高温合金的晶界提取及特征定量表征方法

晶粒尺寸在金属的拉伸强度、韧性等力学性能方面起着决定性作用，为了定量评估金属中的晶粒，必须在金相图像中确定晶界。针对高温合金高倍显微图像中晶界模糊或断裂、析出相、抛光颗粒杂质干扰等现象，提出一种晶界提取的方法。通过拉普拉斯锐化和直方图均衡化等处理来增强图像对比度，再用Otsu法进行分割，将得到的晶界图求最大连通域去除独立的点，最后作平滑细化操作得到完整的晶界并计算出晶粒的特征参数。对GH4149、GH706、GH738金相图片进行处理，结果表明，该算法效果接近传统软件提取加人为后续加工的效果，省去了重复工作，具有一定的可靠性。     

金属多晶体塑性变形几何分析及双相TiAl基合金的室温塑性

通过对金属多晶体塑性变形几何分析表明,塑性应变量一定时,扫过单位体积晶体的位错线长度与晶粒尺寸成反比,从理论上证明了单位面积晶界所发射的位错线长度与晶粒尺寸无关,而晶粒间协调变形时晶界凸起或凹陷的畸变量与晶粒尺寸成正比。     

复杂金属晶界的准确提取技术

在晶粒度定量评定时,对复杂晶界处理效果差.为解决这一问题,对复杂金属晶界的准确提取技术进行了研究.对金属晶粒度评级的步骤进行分析可知,晶界的准确重建是得到准确定量结果的关键,为此需要解决晶界间断不连续的问题.设计了两种晶界断点连接方法,对比表明,形态学分水岭阈值分割方法的效果更好,但需要解决过度分割和未分割的问题.据此,提出了复杂晶界的准确提取方法,即对区域极小值点进行有效编辑,或在应用watershed变换前在灰度图像上将断点进行连接.     

测定金属抛光面上单位面积晶粒数用面积法和截线法的讨论

本文从组成金属的球形晶粒、圆柱形晶粒,正方体形晶粒出发,运用统计数学,投影几何及几率的理论,分别求出它们所对应的平均截面积和平均截距,确定面积法测定的nA与截线法测定的nL及它们的换算关系。     

晶粒的弗里特直径和平均截距关系的研究

晶粒的平均截距和晶粒的弗里特直径是表示晶粒尺寸的两种方式,二者间必然存在着必然的联系。本文采用了线性回归的方法对ANSI/ASTM E112-77《金属平均晶粒度测量的标准方法》中给出的不同晶粒度级别的晶粒的平均截距和弗里特直径值进行了回归分析,并从理论上进行了推导。我们认为晶粒的平均截距和弗里特直径的关系是高度显著性的线性关系。同时利用我们得到的回归方程将晶粒的弗里特直径转换成晶粒平均截距的方法是切实可行的。     

基于水域生长的超细晶钢金相图像复原方法

针对超细晶钢金相图像中所特有的晶界模糊、晶界缺失等缺陷,提出了一种基于水域生长的图像复原处理方法。根据粘连晶粒形状不规则的形态特征,对粘连目标采用极限腐蚀、目标编号和反复膨胀的方法求取晶界以达到分离粘连晶粒,复原图像的目的。通过与人工图像复原效果对比表明,该方法对缺陷晶粒及其它缺陷目标具有很好的复原和再现效果。高效、便捷地解决了晶界模糊、晶界缺失等问题,为超细晶钢的定量金相分析提供了可靠依据。     

双晶硬质合金WC晶粒分布特征的研究

本文选用4种不同粒度的WC粉,采用典型硬质合金制备方法制备出4批普通合金样品,在4种WC粉中选两种不同粒度的WC粉按照一定的质量配比制备出4批双晶硬质合金样品,用LAMOS Master金相分析软件计算样品金相照片上的WC晶粒截面面积并进行升序排序并得出面积差曲线。结果表明,普通合金样品的面积差曲线无特征峰,双晶粒度样品有特征峰。特征峰的中间位置为粗细WC的分界点,用截线法测出的粗WC与细WC的平均晶粒度与样品所用WC粉对应普通合金样品的WC平均晶粒度一致。将双晶硬质合金样品的显微组织、粗细WC平均晶粒度、粗细WC颗粒数量比及WC粉质量比等数据建立双晶硬质合金的WC组织特征参数。     

晶粒尺寸对Al-Zn-Mg铝合金应力腐蚀敏感性的影响

采用慢应变速率拉伸试验、扫描电镜断口观察和透射电镜晶界微观结构观察及析出相统计等方法,研究了两种晶粒尺寸的Al-Zn-Mg铝合金在3.5%(质量分数)NaCl溶液(pH=6)中的应力腐蚀行为。结果表明:晶粒度大的Al-Zn-Mg铝合金的应力腐蚀敏感性比晶粒度小的合金要高;透射电镜的统计观察分析表明,小晶粒度小的合金的晶界析出相覆盖率高于大晶粒度合金的晶界析出相覆盖率。在一定的晶界析出相面积范围之内,析出相面积分数高的Al-Zn-Mg合金应力的腐蚀敏感性小于析出相面积分数低的Al-Zn-Mg合金。     

一种基于晶界硬化效应的微细切削本构模型

从细微晶粒层面考虑了跨晶界切削、切削颤振等问题,基于晶界硬化效应的霍尔-佩奇定律和常规金属切削本构模型,建立了一种包含材料晶粒平均粒径的微细切削本构模型。通过仿真和切削力试验,对模型的系数进行了修正。研究结果表明,晶粒平均粒径在0.07~0.20 mm时,晶界强化效应较为明显,当晶粒平均粒径超过0.20 mm时,微细切削本构模型对切削力的预测趋势逐渐趋近于常规金属切削本构模型。且随着晶粒平均粒径的增大,常规金属切削本构模型与微细切削本构模型的预测差值逐渐减小。试验数据与理论数据对比验证了微细切削本构模型的准确性。     

金属晶界在高温氧化中的作用

扼要阐述了金属材料晶界在纯金属与合金高温氧化中的 作用.指出金属中晶界面积增加(晶粒尺寸减小)有3种效应：改善合金抗氧化性能的有益的正 效应,相反为负效应以及双重效应.讨论了金属晶界扩散动力学基本方程的参数,如Tamman 温度及晶粒尺寸对其影响、晶粒形状因子(q)、晶界偏聚因子(s)、晶界夹角(θ)对晶界 扩散的影响.最后介绍了晶界作为高速扩散通道对合金晶间内氧化的重要作用.     

爆炸压涂制备纳米氧化锆涂层及其组织与性能研究

运用爆炸压涂技术在钢基体上制备了较大面积的纳米氧化锆涂层。利用扫描电镜、X射线衍射等手段研究了纳米氧化锆涂层的微观组织、孔隙率和晶粒度。结果表明,制备的纳米氧化锆涂层结构致密,涂层的孔隙率为5%;与基体结合紧密;爆炸压涂前后氧化锆成分未发生变化;涂层中的氧化锆仍然以稳定的单斜相存在,不存在立方相;涂层中的氧化锆晶粒与粉末晶粒尺寸基本一致。爆炸压涂制备的陶瓷涂层能够保持纳米粉末材料的尺寸和特性。     

Precipitation location of secondary phase and microstructural evolution during static recrystallization of as-cast Ti-25V-15Cr-0.3Si titanium alloy

The microstructural evolution and precipitation location of the secondary phase of an as-cast Ti-25V-15Cr-0.3Si titanium alloy were investigated via isothermal compression experiments and heat treatment. The average aspect (length-to-width) ratio, average area and size of the grains at different heat treatment temperatures and holding time were analyzed and the effects of deformation and annealing time on the grain area and size were considered. It was found that the grain size was strongly influenced by the height reduction and holding time. Grain growth was significant when annealing time increased from 10 min to 2 h at 950 °C and height reduction of 30%; however, grain growth was minimal at annealing time between 2 and 4 h. Many dispersion particles were observed to form in continuous chains; the precipitation location was confirmed to be along initial grain boundaries, and the dispersion particles were identified to be Ti₅Si₃ phase by TEM.     

现行标准中有关“粒度”概念的分析

颗粒的粒度与测量方法密切相关，我国现行磨料粒度检测标准采用不同的粒度检测方法，所得到的“粒度”概念不同。《GB／T2481．1—1998》（或GB／T2481．1—2009）、《GB／T9258．2—2000》、（（GB／T6406--1996》采用筛分法测粒度，测得的“粒度”实际上是颗粒在筛面上的投影相距最远的两对边切线间的距离。《GB／T2481．2—1998》、《GB／T9258．3-2000》采用自然沉降法及光透沉降法测粒度，测出的“粒度”是用与颗粒有相同沉降速度的同质球体的直径来表征的，称为“斯托克斯当量直径”。《JB／T7990--1998》规定用图像分析仪或显微镜测量粒度，显微镜法测量的“粒度”是以颗粒投影的“最大宽度”来表征的，而用图像分析仪测量的“粒度”指的是“等面积圆直径”，即，用与颗粒投影面积相等的圆的直径表征颗粒粒度。     

基于元胞自动机的三维晶粒生长动力学研究

本文基于热力学转换机制和能量跃迁原理,采用Metropolis算法改进的元胞自动机模型,对AZ31镁合金三维晶粒长大过程进行仿真研究,并对其晶粒尺寸与晶粒长大动力学进行统计分析。仿真结果表明:采用改进转变规则后的元胞自动机模型更加接近于实际三维晶粒的正常长大过程。在模拟过程中,系统总自由能降低,不同时刻晶粒尺寸均呈现正态分布。晶粒直径与平均晶粒直径的比值R/Rm≈1.0的晶粒分布最多,满足晶粒演变最小能量准则。分析晶粒长大动力学可知,三维晶粒长大遵循晶粒演变过程中平均晶粒尺寸随时间变化的关系,晶粒长大指数为0.47941,非常接近于理论值0.5。通过实验对AZ31镁合金保温过程中晶粒尺寸变化规律进行研究,进一步验证了本文建立的三维元胞自动机模型的可靠性与准确性。     

热连轧GH4169合金的晶粒长大行为

对热连轧(HCR)GH4169合金在固溶处理过程中晶粒长大行为进行系统研究。结果表明,该合金?相溶解温度在990～1000℃之间,δ相对晶粒长大有显著阻碍作用,在低于δ相溶解温度进行固溶处理时,析出的δ相使得晶粒长大缓慢;在高于δ相溶解温度以上时,晶粒随温度的升高快速长大。晶粒长大动力学表明:在高于δ相固溶线温度以上进行固溶处理时,晶粒生长指数随着固溶温度的升高而增加;固溶处理温度为1000和1050℃时的晶粒长大激活能为223.849kJ/mol,晶粒长大机制为自扩散过程控制机制,并建立了相应的晶粒长大动力学方程。     

SIMULATIVE INVESTIGATION OF GRAIN BOUNDARIES IN NiAl ALLOY

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＮｉＡｌａｌｏｙｗｉｔｈａＢ２ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｓａｈｉｇｈｍｅｌｔｐｏｉｎｔ（１６３８℃），ｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ（５．８６ｇ／ｃｍ３），ｈｉｇｈｍｏｄｕｌｅ（２９４ＧＰａ）ａｎｄｈｉｇｈｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｃｏ...     

退火工艺与碳含量对Monel 400合金组织稳定性的影响

研究了Monel 400合金在不同碳含量(0.004%～0.100%C)、不同退火温度(750～950℃)和退火时间(10～60 min)下晶粒长大的规律和组织均匀性。结果表明：Monel 400合金在900℃以上退火时，晶粒长大的速度更快，组织均匀性随退火温度的升高而变差；退火时间在30 min之内时，晶粒长大速度较快，组织均匀性逐渐变差，晶粒长大到一定程度后，其长大速度降低，组织均匀性略有改善；在800～850℃退火10～20 min可以得到晶粒相对细小且较为均匀的组织。根据Anelli改进模型建立了6种不同碳含量Monel 400合金在750～950℃退火过程中的晶粒长大方程。     

半固态LY11铝合金的组织演变研究

对LY11合金的应变诱发熔化激活法(SIMA)制备工艺进行了研究，定量分析了变形量(ε)、等温温度(Ti)、保温时间(t)等工艺参数和预处理技术对晶粒尺寸、分形维数和晶粒尺寸分布等的影响，讨论了晶粒的大小、形状、尺寸分布的演变规律。结果表明：变形量对晶粒大小、形状的变化影响极大，要获得细小、近球形的晶粒需足够的变形程度；升高等温温度和延长保温时间会促使晶粒长大、球化；所有试样的晶粒尺寸呈正态分布，随着变形量的减小、等温温度的升高和保温时间的延长，峰值点附近晶粒的数目逐渐减小，尺寸逐渐增加；冷、热变形预处理条件对组织演变产生一定的影响，给试样施加变形是SIMA工艺的必要步骤。     

基于超声搅拌的铝合金焊缝晶粒细化方法

细化焊缝晶粒可以显著提高焊缝的力学性能并可以有效防止凝固裂纹的产生. 由于板件在焊接过程中被牢固的固定在夹具上,通过超声振动待焊板件以细化晶粒的方法受到了很大的限制. 文中设计了一个全新的基于超声能量的焊缝晶粒细化方法,即将一根超声探针直接插入焊接熔池并进行超声搅拌. 结果表明,该方法在6061铝合金焊缝中得到了非常理想的晶粒细化效果. 晶粒细化范围随超声搅拌振幅的增大而增大,但晶粒尺寸随焊接速度的增大没有明显变化. 另外,6061铝合金超声搅拌焊缝的晶粒细化是通过异质形核和枝晶破碎两个机制共同作用实现的.     

静态再结晶过程的元胞自动机模拟（Ⅱ）——晶粒尺寸和边数的变化

根据元胞自动机的模拟结果,研究了静态再结晶过程中晶粒尺寸和晶粒边数的变化情况及分布规律。结果表明：在整个再结晶过程中,单个形变晶粒的消失速度和单个再结晶晶粒的生长速度呈现随机性;但品粒的平均直径随着时间先明显减小后小幅增加;虽然晶粒的尺寸分布不均,但此再结晶过程不会形成超大尺寸的晶粒。再结晶完成时,形变量越大,晶粒平均直径越小;晶粒边数的分布呈现正态分布的特征。本研究进一步加深了对再结晶过程的认识。