夹杂物对FGH96合金低周疲劳寿命的影响

通过人工植入夹杂物的方法,制备含不同尺寸Al_2O_3和SiO_2夹杂物的FGH96合金低周疲劳试样,在650℃下进行不同应变幅的低周疲劳试验,对试样断口进行观察、统计分析,定量研究了夹杂物的尺寸、位置、种类和外加载荷应变幅对低周疲劳寿命的影响,建立了低周疲劳寿命与夹杂物特性的关系。结果表明,应变幅为0.8%时,疲劳源区以内部夹杂物为主;当应变幅为0.9%时,疲劳源区内部夹杂物占比降低,而表面夹杂物和不含夹杂物的试样表面的占比增大;当应变幅为1.0%和1.2%时,疲劳源区全部为不含夹杂物试样表面;随应变幅自0.8%增至1.2%,源区位置逐渐由内部夹杂物向表面夹杂物、不含夹杂物的试样表面转移。在较低应变幅下,随夹杂物面积的增大,低周疲劳寿命降低。在一定夹杂物尺寸范围内,SiO_2夹杂物比Al_2O_3夹杂物对低周疲劳寿命危害更大,其原因在于SiO_2夹杂物周围由于γ'相贫化区的存在而产生的粗大晶粒降低了合金的低周疲劳寿命。当不考虑夹杂物面积时,夹杂物距试样表面距离对低周疲劳寿命的影响无明显规律;当夹杂物面积相同时,低周疲劳寿命随夹杂物距试样表面距离的增大而线性增大。其影响相对较小。     

夹杂物对A357合金冲击性能影响的实验研究

探讨了夹杂物含量对A357合金组织和力学性能的影响。采用添加铝屑的方法,向铝熔体中引入不同含量的夹杂物,测试了材料的冲击性能,观察了材料的断口宏观和微观形貌,并进行了微区能谱分析。结果表明,随着夹杂物逐渐增加,合金冲击功逐渐下降,同时其承受载荷的能力下降;随着夹杂物含量的增加,其断口组织逐渐显示出解理特征,夹杂物越多形成的夹杂物聚集区和异质颗粒相越多,严重影响合金组织的均一性,冲击时成为裂纹源。     

夹杂物对FGH96合金低周疲劳寿命的影响及寿命预测

本文通过人工植入Al2O3 和SiO2夹杂物的方法,制备含不同尺寸夹杂物的FGH96合金低周疲劳试样,在650℃下进行不同应变幅的低周疲劳试验,对试样断口进行观察、统计分析,定量分析了夹杂物的尺寸、位置、种类和外加载荷应变幅对低周疲劳寿命的影响,建立了夹杂物特性与低周疲劳寿命的关系。结果表明,应变幅为0.8%,疲劳源区以内部夹杂物为主;当应变幅为0.9%时,疲劳源区为表面夹杂物和不含夹杂物的试样表面的占比增大;当应变幅为1.0%和1.2%时,疲劳源区全部为不含夹杂物试样表面;随应变幅自0.8%增至1.2%,源区位置逐渐由内部夹杂物向表面夹杂物、不含夹杂物的试样表面转移。在应变幅为0.8%时,建立了内部和表面夹杂物面积与低周疲劳寿命的定量关系式,研究了夹杂物种类对低周疲劳寿命的影响,在一定夹杂物尺寸范围内,SiO2夹杂物比Al2O3夹杂物对低周疲劳寿命危害更大,其原因在于SiO2夹杂物周围由于γ’相贫化区的存在而产生的粗大晶粒降低了合金的低周疲劳寿命,同时,研究了夹杂物距试样表面距离与低周疲劳寿命的关系。     

深床过滤器对3104铝合金熔体夹杂物的影响

3104铝合金作为易拉罐罐体材料,对铸锭质量要求高,铸造过程中熔体中的夹杂物进入到铸锭中,会极大地影响最终产品质量。针对某铝加工厂生产线,利用Prefil-Footprint测渣仪在深床过滤器出口取样,通过金相观察和扫描电镜分析,研究了3104铝合金中存在的主要夹杂物种类,定量统计了深床过滤器过滤后夹杂物数量变化。3104铝合金熔体中主要夹杂物为氧化物,同时含有少量Ti B2。深床过滤器能去除各类夹杂物,其使用初期对夹杂物去除效果较差,随着过滤熔体吨数增加,对夹杂物去除效果变好且趋于稳定。     

ZM6镁合金铸件夹杂物表征及其对拉伸力学性能的影响

夹杂是影响ZM6镁合金铸件力学性能的重要因素。通过拉伸试验测试含有夹杂缺陷ZM6镁合金的力学性能,对试样断口宏观形貌和微观形貌进行观察,测量夹杂物尺寸,定量研究夹杂物的等效直径对抗拉强度和伸长率的影响,建立抗拉强度和伸长率分别与夹杂物等效直径之间的函数关系,并采用ANSYS软件建立含有不同夹杂物尺寸的ZM6镁合金有限模型。结果表明：ZM6合金中的夹杂物主要为氧化镁;等效直径能够很好的表征夹杂物尺寸,随着夹杂物等效直径的增大,抗拉强度和伸长率会随之降低;有限元模拟表明夹杂物和基体界面位置存在明显应力集中,且位于基体较薄界面位置,可较准确预测含不同尺寸夹杂物的合金拉伸性能,拉伸应力应变曲线偏差5%之内,抗拉强度预测误差小于10%。     

大型碳锰钢轴类锻件密集性缺陷分析

对大型碳锰钢轴类锻件中出现的超声波探伤密集性缺陷进行解剖.将缺陷部位重新探伤定位切取后,通过横向、径向和切向低倍观察、金相、金相区及断口区扫描电镜观察以及EDS(能谱)分析,最终确定造成密集性缺陷的原因为钙铝酸盐夹杂物和镁铝尖晶石夹杂物含量超标.其中钙铝酸盐夹杂物来源于保护渣,而镁铝尖晶石夹杂物来源于钢包内衬耐火材料.     

3104铝合金大扁锭中的第二相与夹杂物

采用扫描电镜、能谱分析研究了3104铝合金大扁锭中的第二相与夹杂物.结果表明,3104铝合金大扁锭中存在大量粗大骨骼状的(FeMn) Al6相,少量的α-Al(MnFe) Si、Mg2 Si和游离的富Si相;3104铝合大扁锭中的夹杂物主要是氧化物夹杂、残余溶剂和富Si或富Ti的金属间化合物.分析了夹杂物的来源,提出了防止或减少粗大化合物与夹杂物的相应措施.     

电解铝液制备的7005铝合金铸态拉伸断口分析

通过室温拉伸试验研究了电解铝液制备的7005合金铸态力学性能,并采用光学显微镜观察、扫描电镜观察及能谱分析等手段对拉伸断口及其纵截面的组织形貌进行分析.结果表明,电解铝液中的Fe、Si、H2、Al2O3夹杂对7005合金铸态力学性能有显著影响.铝电解过程中生成的H2和Al2O3夹杂,是铸锭中形成疏松、夹杂的原因.电解铝液中的Fe、Si杂质元素与合金中的Mn、Mg等元素作用形成硬脆、粗大的AlFeMnSi、Mg2Si等第二相,分布于晶内以及晶界处.试样的断裂主要是由夹杂物、疏松孔洞及AlFeMnSi脆性相等裂纹源的综合作用而引起的,拉伸断裂的模式为穿晶方式的韧窝-准解理混合型断裂.     

气体保护熔炼条件下Mg-Gd-Y-Zr合金的夹杂物

本文研究了气体保护条件下,常规熔铸的Mg-Gd-Y-Zr合金中夹杂物的形貌、分布及形成原因,并通过计算分析了夹杂物的沉降行为.结果表明,Mg-Gd-Y-Zr合金中有MgO或Y的氧化物为主的球状、簇状、不规则状、线状的复合夹杂物和含熔剂夹杂物,夹杂物的平均尺寸为12.7μm,平均体积分数为0.26%.夹杂物出现的频率随其尺寸增大而急剧减小,尺寸在20μm以下的夹杂物占夹杂物总体积接近85%,尺寸在45μm以下的夹杂物占96%.计算结果表明,夹杂物沉降速率与其尺寸和密度相关;夹杂物密度增大,可使镁合金中夹杂物的最大尺寸减小,计算得到的合金中最大夹杂物的尺寸与实验结果基本一致.     

铸锭夹杂物导致的板带材缺陷及其预防措施

铝合金熔铸过程中带入铸锭的夹杂物可能导致生产不同用途的板带材出现不同种类的成品缺陷。借助扫描电镜，对市场用量大、质量要求高的罐体、CTP版基用铝板带成品缺陷进行研究，建立不同成品缺陷与熔铸夹杂物的对应关系，辅以Prefil-Footprint测渣仪探究缺陷产生的根源，因地制宜地制定加强炉膛清洁、优化过滤、优化晶粒细化剂添加等措施，有效地减少熔铸夹杂物缺陷的产生，避免其对板带材成品质量造成影响。     

LD31合金挤压“堵模”原因分析

通过金相和断口检查,分析了LD31合金挤压生产中引起“堵模”的内、外部因素。指出铸锭加热温度过高、模具不良和铸锭内存在成簇的硬性夹杂物是导致”堵模”的主要原因。     

大型汽轮机转子锻件缺陷分析

对大型汽轮机转子密集型缺陷进行解剖分析,通过低倍、高倍及能谱等研究手段,发现钙铝酸盐夹杂物和镁铝尖晶石夹杂物是造成锻件超声检测缺陷超标的原因。钙铝酸盐夹杂物来自于保护渣,镁铝尖晶石夹杂物来源于钢包炉衬耐火材料。     

20CrMnTi钢渗碳齿轮断齿失效分析

摩托车发动机上的20CrMnTi钢制齿轮运行13个月后断齿。对失效齿轮的化学成分、显微组织和渗碳层显微硬度进行综合分析,并采用电子探针和能谱仪分别对断口形貌及夹杂物进行观察和微区成分分析。结果表明,粗大夹杂物是导致齿轮断齿失效的主要原因。     

Q235宽厚板连续铸锭开裂原因分析

通过对存在宏观裂纹的Q235宽厚板连续铸锭进行显微组织，非金属夹杂物分析和SEM能谱分析，发现铸锭中存在大量的非金属夹杂物，这些非金属夹杂物是铸锭开裂的主要内因。并且通过热模拟实验，验证了锭坯中的裂纹是连铸过程中在温度950℃以上产生的热裂纹。     

AZ31B镁合金TIG焊缝金属夹杂物的微观尺度分析

主要研究了AZ31B镁合金采用TIG焊焊缝金属夹杂物的形成机理和组织成分,并讨论了夹杂物对焊接接头宏观物理性能的影响。分别通过金相分析和扫描电镜分析了金属夹杂物的形成机理和分布规律,并通过显微硬度仪与纳米压痕仪分析了金属夹杂物给焊缝性能带来的影响。研究表明:AZ31B镁合金母材由α-Mg基体和固溶其中的层片状的β相组成,焊接热过程使得共晶产物固相线发生偏移,合金元素与Mg的共晶产物集中析出于晶界,形成了金属间夹杂物;同时,焊接过程中产生的氧化物也形成了夹杂,金属间夹杂物对焊接接头的硬度有一定提高,但强度有所降低,且易形成焊接缺陷。     

HB450级耐磨钢的延迟断裂原因分析

用光学显微镜、扫描电镜和体视显微镜对HB450级耐磨钢板延迟开裂断口的宏微观形貌、夹杂物分布和显微组织进行了观察分析。结果表明,切割工艺不当导致了边缘处存在过渡带组织,在夹杂物、残余应力和外部环境的综合作用下产生裂纹并发生扩展。裂纹产生在过渡带组织内(粗大的铁素体和马氏体)的夹杂物附近,最初沿着轧面扩展,随后转到侧面上,最终在轧板厚度方向上贯穿,在断口边缘处出现台阶。     

钢液夹杂物粒径与上浮时间关系研究

基于单个球形夹杂物为研究对象,忽略夹杂物间及对流等因素的影响,对比计算了钢液中夹杂物的匀速及加速上浮时间,并分析了密度条件和夹杂物尺寸对上浮时间的影响。结果表明,上浮时间与匀速处理时相对误差较小,可以将夹杂物的上浮按照匀速过程处理;浇铸前钢液进行5~10 min镇静处理,可使钢液中密度为2 700~3 100 kg/m3的尺寸较大夹杂物(dФ50μm)完全上浮,有效避免铸钢件上表面或铸锭上部产生夹渣或夹杂类缺陷,减少轧材或轧板的表面缺陷。随夹杂物颗粒密度增大,其上浮时间将延长。而夹杂物尺寸的减小,上浮时间急剧上升,正比于1/r2。     

GH698合金塑性的研究

本文研究了我厂试制的GH698合金个别试样中温塑性偏低的原因。对试样的组织、大γ′相不均匀性、元素偏析、夹杂物及晶界状态等与实物进行了对比。研究结果表明,大γ′相分布不均匀是合金中Al、Ti偏析所致。夹杂物多且沿轧向呈条带分布,大颗粒呈网状或骨架状,个别Nb(C,N)夹杂中含有氧,还存在有高Zn、S、Mg的夹杂。这些都影响了合金的中温塑性。本文也对加入微量Mg后,合金的组织、Mg的分布,对断口形貌的改善进行了详细对比分析。     

夹杂物对工程机械用钢Q345FCA疲劳寿命的影响

采用QBWP-6000J型简支梁旋转弯曲疲劳试验机测定了高疲劳寿命工程机械用钢Q345FCA的疲劳寿命;采用扫描电镜(SEM)对疲劳断口形貌进行了观察,并用附带的能谱仪(EDS)寻找断口上的夹杂物;借助夹杂物自动分析系统对钢中的夹杂物进行了分析。通过对试验数据的分析,计算得出了Q345FCA钢和Q345钢夹杂物的表面临界尺寸、次表面临界尺寸和内部临界尺寸。结果表明,Q345FCA钢的疲劳极限为273 MPa,Q345钢的疲劳极限为266 MPa。Q345FCA钢和Q345钢中夹杂物尺寸均小于临界夹杂物尺寸,且断口形貌显示所有疲劳断裂均不是由夹杂物所引起,夹杂物不是疲劳源。     

透射电镜对细小夹杂物的分析方法及应用

介绍了透射电子显微镜对钢中细小夹杂物的三种分析方法，即分散晶体法、萃取复型法和金属薄膜法。讨论了三种分析方法的特点和各自的适用范围。试验表明：分散晶体法适合于对夹杂物的形态、尺寸的统计分析。萃取复型法适用于夹杂物的形态、尺寸、在钢中的析出位置及与钢的微观组织关系的研究。金属薄膜法适合于研究夹杂物的形成过程、复合夹杂物的结构类型及其与基体的取向关系。利用萃取复型法对武钢取向硅钢热轧板中第二相的尺寸分析，推断热轧板的加热温度。用薄膜法结合能谱分析，得出不同夹杂物形成的温度，并发现低温夹杂物以高温夹杂物为核心长大。通过热加工前及热加工后夹杂物变形状态的分析，确定复合夹杂物中高温塑性夹杂物是降低钢的性能的重要原因之一。