梯度结构钢铁材料的研究进展

随着社会发展的需求,人们对钢铁材料的性能要求不断提高.鉴于梯度结构可以解决传统强化手段造成的强度提高而塑/韧性下降的问题,近年来关于梯度结构钢铁材料的研究不断增多.本文简要综述了梯度结构钢铁材料的发展历史和制备加工方法,分析了梯度结构对钢铁材料强塑性、耐磨性、腐蚀性和疲劳性能等的影响,最后对面临的一些基础科学问题和工业...     

梯度成分结构TiAlSiYN涂层的制备及其抗氧化性能研究

目的采用阴极电弧镀叠加磁控溅射的复合PVD涂层技术,实现梯度成分结构Ti AlSiYN多元涂层的制备。方法在涂层沉积过程中,通过切换不同成分的电弧靶,获得成分梯度变化的Ti AlSiYN涂层。利用扫描电子显微镜及其附带能谱仪、X射线衍射仪分析涂层氧化前后的截面组织形貌、成分和物相结构。结果在阴极电弧沉积过程中,通过磁控溅射方式植入微量Y元素会干扰涂层的生长,降低涂层的生长速率。Y元素在涂层中具有细化柱状组织的作用,并使涂层的开始氧化温度和氧化速率降低。相比于均一成分结构的Ti AlSiN涂层,均一成分结构的Ti AlSiYN涂层在800℃时表层未发生氧化。在900℃保温1 h后,Ti AlSiYN涂层的高氧含量氮氧化物层厚度小于Ti AlSiN涂层。梯度成分结构使Ti AlSiYN涂层的抗氧化性能明显降低,在900℃保温1 h后,梯度成分结构的Ti AlSiYN涂层组织完全被氧化,氧化组织以金红石结构的Ti O2为主,还有少量锐钛矿结构的Ti O2、Si O2和Al2O3。结论微量稀土Y元素具有改善涂层抗氧化性的作用,而梯度成分结构不利于涂层的抗氧化性。     

基于感应回火的梯度性能刀圈的制备工艺

采用感应加热方法对刀圈进行局部高温回火处理,研究了回火温度以及感应回火时间对H13E钢刀圈微观组织、硬度、冲击吸收能量以及抗拉强度和塑性的影响。结果表明,在580～680℃范围内回火,刀圈的组织为回火索氏体,且随着回火温度的升高,析出的粒状碳化物数量增加,刀圈硬度逐渐降低,冲击吸收能量则逐渐升高。随着感应回火时间的增加,刀圈微观组织、硬度和冲击吸收能量初始阶段变化显著,在回火时间大于30 min后,组织和性能趋于稳定。采用640℃保温30 min的工艺对刀圈进行了感应回火处理,测试了刀圈截面硬度分布和不同位置的组织状态,证明了感应回火制备梯度性能刀圈方法和工艺的可行性。     

梯度功能材料研究与应用

介绍了近年来梯度功能材料（ＦＧＭ）国外发展动态,较详细叙述了梯度功能材料制和协方法,如化学气相沉积法（ＣＶＤ）,放电等离子烧结法（ＳＰＳ）,复合离心铸造法（ＣＤＣ）等工艺方法,并介绍了样度磁性材料、封接合金、刀具材料及生体材料的制备、性能、特点及应用。     

高熵薄膜和成分梯度材料

针对高熵合金薄膜的研究现状,围绕成分设计、制备工艺、相结构、力学性能、高温性能、耐蚀性能等方面进行了讨论。分析了合金薄膜相结构受氮气流率、基底偏压、基底温度等工作参数影响的规律。其力学性能随着C、B、N等小半径非金属原子含量的增加而强化,文中从固溶强化理论角度进行了分析和解释。同时高熵合金薄膜展现出了优异的高温和耐蚀性能,在高温、强酸等极端条件下具有良好的稳定性。此外,高熵材料成分复杂且体系多样化,可通过高通量制备实现多组分材料的平行制备,为高通量筛选提供一个高效平台。针对未来可用于高熵合金高通量制备的几种技术进行了讨论。     

非标准成分钢的淬回火参数确定及应用

利用钢的临界温度Ac3、淬火冷却速度和回火特性是成分的函数关系,探讨了非标准成分钢的热处理工艺参数选择．并进行了实际应用。     

韧性断裂准则与阀值选取的理论及试验研究

在金属冲切断裂的数值模拟中,韧性断裂准则和阀值的选取对模拟结果的精度有非常大的影响.通过对20钢棒材和管材试样进行拉伸试验,同时利用Deform有限元模拟软件对试验过程进行数值模拟,发现即使对于同一种断裂准则,两种试样得到的韧性断裂阀值也存在一定的偏差.并分别将六种断裂准则及得到的对应断裂阀值用于管端弧口冲切过程的模拟,结果表明只有Brozzo和NormalizedCockcroft&Latham这两种准则能较好的模拟出管壁的变形和毛刺的生成情况.通过试验验证了结论的有效性.     

热处理对一种高锰钢组织和性能的影响

本文对一种含锰为2.3%的高锰钢采用四种不同的工艺进行处理,分别得到马氏体、珠光体、贝氏体和马氏体以及再结晶贝氏体组织。对四种不同工艺处理后的试样进行拉伸实验,结果表明当该钢种为贝氏体和马氏体的混合组织时,材料具有较好的综合力学性能。拉伸端口形貌说明这种贝氏体和马氏体混合组织的拉伸断裂为韧性断裂。     

回火温度对高硅Mn—B系贝氏体钢强韧性的影响

研究了回火温度对高硅中碳和中低碳Ｍｎ－Ｂ系贝氏体钢强韧性的影响。结果表明，硅含量增加可提高贝氏体钢的回火抗力，中碳和中低碳钢的屈强比在４００℃回火后分别达到０．８７和０．８９。３００℃回火使两种实验钢的韧度达到最大值，。４５０￣５００℃回火出现韧度的最低值，即出现贝氏体冲击回火脆性。分析认为贝氏体回火脆性与残余奥氏体的分解有关。     

功能梯度材料的弹性断裂分析

功能梯度材料是一种新型材料，其特点是组分、结构和物性参数都呈梯度变化。功能梯度材料的断裂分析属于非均匀材料断裂力学的范畴。结合最新的研究成果，从裂纹尖端渐近场、应力强度因子、断裂失效准则和动态断裂问题4个方面，全面阐述了功能梯度材料弹性断裂分析的研究方法、进展和卡要结论。特别是给出了类似于均匀材料Williams解的功能梯度材料裂纹尖端应力场，明确反映出了材料非均匀性对裂纹尖端应力场结构的影响。该解具有普遍的意义，可以作为功能梯度材料数值和实验方法（如边界配位法和高阶近似法）的基础。     

电工钢板的研究

高效旋转电机铁心用硅钢板 旋转电机用的铁心材料,为使旋转电机高效率化,要求使用高磁通密度、高磁导率并且铁损低的材料.对于旋转电机功率起重要作用的饱和磁化强度Bs,硅钢板要比Co-Fe-V合金低些,但要比非晶材料、粉末烧结品和压粉铁心等较高.     

碳钢不锈钢材料抗冲蚀磨损性能研究

通过对泵用过流部件材料55#碳钢和1Cr18Ni9Ti不锈钢在不同冲蚀速度、不同浆料含砂量及不同冲蚀角度条件下的冲蚀磨损腐蚀试验,探索了材料的冲蚀失效规律及微观破坏机制.结果表明,材料的冲蚀磨损失重率随冲蚀速度、浆料含砂量的增加而增加,且1Cr18Ni9Ti的抗冲蚀性能优于55#钢;冲蚀角度对材料的冲蚀性能影响最为显著,在0°～45°时冲蚀失重率随着冲蚀角度的增大而增大,45°时出现极大值,450～600时材料冲蚀失重率随着冲蚀角度的增加而减小;腐蚀对材料冲蚀性能的影响不容忽视.     

稀土深层渗碳钢的研究

研究了稀土深层渗碳钢20Cr2Mn2MoRE奥氏体晶粒长大动力学、渗层组织和力学性能,并与20Cr2Mn2Mo钢进行了比较。结果表明：钢中加入稀土元素可显著抑奥氏体粒长大,改善渗层组织,提高常规力学性能和渗层的弯曲强度与断裂韧度。     

铸态奥氏体－贝氏体耐磨钢的研究

以硅、锰为主，研制了一类新型中碳低合金耐磨钢即铸态奥氏体－贝氏体耐磨钢．其特点是铸态下获得奥氏体、贝氏体为主的混合组织，具有高硬度（４０～５８ＨＲＣ）、高韧性（αｋ≥１５～４５Ｊ／ｃｍ２）、优异的抗磨料磨损性能，铸态下使用不需重新热处理．奥氏体－贝氏体耐磨钢是传统奥氏体高锰钢的理想替代新材料．     

多元合金模具钢的研究

研究了化学成分以及稀土在低铬模具钢中的作用;热处理工艺对该钢性能的影响;通过金相组织分析、力学性能分析、耐磨性以及耐热性分析表明:在1100℃淬火,550～580℃回火2次,强韧化效果显著.     

钢混桥梁中钢筋的松弛性能研究

钢混桥梁中钢筋的松弛性能是衡量桥梁安全储备能量的重要指标,本文在不同的温度和应力水平下测试了钢混桥梁中钢筋的应力变化规律,并用松弛稳定系数和松弛速度系数指标衡量了钢筋的松弛性能。结果表明,钢混桥梁中钢筋的松弛性能对温度较为敏感,在较低的温度下,即使初始应力较大也不会发生松弛现象,而初始应力水平对松弛性能的影响较小。     

35MnVS非调质钢连杆应用研究

通过对非调质钢35MnVS和调质钢55钢在生产轿车连杆进行的金相组织、结构、性能等方面的对比,说明用35MnVS生产汽车连杆具有较好的性能和经济效益。     

低碳钢淬火强化工艺研究

对低碳钢的淬火强化工艺进行研究.结果表明:低碳钢经淬火强化处理后,其寿命是可锻铸铁的10倍以上,具有明显的社会经济效益.     

高速钢／结构钢双金属复合材料界面研究

采用镶铸法,以液固结合的方式制备了高碳钡系高速钢/结构钢双金属复合材料。研究了不同结合条件下,双金属复合材料界面结构及形态。试验结果表明,镶铸是靠外层合金带入的过热热量来获得界面结合的,当外材与芯材在体积比大于8.0的条件下,才有可以获得界面结合,其界面结合为扩散结合,复合材料界面结构由芯材扩散层,激冷凝固层、方向性生长层和胞状晶粒层组成,外层材料凝固时有明显的方向性生长,其液固相线推移速度对在液固结合条件下外层材料的凝固组织具有明显影响,当外材与芯材体积比为1.25时,外层材料的凝固速度最快,出现了棒状伪共晶组织,随体积比的增长,凝固组织表现为沿径向传热方向拉长的胞状晶粒。     

Cr12钢硅钢片冲模的热处理研究

本文研究了Cr12钢作一般的硅钢片冲模的热处理工艺；作大型精密线切割冲模存在的问题和解决措施。