24CrNi合金钢力学性能重构磁滞参量定量评价

为了检验组织的均匀性并快速、定量、无损地评价合金钢的力学性能,提出利用基于磁巴克豪森噪声无损检测方法的重构磁滞特征参量进行综合评价。采用低频正弦波作为激励信号,分析磁巴克豪森噪声信号的重构磁滞参量与合金钢硬度、抗拉强度、微观结构之间的映射关系,建立重构磁滞参量定量评价合金钢强度的标定模型,并对标定模型进行验证。研究表明,重构磁滞参量中重构剩磁、重构磁滞损耗可以作为定量预测合金钢试件硬度、强度的评价参量,当重构磁滞参量超出特定区间时,预测误差逐渐增大。重构矫顽力、重构最大磁导率不能作为预测合金钢硬度、强度的评价参量,但可以作为材料组织均匀性评价的重要参考。     

超声辅助CMT电弧增材制造TC4钛合金微观组织和力学性能研究

目的研究超声辅助对CMT电弧增材制造钛合金TC4微观组织及力学性能的影响。方法 CMT增材制造TC4钛合金的同时利用超声辅助设备进行振动辅助,采用不同的振动功率和不同的振动位置对增材后的TC4力学性能和微观组织进行对比分析。结果 600 W超声辅助振动基板时的钛合金试样成形美观,力学性能优异。水平方向上,抗拉强度平均值为952.7 MPa,伸长率平均值为7.46%;垂直方向上,抗拉强度平均值为905.83 MPa,伸长率平均值为11.03%,相较未施加超声振动增材试样的力学性能有明显提高。结论超声辅助的引入有效提高了熔池的深宽比,加快了熔池冷却速度,柱状晶尺寸也明显减小,针状马氏体数量增多,得到的钛合金力学性能和微观组织均良好。     

激光增材制造高性能钛合金的组织调控与各向异性研究进展

激光增材制造技术(Laser Additive Manufacturing, LAM)是一种实现零件精确成形和高性能成性一体化制造的先进技术。首先介绍了两种典型激光增材制造技术的成形原理及其特点;然后重点介绍了西安交通大学在高性能钛合金激光增材制造组织调控和各向异性方面的研究进展:①硼变质对激光增材制造TC4零件的组织调控和各向异性的影响;②硅变质对感应加热辅助激光增材制造TC4微观组织的影响;③超声冲锻对激光增材制造TC4零件的组织调控和各向异性的影响。最后阐述了激光增材制造技术所面临的挑战与任务。     

钢的激光增材制造研究进展及前景展望

激光增材制造是一种兼顾精确成形和高性能需求的一体化制造技术,为钢构件的高质量快速制造提供了新思路、新方法。从目前典型钢构件的激光增材制造成形质量控制、组织特征、力学性能和应用现状4个方面出发,主要综述了不同的能量输入及氧含量对成形致密度的影响,提出了如何降低孔隙率的方法,对比了不同激光增材制造工艺方法下,制备模具钢、不锈钢和超高强钢试件热处理前后的微观组织和力学性能。在此基础上,对钢构件激光增材制造的发展趋势和需要进一步深入研究的问题进行了讨论,指出了激光增材制造修复技术与超声辅助工艺相结合的发展前景。     

电流模式和焊接方向对316L不锈钢增材制造成形的影响研究

目的 研究电流模式和焊接方向对316L不锈钢增材制造成形、内部微观组织和硬度的影响。方法 保持其他焊接工艺参数不变,采用Pulse、SpeedPulse、SpeedPulseXT这3种电流模式及同向和往复2种焊接方向进行单道多层堆积,采用光学显微镜观察增材制造件的微观组织并用洛氏硬度计测量其硬度值。结果 采用不同电流模式和不同焊接方向会影响增材制造件的冷却速率和凝固方式,进而影响增材制造件的表面成形和力学性能。同方向焊接时,随着电流模式的改变,焊接热输入增大,液态金属的流动性和铺展行为逐渐增强,增材制造件的高度尺寸减小,宽度尺寸增大,熔合线处δ铁素体受冷却速率的影响由块状变为蠕虫状,Pulse模式存在元素偏析;往复方向焊接时,外形尺寸没有明显的变化,熔合线处δ铁素体以胞状和蠕虫状为主。硬度测试结果表明,SpeedPulse模式硬度变化最小,SpeedPulseXT模式次之,Pulse模式硬度变化最大。结论 采用MIG焊进行316L不锈钢增材制造时,不同电流模式会对增材件的成形、内部金相组织和硬度产生影响。采用同方向焊接比往复方向焊接对增材件形貌的影响更大。     

不同热处理制度下激光增材制造12CrNi2钢组织研究

采用激光增材制造技术制备12CrNi2合金钢核电应急柴油机凸轮轴可以明显降低产品研发周期,优化产品结构.本研究采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和电子万能试验机对激光增材制造12CrNi2合金钢热处理前后的组织和力学性能进行了研究.微观组织观察发现,试样存在带状特征和柱状晶形貌,圆弧带间为致密的冶金结合,顶部由于无后一道的重熔热作用,柱状晶形貌十分显著.沉积态组织主要由铁素体组成,试样不同部位的铁素体形貌存在一定的差异.经退火处理后,铁素体边界出现大量白色粒状析出物,延伸率显著提高,达到22.9%.经淬火及不同温度回火处理后,带状特征和柱状晶形貌消除,得到马氏体及其回火组织,抗拉强度达到1 000 MPa.与沉积态抗拉强度831 MPa相比,热处理态试样的抗拉强度显著提高.经固溶时效处理后,晶粒明显粗化.     

海底沉积物岩芯横向声学测量系统的标定

水平轴向测量技术相对成熟,但较难获取海底沉积物的无扰动分层声学特性,采用横向测量技术可以解决这一问题。文章研究了海底沉积物岩芯横向测量技术,将水作为海底沉积物测量的参考标准,进行测量系统的标定。提出了等效换能器的概念,将样品以外的声传播介质整合成等效换能器的一部分,标定测量等效换能器声延时和声传播初始能量。以水为标准介质,分别采用33、80、100 kHz三种频率的声学换能器,以及75、90、110 mm三种管径的聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC),测量所得的水中的声速与标准计算水中的声速具有一致性,其中以采用80 kHz频率声学换能器和90 mm管径PVC管测量时的声速误差最小,选用此状态进行标定,得出当隔水耦合测量法换能器相对距离为142.02 mm时,标定的等效换能器声延时为45.88±0.08 μs,等效换能器声传播初始能量(以接收换能器的接收电压表示)为0.86±0.03 V。应用标定的等效换能器声延时和声传播初始能量测量海底沉积物。计算得到声速和声衰减系数符合黏土质粉砂的声学特性。     

激光增材制造钢的后热处理研究现状

激光增材制造为非平衡凝固过程,容易产生组织应力及热应力,出现变形和开裂等现象。通过后热处理,能够达到改善激光增材制造金属构件组织、消除缺陷、优化性能的目的,因此,后热处理制度的优化成为合金钢件增材制造亟待解决的关键技术。针对合金钢的激光增材制造,综述了近年来激光增材制造钢的后热处理工艺的研究现状。选择典型的17-4PH不锈钢及316L不锈钢等增材制造钢,研究不同后热处理规范对组织形态、第二相质点分布的影响;及其相应的热处理前后的拉伸强度及伸长率等力学性能的变化情况。通过热处理规范的合理选择,能够显著改善增材制造钢的组织及机械性能。     

HP40Nb合金钢高温劣化的非线性超声评价

耐高温合金材料在服役过程中会发生高温劣化,主要表现为微观组织结构的变化,从而导致在其中传播的超声波能产生显著的高次谐波.针对HP40Nb合金钢材料高温劣化的检测及评价,提出采用归一化超声纵波非线性参量来表征材料的高温损伤状态.对HP40Nb损伤试样进行了非线性超声信号的测量结果显示,归一化超声纵波的非线性参量随着材料高温加载时间呈现出显著的上升-平稳-下降趋势.对材料微观组织演化过程进行了扫描电镜(SEM)的观察和分析,结果表明,超声非线性参量在早期阶段的上升与HP40Nb材料高温加载过程中η相等第二相的析出和聚集密切相关;其在后期阶段的下降归因于析出相的减少和脱落以及微孔洞的产生.由此可见,非线性超声对HP40Nb材料高温劣化后微观组织的变化非常敏感.     

基于信号相关法的材料弹性常数无损测量

研究了信号相关法在超声法材料声弹性常数测量中回波时间差的自动识别计算.通过计算机模拟的方法,分别采用信号插值、相关系数拟合两种相关系数峰值提取方法,对相关运算算法的精度、抗噪声能力、稳定性进行了验证和比较.在实验部分通过计算横波、纵波在各向同性试件中传播的回波时间差,得出超声横波、纵波波速,根据声弹性理论最终计算出材料...     

35CrMoV钢硬度概率分布与抗拉强度设计许用值预测分析

采用最小二乘法和K-S检验方法进行分布拟合检验,在求得35CrMoV钢硬度和抗拉强度正态分布的基础上,对其硬度和抗拉强度关系进行相关性研究,运用线性相关系数判断硬度和抗拉强度之间具有强正线性相关关系.运用正态代数运算方法,从硬度的概率分布估计抗拉强度的概率分布,预测其设计许用值,并与从抗拉强度概率分布计算得到的设计许用...     

L80 pipe steel microstructure assessment using ultrasonic testing

The potential exists to use ultrasonic shear velocity for real-time microstructure assessment of the quenching step in the heat treatment of L80 steel pipe. L80 steel samples were austenitised and subsequently cooled in different quench mediums (water, oil, heated oil, air and furnace) to produce microstructures ranging from primarily martensite to coarse ferrite/pearlite mixed structures. Following heat treatment, the samples were ultrasonically tested, tensile and hardness tested and metallographically examined. The shear wave velocity was observed to increase as the underlying microstructure of each sample changed from primarily martensite, to primarily bainite and finally to coarse ferrite + pearlite. The measured shear wave velocity exhibited an inverse linear dependence on both yield strength and microhardness.     

Microstructure and mechanical properties of as-deposited and heat-treated additive manufactured 9Cr steel

Wire arc additive manufacturing technology has been applied to fabricate 9Cr ferritic/martensitic steel. The steel is widely used in the power industries because of good performances. The effects of different heat treatment conditions on microstructure, hardness, tensile properties, and Charpy impact toughness were investigated. The results show that the microstructure of the as-deposited condition consists of untempered lath martensitic with high strength and low toughness. It was found that heat treatment can change the microstructure characteristics. Moreover, samples after heat treatment have been observed with high elongation and impact toughness but relatively low hardness and tensile strength. The better combination of strength, ductility and microstructure were obtained for the normalising temperature of 1323?K and tempering temperature of 1033?K.     

激光热处理对420不锈钢焊缝硬度及抗拉强度的影响

目的 对420不锈钢焊缝进行激光热处理,研究微观结构对焊缝硬度的影响规律.方法 通过光纤激光对420不锈钢进行焊接,然后采用激光对焊缝进行热处理,采用金相显微镜对焊缝微观组织进行分析,并采用显微硬度仪测试焊缝的硬度,采用拉力机对焊缝接头进行抗拉强度测试.结果 随着激光加热功率的提高,焊缝抗拉强度没有明显变化;随着激光加...     

Effect of laser offsets on joint performance of laser penetration brazing for magnesium alloy and steel

The experiments of laser penetration brazing for magnesium alloy and steel were carried out, and the effect of laser offsets on mechanical properties and microstructure of the welds was investigated. In the range of 0.4–0.8 mm, with the increase of laser offset, the tensile strength of the joints increased firstly and reduced afterward. In particular, at 0.6 mm laser offset, the average tensile strength could reach a maximum of 185 MPa, which was attributed to the defect-free joining of magnesium alloy to steel. If laser offset exceeded the optimized range (0.5–0.7 mm), the defects of welding crack or incomplete fusion would occur at the interface. As it could be noticed from hardness distribution, a rapid increase in hardness was found near the interface, which had some relations with the coarse microstructure and high element concentration of the interface.     

选区激光熔化24CrNiMoY合金钢组织演化与力学性能

目的 为了获取具有高抗拉强度与高伸长率的24CrNiMoY合金钢,用选区激光沉积(SLM)方法进行打印。方法 以24CrNiMoY合金钢粉末为材料,当搭接宽度为0.09 mm、扫描角度为67°、扫描线长度为10 mm、扫描速度为1 000 mm/s时,在能量密度分别为102、116、129、142 J/mm³条件下打印合金钢样品,采用金相、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜及拉伸试验等分析手段,对制备样品的微观组织和力学性能进行研究。结果 在所采用的能量密度范围内,SLM制备24CrNiMoY合金钢的显微组织主要是板条马氏体组织,随着能量密度的增加,样品内部的气孔缺陷先减少后增加,硬度和拉伸性能以及冲击韧性呈现先升高后降低的趋势。在能量密度为116 J/mm³时,打印合金钢样品具有最优的综合力学性能,致密度为99.53%,硬度为(388±5.9)HV0.2,抗拉强度为(1 210±11) MPa,屈服强度为(1 124±10) MPa,断后伸长率为(6.2±0.4)%,冲击韧性为80 J/cm²。结论 在SLM打印24CrNIMoY合金钢样品中,较高的致密度及精细的板条马氏体是合金钢样品具有良好力学性能的关键要素,该研究可为SLM打印高抗拉强度与高伸长率的24CrNiMoY合金钢制动盘零件提供重要参考。     

增材制造Ti-6Al-4V合金组织调控研究现状

增材制造技术可实现复杂钛合金零件的快速成形,制造的Ti-6Al-4V合金具有较高的强度以及优异的高温性能,被广泛应用于航空、医疗等各大领域。综述了金属增材制造的典型工艺,分析了Ti-6Al-4V合金的相变特征,总结了选区激光熔化制造Ti-6Al-4V的力学性能和组织调控方法,着重分析了热处理温度、冷却速率、变质处理以及超声冲击等对合金组织的影响;展望了增材制造Ti-6Al-4V合金的主要发展方向。     

轴类零件电弧熔丝轧制复合增材修复工艺研究

目的 针对电弧熔丝增材修复轴类零件时修复层出现柱状晶粒、修复质量不佳等问题,进行电弧熔丝和轧制复合的增材修复工艺研究。方法 研究了电弧熔丝和轧制复合的轴类零件修复工艺,即在焊枪后紧邻一个轧辊,对沉积层进行轧制,使材料在高温下发生塑性变形。开发、制造和测试了一种新型设备,并在316L不锈钢轴上进行了修复实验。研究了轧制对修复件拉伸性能、硬度和微观结构的影响,并对沉积层和结合界面进行了电子背散射衍射(EBSD)表征。结果 轧制导致了动态再结晶(DRX)形核从而细化了微观组织。与基体金属相比,修复层的硬度提高了20%~30%,屈服强度从220 MPa提高到432 MPa,极限抗拉强度从540 MPa提高到595 MPa。结论 采用电弧熔丝和轧制复合的修复工艺可以细化修复层微观组织,提高修复层的力学性能,该工艺可以有效解决轴类零件的修复问题。