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%。     

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。     

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。     

国内阻燃钛合金工程化技术研究进展

阻燃钛合金的研制是防止"钛火"事故的最直接的方法。美国、英国和俄罗斯等均在积极开展阻燃钛合金的阻燃机理及其工程化技术研究,我国阻燃钛合金的基础研究起步较早,但在工程化技术开发及应用方面停滞多年,导致被发达国家拉开差距。近五年来,在材料研制单位和应用研究单位的共同努力下,Ti-V-Cr系阻燃钛合金工程化技术取得了显著进步。本文主要综述了近几年来国内阻燃钛合金工程化技术研究的最新进展;重点介绍了Ti40和WSTi3515S合金大型铸锭、大棒材及大尺寸板坯和环锻件的研制情况,并介绍了阻燃钛合金机械加工技术和摩擦点燃阻燃性能评价方法,最后对我国阻燃钛合金未来发展进行了展望。     

Internal-Atate-Variable Based Constitutive Modeling for Near β Ti-7Mo-3Al-3Nb-3Cr Alloy during Hot Deformation Process

针对近β钛合金提出了一种以位错密度变化率作为内变量的热变形本构模型,该模型同时考虑了溶质元素的固溶强化作用和位错之间的交互作用对流变应力的影响。将该模型应用于一种新型近β钛合金Ti-7Mo-3Al-3Nb-3Cr (Ti-7333),并采用基于目标优化的遗传算法定量确定了Ti-7333合金的本构模型参数。模型计算的结果表明,利用该热变形本构模型计算出的流变应力与实验数据间的平均相对误差为7.2%,采用基于位错密度变化率的近β钛合金本构模型能够有效地表征Ti-7333合金的流变行为     

一种具有TRIP/TWIP效应的高强高塑性亚稳β钛合金设计及发展

相比不锈钢或Co-Cr合金,钛合金的低塑性以及加工硬化行为的缺失严重限制了其在高强和高塑性环境下的应用。针对这两大缺陷,本文将不锈钢中的TRIP/TWIP效应引入到β钛合金设计中,采用d-电子设计方法和控制合金电子浓度(e/a)的策略,通过控制合金的β稳定性,设计出具有TRIP/TWIP效应,极好的冷加工性能(冷轧变形率>95%),高强(抗拉强度UTS：900~1200MPa),优异塑性(均匀塑性变形能力ε~40%)和良好的加工硬化行为(加工硬化区间超过350MPa)的Ti-Mo基亚稳β钛合金。显微结构分析表明Ti-Mo基合金在塑性变形过程中产生了应力诱发马氏体相变α?和{332}<113>机械孪晶,这导致合金具有以上优异的性能。     

TiAl基金属间化合物的研究现状与发展趋势

系统地总结了TiAl基金属间化合物结构材料的研究现状、存在的问题以及在航空航天等领域的应用情况。对TiAl基金属间化合物的组织控制与性能研究、冶金熔炼、成形加工等进行了归纳,结合TiAl基金属间化合物材料与应用研究取得的新进展,预测了TiAl基金属间化合物轻质结构材料在今后一段时期的发展趋势。