应变速率和环境介质对2205双相不锈钢应力腐蚀开裂行为的影响

通过慢应变速率试验,研究了应变速率对2205双相不锈钢在3种环境介质中应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响。结果表明：当应变速率为1.5×10^-5 s^-1时,2205双相不锈钢在蒸馏水和在海水溶液中未发生SCC,其在含Cl^-海水混合溶液中的拉伸断口呈典型的SCC形貌特征;在含Cl^-海水混合溶液中,当应变速率大于2×10^-5 s^-1时,2205双相不锈钢的应力腐蚀敏感性系数小于25%,处于安全区,当应变速率为1×10^-5～2×10^-5 s^-1,其应力腐蚀敏感性系数处于危险区,2205双相不锈钢可能会发生SCC,当应变速率减小至1×10^-5 s^-1时,其应力腐蚀敏感性系数为25%～35%,处于危险区和脆断区,2205双相不锈钢会发生SCC。     

2507超级双相不锈钢的流变应力本构关系及热加工图

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了热变形温度为950~1200 ℃、应变速率为 0.01~10 s^-1条件下2507超级双相不锈钢的热压缩变形行为,并借助光学显微镜观察了不同变形过程中的微观组织演化。基于试验数据分析,建立2507超级双相不锈钢的流变应力本构关系及热加工图。结果表明:流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而逐渐降低,在高应变速率下,流变曲线出现“类屈服平台”。试验钢的热变形激活能为414.57 kJ·mol^-1,应力指数为4.18,峰值应力本构方程为ε·=3.69×10¹⁵[sinh(0.0101σ)]^4.18exp-414.57RT,根据微观组织分析及热加工图确定出试验钢的最佳热加工区域为热压缩温度1060~1120 ℃,应变速率0.01~0.1 s^-1。     

基于热加工图的双相不锈钢热成形机制及工艺优化

采用Gleelbe-3500热力模拟试验机对2507双相不锈钢在900～1 150℃,以0.01～10 s^-1的应变速率进行了单向热压缩试验,以研究热变形参数对其热加工行为的影响。根据热压缩变形时的真应力-真应变曲线获得双相不锈钢基于动态材料模型理论的热加工图,并通过金相检验对热加工图进行验证。结果表明：2507双相不锈钢的真应力-真应变曲线有两个特征,即高温或应变速率较大时的动态回复和低温或应变速率较小时的动态再结晶。根据热变形方程计算得到该双相不锈钢的热变形激活能Q为473.01 kJ/mol,并构建了峰值应力本构方程。结合不同变形条件下的应力-应变曲线和显微组织,建立了2507双相不锈钢的热加工图,并确定了其最佳的热加工工艺区间为变形温度950～1 100℃,应变速率0.01～0.85 s^-1,该区域的功率耗散系数均大于0.3,发生了明显的奥氏体动态再结晶。     

深冷处理对合金铸铁组织及耐磨性能的影响

采用OM、SEM、XRD、摩擦试验等分析手段研究了合金铸铁在淬火+回火后增加深冷处理工艺对组织及耐磨性能的影响。结果表明:深冷处理前后合金铸铁的石墨形态均主要以A型为主,级别为5级,深冷处理后马氏体晶界上析出超微细碳化物,残留奥氏体的体积分数由19.6%减小为14.8%,使得合金铸铁的硬度增加了3 HRC;深冷处理后合金铸铁在25~100 ℃的平均热膨胀系数由13.34×10^-6 K^-1减小至10.97×10^-6 K^-1,材料随温升其性能稳定性较好;同工况油润滑条件下,深冷处理后的合金铸铁磨损体积和摩擦因数小于未深冷的合金铸铁。     

固溶温度及时间对高氮不锈钢耐蚀性能的影响

使用真空感应炉+电渣重熔炉在0.08 MPa下制备了氮含量0.54%的高氮无镍奥氏体不锈钢,热轧后分别在800、900、1000、1100、1200 ℃下保温不同时间,研究在不同固溶工艺下试验钢的显微组织和耐蚀性。采用动电位极化曲线研究不同固溶工艺下高氮不锈钢在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能,并在6%FeCl₃溶液中浸泡8 d后计算其质量损失率和腐蚀速率。结果表明,固溶对高氮不锈钢组织及耐蚀性能的影响很大,经1000、1100 ℃热处理后的试验钢为单一的奥氏体组织;未经热处理和经800、900 ℃热处理的试验钢组织中存在析出相Cr₂N;经1200 ℃热处理的试验钢从奥氏体中析出了铁素体组织;1100 ℃下保温1 h的试验钢耐蚀性最好,腐蚀速率仅为1.35×10^-5 g·cm^-2·h^-1;800 ℃保温3 h后试验钢的耐蚀性最差,腐蚀速率高达8.18×10^-4 g·cm^-2·h^-1;而316L不锈钢的耐蚀性能介于两者之间,腐蚀速率为1.24×10^-4 g·cm^-2·h^-1。     

Ni-Ti-Nb合金的热物理性能的测定

对Ni-Ti-Nb宽滞后形状记忆合金的热膨胀系数、比热容、热扩散率和导热系数的测定和分析结果表明,Ni47Ti44Nb9合金在30℃～300℃之间的平均线膨胀系数为11.43×10-6/℃。从热膨胀系数温度的曲线和比热容温度的曲线可以看出,这两条曲线相似且变化趋势相同。除了在80℃～120℃之间导热系数有波动外,导热系数曲线与热扩散率曲线基本上一致。     

2209双相不锈钢的热加工图和软化机制

通过对2209双相不锈钢进行热压缩试验,分析不同变形温度及变形速率对应力应变曲线的影响,构建2209双相不锈钢的本构方程及热加工图,分析得出温度1 060～1 120℃、应变率0.35～0.39 s^-1以及温度1 120～1 200℃、应变率0.42～0.46 s^-1适合进行加工。对2209双相不锈钢在0.1 s^-1应变速率,950℃和1 150℃两种条件下的热压缩试样进行EBSD测试,获得了对应的再结晶晶粒,亚结构和变形晶粒比例,分析了材料的软化机制,进一步验证了热加工图的准确性。     

高强油井管用钢高温性能研究

针对550 MPa级高强稠油热采井套管断裂失效的问题,对套管用钢的高温力学性能和蠕变性能进行了研究。在不同温度下对试验钢板进行了高温拉伸和蠕变试验,利用SEM和TEM观察了试样组织及断口形貌。结果表明：试验钢板在350℃时,屈服强度和抗拉强度下降约8%,蠕变速率1.46×10^-6 h^-1;在400℃时,屈服强度和抗拉强度下降约18%,蠕变速率5.34×10^-6 h^-1;随着拉伸试验温度的升高,由于碳化物和析出相的影响,试样断口的孔洞尺寸明显增大,造成性能下降;Cr、Mo的强碳化物析出物对位错滑移的阻碍作用提高了试验钢的抗蠕变性能。     

Super304H奥氏体不锈钢的高温抗氧化性能

对Super304H奥氏体不锈钢在550～800℃进行高温氧化试验,结合氧化动力学规律去研究Super304H奥氏体不锈钢的氧化机理。结果表明,Super304H奥氏体不锈钢在550～800℃氧化质量增加曲线遵循抛物线规律,在750～800℃时60 h以内氧化质量增加趋势最明显,100 h后质量增加高达0.005 mg·mm^-2。在550～750℃逐渐生成致密的氧化膜,主要由Cr₂O₃和Fe_3-xCr_xNiO₄混合氧化物和少量CuCrMnO₄构成。升高温度会促进Cr的选择性氧化,使得Cr₂O₃保护膜开裂,800℃时暴露出的Fe基体与氧原子反应生成瘤状Fe₃O₄,氧化膜厚重并伴有剥落现象。应变速率为3.2×10^-4 s^-1时,不锈钢的抗拉强度随氧化温度升高而降低,600℃的抗拉强度最大,达350 MPa; ...     

碳含量对Fe-13.5Mn-C合金组织及线膨胀系数的影响

探讨了碳含量对固溶处理后的Fe-13.5Mn-C合金的组织、力学性能、平均线膨胀系数的影响。采用金相显微镜、X射线衍射仪观察和分析了固溶处理后Fe-13.5Mn-C合金显微组织和相的差异,利用Formastor-Ⅱ型热膨胀相变仪测定了固溶处理后Fe-13.5Mn-C合金的平均线膨胀系数。结果表明:随着碳含量的增加,固溶处理后γ、ε-M含量升高,α’-M含量降低。碳含量的增加导致冲击韧性下降,含碳量0.24%合金的硬度最高。含碳量为0.1%、0.24%、0.38%的Fe-13.5Mn-C合金,随着碳含量的增加,平均线膨胀系数升高,分别为21.3×10-6℃-1、24.9×10-6℃-1、26.1×10-6℃-1,含碳量0.38%的合金与6063铝合金的平均线膨胀系数更为相近。     

固溶工艺对Ni-Cr-Al-Fe合金电学性能及屈服强度的影响

对合金丝材进行了不同温度和时间的固溶处理,探究了固溶参数对晶粒尺寸、电阻率、电阻温度系数及屈服强度的影响规律,对比了固溶态和时效态合金的性能差异。结果表明:提升固溶温度或延长保温时间,均使电阻率升高、电阻温度系数下降,有利于改善合金的电学性能;合金晶界移动激活能为674.25 kJ/mol,晶粒生长动力学方程为:D-^3.3_t=3.80×10³⁰texp-8.11×10⁴T;屈服强度与晶粒尺寸存在关系式:Rp0.2=341.19+354.64D^-0.5_t;通过950 ℃×7.5 min+430 ℃×0.5 h固溶时效处理后,合金的屈服强度为445 MPa,电阻率为132.2 μΩ·cm,电阻温度系数为2.2×10^-6℃^-1,满足制备精密电阻元件的要求。     

Ti-22Al-25Nb合金板材高温拉伸变形行为的本构模型

在1203～1283 K的温度范围内,以20 K的温度间隔对O相Ti-22Al-25Nb合金进行了等温单向拉伸试验,应变速率为2.5×10^-4、5.0×10^-4、1×10^-3、2×10^-3、4×10^-3、1×10^-2和5×10^-2 s^-1,并对不同变形温度下的试样组织进行了表征。通过实验结果,确定了本构模型的材料常数;α₂+B2/β+O三相区(1203～1243 K)和α₂+B2两相区(1243～1283 K)的拉伸变形激活能分别为845 165和412 779 J/mol。构建了Arrhenius本构模型来描述Ti-22Al-25Nb合金在不同温度下的拉伸变形行为。     

冷却速率对2507超级双相不锈钢σ相析出的影响

利用Gleeble 3500热模拟试验机对2507超级双相不锈钢进行了连续冷却试验,采用金相显微镜和扫描电镜电子背散射模式分析了冷却速率对超级双相不锈钢σ相析出的影响。研究结果表明,在连续冷却过程中,冷却速率显著影响2507双相不锈钢σ相的析出含量,冷却速率越小,σ相的析出量越多;冷却速率超过2.0℃/s能阻止2507超级双相不锈钢析出σ相。     

固溶温度对2507双相不锈钢组织与耐蚀性能的影响

通过定量金相法、电化学试验和慢应变速率拉伸试验研究了固溶温度对2507双相不锈钢组织和耐腐蚀性能的影响,通过超景深观察了拉伸断口裂纹在2507双相不锈钢两相组织中的分布。结果表明,随着固溶温度的升高,2507双相不锈钢中铁素体相含量升高奥氏体相含量降低,1050℃时两相分布比较均匀相比例接近1∶1,有较好的抗点蚀和应力腐蚀性能;1000℃时有少量σ相在铁素体与奥氏体相界析出;此外2507双相不锈钢拉伸断口裂纹优先在铁素体中产生和传播,并终止于奥氏体。     

锻造工艺参数对H13热作模具钢性能的影响

采用不同的始锻温度、终锻温度和锻造比进行了H13热作模具钢试样的锻造试验,并进行了热疲劳性能和高温耐磨损性能的测试与对比分析,研究了锻造工艺参数对H13热作模具钢性能的影响。结果表明:随着始锻温度从1050℃增加至1150℃、终锻温度从825℃增加至925℃,H13热作模具钢的热疲劳级别和高温磨损体积均先变小、后变大,即其热疲劳性能和高温耐磨损性能均先变好、后变差;当锻造比从3增加至7,H13热作模具钢的热疲劳级别和高温磨损体积均先变小、后基本不变,即其热疲劳性能和高温耐磨损性能均先变好、后基本不变。H13热作模具钢的始锻温度优选值为1125℃、终锻温度优选值为900℃、锻造比优选值为5。与始锻温度1050℃相比,1125℃始锻时,试样的热疲劳级别数值减小4级、高温磨损体积减小16×10^-3 mm³;与825℃终锻相比,在900℃终锻时,试样的热疲劳级别数值减小6级、高温磨损体积减小20×10^-3 mm³;与锻造比为3时相比,锻造比为5时,试样的热疲劳级别数值减小2级、高温磨损体积减小6×10     

热处理对Fe-36Ni因瓦合金箔热膨胀及力学性能的影响

研究了60 μm厚Fe-36Ni因瓦合金箔冷轧态、退火态及淬火态的热膨胀行为及力学性能演变规律和作用机理。结果表明,冷轧态合金具有最小的热膨胀系数,淬火态次之,退火态热膨胀系数最大;热处理可有效提高合金的居里温度T_c,从而增大使用温度范围,900 ℃保温1.5 h淬火试样具有最优的热膨胀性能($\bar{α}$_{(20-100 ℃)}=1.02×10^-6 K^-1,T_c=276 ℃),自由取向晶粒的增加是导致合金热膨胀系数增大的原因。与冷轧态相比,热处理后合金发生完全再结晶,并产生退火孪晶伴随有晶粒尺寸的变化和∑3ⁿ晶界比例快速升高,其中800 ℃保温1.5 h淬火试样的晶粒最细小(6.6 μm),∑3ⁿ晶界占比最高,具有最高的屈服强度(267 MPa)和抗拉强度(414 MPa)。淬火处理试样的综合性能优于退火试样。相同热处理方式下,升高热处理温度,一方面降低热膨胀系数,提高居里温度;另一方面也降低了强度。     

纳米AlN对低温陶瓷结合剂性能的影响

本文探讨了纳米AlN对Na2O-B2O3-SiO2硼硅酸盐玻璃体系陶瓷结合剂性能的影响。利用差热分析仪、X-射线衍射仪等仪器,在不同烧成温度及气氛条件下,测试陶瓷结合剂的热性能、XRD、耐火度、抗折强度,以及线膨胀系数等性能,结果表明：在氩气气氛下纳米AlN会促使陶瓷结合剂中产生析晶;添加纳米AlN质量分数w为6%时,结合剂的烧结温度范围增加30℃;氩气气氛下,烧成温度为710℃,添加纳米AlN质量分数w为6%时,结合剂的抗折强度最大,达到35.64 MPa;纳米AlN加入使结合剂的线膨胀系数下降,添加质量分数w（AlN）为6%时,结合剂的平均线膨胀系数最小为4.99×10^-6℃^-1。     

熔融镍渣等温氧化动力学研究

研究了富铁熔融镍渣在空气气氛下的等温氧化动力学行为。利用高温激光共聚焦显微镜(HT-CLSM)确定三元碱度0.6调质镍渣的实际熔融温度(液相线温度)为1488℃。通过管式炉等温氧化试验，获取温度1500～1575℃下熔融镍渣氧化过程Fe²⁺浓度-时间曲线，采用微分法和Arrhenius方程计算出熔渣中Fe²⁺的氧化反应级数为1.45～1.26，表观活化能为286.83 k J/mol，明确熔融镍渣氧化动力学主要受扩散传质控速。基于双膜理论和渗透理论，估算出1500～1575℃熔渣中氧的扩散系数分别为2.02×10^-9～4.42×10^-9 m²/s和0.50×10^-9～2.19×10^-9 m²/s，双膜理论估算出的氧扩散系数更具参考意义。     

AZ31/AZ61/AZ91镁合金超塑性压缩变形的本构方程

对再结晶退火后的AZ31、AZ61、AZ91镁合金进行热压缩试验，研究该系列镁合金在变形温度423～673 K和应变速率1×10^-4～1×10^-2 s^-1范围的超塑性行为，分析工艺参数、显微组织和超塑性行为之间的关系。试验结果表明，在673 K和1×10^-2 s^-1的初始应变速率下，该系列镁合金的应力应变曲线表现为明显的超塑性特征，其应变速率敏感指数分别为0.25、0.23、0.24，超塑性变形激活能分别为105.8、165.4、126.2 kJ/mol，接近其晶界自扩散活化能，并由此建立相应的超塑性压缩本构方程。     

海水淡化泵用2507超级双相不锈钢铸件的焊接修复工艺

使用2507超级双相不锈钢铸造海水淡化泵的承压铸件,通过焊条电弧焊对铸件出现的缺陷进行焊接修复。确定海水淡化泵用2507超级双相不锈钢铸件的合理焊接修复工艺参数,用于指导海水淡化泵用2507超级双相不锈钢铸件的生产。结果表明,采用E2594-16焊条,热输入控制在1 800 J/cm以下,层间温度控制在≤100℃,焊后经过1 080℃固溶处理可以得到较优的修复质量。