新型奥氏体耐热钢CHDG-A的动态再结晶行为及其动力学模型

进行新型奥氏体耐热钢(CHDG-A)的热压缩实验,研究了在900~1100℃、应变速率为0.01-10 s^-1条件下这种钢的热变形特征。结果表明:随着变形温度的提高或应变速率的降低这种钢的流变应力显著降低。基于Arrhenius模型构建了这种材料的本构方程,得到CHDG-A热变形激活能Q为515.618 kJ/mol。微观组织分析结果表明,动态再结晶(DRX)是该材料在实验热变形条件下最主要的软化方式,DRX形核主要通过晶界弓出,变形温度的升高和应变速率降低均有利于再结晶形核。基于真应力-应变曲线求得动态再结晶用Z参数表示的峰值和临界值(σ_p、ε_p、σ_c和ε_c),并确定了ε_c/ε_p,σ_c/σ_p的比值分别为0.52和0.98。同时,还基于Avrami方程建立了CHDG-A的DRX动力学模型。     

各向同性均质弹塑性材料圆棒试样单向拉伸试验变形特性与应力应变本构关系的相关性分析

针对各向同性均质弹塑性材料圆棒试样单向拉伸试验,分别从理论上以及采用有限元法分析了变形特性与应力应变本构关系的相关性,探讨了形成颈缩的必要条件及实际颈缩形貌的形成过程。结果表明,等效塑性应变ε_p达到一定临界值后,流变应力σ₀不再随等效塑性应变ε_p的增大而增大的材料的应力应变本构特性,以及试样为非理想圆柱体是产生颈缩的必要条件,颈缩后期内部形成断裂是导致颈缩区最小截面位置弧形轮廓线曲率半径较小的原因。     

工艺参数对铝合金AAO膜光学特性参数的影响研究

研究了6063铝合金阳极氧化工艺的电流密度、槽液温度、氧化时间、氧化膜表面粗糙度以及表面形貌对太阳吸收率(α_s)和半球发生率(ε_H)的影响,确定制备低比值α_s/ε_H热控涂层的阳极氧化工艺。研究表明6063铝合金制备低比值的α_s/ε_H热控涂层的阳极氧化工艺:电流密度1.0 A/dm²,电解液温度18℃,氧化时间30 min,氧化膜表面的粗糙度为0.58,此种工艺制备出的氧化膜的α_s/ε_H比值最小为0.164,同时研究发现氧化膜封孔的质量对α_s/ε_H具有重要影响。     

锻态TB6钛合金β相区压缩变形行为和动态再结晶

使用圆柱形试样在Thermecmaster-Z型热模拟试验机上进行锻态TB6钛合金β相区的热压缩实验(变形温度950~1100℃,应变速率0.001~1 s^-1),研究了合金的高温压缩变形和动态再结晶行为。结果表明,这种合金在β相区的变形激活能为246.7 kJ/mol,其热变形机制是动态再结晶,动态再结晶新晶粒的主要形核机制是弓弯形核。当应变速率为0.01~0.1 s^-1、变形温度为<1000℃时动态再结晶的发展比较充分,变形组织明显细化;当变形温度高于1000℃、应变速率低于0.001 s^-1时,动态再结晶的晶粒明显粗化。在动态再结晶的晶粒尺寸D与Z参数之间存在着相关性,其函数关系为D=6.44×10²·Z^-0.1628。     

基于α'组织设计适于激光立体成形的新型高塑性Ti-4.13Al-9.36V合金

为了提高Ti-6Al-4V合金的加工硬化率和塑性,基于其团簇成分式12[Al-Ti₁₂](AlTi₂)+5[Al-Ti₁₄](V₂Ti)设计成分式为4[Al-Ti₁₂](AlTi₂)+12[Al-Ti₁₄](V₂Ti)的(Ti-4.13Al-9.36V, %)合金,采用激光立体成形工艺制备Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V(对比合金),研究了沉积态和固溶温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,沉积态Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V合金的显微组织均由基体外延生长的初生β柱状晶和晶内细小的网篮α板条组成。Ti-6.05Al-3.94V合金的初生β柱状晶的宽度约为770 μm,α板条的宽度约为0.71 μm;而Ti-4.13Al-9.36V合金的初生β柱状晶的宽度显著减小到606 μm,α板条的宽度约为0.48 μm。经920℃固溶-淬火处理后Ti-6.05Al-3.94V样品的显微组织为α'+α相,其室温拉伸屈服强度约为893 MPa,抗拉强度约为1071 MPa,延伸率约为3%。经750℃固溶-淬火处理后Ti-4.13Al-9.36V样品的显微组织为α'+α相,与α'马氏体相比,应力诱发的α'马氏体能显著地提高合金的加工硬化能力,其室温拉伸屈服强度约为383 MPa,抗拉强度约为 989 MPa,延伸率达到了17%。这表明,根据团簇理论模型调控α'+α的显微组织能有效提高激光立体成形Ti合金的加工硬化能力和塑性。     

电子束冷床熔炼TC4钛合金的热变形行为

使用Gleeble-3800热模拟实验机进行一系列热模拟压缩实验,研究了电子束冷床熔炼TC4钛合金在变形温度为850℃~1100℃、应变速率为0.01 s^-1~10 s^-1条件下的热变形行为。根据真应力-真应变曲线分析变形参数对流变应力的影响,分别建立电子束冷床熔炼TC4钛合金在(α+β)两相区和β单相区的Arrhenius本构模型,绘制了基于动态材料模型的热加工图。结果表明：流变应力随着温度的提高和应变速率的增大而降低;(α+β)两相区的热变形激活能Q=746.334 kJ/mol,β单相区的热变形激活能Q=177.841 kJ/mol;用相关系数法和相对平均误差分析了模型的误差,相关系数R²=0.995,相对平均误差AARE=5.04%。这些结果表明,所建立的模型较为准确,可准确预测其热变形流变应力;合金的最佳加工区域为：变形温度1000~1100℃、应变速率0.01~0.1 s^-1。     

X90高强管线钢的应变时效行为和敏感温度

用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察应变时效处理前后X90高强管线钢的微观组织和冲击断口形貌,进行拉伸实验和Charpy冲击实验测定其拉伸性能和低温冲击性能,研究了这种钢的应变时效行为。结果表明,X90高强管线钢对应变时效比较敏感,敏感温度点为423.15 K。在高于敏感温度点的温度进行时效处理后材料失去连续屈服和强化特性,拉伸曲线由时效前的“Round House”拱顶型转变成为吕德斯型屈服曲线。对于确定的时效时间(t_ag=5 min),随时效温度T_ag的提高X90钢的屈服强度R_p0.2、抗拉强度R_m和屈强比R_p0.2/R_m均呈现提高的趋势,均匀延伸率UEL、断裂应变ε_f、低温冲击吸收总功A_k、裂纹形成功A_i和裂纹扩展功A_p均呈现减小的趋势。时效处理前后这种钢的显微组织没有明显的差异,均为细小针状铁素体+多边形铁素体+板条贝氏体+M-A组元组成的复相组织。预应变和时效处理是管材发生应变时效的主要诱因,生产中可用柔性校平法取代刚性辊压校平法,多步渐进成型法取代一步螺旋成型法控制预应变量;另外,在保证防腐质量的前提下可降低防腐处理温度(小于423.15 K)以降低温度的影响。     

真空高温退火对锻态Ti-6Al-4V合金显微组织与超塑性性能的影响

退火处理是改善钛合金显微组织,提高力学性能及超塑成形性能的一种重要工艺。使用真空退火炉在850℃-950℃温度区间内对锻态Ti-6Al-4V合金的进行了高温退火处理,研究了退火态Ti-6Al-4V合金微观组织演变及其在温度为900℃,应变速率为0.01 s^-1时的超塑拉伸性能。结果表明,锻态Ti-6Al-4V合金的初生α晶粒尺寸随真空退火温度的升高而减小,β相比例随真空退火温度升高而增大。当真空退火温度为910℃时,Ti-6Al-4V合金的晶粒尺寸和α相与β相分布较为均匀,其超塑拉伸试验结果表明,该合金表现出最佳的超塑拉伸性能,其拉伸延伸率达到785%,峰值应力仅为26.8 MPa。     

GH4706合金的动态再结晶与晶粒控制*

采用双锥压缩实验结合有限元数值模拟, 研究了变形温度、变形量对GH4706合金动态再结晶(DRX)与η相的影响, 分析了发生DRX的临界条件, 探讨了利用η相细化晶粒的方法。结果表明: GH4706合金DRX机制为应变诱发的不连续原始晶界弓出; 临界DRX温度(T_DRX)为975℃, 而临界变形量(ε_DRX)则取决于变形温度与变形生热。由于η相的溶解温度近于T_DRX, 当合金在略低于T_DRX温度变形时, 有部分η相残留, 具有阻碍亚晶界或晶界迁移的效果。由此, 对GH4706合金在变形温度低于T_DRX条件下进行大变形, 可利用η相与再结晶的交互作用, 细化合金晶粒。     

Ti-62A合金动态软化速率异常的热力学解释及其应变补偿本构方程

使用Gleeble-3800 热模拟试验机研究了Ti-62A合金在变形温度为800~950℃、应变速率为0.001~10 s^-1条件下的热压缩变形行为。结果表明,随着变形温度的提高出现Ti-62A合金的动态软化率降低的反常现象。(α+β)双相钛合金中Mo、Cr等β稳定元素的原子活性随着温度的升高而逐渐降低和β相比例增大,Jmatpro软件的热力学计算表明(α+β)双相钛合金的这一现象与此有密切关系。而α钛合金和β钛合金出现动态软化速率降低,与加工温度升高β相比例增大的关系更密切。从800℃升高到950℃,Ti-62A合金中β相的比例由32.1%提高到84.3%,Mo、Cr活性的降幅均达到64%。这些因素使变形过程中Ti-62A合金的晶界迁移速度和动态软化速率均随变形温度升高而降低,其950℃的真应力-应变曲线多为典型的动态回复型。α相的含量随着变形温度的提高而降低,且在较高的变形温度下β相的晶粒尺寸也较为粗大。构建的基于应变补偿的Ti-62A合金Arrhenius变形抗力模型,能较好地预测合金的流变应力行为,其相关系数R达到0.990,预测值与实测值的平均相对误差为8.983%。     

Homogenization kinetics of a cast Ti48A12W0.5Si alloy

The homogenization kinetics of a cast Ti48A12W0.5Si alloy with a duplex microstructure was studied in terms of γ-phase dissolution and -grain growth. It was found that the measured volume fraction of remnant γ grains can be well simulated by a model of interface-controlled dissolution in a dislocation mechanism, instead of a diffusion-controlled one. The activation energy for the /γ interface reaction was found to be Q_int = 476 kJ mol⁻¹, which is much higher than the interdiffusion activation energy in TiAl alloy. The grain growth of phase during homogenization can be categorized into three stages. During the first stage, where the volume fraction of remnant γ grains is higher than about 10%, the growth of grains follows the parabolic law D = k₁t^0.2, and the activation energy for grain growth was calculated to be Q₁ = 442 kJ mol⁻¹, very close to the Q_int for /γ interface reaction. In the second stage, where few fine γ grains (1–10 vol.%) remained, a dramatic grain growth occurs. During the final stage, as the single phase is obtained, the coarsening of grains again satisfies the grain growth law D = k₃t^0.4, with the grain growth activation energy Q₃ of 147 kJ mol⁻¹, lower than the reported interdiffusion energy of γ phase.     

电流密度对MgO-ZnO陶瓷薄膜结构和热控性能的影响

在Zn(H₂PO₄)₂电解液中, 利用微弧氧化技术在AZ31镁合金表面原位生长MgO-ZnO热控陶瓷薄膜, 研究了电流密度对薄膜结构组成、结合强度和热控性能的影响, 以及紫外辐照作用下薄膜太阳吸收率的变化规律。结果表明：薄膜主要由MgO、ZnO和非晶态物质组成, 随着电流密度增大, 微孔数量逐渐减少而粗糙度逐步增大, 其厚度、结合强度和发射率先增大后减小, 而太阳吸收率则先减小后增大。电流密度9 A/dm²时所得薄膜的结合强度达到最大12.6 MPa, 且热控性能最佳, 其发射率为0.872, 太阳吸收率为0.363; 且随着紫外辐照时间延长, 此薄膜太阳吸收率先升高而后趋于平缓。研究结果为制备良好结合强度和抗紫外辐照能力的低吸收高发射热控薄膜提供技术 支持。     

Optical absorption and emission properties of Er doped mixed alkali borosilicate glasses

This paper presents the optical absorption and luminescence properties of Er³⁺ doped mixed alkali borosilicate glasses: 59.5SiO₂ · 20B₂O₃ · xLi₂O · (20 − x)Na₂O · 0.5Er₂O₃ and 59.5SiO₂ · 20B₂O₃ · xLi₂O · (20 − x)K₂O · 0.5Er₂O₃, with x = 0, 4, 8, 12, 16 and 20 mol%. The variations of Judd–Ofelt intensity parameters (Ω₂, Ω₄, and Ω₆), hypersensitive transition intensities, total radiative transition probability (A_T), radiative lifetimes (τ_R), integrated absorption cross-sections (Σ) and stimulated emission cross-sections (σ_p) as a function of x are discussed in detail. The changes in Ω₂ and intensities of hypersensitive transitions are attributed to optical basicity changes in the host glass matrix, which leads to variations in the covalency of the Er–O bond. The luminescence properties are reported for certain transitions, and the emission cross-section is high at x = 8–12 in the case of lithium sodium glass, whereas in lithium potassium glass it is high at x = 8.     

Ultrasonic studies of the binary mixtures of ethyl acetate and cresols—application of Kosower and Dimroth treatments

The ultrasonic velocity (ν) studies were carried out at a frequency of 2 MHz (transducer of x-cut quartz crystal) using ultrasonic pulse echo system (model UX4400-M) on cresols in ethyl acetate at constant temperature of 311 K. The values of internal pressure ( π_i) and molar free volume (V_f) were calculated from measured values of ultrasonic velocity (ν), viscosity (η) and density (ρ). An attempt is made to rationalize the ultrasonic velocity (ν), internal pressure ( π_i) and free volume (V_f) of binary mixtures using Kosower solvent parameter (Z), Dimroth solvent parameter (E_T) and Dielectric constant (). It is found that there is linear correlation between ultrasonic velocity and acidity constant pk⁻¹a, indicating the dependence of acidity. Correlation of Ksower and Dimroth parameters with ultrasonic velocity confirms that solvent polarity is an important factor in the variation of ultrasonic velocity in the present investigation.     

The effect of single-step low strain and annealing of nickel on grain boundary character

Combinations of a low tensile strain and annealing temperature have been successfully processed to double the fraction of special boundaries, Σ_sp, in commercially pure (C.P.) nickel. Processing sequence of one step of 6% strain followed by a 900 °C anneal for 10 min, has resulted a special boundary fraction (3 ≤ Σ ≤ 29) of 74.7%, compared to the as-received material of 36.5%. A large proportion of this increased in special boundaries were found to be made up of annealing twins Σ3 and its twin variants Σ3ⁿ. Deformation applied to the sample alone without heat treatment, caused the fraction of special boundaries, to decrease, the Σ_sp value falling, for example to 25.6% at 12% strain. Energy minimization processes such as grain boundary migration and grain growth were suggested as means of enhancing the formation of annealing twins.     

热处理对Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr合金拉伸性能的影响

研究了固溶+单级时效处理、固溶+双级时效处理、固溶+随炉冷却处理对新型亚稳β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr的显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：与固溶+单级时效处理相比,固溶+双级时效处理析出的晶内次生α相间距减小和体积分数增大而使合金的强度提高。两种热处理都使合金中生成连续的晶界α相,导致合金的塑性降低;与上述两种热处理相比,固溶+随炉冷却处理使合金中析出的晶内次生α相的间距明显减小且沿晶界生成向晶内生长的α_wgb相,使合金的强度和塑性显著提高,其抗拉强度达到1421 MPa,断后伸长率为7.7%;与次生α相的体积分数相比,其间距是影响合金强度的主要因素。随着次生α相间距的减小,合金的强度提高。     

高Nb-TiAl合金的高温变形行为及其板材的性能

对高Nb-TiAl合金进行多步热压缩,研究其高温变形行为及其板材的性能。结果表明,热压缩变形后高Nb-TiAl合金的组织中等轴γ晶粒和α晶粒的增多、层片晶团的体积分数和尺寸降低,使其变形能力提高。根据这些结果确定了最优轧制工艺为应变速率低于0.5 s-1、道次变形量前期应不高于25%、变形温度高于1150℃。选用上述工艺对其其进行5道次大变形量轧制,制备出表面质量良好、无缺陷的高Nb-TiAl合金板材,其尺寸为600 mm×85 mm×3 mm。这种板材具有双态组织,平均晶粒尺寸小于5μm,其室温屈服强度、抗拉强度和塑性分别为948 MPa、1084 MPa和0.94%,800℃下抗拉强度为758 MPa。     

(1-x)K0.48Na0.52NbO3-xBi0.45Nd0.05(Na0.92Li0.08)0.5ZrO3无铅压电陶瓷相结构及压电性能

为了在获得较高压电性能的同时又不大大降低陶瓷的居里温度(T_C), 设计和制备了Bi_0.45Nd_0.05(Na_0.92Li_0.08)_0.5ZrO₃改性的K_0.48Na_0.52NbO₃系无铅压电陶瓷((1-x)KNN-xBNNLZ), 研究了BNNLZ含量对KNN基无铅压电陶瓷相结构和电学性能的影响。研究结果表明, 所有陶瓷样品均具有较高的居里温度T_C(>300℃)。随着BNNLZ含量的增加, 陶瓷的正交-四方相变温度(T_O-T)不断向低温方向移动, 而三方-正交相变温度(T_R-O)不断向高温方向移动, 最终在陶瓷中形成了三方-四方(R-T)共存相, R-T共存相处于0.05<x<0.07范围。BNNLZ的加入引起陶瓷相结构的演化改变导致压电常数(d₃₃ )、介电常数(ε_r )、剩余极化强度 (P_r )和机电耦合系数(k_p )都先增大后减小, 当x=0.06时陶瓷具有最佳压电性能: d₃₃=313 pC/N, k_p=42%, P_r=25.48 μC/cm², ε_r=1353, tanδ=2.5%, T_C=327℃。