热交换器用Ta40Nb合金管材加工工艺研究

Ta40Nb合金管材主要应用于化工防腐行业热交换器的加工。热交换器用Ta40Nb合金管材要求内部晶粒尺寸满足要求的同时还需满足其后续加工对材料力学性能的要求。本文通过对挤压、轧制、热处理等关键工艺的研究,确定了热交换器用Ta40Nb合金管材加工工艺。     

新型Zr—Nb基大块非晶合金的形成及性能

本文用耒淬法制备Ｚｒ－Ｎｂ基大块非晶合金;并采用ＤＳＣ热分析法测定了该种合金的玻璃转变温度和热稳定性。采用超声检测方法精确测定了材料的声学性能,由此计算得到一组大块非晶合金的弹性性能参数。     

Nb10Zr靶材制备工艺研究

研究了Nb10Zr铸锭预处理、锻造、轧制、热处理等工艺及Nb10Zr靶材的制备工艺。结果表明,1450℃保温90 min的铸锭预处理,可以改善锻造塑性;1 300℃径向圆周锻造、1 000℃轧制及1 200~1 450℃热处理,可以避免锻造和轧制开裂,晶粒度达到8级且组织均匀。     

化工防腐用Ta40Nb合金板材加工工艺研究

用电子束熔炼得到Ta40Nb合金铸锭,研究了Ta40Nb合金的锻造和热处理工艺,结果表明,采用"轴向镦粗径向拔长+三向循环镦粗拔长"锻造工艺、"大加工率"的开坯轧制工艺,能更充分破碎Ta40Nb合金铸态组织,合金板材具有细小均匀的等轴晶。Ta40Nb合金板材成品处理采用1 200℃×90 min热处理工艺制度,能使材料最终获得均匀、细小的等轴晶组织,晶粒度达到8级以上。     

Zr–2.5Nb合金热变形行为研究

目的 研究Zr–2.5Nb合金热压缩后的应力–应变关系和合金变形激活能。方法 对Zr–2.5Nb进行高温压缩试验,分析变形条件(温度和应变速率)对该合金热变形行为的影响,研究高温压缩过程中Zr–2.5Nb合金的显微组织变化,并基于Arrhenius公式分析其变形激活能。结果 在低温、高应变速率条件下,Zr–2.5Nb合金应力由峰值快速降低直至达到稳态;在高温和低应变速率下,该合金的应力–应变曲线呈现动态再结晶特征,合金平均变形激活能为468.962 kJ/mol,硬化指数为5.41。结论 在850~1 000 ℃下进行不同应变速率的热压缩变形时,高温低应变速率有利于Zr–2.5Nb动态再结晶的发生;同一温度条件下,低应变速率时合金变形激活能较小,有利于Zr–2.5Nb合金发生塑性变形。     

Mg-3Zn-1Zr合金细径管材的挤压模具设计

基于Mg-3Zn-1Zr合金本构方程运用Defrom-3D软件对多种Mg-3Zn-1Zr合金细径管材的挤压模具参数的配合进行了有限元模拟分析。结果表明:挤压模入口圆角半径一定时,挤压模模角越大,挤压杆的载荷越小,挤压模圆锥段发生紊流现象越严重,挤压死区越大。挤压模入口圆角处的磨损最为严重,当挤压模模角为120°,挤压模入口圆角半径为2 mm时,模具磨损最小,挤压载荷和模具应力也较小。工作带长度超过4 mm时,随着工作带长度的增加,模具磨损深度显著增大,管材与模具易产生黏结,进而产生缺陷和变形不均匀。采用模拟优化的模具挤压出的Mg-3Zn-1Zr合金细径管材表面质量良好、尺寸精度高,说明基于Deform-3D有限元分析能够为实际模具设计与镁合金型材的生产提供可靠参考。     

GH4720Li合金细晶棒材制备的热加工工艺研究

通过合理的热加工工艺获得组织均匀细小的棒材是难变形高温合金GH4720Li研制成功的关键和难点。通过对变形高温合金开坯工艺调研以及在GH4720Li合金MTS热模拟实验和数值模拟基础上,对开坯工艺参数进行了初步确定,据此采用2000t快锻机对406mm的GH4720Li合金铸锭进行了开坯试制,获得的棒材组织均匀、细小,性能优良。实验结果表明,得到的GH4720Li合金开坯工艺参数合理可行。     

锻造温度对Nb521合金棒材组织及力学性能的影响

在1 000~1 400℃的温度区间对Nb521合金棒材进行拔长锻造,利用显微硬度仪、金相显微镜、拉伸试验机以及超声波探伤仪研究锻造温度对组织和性能的影响。结果表明：锻造温度越高,棒材的动态再结晶比例越高,后续完成再结晶的退火温度越低。随着锻造温度升高至1 400℃,退火态棒材截面上的组织细小均匀,强度和塑性匹配最好。最后,通过棒材的超声波探伤检测,证实了提升锻造温度有利于组织的均匀化,明显降低杂波水平。     

热处理对Ti35Nb3.7Zr1.3Mo合金的组织与性能影响

依据钛合金相关设计理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性的新型生物医用近β型Ti35Nb3.7Zr1.3Mo合金,研究了固溶温度和时效温度对合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,α相逐渐溶解,合金的强度和弹性模量尚未发生明显变化。在低温时效时析出脆性ω相;随着时效温度升高,逐渐析出α相,且α相逐渐粗化;合金的强度与弹性模量先升高,达到峰值后下降;延伸率先降低后升高。合金经750℃固溶和450℃时效后综合力学性能优良,可以满足生物植入材料力学性能的要求。     

Al—Cu—Mg—Zr超塑合金扩散连接辊轧工艺研究

研究了辊轧温度和压下量对超塑合金Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ－Ｚｒ板材扩散连接和超塑性的影响，实验结果表明，辊轧温度过高对合金的超塑性不利，在４３０℃￣４４０℃以６０％￣６５％的压下量辊轧，扩散连接效果很好，扩散连接试样满足后续吹塑成形的要求，可吹塑出完整的超塑成形样品。     

FGH96合金热挤压棒材超塑性研究

对热挤压FGH96合金棒材超塑性进行了研究,结果表明:挤压FGH96合金在1050℃和1100℃的变形温度下具有良好的超塑性,在变形温度为1100℃初始应变速率为3.33×10-4s-1进行超塑拉伸时,伸长率可以达到405%,流变应力降低到32MPa。显微组织分析表明,FGH96合金经控制冷却速度的预热处理后,合金中γ′相尺寸及间距较大,能够促进合金在后续变形过程动态再结晶的发生,并阻碍晶粒快速长大。FGH96合金在挤压变形后发生了明显的动态再结晶,但由于再结晶进行的不充分,晶粒内部仍存在大量变形亚结构,这种亚稳态组织在超塑变形过程中通过进一步回复和再结晶,可以获得平均晶粒尺寸为10μm左右的等轴、均匀、稳定的细晶组织,使合金具有良好的超塑性。     

TC17合金β锻管形件近等温挤压成形工艺研究

目的 研究β锻管形件近等温挤压成形工艺对TC17合金显微组织和力学性能的影响。方法 采用DEFORM–3D软件模拟分析了实心挤压和空心挤压成形TC17合金管形件的变形特征,模拟分析2种挤压方式成形下TC17合金管形件在固溶处理过程中的冷却效果。对空心挤压成形的锻件进行金相组织表征和力学性能测试。结果 模拟结果表明,相较于实心挤压的方式,空心挤压方案整体应变较大、变形均匀、材料利用率高、固溶冷速较快且均匀性较好。试验结果表明,空心挤压成形的锻件质量良好,整体的宏观/微观组织均匀,室温拉伸性能和断裂韧性一致性好,且满足相关指标要求。结论 空心挤压方案满足该管形锻件研制要求,研究结果可以为类似管形件制备提供依据。     

增塑挤压成形钨基合金棒材溶剂-热二步脱脂工艺研究

大长径比钨基合金棒材制备的关键是成形、脱脂和后续的烧结控制.基于增塑挤压成形的研究,对Ф24 mm钨基合金挤压棒坯的快速无缺陷脱脂,即溶剂-热二步脱脂工艺进行了研究.结果表明:在溶剂脱脂温度为45℃,脱脂12 h后,Ф24 mm钨基合金棒材一次脱脂率达45%;在溶剂脱指过程中增加干燥阶段,脱脂率可达70%以上;在真空气氛下对脱脂棒材进行后续热脱脂,坯体保形性好,且在12 h内,脱脂可以全部完成.采用溶剂-热二步脱脂工艺可以实现Ф24 mm钨基合金挤压棒材的快速无缺陷脱脂.     

近β型钛合金Ti3Zr2Sn3Mo15Nb的形状记忆效应和超弹性研究

采用弯曲和循环拉伸实验研究了新型Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb（TLM）钛合金的形状记忆和超弹性特性，探讨了变形温度、总应变和热处理对TLM钛合金形状记忆和超弹性的影响规律。实验结果表明新合金在热轧态和在α＋β两相区固溶处理后比从β单相区固溶处理后具有较高的形变恢复率，最大可恢复应变可达1．8％．随着总变形应变增加，形变恢复率降低。从β相区固溶处理后TLM合金具有较好的超弹性，优于热轧态或时效处理后TLM合金的超弹性能。     

Nb基超高温合金制备及定向凝固用坩埚的选择

目前Nb基超高温合金的制备主要是通过多次电孤熔炼得到成分均匀的铸锭.其定向凝固或者是在水冷铜坩埚内采用Czochralski技术进行,或者是采用不需要坩埚的悬浮区熔法实现,但这两种方法都不能得到较高的温度梯度.为了获得更好的定向凝固组织,需要在超高温超高真空定向凝固设备上进行有坩埚的整体定向凝固.结合国内外共晶自生复合材料常用的制备技术,提出了适用于铌基超高温合金整体定向凝固技术的坩埚材料及其涂层技术.     

Cu—Cr—Zr合金等温时效动力学研究

本文通过测试Cu—Cr—Zr合金在等温时效过程中电阻率的变化研究了铜合金的等温时效动力学。试验中,在时效温度达到设定温度时,每lOs记录一个电压值,直到试验过程结束为止。通过分析曲线可知,Cu--Cr--Zr合金的时效曲线具有两个拐点,对应着时效析出的两个过程。最后,推导出了合金的时效动力学公式：ρ=ρmin（ρmax-ρmin）exp-（ktn）。通过对动力学公式二阶导数的分析,从数学上证明了合金等温时效两个析出过程的存在性。     

加工工艺对Ti600合金棒材性能的影响

通过对精锻、自由锻、旋锻及热轧4种加工方式获得的Ti600合金棒材在3种不同的热处理制度下进行处理,再测试室温拉伸性能及蠕变性能,研究不同加工工艺对Ti600合金棒材性能的影响.研究结果表明,在同一种热处理制度下,加工工艺对材料的室温拉伸性能及蠕变性能并无太大影响,但是4种工艺加工的棒材在1 060℃,1 h,AC+650℃,8 h,AC都具有较低的室温塑性,而在1 005℃,1 h,AC+650℃,8 h,AC虽具有好的室温塑性但抗蠕变性能较差.只有经过1 020℃,1 h,AC+650℃,8 h,AC处理,才能使其室温性能与蠕变性能获得良好的匹配.     

Zr基块体非晶合金玻璃形成能力与压铸成型性能研究

本文分析了熔体温度、铸造压力和化学成分对非晶合金玻璃形成能力(GFA)与压铸成型性能的影响,并探究两种性能的工艺关联。研究发现:随熔体温度升高,Zr基非晶合金GFA先提高后减小,且合金成分不同,熔体化学成分,局域原子团簇特征和合金实际冷却速率就不同,非晶合金GFA与玻璃稳定性也就存在差异。非晶合金的压铸成型能力随熔体温度和铸造压力升高不断提高,但与GFA存在相互限制的作用:当合金GFA较强时,熔体内原子堆垛密实,粘滞系数较高严重阻碍过冷液流动成形,且玻璃稳定性越好压铸成型性能越差;而当熔体温度过高,非晶合金GFA减弱,过冷液粘度降低时,才能快速提高非晶合金的压铸成型性能。因此,选择最佳的合金成分、优化工艺参数有利于非晶精密结构件成型。     

Zr/Nb薄膜材料的制备及界面结构研究

通过直流磁控溅射法在单晶Si(100)基底上制备了Zr/Nb/Si薄膜材料。X射线衍射(XRD)研究表明Zr薄膜以多晶形式存在,而Nb薄膜则形成了(110)晶面择优生长。薄膜中Zr和Nb晶粒大小分别为14,6 nm。扫描电镜研究表明形成的薄膜表面平整光滑,没有微裂纹存在。扫描俄歇电子能谱及X射线光电子能谱的研究表明,Zr/Nb/Si薄膜样品具有清晰的界面结构。在薄膜表面形成了致密的氧化层物种,而在膜层内部少量氧则以吸附态形式存在。     

Zr基块体非晶合金微通道阵列过冷液相区压印工艺

本文利用Zr_(41)Ti_(14)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)(Vit1)块体非晶合金对不同宽度的微通道阵列进行充填实验,并研究了形腔宽度、压印载荷与温度对微通道阵列充填高度的影响规律.实验结果表明,随着型腔宽度和压印载荷的增加,微通道充填高度逐渐上升.这就意味着较高的载荷和型腔宽度有利于Vit1块体非晶合金在微通道中了流动.成形温度由673 K上升至703 K时,微通道充填高度由9.1μm增加至46.6μm;然而,当实验温度达到713 K时,微通道阵列的充填高度急剧下降至26.9μm.XRD结果显示,在713 K下成形后的试样中存在大量亚稳态的晶化相,非晶基体中的晶化相会增大材料的流动阻力,从而降低其对微通道阵列的充填能力.因此,Vit1合金微通道阵列成形温度区间应控制在673~703 K.