喷射成形含铌M3型高速钢组织与性能研究

采用喷射成形快速凝固技术制备了M3型高速钢和以Nb代V的M3型高速钢.利用SEM(EDS),XRD,OM,TEM,HRTEM研究了Nb对M3型高速钢组织的影响和其组织演变.结果表明,喷射成形消除了宏观偏析,细化了组织,以Nb代V,可在共晶反应前析出MC型碳化物,使其球形化、均匀分布,由于消耗大量C,共晶M2C碳化物数量减少,促使更多W和Mo固溶进基体.均匀分布的高热稳定性含Nb-MC型碳化物能阻碍奥氏体化过程中晶粒长大,但难以固溶,使得回火过程中主要析出与基体共格的M2C型碳化物.喷射成形含Nb钢硬度和弯曲强度高于ASP23钢,大量硬质MC碳化物易于产生应力集中,使其韧性稍低于ASP23.     

奥氏体化保温时间对高速钢工作辊组织和耐磨性的影响

制备了高碳高钒系高速钢辊环，通过SEM、EDS、XRD分析以及硬度测量研究了奥氏体化保温时间对高碳高钒系高速钢轧辊材料的组织和耐磨性的影响。结果表明，随着奥氏体化保温时间的增加，在铸造过程中形成的M3C型碳化物逐渐溶解或向M2C型碳化物转变；MC型碳化物在晶内逐渐析出，且随着奥氏体化保温时间的延长逐渐圆整为粒状或棒状。在奥氏体化保温过程中，M2C型碳化物按如下公式发生分解：M2C＋γ-Fe→MC＋M6C；未溶的大块M3C型共晶碳化物是高速钢试样耐磨性差的原因，随着奥氏体化保温时间的增加晶内不断析出的MC型碳化物是高速钢试样耐磨性提高的主要因素；长度〈100μm、宽度〈20μm的条状碳化物在磨损过程中不易脱落。     

镍基高温合金粉末颗粒的凝固组织研究

本文按粒度分级研究了PGH95镍基高温合金粉末颗粒的显微组织和析出相。随着粉末颗粒尺寸减小,冷却速度增加,颗粒的凝固组织从树枝晶为主的方式逐渐转变为胞状晶为主方式。主要析出相为MC型碳化物,其形态随颗粒尺寸不同而呈多样性。还发现少量硼化物,Laves相和一次γ′相,它们往往与MC碳化物伴生存在,粉末颗粒中相析出特征与其成分,凝固条件、显微组织密切相关。     

新型定向凝固高温合金DZ68中的碳化物

用扫描电镜、透射电镜和电子探针等研究一种新型定向高温合金DZ68中的碳化物。结果表明,铸态DZ68合金碳化物主要是MC型,以汉字状和块状分布于晶内和晶界。热处理态DZ68合金碳化物是MC型和M23C6型,其中MC型碳化物以颗粒状和短棒状在晶界和晶内分布;而M23C6呈针状在晶内和颗粒状在晶界析出。     

添加Nb元素对耐热不锈钢组织和硬度的影响

采用高频感应加热设备熔配合Nb量为0～2.0％的耐热不锈钢样品.研究了Nb含量对耐热不锈钢基体组织、碳化物形态及合金硬度的影响规律.结果表明:随着Nb含量的增大,奥氏体枝晶形态由粗大枝晶→等轴晶→细小枝晶→粗大枝晶转变;碳化物由粗大长条状→细小短棒状/点块状→连续网状形态转变;相应的,合金硬度则呈现出先增大后减小的趋势,硬度值在125～175 HB之间.     

WC溶解对WCp/钢基表层复合材料组织和性能的影响

利用V-EPC法制备了WC颗粒增强钢基表层复合材料.通过金相、扫描电镜、XRD、显微硬度及冲击磨料磨损性能测试等手段重点研究了在预制层中添加镍基自熔合金粉末(Ni6025 WC)后,WC在基体中的溶解对复合材料组织和性能的影响.结果表明,WC在复合层中全]溶解使复合层基体中出现珠光体,残留奥氏体,马氏体以及M6C型碳化物,经分析知该M6C型碳化物为Fe3W3C.本试验得到的试样显微硬度与同类WC/钢基表层复合材料相比显著降低,冲击磨料磨损下的体积磨损率也较高.这些均表明WC在基体中过度溶解和Fe3W3C在基体中的含量较多时,复合材料的性能较差.     

高铬白口铸铁中碳当量对抗磨性能的影响

高铬白口铸铁的共晶显微组织与普通白口铸铁的共晶组织不同,其中不连续的条块状共晶铁、铬碳化物M7C3占25%左右,与富铬的二次碳化物位于金属基体奥氏体或其转变产物中,而后者的M3C碳化物能占到48%,可看作渗硫体基体或海锦状渗碳体,里面镶嵌奥氏体转变产物,所以共晶型高铬白口铸铁的韧性比普通共晶型白口铸铁好,共晶组织中碳化物的短小空间对共晶奥氏体基体起到良好的保护作用,在高应力磨料磨损条件下,过共晶高铬白口铸铁中的大块状初生M7C3碳化物能很好地抵抗磨粒对抗磨件施加的法向压力和切向剪切力,不易断裂,故而抗磨性能较好.     

淬火工艺对M390刀具钢力学性能的影响

采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等研究了经不同工艺淬火后M390刀具钢的物相、显微组织、硬度及拉伸性能。结果表明：随淬火温度从1100℃升高到1200℃,M390刀具钢的基体组织依次由铁素体为主转变为马氏体为主,再到马氏体与残留奥氏体的混合,而晶粒尺寸未发生明显变化,碳化物类型均为M₇C₃和M₂₃C₆;1150℃保温30 min水淬后基体组织以马氏体为主,含有少量的残留奥氏体,相连碳化物占比与圆度值均最小,硬度达到峰值62.38 HRC,抗拉强度与断裂应变总量分别为1121.88 MPa和3.25%,强韧性匹配最优。     

含稀土轧辊用高速钢淬回火过程微观组织转变

利用金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及能损谱(EELS)等手段,研究了含稀土轧辊用高速钢在1100℃淬火和550℃两次回火热处理过程的微观组织变化特征,重点探讨了碳化物行为。结果表明,淬火加热过程中热稳定性较高的MC和M6C型一次共晶碳化物难以溶解,亚稳态的M2C型一次共晶碳化物则发生分解反应得到MC和M6C两种碳化物,分解形成的M6C较MC量多且尺寸较大,小颗粒MC包含在M6C之中;淬火基体组织由马氏体和残留奥氏体组成,淬火马氏体既有板条马氏体也有孪晶型马氏体。经两次回火后,残留奥氏体得以有效消除,大量细小富V的MC型二次碳化物弥散析出产生二次硬化现象。     

25-12型奥氏体耐热铸钢长期服役过程中碳化物的演变现象

N，Nb和RE微合金化的25－12型奥氏体耐热铸钢长期使用后，奥氏体中析出的二次碳化物数量明显增加，晶界附近无析出区现象逐渐消失；部分M23C6已转变为M6C，M6C总是与奥氏体基体以及二次碳化物M23C6保持[114]M6C//[110]A//[110]M23C6孪晶取向关系，探讨了合金元素及服役条件对碳化物演变的影响。     

Effect of Gravity on Directionally Solidified Structure of SuperalloysEI北大核心CSCD

分别利用常规下抽拉法与新型上提拉法进行不同方向的高温合金定向凝固实验,对比研究重力对单晶铸件凝固组织的影响。结果表明,在常规下抽拉法实验的向上凝固过程中,容易出现雀斑、γ/γ’共晶上聚和籽晶回熔紊乱等问题。原因是糊状区内液体由于元素偏析引起密度减小,在重力作用下形成了上重下轻的失稳状态并引起对流。而通过新型上提拉法实现的顺重力凝固过程中,密度减小的液体处于糊状区上端,形成上轻下重的稳定状态,使重力的作用由失稳因素转化为维持稳定的因素,抑制了液体对流的产生与发展。采用新型上提拉法制备的单晶铸件中彻底消除了雀斑缺陷,抑制了γ/γ’共晶组织的向上聚集,也保证了低密度籽晶稳定的回熔和外延生长。顺重力定向凝固技术从根本上消除了重力对高温合金定向凝固的不良影响,有希望发展成为新一代的先进单晶叶片成型技术。     

熔体轧制成形凝固特征参数的确定

根据热平衡原理和液体轧制成薄带显微组织中晶粒尺寸，稳定冷却速度，凝固速度，界面传热系数等几个重要的凝固参数。计算结果表明，液体轧制过程中熔体传热属于理想冷却与牛顿冷却之间的中间冷却方式，冷却速度达１０＾６Ｋ／ｓ，传热系数达１０＾６Ｗ．ｍ＾－２．Ｋ＾－１数量级，凝固速度为３．３４ｍ／ｓ。     

Fe含量对快凝铝铁合金凝固过程的影响

用热力学及非平衡动力学理论研究了Ｆｅ含量对快速凝固铝铁高温合金的显微组织及快凝过程的影响机制。结果表明：随着铁含量的增加，快凝条带中的微胞晶区（ＺｏｎｅＡ）体积分数呈下降趋势；由于合金中存在初生相，从动力学上减弱了合金的过冷及凝固速度。     

一炉双流连续定向凝固方法

阐述了自制的一炉双流连续定向凝固装置的原理及特点，对不同拉速下纯铝铸锭的表面状态及凝固组织进行了研究。结果表明，拉坯速度慢或固液界面靠近结晶器出口处，表面质量好；拉坯速度增加，柱状晶的数目经历由少增多的过程。     

Dynamic instabilities of rod-like eutectic growth patterns: A real-time study

We present a real-time experimental study of the rod-like growth patterns formed during directional solidification in a non-faceted transparent eutectic alloy, succinonitrile–(d)camphor. Slightly convex isotherms were used to slowly increase the pattern spacing λ from an appropriate starting value to the threshold spacing for rod elimination or rod-splitting instabilities allowing a quantitative determination of these thresholds as a function of the solidification rate V. We show that the threshold spacing for rod splitting obeys the general λ ～ V^?1/2 scaling law of eutectic growth, whereas the threshold spacing for rod elimination deviates from this law at low V, exhibiting the same overstability effect as previously reported for lamellar eutectic patterns. We demonstrate that topological defects (walls between hexagon domains) play an important role in rod-splitting processes. We also describe a spatially incoherent mode of oscillation that we observed in disordered rod-like patterns.     

Application of fused visual and thermal images in monitoring and evaluation of welding processes

This article presents the application results of different methods of merging images recorded using vision cameras and thermal imaging cameras. The images were recorded during the evaluation of a welding process. The object of observation was the welding arc and the welded joint during its cooling phase. Images recorded during GMA welding on two different welding stations have been taken into account. The observations have been conducted using cameras equipped with different optics systems. This article presents an analysis of the influence of different parameters of the optics systems on the resulting fused images. The analysis also considers the pre-processing method to ensure correct matching of images. The study shows that the fused image contains aggregated information useful in online monitoring and quality evaluation of the welding process.     

用改进的浓化时间法预测大型钢锭的宏观偏析

从宏观偏析产生的物理原理出发,对浓化时间法加以改进,并利用改进的浓化时间法对大型钢锭凝固过程中的碳偏析进行了计算。该方法计算简便、计算时间短、物理意义清晰,实现了对钢锭凝固时溶质富集过程的模拟。     

基于Thermo-Calc及T-f_S-C_L耦合方法预测Biot≤0.1的合金凝固路径(英文)

将二元合金枝晶凝固传输模型及相应的T-fS-CL耦合求解方法扩展到描述多元合金在Biot≤0.1条件下的凝固。基于提出的扩展模型及算法,提出一种考虑传热影响的预测Biot≤0.1合金凝固路径及微观偏析的方法。该算法与Thermo-Calc热力学计算软件接口程序TQ6相耦合,用于实时计算每次迭代需要的热力学数据。Al-2Si-3Mg三元合金实例计算证实提出的模型及算法和凝固路径与微观偏析预测方法的实用性与可靠性,Al-5.17Cu-2.63Si三元合金凝固实验结果与预测结果的取得较好的一致性。     

Formation of macroscopically phase separated Cu-colored melt-spun ribbon in (Fe0.5Cu0.5)100−xBx (x = 0, 5, 10, and 20) alloys

The microstructure of a rapidly solidified melt-spun ribbon of binary Fe-Cu and ternary Fe-Cu-B alloys was investigated. The duplex structure composed of Fe-B-rich and Cu-rich alloys was formed by liquid phase separation of Fe-Cu-B alloys regardless of the B content. We found that the element Cu shows a strong tendency to segregate on the surface of Fe-Cu-B alloy ribbons, resulting in the formation of a macroscopically phase-separated Cu-colored cover layer/core structure.     

单晶镍基高温合金的非平衡凝固

单晶高温合金具有优异的高温力学性能。本文着重介绍单晶高温合金的非平衡凝固方面的部分有趣的研究结果:包括固液界面的形态选择,从而提示如何合适控制定向凝固工艺参数;在大温度梯度下和在侧向约束条件下的定向凝固,首次发现存在一个无(γ+γ′)共晶区和TiC的上浮现象;在加快冷却速度时,还发现从未报导过的TiC的奇异形态以及其它一些亚稳相。