工艺参数对玻璃包覆铁基合金微丝尺寸、结构和力学性能的影响

以玻璃包覆Fe₆₉Co₁₀Si₈B₁₃合金微丝为研究对象,研究了拉丝速率及冷却条件对微丝尺寸、结构及力学性能的影响;分析了不同冷却条件下微丝的拉伸断裂机制.结果表明:当拉丝速率由5m·min^-1增加到400m·min^-1时,微丝及芯丝直径分别由95.2μm和26.9μm减小到14.5μm和7.2μm;拉丝速率由50m·min^-1增加到400m·min^-1时,芯丝抗拉强度由1305MPa增大到5842MPa;冷却距离小于20mm时,微丝尺寸和抗拉强度均随冷却距离的增大而显著减小;冷却距离大于20mm时,冷却距离对微丝尺寸和抗拉强度的影响很小;采用水冷方式且拉丝速率大于5m·min^-1时所获得的微丝均为非晶态结构,而采用空冷方式制备的非晶态微丝的拉丝速率应大于或等于20m·min^-1;芯丝的断裂方式为伴随不均匀塑性流变的脆性断裂,且脆性断裂倾向随冷却距离的增加而增大.

     

玻璃包覆FeCoSiB微丝包覆层化学去除方法

以玻璃包覆FeCoSiB合金微丝为对象,研究了氢氟酸含量和反应温度对包覆层去除过程的影响,以及缓蚀剂对Fe-CoSiB芯丝的保护效果.结果表明:在反应温度为25℃的条件下,当所采用的HF质量分数从10%增加到40%时,玻璃包覆层去除速度从0.005μm·s^-1提高至0.076μm·s^-1;在HF质量分数为40%的条件下,当反应温度从10℃升高到45℃时,玻璃包覆层去除速度从0.033μm·s^-1提高到0.234μm·s^-1;反应温度为20~25℃时,用质量分数40%的氢氟酸溶液去除厚度范围为7.5~9.0μm高硼硅玻璃包覆层的最佳时间为150s;硫氰酸钠及硫氰酸钠+乌洛托品作为缓蚀剂均可显著抑制氢氟酸溶液对芯丝的腐蚀,硫氰酸钠+乌洛托品还可有效减少金属吸氢,有利于防止芯丝力学性能的劣化.

     

玻璃包覆铁基合金微丝制备微熔池的稳定性

保持微熔池稳定是采用玻璃包覆熔融纺丝法连续稳定制备微丝的前提.采用理论计算分析了感应加热器结构参数、加热电流、微熔池的体积、微熔池在感应加热器中的位置等因素对铁基合金微熔池温度和所受悬浮力的影响,获得了保持微熔池稳定的合理工艺参数.在合适的拉丝温度(1280℃左右)下,增大感应加热器锥角和下锥孔高度,减小感应加热器高度、下锥孔半径以及微熔池中心与下锥孔上端面之间的距离,均有利于提高铁基合金微熔池所受悬浮力;减小电流的同时减小微熔池的体积(质量),有利于减小重力与悬浮力差值.在本文研究条件下,整体感应加热器的合理结构尺寸为:感应加热器锥角120~130°,感应加热器高度12~14mm,下锥孔高度2~4mm,下锥孔半径3~4mm.微熔池中心与感应加热器下锥孔上端面之间的合理距离为4~6mm,合适的微熔池质量为1.5~2.0g.采用结构优化的整体感应加热器,并通过连续进料使微熔池的体积(质量)保持基本不变,实现了玻璃包覆铁基合金微丝的连续稳定制备.

     

锂对工业纯铜力学性能的影响

在工业纯铜中加入微量锂,可提高工业纯铜硬态丝的抗拉强度和延伸率,这是由于锂的加入引起铜的晶格畸变从而产生固溶强化所致。同时,锂的加入提高了工业纯铜的再结晶强度,在铜的常规热处理制度下,试样仍保持较多的形变组织,从而退火后其强度下降较少,延伸率提高也较小。     

大塑性变形对纯铜力学性能的影响

室温下采用锻压对纯铜进行了大变形加工，对变形后的纯铜样品进行了拉伸和硬度测试，并采用扫描电镜对拉伸试样的断口进行了分析。研究结果表明：经过大变形后，由于纯铜的晶粒得以细化，抗拉强度、屈服强度、硬度和断裂延伸率都显著增加。     

稀土La微合金化纯铜组织性能研究

利用微合金化原理将稀土La添加到纯铜中,通过真空熔炼炉熔炼出不同稀土La含量的微合金化铜合金,探究不同稀土La含量对铸态纯铜组织及性能的影响。成分分析的结果表明,稀土La添加可以显著去除纯铜中Si、Pb等杂质元素,且在实验添加量范围内,稀土含量越高净化作用越明显;组织观测的结果表明,稀土La添加可以有效细化纯铜的晶粒,稀土含量越高晶粒越细小;力学性能测试的结果表明,稀土La添加可以显著提高纯铜的抗拉强度与硬度,但其延伸率随着稀土含量的增加呈现先升高后下降的趋势,且均低于原始纯铜。总的来看,La含量为0.089%的微合金化纯铜试样的综合性能最佳。     

阵列式陶瓷微流道的粉末微注射成形及力学性能

采用粉末微注射成形技术制得ZrO2阵列式微流道,研究粉末粒径和注射成形工艺对微流道性能的影响规律。结果表明:通过优化注射工艺参数可以有效避免注射坯中缺陷的产生;不同粉末粒径的试样烧结后,致密度和力学性能均随烧结温度的升高先增大后减小;中位粒径为200 nm粉末粒径的试样最佳烧结温度为1 500℃,致密度为99.5%;中位粒径为100 nm粉末粒径的试样最佳烧结温度为1 250℃,致密度为98.4%,均近完全致密。纳米级粉末的使用可有效降低烧结温度、提高力学性能;粉末粒径从200 nm下降到100 nm时,粗糙度值从1.92下降到1.32。烧结后的阵列式微流道的直径为(450±5)μm,具有很好的圆度,尺寸误差1.5%。     

热处理温度对Mo–14Re合金管材微观组织及力学性能的影响

研究了真空退火状态下不同热处理温度对Mo–14Re合金管材显微组织和室温力学性能的影响。结果表明：经轧制加工后的Mo–14Re合金管材晶粒组织沿轧制方向被拉长,呈明显的纤维组织,1100℃热处理后晶粒组织局部有宽化现象;随着热处理温度升高,1300℃热处理合金管材晶粒组织完成再结晶。热处理条件为1100℃、1 h的Mo–14Re合金管材表现出优异的强度与塑性组合,抗拉强度为710 MPa,延伸率为36.5%。断口分析发现,当退火温度在1100℃以下,Mo–14Re合金管材出现木纹状撕裂型断裂,表现出明显的塑性变形特征;当热处理温度提高到1300℃时,由于发生了再结晶,断口呈准解理断裂,塑性明显下降,变形主要以晶界滑移为主。综合分析表明,Mo–14Re合金轧制管材最佳热处理温度应该控制在1100～1300℃之间。     

显微组织类型对TB17钛合金力学性能的影响

研究了TB17钛合金不同显微组织特征在固溶态和固溶时效态时,对其相组成、室温拉伸性能和断裂韧度的影响。结果表明,TB17钛合金经不同固溶热处理并冷却到室温后,不同显微组织特征的相组成相差不大,主要由残余β相和α相组成,无β→ω相变和β→α″等非平衡相变发生;从β单相区固溶冷却后,显微组织为单一β相组织;固溶处理状态下,随着α相含量由单一β相的0提高到网篮组织的8.06%,其拉伸强度逐渐提高,而拉伸塑性下降明显。经固溶时效处理后,具有不同显微组织特征的TB17钛合金均析出了弥散分布的细片层状时效α相,其中双态组织最薄,网篮组织最厚,拉伸强度的提高是细片层状α相的厚度和等温时效后析出的细片层状α相体积分数共同作用的结果,且拉伸强度提高的幅度与析出的细片层状α相体积分数成正相关关系;片层状α相厚度与其断裂韧度成正相关关系,且固溶处理后存在的粗片层状α相的影响更大。     

时效对GH4090合金弹簧丝微观结构及力学性能的影响

为制备高强度耐高温的高温合金弹簧,以固溶冷拉的GH4090高温合金弹簧丝为母材,在550～750℃范围内进行了时效处理。研究了时效工艺对GH4090高温合金弹簧丝的微观组织结构的影响,分析了γ′强化相对其纯扭力学性能的影响。结果表明,当时效温度在650℃以下时,随着时效温度的升高,γ′相的含量增加,但尺寸变化不大,室温抗扭强度提升。当时效温度大于650℃时,γ′相明显粗化,体积分数降低,室温抗扭强度逐渐下降。另外,二阶时效处理可以获得更细化和更高体积分数的γ′相、从而表现出更高的抗扭强度与硬度。650℃×8 h(50℃/h速率冷却)+550℃×8 h (空冷)的二阶时效工艺可以合理有效地调控微观组织结构,使GH4090合金弹簧丝表现出优良的综合力学性能。室温抗扭强度达到1 373.4 MPa,并且在500℃的测试温度下保持较高抗扭强度。     

大规格TC18钛合金棒材组织与力学性能的研究

选取大规格TC18钛合金棒材,并对其进行热处理,随后使用光学显微镜、拉伸性能测试、冲击性能测试以及扫描电子显微镜,研究TC18钛合金棒材组织与力学性能的关系,结果表明：棒材的原始锻态金相组织由粗大β晶粒组成,有明显的晶界存在,在晶界附近有细小α相存在,在粗大β晶粒内部同样存在细小α相,经热处理后,组织中出现了由颗粒状形成的晶界α,棒材的横向与纵向力学性能较为接近,无明显各向异性。拉伸与冲击试样的断口微观形貌均以等轴状韧窝为主,韧窝尺寸较大且深度较深。     

卷取温度对Ti-Nb微合金钢微观组织和力学性能的影响

利用试验轧机和热处理炉进行了低碳Ti-Nb微合金钢的模拟轧制和卷取试验,研究卷取温度对微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着卷取温度的降低,钢的相变过程逐步由扩散型相变过渡到切变型相变,微观组织由等轴铁素体依次转变为多边形铁素体、粒状贝氏体、板条贝氏体;由于析出强化和相变强化的综合作用,卷取态试验钢强度先降低后升高,延伸率持续降低;卷取过程微合金碳氮化物的析出强化导致卷取态试验钢强度高于空冷态试验钢,且随着卷取温度的降低,卷取态试验钢较空冷态试验钢强度的增量逐步降低;Ti-Nb微合金钢的卷取温度设定在560～630℃时,钢屈服强度744～754 MPa,延伸率19%～20.9%,可获得良好的综合性能。     

预处理对冷轧时效6156铝合金组织与性能的影响

采用拉伸试验、金相显微镜(0M)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等,研究了淬火、欠时效、峰时效3种预处理对冷轧及时效6156铝合金拉伸性能、微观组织和断口形貌的影响.结果 表明,淬火、欠时效、峰时效3种预处理合金经80％压下量冷轧及100 ℃/48 h时效,强度均显著提高,这源于形变强化(...     

稀土La对5CrNiMo模具钢力学性能的影响

研究了加入稀土La后5CrNiMo钢的强度、硬度、冲击韧性变化;并在相同热处理工艺条件下,与不添加稀土La的5CrNiMo钢进行对比.结果表明:稀土La加入量在适当的范围内可显著提高钢的强度、硬度和冲击韧性;当稀土La质量分数为0.033%时,5CrNiMo钢可获得最好的综合力学性能.     

磁退火处理对玻璃包覆钴基非晶合金复合微丝磁电性能的影响

通过玻璃包覆法连续制备出尺寸可控的玻璃包覆的钴基非晶合金微丝。研究了不同退火条件(普通热退火、横向磁场退火和纵向磁场退火)对合金微丝微观结构和磁性能及导电率的影响。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)测试分析微丝中的相变化,采用振动样品磁强计(VSM)测试微丝的磁性能。发现不同退火条件对非晶基体中析出纳米晶相的成分、尺寸和沿轴向的分布有显著影响,进而对非晶合金丝的磁、电性能产生重大影响。其中,轴向磁场退火可获得最佳的磁性能和电性能,其饱和磁化强度比淬态提高225%,初始磁导率提高214%,导电率提高26%。对比磁退火处理后性能最佳的薄带,该微丝饱和磁化强度提高110%,初始磁导率提高79%,导电率提高45%。     

退火温度对冷轧中锰钢组织性能和断裂行为的影响

 为了系统研究临界区退火和全奥氏体区退火对中锰钢性能的影响,为中锰钢的实际应用提供理论基础,在650~900 ℃范围内系统研究了冷轧中锰钢的显微组织和力学性能,并通过断口形貌观察分析了试验钢的断裂特性。结果表明,试验钢在临界区退火的综合力学性能明显优于全奥氏体区退火。650~750 ℃退火时,抗拉强度在1 000 MPa左右,强塑积超过30 GPa·%,发生韧性断裂,宏观上可以观察到明显的层状裂纹,微观下为大量韧窝;在800~900 ℃退火时,抗拉强度在743~1 154 MPa范围内波动较大,强塑积不足10 GPa·%,断口平整,发生脆性沿晶断裂;退火温度为650 ℃时,组织为片层状和等轴状的奥氏体、铁素体双相及大量渗碳体;随着退火温度的升高,渗碳体逐渐溶解消失,等轴状组织所占体积分数明显增加,奥氏体体积分数也不断增加,在750 ℃时达到52.2%;退火温度为800 ℃时,有马氏体产生,奥氏体体积分数下降;退火温度为900 ℃时,组织基本为马氏体,残留奥氏体体积分数仅为14.6%。     

固溶处理对镍-铬-钼合金力学性能的影响及断口分析

对热压成型的镍-铬-钼合金固溶前、后的金相组织及断口进行了分析。结果表明:经1250℃×4h固溶处理后合金的拉伸强度和塑性都优于1200℃×4h固溶处理后合金的拉伸强度和塑性,且两者的拉伸强度和塑性均优于固溶处理前合金的拉伸强度和塑性。经固溶处理后合金的拉伸强度和塑性增强的原因是固溶处理可使合金中的Cr,Mo和W等元素在Ni中的固溶程度加强,因此,固溶强化作用也随之加强,并且固溶处理还可以消除有害的金属间相。     

热处理对TC18钛合金丝显微组织与力学性能的影响

研究了热处理对TC18钛合金丝材显微组织与力学性能的影响。研究结果表明,对于多道次热拉2.0 mm丝材,随着退火温度由760℃升高至820℃,显微组织明显发生了再结晶和晶粒长大过程,并且α相含量显著减少,β相含量显著增多。随着温度的升高,抗拉强度呈明显下降趋势,由760℃时的1 110 MPa下降到820℃时的970MPa。在760℃退火时,保温时间由0.5 h延长到1.5 h,丝材的显微组织晶粒略有长大,力学性能略有降低。     

微合金Q345B板坯连铸的高温塑性

为了研究含V、Ti、Nb微合金Q345B结构钢的高温塑性,利用Gleeble-1500D热模拟试验机对其进行热拉伸试验,分析了在应变速率为1.5×10-3s-1、变形温度700～1 300℃(Δt=100℃)变形条件下的断裂强度和断面收缩率随温度的变化情况。确定Q345B结构钢存在两个脆性区间,即第Ⅰ脆性温度区间为熔点温度1 300℃,第Ⅲ脆性温度区间为850～740℃。通过扫描电镜和光学显微镜对断口形貌及其组织进行了观察,明确了断裂原因,为连铸生产提供一定的理论指导。