一种X100管线钢埋弧焊丝的研究与开发

从高强度低合金钢(HSLA)焊缝熔敷金属中的针状铁素体和贝氏体形核机理出发,选择Mn-Ni-Mo-Cr作为焊丝设计的主要合金系,以微合金元素Ti,B,Ce促进针状铁素体形核,降低C,Si,P,S,N元素的影响,并将碳降至超低碳水平,以适应大热输入焊接;与此同时保证Mn,Mo,Cr元素含量以弥补降低碳、硅带来的强度损失....     

稀土La及冷却速度对EH36船板钢晶内铁素体形成的影响

采用光学显微镜、带能谱的扫面电子显微镜等分析手段观察了稀土La和冷却速度对EH36船板钢晶内铁素体形成的影响。结果表明:添加0.015%La后,EH36船板钢中形成了大量细小、弥散分布的La_2O_2S夹杂物,尺寸约为2μm,错配度计算表明,La_2O_2S能够作为有效的晶内铁素体形核核心,显著促进晶内铁素体的形核,细化钢的显微组织。在试验3种冷速下(空冷、风冷、水冷),添加0.015%La的钢中,随着冷却速度的增大,晶内针状铁素体的含量不断增加;水冷条件下,晶内针状铁素体形核效果最好。     

含Nb低碳钢相变温度Ar3预测模型

根据热膨胀实验测定的4种不同Nb含量低碳钢在不同连续冷却条件下先共析铁素体相变温度(Ar3),建立了一个新的铁素体形核和长大模型,用来预测含Nb低碳钢的Ar3,模型中考虑了Nb的溶质拖曳作用.结果表明,先共析铁素体相变形核长大的临界碳浓度随钢中Nb含量的增加而呈线性增大,但对温度和冷却速率的变化不敏感;在连续冷却过程中钢中Nb含量的增加会降低先共析铁素体形核温度,但当Nb含量大于0.023%之后形核温度并不会继续降低;固溶Nb会抑制铁素体相变的发生,NbC的析出会促进铁素体形核;本模型适合于Nb含量低于0.04%的低碳钢,使用该模型预测的Ar3与实测值吻合.     

准化学平衡条件下Al_2O_3对烧结铁酸钙生成的影响

基于准化学平衡、空气气氛条件下,模拟高碱度烧结矿配料,进行烧结相平衡实验,研究了不同温度和Al_2O_3含量对五元系铁酸钙SiO_2-Fe_2O_3-CaO-Al_2O_3-MgO矿相的影响。采用FactSage软件对铁酸钙生成量进行了模拟计算和分析。结果表明:温度升高和Al_2O_3添加均促进了铁酸钙的生成,而Al_2O_3含量过高会减少液相数量,阻碍铁酸钙生成;1 300℃、w(MgO)=2.0%,Al_2O_3含量增加促进了铁酸钙针状晶型的长大;1 350℃、w(Al_2O_3)≥2.5%时,铁酸钙含量减少,产生了次生赤铁矿,高温时不利于矿相中铁酸钙的稳定。     

CuS在针状铁素体形核过程中的作用

设计出了研究夹杂物在针状铁素体形核过程中的作用的物理模拟试验方法。研究了CuS、Al2 O3 和Al2 O3 ·CuS在针状铁素体形核过程中的作用 ,用数字式金相显微镜观察了夹杂物界面附近区域的金相显微组织变化 ,用电子探针分析仪对夹杂物界面附近微区的化学成分进行了分析。研究结果表明 ,在热循环作用下 ,CuS和Al2 O3 ·CuS能使夹杂物与金属交界面附近出现贫Mn区 ,CuS与Al2 O3 ·CuS具有诱导针状铁素体形核的能力 ;而Al2 O3 不能使夹杂物与金属交界面附近区域的化学成分发生变化 ,Al2 O3不具有诱导针状铁素体形核的能力。夹杂物表面的CuS在针状铁素体形核过程中起着重要作用     

镧对16Mn钢中夹杂物和组织的影响

在高温钼丝炉内向16Mn钢中加入不同含量镧进行脱氧。利用SEM、EDS和OM测试并研究La含量对钢中夹杂物的成分、大小分布及试验钢组织的影响,并探讨了钢中含镧夹杂物诱发晶内针状铁素体形核机制。结果表明,随钢中镧含量增加,夹杂物依次转变为LaAlO3、La2O2S和La2S3。试样经镧处理后,钢液在1600℃时保温180 s,夹杂物最为细小且弥散。钢中晶内铁素体含量随镧含量增加先增大后减小,最佳镧含量约为0.014%(质量分数)。钢中含镧夹杂物周围形成贫Mn区,促进晶内针状铁素体形核。     

Al含量对TiAlN涂层的组织和抗氧化性能的影响

采用阴极电弧蒸发镀在WC-Co硬质合金基体表面沉积两种不同Al含量的(Ti_(1-x)Al_x)N涂层,比较了(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层和(Ti_(0.55)Al_(0.45))N涂层的组织和抗氧化性能。结果表明:两种涂层的主要相都是呈NaCl型面心立方结构的TiN。(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层晶格常数较小,固溶强化作用较大,具有较高的硬度。与(Ti_(0.55)Al_(0.45))N涂层相比,(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层900℃氧化后增重较少。XRD和SEM分析结果表明氧化后TiAlN涂层会形成Al_2O_3和TiO_2氧化物,且Al_2O_3对涂层中TiO_2析出有抑制作用,氧化后Al含量较高的(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层的Al_2O_3和TiO_2含量较低,表面的氧化物颗粒尺寸也较小。(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层抗氧化性能优于(Ti_(0.55)Al_(0.45))N涂层。     

X80管线钢埋弧焊用烧结焊剂的研制

从高强度低合金钢(HSLA)焊缝熔敷金属中的针状铁素体形核机理出发,确定以CaF2-MgO-Al2O3-MnO-TiO2-B2O3氟碱性渣系进行高强韧性埋弧焊烧结焊剂设计.结果表明,焊剂中添加MnO有利于焊缝中Mn元素的过渡,降低?→?温度,从而抑制高温铁素体的生成而对焊缝中针状铁素体的形成有利.由于焊缝金属裂纹敏感指数(Pcm)较高,焊后空冷奥氏体晶粒较细,过量添加MnO,将会导致焊缝中Mn元素过高而细化奥氏体晶粒,使得奥氏体晶界增加.进一步冷却,贝氏体形核质点增加,因而对晶内形核的针状铁素体不利.稀土元素对提高焊缝金属中针状铁素体含量有一定的促进作用.     

Al_2O_3—ZrO_2陶瓷的研究

本文主要对Al_2O_3—ZrO_2陶瓷材料进行了研究。利用化学法制备了Al_2O_3和ZrO_2微粉,并对两种微粉的性能进行了测试。利用常压氧化气氛烧结技术制备了Al_2O_3—ZrO_2陶瓷材料,并对其力学性能进行了评价。在我们的试验条件下,研制的Al_2O_3—ZrO_2陶瓷材料的力学性能分别为:维氏硬度Hv=12GPa,弯曲强度σ=1050MPa,断裂韧性K_(IC)=12.2MPam~(1/2),杨氏模量E=258GPa,并对Al_2O_3—ZrO_2陶瓷材料的生成机理及增韧机理进行了研究。     

氧对镧处理16Mn钢夹杂物和组织的影响

对不同氧含量的16Mn钢进行了La处理,观察实验钢中夹杂物和组织的变化。利用带有能谱仪的扫描电镜和光学显微镜研究了实验钢中夹杂物种类、大小分布及实验钢铸态的组织,同时对夹杂物诱导晶内铁素体形核机制进行了分析。结果表明:随着氧含量的增加,试样中夹杂物主要为LaAlO3和La2O2S复合夹杂及其各自单独夹杂物。在实验条件下,随着氧含量的增加,试样中晶内针状铁素体含量逐渐减少,有利于晶内针状铁素体生成的最佳氧含量约为45×10-6。错配度计算表明,所有的镧氧化物均有形核能力,而La2O2S夹杂形核能力比其他更好。     

Al-12.5％Si合金表面ZrO2溶胶改性PEO陶瓷层的形成机制

采用ZrO_2溶胶改性的等离子体电解氧化(PEO)技术在Al-12.5%Si合金表面制备Al_2O_3-ZrO_2陶瓷层,研究ZrO_2溶胶对PEO陶瓷层形成机制的影响。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)和激光粒度仪等研究了ZrO_2溶胶的微观组织结构、粒径及荷电性以及陶瓷层的微观形貌、成分及物相。结果表明:荷负电的ZrO_2溶胶粒径为50～60 nm,烧结后以四方相t-ZrO_2存在,含有少量m-ZrO_2。ZrO_2溶胶改性的PEO涂层较未改性的涂层均匀、致密,并且生长速率提高。由于ZrO_2溶胶吸附在基体表面形成凝胶层,凝胶层的高电阻使PEO初期更易产生火花放电,促进了Al_2O_3膜的形成。ZrO_2溶胶改性的PEO涂层由Al_2O_3、c-ZrO_2、t-ZrO_2和少量的SiO_2组成,而溶胶改性前SiO_2的含量较高。ZrO_2凝胶颗粒在等离子体放电产生的高温下进入放电通道,与电化学反应形成的Al_2O_3烧结形成Al_2O_3-ZrO_2复合陶瓷层。     

等离子喷涂制备Al_2O_3,ZrO_2,Al_2O_3/ZrO_2和ZrO_2/Al_2O_3涂层的腐蚀性能（英文）

采用大气等离子喷涂技术在低碳钢表面制备Al_2O_3、ZrO_2、ZrO_2/Al_2O_3和Al_2O_3/ZrO_2涂层。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)技术对涂层的显微组织和相组成进行分析,采用极化、盐雾和浸泡等实验手段对涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为进行研究。结果表明,双层Al_2O_3/ZrO_2涂层比另外三种涂层具有更好的抗腐蚀性能,这主要归因于该涂层中非常少的内联孔洞和稳定的相组成。     

Al与Si添加剂对Al_2O_3-C材料抗保护渣侵蚀的影响

本文采用现场浸棒法与实验室中频感应炉浸棒法对Al和Si含量不同的Al_2O_3-C材料以及ZrO_2-C材料进行了抗保护渣侵蚀试验。结果表明,Al和Si的加入量之比为1时,Al_2O_3-C材料抗保护渣侵蚀性最好,但还不及ZrO_2-C材料。     

镁处理对低碳钢中夹杂物和组织的影响

对低碳钢进行镁处理,利用SEM-EDS研究钢中夹杂物的形貌、成分和尺寸分布,通过金相显微镜观察钢的微观组织。结果表明:镁处理后,Mg-Al复合夹杂物以MgO-MgO·Al_2O_3固溶体形式存在;钢中66%的夹杂物尺寸小于3μm;单位体积夹杂物数量提高了17.3%;通过对比观察Mg处理后钢样的金相显微组织,发现Mg-Al复合夹杂物能够有效诱导晶内针状铁素体形核。     

Al/TiO_2/TiC体系原位合成Ti_3AlC_2/Al_2O_3/TiAl_3复合材料的反应机理

通过分析机械球磨Al/TiO_2/TiC复合粉末的放热反应及原位合成动力学,确定Ti_3AlC_2/Al_2O_3/TiAl_3复合材料的合成路径。在此基础上,结合球磨后复合粉末的微观形貌和物相演变分析,提出复合材料的原位合成机理。结果表明:复合材料原位合成过程中存在中间产物TiO和TiC_x;机械球磨形成的"核壳结构"对原位合成组织细小均匀的Ti_3AlC_2/Al_2O_3/TiAl_3复合材料至关重要。     

Mn元素对高纯Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响

研究Mn元素对高纯Mg-3Al(质量分数,%)合金晶粒尺寸的影响。结果表明:当合金中的Mn元素含量小于0.21%(质量分数)时,合金的晶粒尺寸变化不大;但当Mn元素含量大于0.21%时,Mn元素的存在则使合金的晶粒尺寸迅速增大;Mn元素的作用主要与影响熔体中含碳晶核的形核能力有关;当Mn元素的含量小于其溶解度时,Mn元素对含碳晶核的形核能力影响不大,但当Mn元素的含量达到或超过其溶解度时,Mn元素对含碳晶核的影响迅速增大,最终导致含碳晶核的形核能力降低,引起晶粒粗化。     

Ti-B微合金化焊缝金属的韧化机制

针对 5 0 0～ 6 0 0MPa低合金高强度钢的韧化问题 ,研究了夹杂物对Ti-B微合金化焊缝金属针状铁素体形成的影响。钢中的非金属夹杂物 ,对促进晶内针状铁素体的形成 ,提高焊缝金属韧性有显著的作用。通过电镜分析 ,探讨了夹杂物的类型、成分对针状铁素体形成的作用。结果表明 ,Ti、Mn、Al、Si的复合氧化物夹杂可有效地促进针状铁素体形核 ,而MnO·SiO2 夹杂和MnS夹杂对针状铁素体形核作用不大。夹杂物对针状铁素体形核的主要用是 ,在夹杂物周围能形成一个塑性畸变区 ,这个由夹杂物与母相热膨胀系数差引起的塑性区 ,对针状铁素体的形成有一定作用     

热等静压原位生成Al_2O_3颗粒强化Ti_4AlN_3复合材料

利用Al_3Ti/Ti N纳米复合粉体在1280℃/150 MPa/1 h热等静压条件下,制备出Al_2O_3/Ti_4Al N_3复合材料。利用XRD、SEM和TEM研究复合材料的形貌及成分。研究表明,复合材料主要由片层结构的Ti_4Al N_3基体和Al_2O_3颗粒增强相组成。Ti_4Al N_3基体的平均晶粒尺寸为7μm;Al_2O_3颗粒的弥散分布,形状不规则,粒度在1~3μm,体积分数约为27%。Al_2O_3/Ti_4Al N_3复合材料的强化机制为细晶强化和第二相粒子强化。Al_2O_3/Ti_4Al N_3复合材料与单相的Ti_4Al N_3材料相比,显微硬度从2.5GPa提高到6.7 GPa,室温下最大抗压缩强度从450 MPa提高到1 800 MPa,最大压缩应变由4%提高到6.2%。     

Cu包覆Ti_2AlC复合粉体及其增强铝基复合材料的制备

采用机械合金化的方法,以Cu和Ti_2AlC粉作为原料,制备了Cu包覆Ti_2AlC复合颗粒。研究了Cu、Ti_2AlC体积比和球磨时间对包覆效果的影响,并将包覆颗粒与Al粉混合后采取干压成型、无压气氛保护烧结的方法制备了Cu包覆Ti_2AlC增强铝基复合材料。实验结果表明,Cu体积含量为30%,球磨时间为10 h时,能制备出包覆效果良好的复合颗粒;球磨的高能量使Cu和Ti_2AlC在垂直于Ti_2AlC c轴方向发生机械合金化,从而使得Cu的包覆较为牢固;Cu包覆Ti_2AlC增强铝基复合材料的烧结产物主要为Ti_3AlC2、Al、Al_2Cu、Al_3Ti和Al_2O_3,其复合材料较为致密,增强颗粒分布较为弥散。     

Q345/Al_2O_3陶瓷扩散接头的组织与性能

采用铜粉(75wt%)+钛粉(25wt%)做中间层对Q345钢与Al_2O_3陶瓷进行了扩散连接,用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对接头界面和剪切断口进行了微观表征,并用电子万能试验机测试了接头的剪切强度。结果表明:Q345/Al_2O_3接头界面成形良好,连接可靠;在加热温度1000℃、保温时间30 min、压力45 k Pa参数下,接头存在明显的Q345侧反应层、Cu-Ti中间层、Al_2O_3侧反应层,物相主要为Ti Al3、Ti O_2、Cu_2Ti_4O、Ti_2Cu_3、Cu O、Ti Fe_2、Ti Mn5和Fe基固溶体。剪切试验显示,随着温度的增加剪切强度先增加后降低,加热温度为1000℃时,剪切强度达到最大(70.6 MPa),剪切断口形貌为脆性断裂,断裂位置主要发生在近陶瓷侧。