工业金属冶炼锅炉安全运行问题剖析

工业冶炼锅炉在工业生产中起着非常重要的决定作用,近年来我国经济技术水平不断地提高,科技的进步也带动了工业的发展突飞猛进,随着工业的不断进步,人们对工业冶炼锅炉的安全运行也越来越重视,本文针对行业中经常出现的各种问题,进行如下分析。     

TG6钛合金冷却过程的块状转变机制研究

在近α型TG6钛合金两相区淬火过程中,对初生α相αP周围形成的块状组织αm进行表征研究,块状组织αm与αP存在明显的界面,合金元素Al、Sn和Zr浓度介于αP和β基体之间,EBSD分析结果表明αm取向与αP保持一致。在冷却过程中,αP周围β基体中合金元素扩散受到限制,进而在局部过渡成分区域通过扩散转变形成αm组织。当固溶温度从1040℃提高至1060℃,同时保温时间从30 min减少为5 min,溶质元素扩散受限,αm体积分数从5.2%提升至30.7%。     

CaCuO2颗粒尺寸对双粉法制备Bi系高温超导带材性能的影响

本文通过基于共沉淀工艺的双粉法制备了Bi_1.76Pb_0.34Sr_1.93Ca_2.0Cu_3.06O_8+d (Bi-2223)前驱体粉末。在这一过程中,首先单独制备了Bi_1.76Pb_0.34Sr_1.93CaCu_2.06O_8+d (Bi-2212)和CaCuO₂(实际相组成为Ca₂CuO₃和CuO)粉末,并分别进行了烧结。通过调节共沉淀工艺过程中的pH值,获得了颗粒尺寸不同的CaCuO₂粉末,然后将Bi-2212与其按照相组成相组成为1:1进行混合,并装入Ag包套中,通过一系列的旋锻、拉拔和轧制工艺,获得设计尺寸的Bi-2223带材。比表面积测试表明随着pH值从3.0增加到5.0和6.5,获得CaCuO₂粉末的平均颗粒尺寸从1.1减小到0.75和0.60 mm。通过扫描电镜对不同尺寸CaCuO₂颗粒制备的Bi-2223生带、第一次热处理和后处理之后带材的相组成和分布进行了表征。结果表明,适当尺寸的CaCuO₂颗粒可以避免团聚现象的出现,因此有利于高载流性能带材的获得。最终通过进一步调节带材的尺寸,1#带材的性能最高,达到了12200 Acm^_-2。     

基于机器视觉的钛合金焊接过程非平衡凝固组织性能智能控制

信息技术的发展使制造业逐步向“智造”转变。人工智能技术已成为精密铸造、焊接和增材制造等制造工艺由控形走向控性的共性关键技术。在这些工艺中非平衡凝固组织性能调控机理是限制其发展的基础科学问题。基于先进的人工智能技术发展控形控性一体化技术、构建完善的工艺质量体系对推动铸造、焊接、增材制造等制造工艺迈上新的台阶至关重要。与传统的物理冶金和铸造相比,增材制造、焊接、激光熔覆修复、单晶生长等过程的核心理念是“控制微区冶金过程”,即通过控制温度梯度、凝固速率、熔池尺度等关键工艺参量的作用机制,从微观上揭示非平衡条件下固液两相区组织结构和形貌演化规律,特别是合金元素的偏聚行为,界面的传热和传质特性、形核与长大、柱状晶-等轴晶转变、枝晶的竞争生长等。集成计算和实验方法的结合将为智能制造、增材智造和太空智造中先进金属材料的成分-工艺-组织-性能调控提供共性技术和理论支撑。本文以典型的焊接中非平衡凝固组织性能调控为研究方向,对近年来基于视觉传感的焊接调控技术取得的研究成果和进展进行了梳理。归纳了面向复杂工业环境的智能焊接关键技术、先进应用和技术挑战等,展示了基于数字孪生车间的钛合金焊接视觉学习结果。     

熔铸法制备纳米碳增强铝基复合材料研究进展

纳米碳增强体具备优异的力学、热学、电学等性能,是金属基复合材料中理想的增强体之一。将纳米碳增强体与铝基体复合,可以获得具有优异力学性能及导热导电性能良好的复合材料,在新一代飞行器零部件材料展现出巨大潜力。目前急需低成本大规模化制备方法的推广应用,熔铸法是其大规模制备的首选。基于此,本文综述了近年来国内外采用熔铸法制备纳米碳增强铝基复合材料的研究进展,通过纳米碳增强体加入铝熔体方式的不同进行分类,详细介绍了搅拌铸造法、压力铸造法、半固态铸造法、压力浸渗法等纳米碳增强铝基复合材料中主要的铸造方法。分析总结了不同铸造方法的特点及铸件的力学性能,最后指出熔铸法制备纳米碳增强铝基复合材料过程中存在的关键科学问题,并且展望了未来的发展方向。     

多芯MgB2超导线材的挤压制备技术及微观结构研究

为了提高多芯MgB2超导线材中芯丝相互之间的结合强度和超导芯丝的致密度,将传统的热挤压技术引入到MgB2线材制备过程中。采用挤压工艺制备180芯导体结构的多芯MgB2/Nb/Cu超导线材,Φ64mm的复合包套通过单道次挤压工艺加工到Φ20 mm。挤压后的线材通过冷拉拔和中间退火热处理最终加工到Φ0.81 mm。对加工不同阶段的复合线材进行了微观结构分析,发现多芯线材中MgB2超导芯丝分布良好,Nb阻隔层厚度分布较为均匀,无破损现象。通过该工艺已成功制备出百米量级长度的多芯MgB2超导线材。该技术为MgB2超导长线的制备提供了新途径。     

多芯MgB_2超导线材的挤压技术及其微观结构研究

为了提高多芯MgB_2超导线材中芯丝相互之间的结合强度和超导芯丝的致密度,将传统的热挤压技术引入到MgB_2线材制备过程中。采用挤压工艺制备180芯导体结构的多芯MgB_2/Nb/Cu超导线材,Φ64mm的复合包套通过单道次挤压工艺加工到Φ20 mm。挤压后的线材通过冷拉拔和中间退火热处理最终加工到Φ0.81 mm。对加工不同阶段的复合线材进行了微观结构分析,发现多芯线材中MgB_2超导芯丝分布良好,Nb阻隔层厚度分布较为均匀,无破损现象。通过该工艺已成功制备出百米量级长度的多芯MgB_2超导线材。该技术为MgB_2超导长线的制备提供了新途径。     

高临界电流密度、低损耗Cu5Ni基NbTi线材制备技术研究

重离子装置中的加速器磁体均服役在±2.25T/s的高速脉冲条件下,因此要求该种磁体所用的超导线材具有较高的临界电流和较低的损耗。针对项目需求,本文设计及制备了两种新型结构的NbTi/Cu5Ni超导线材,芯数分别为12960芯和10800芯、铜比2.0、芯丝直径均小于5 μm。系统研究了两种新型结构超导线的芯丝截面形貌、芯丝表面形貌、磁滞损耗及不同时效热处理下的临界电流密度和n值。通过优化工艺后获得了Jc(5 T、4.2 K)为2902 A/mm_²,Qh(4.2 K,± 3T)为34.2 mJ/cm_³ 的千米级NbTi/Cu5Ni超导长线,并可实现批量化生产,为重离子装置的研制提供材料基础。     

Ti-22Al-26Nb-1Zr 合金在长期时效过程中的组织稳定性

研究正交结构Ti?22Al?26Nb?1Zr合金片层组织在长期时效过程中B2相的分解、O相板条的球化等显微组织演变规律。结果表明：合金加热到B2单相区炉冷后可以获得板条组织,在(O+B2)相区700°C时效100 h以内显微组织无明显变化。但在长时时效过程中板条组织发生明显粗化。在700°C长期时效800 h时,B2相极不稳定,会在时效初期短时间内迅速发生分解。随着时效时间的延长,块状和少量板条状O相在晶界和O/BCC相界处析出并以球状形式长大。此外,在时效时间超过100 h后,会有明显的树枝状O相板条组织形成。     

α+β型钛合金变形过程中裂纹萌生及其损伤机理

以Ti-6Al-3Mo-1.5Zr-0.3Si钛合金加工过程中的组织异常和开裂为基础,研究了α+β型钛合金在形变过程中裂纹的萌生及其扩展规律。通过对于合金中出现的"剪切带"设计有效的压缩实验,分析了该类型组织在后续变形过程中的演化过程,讨论了精锻变形、低速率压缩在α+β型钛合金的裂纹萌生及其扩展的演变机理。结果表明:锻造过程中裂纹从材料表面形核并以双滑移机制扩展,低速率压缩时裂纹从剪切带内开始萌生并以再生形核机制扩展;对比研究说明"剪切带"和"剧变区"有着本质区别,"剧变区"对材料的力学性能未造成直接影响,而"剪切带"却是裂纹萌生之处,或是已形成裂纹的尖端塑性区。