,并未实现普适化。但作为一种外场强化新技术,其在冶金和金属材料凝固控制等相关研究体系中已突显出强大的熔体提纯、有价组分富集提取、组织细化、夹杂物去除等作用效果,这为进一步拓展超重力技术在冶金和金属材料领域的研究和开发应用提供了参考价值。超重力有望凭借自身的优点成为冶金和金属材料领域生产过程中一种新的外场技术。随着超重力设备的发展及相关科学问题的研究探索,相信在不久的将来,超重力技术必会在冶金和金属材料研究领域得到广阔的应用前景。     

中高碳铝镇静钢形成MnS塑性夹杂的工艺开发与实践

 为提高中高碳钢产品的抗疲劳性能,利用中高碳钢的成分特点,研究开发了中高碳铝镇静钢中MnS以Al₂O₃为形核质点的非均质形核工艺,将钢中Al₂O₃脆性夹杂用塑性MnS包裹,解决了疲劳应力钢因脆性非金属夹杂引起的疲劳断裂问题。通过对微细、弥散Al₂O₃夹杂生成条件、MnS非均质形核析出热力学条件的研究,开展了钢中关键元素的成分设计、精炼及连铸集成工艺的设计与开发。工业实践表明,低活度氧条件下进行铝终脱氧可以形成3～5 μm微细弥散的Al₂O₃夹杂,并作为非均质形核的核心在二次枝晶晶间的凝固末端析出弥散、细小的粒状MnS;通过梯度脱氧、真空碳脱氧以及保护浇铸等操作可以有效稳定控制钢中全氧含量,提高钢水洁净度,成品T[O]质量分数平均为0.000 618%,较原工艺的0.000 739%降低了16%;成品的夹杂物中MnS及MnS包裹Al₂O₃夹杂所占比例大于96%,与世界领先产品的夹杂物控制水平相当,考虑到产品使用过程中Al₂O₃夹杂外部的MnS包裹层必须足够厚,塑性夹杂才能起作用,建立了MnS “有效包裹率” 的概念,当硬相夹杂物被MnS包裹且硬相夹杂物的最大半径不大于MnS包裹部位半径的1/2时,认为MnS对硬相夹杂物实现了“有效包裹”;MnS塑性夹杂工艺可明显提高材料的疲劳性能,成品的平均断裂韧性为83.47 MPa·m1/2,较原工艺的67.31 MPa·m1/2提高了24%。     

20CrMnTiH冶炼全流程夹杂物演变分析

为明确冶炼过程中齿轮钢中的非金属夹杂物的演变行为, 实现对钢中夹杂物特性的有效控制和提高产品质量, 以20CrMnTiH齿轮钢为研究对象, 通过对"BOF-CAS-LF-VD-CC-轧制"的冶炼工艺对齿轮钢生产过程取样分析, 采用扫描电镜对不同阶段的夹杂物成分、尺寸、形貌和数量等特性进行系统分析研究。结果表明, 在转炉冶炼结束后, 在CAS精炼结束之前, 钢中只有Al₂O₃夹杂, 且呈团簇状存在; 在LF造白渣5 min时, 加入钙线进行钙处理, 促进夹杂物的形态改变, 形成了Al₂O₃、Al₂O₃-CaO以及Al₂O₃-MgO夹杂; 在LF出站时, 已经结合成为球状的Al₂O₃-MgO-CaO、CaS-MnS类的复合夹杂和TiN夹杂; 在中包位置时, 除了球状的Al₂O₃-MgO-CaO复合夹杂和CaS夹杂, 还出现了小尺寸氧化物夹杂。      

汽车发动机皮带轮表面缺陷原因分析

某汽车发动机皮带轮在加工过程中,近50%的零件表面发现有微裂纹。用金相显微镜、扫描电镜和超声波C扫描等分析仪器,研究汽车发动机皮带轮表面缺陷的形成原因。结果表明,零件表面的缺陷是钢管原材料在冶炼浇注过程中混入的硅酸盐类粗夹杂形成的。     

Eshelby夹杂理论在岩石损伤本构研究中的应用

结合岩石本构的研究历程,论述了Eshelby夹杂理论在岩石损伤力学应用研究中的最新进展,分析了不同平均场方法的优缺点,探讨了夹杂理论在岩石损伤本构研究中的应用前景,指出Mori-Tanaka法进行岩石细观损伤研究的优越性。     

PMO对GCr15轴承钢连铸坯中MnS夹杂物的影响

为了研究PMO对GCr15轴承钢连铸坯中MnS夹杂物的影响,首先采用自动扫描电镜(Aspex Explorer)分析脉冲磁致振荡(Pulse Magneto-Oscillation,PMO)技术对钢中MnS类夹杂物组成和形貌的影响,然后利用电子探针测量固液界面前沿的元素含量,并在此基础上,计算了PMO处理后MnS析出温度变化。结果表明,PMO处理促进了内弧1/4、中心和外弧1/4处的大于8 μm的MnS夹杂物数量百分比的降低;PMO处理后固液界面前沿S元素质量分数在试样凝固50%和70%处分别降低60%和36%,而Mn元素含量变化不大;同时,PMO处理可降低MnS夹杂物的析出温度。