不同材料的绝热剪切行为研究

在分离式Hopkinson压杆装置上对不同材料和形状的试样进行了冲击实验.用光学显微镜和扫描电子显微镜对材料的微观组织进行了观察和分析,观察到有些材料的试样中出现绝热剪切带这一变形局域化现象.试验结果表明,材料的常规性能和试样的形状对绝热剪切过程有明显影响.     

石墨化度对2.5D碳/碳复合材料在低能条件下的摩擦学性能影响

在MM-200型摩擦磨损实验机上,对2.5D编织结构的不同石墨化度的碳/碳(C/C)复合材料进行低能条件下的摩擦磨损实验,用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行了观察分析.结果表明:石墨化温度升高到一定值之后,可使摩擦系数下降,而试样的摩擦系数不稳定,相应磨损量也会增大.在摩擦初始时,摩擦系数呈现交错变化,随时间的推移,摩擦系数出现分化,石墨化度高的试样摩擦系数较低,当石墨化度增加50%时,磨损率增加0.05%,磨损量变化不是很大.石墨化程度以及石墨化的均匀程度都对材料的摩擦磨损性能有很大影响.     

低碳锰铌钢在NaCl溶液中的点蚀敏感性

通过金相及能谱分析，详细介绍了试验用钢的化学成分和夹杂物类型、形态学；试验用钢在3％NaCl溶液中进行了阳极极化试验和短时间的自然浸泡试验，并用显微镜观察了试样表面。综合分析认为：MnNb钢的点蚀敏感性与其夹杂物质、形态等有关。     

织构化纹理对于45钢摩擦学性能的数值模拟及试验分析

为探究不同形式的微织构对于柴油发动机活塞裙部表面摩擦特性的影响,在考虑惯性效应的条件下,基于CFD方法,利用Navier-Stokes方程建立了织构化试样流场的二维仿真分析模型.利用磨床在试样表面加工出规律单向条状纹理,采用激光打标机在45钢表面制备三角微织构凹坑,并在MMW-1A立式万能摩擦磨损试验机上对织构化45钢进行摩擦试验.织构化流场的数值模拟试验结果表明:在织构化流场存在流体惯性效应,使得流场获得额外的承载力;条状纹理与三角微织构凹坑之间的流场存在惯性效应的“叠加”效应,能够获得更高的承载力.摩擦试验结果表明:带有条状纹理的上试样能够有效降低摩擦过程初始阶段的摩擦系数,缩短摩擦副达到稳定磨损状态的时间.摩擦试验结果较好地证明了数值模拟试验的准确性.     

石墨化易切削钢的变形抗力

石墨化易切削钢是顺应易切削钢无铅、低硫这一发展趋势而提出的。本文制备了以铁素体和石墨为组织特征的石墨化易切削钢的试验用钢,同时利用Gleeble-1500热模拟试验机,在变形温度T为850~1050℃,应变速率为1.0、10s-1条件下,对试验用钢进行了单道次高温轴向压缩试验,测得了高温应力-应变曲线。曲线分析结果表明,该钢的变形抗力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而增加,应变速率10s-1时的应力-应变曲线呈现为再结晶型。基于上述分析,建立了试验用钢的变形抗力数学模型,并给出其具体参数。变形抗力实测值与按照模型计算的预测值吻合较好。     

激光表面强化对40CrNiMo钢组织及性能的影响

为了提高常见汽车传动轴的耐磨性及力学性能,分别采用激光淬火及激光熔覆技术对40CrNiMo钢表面进行了激光强化处理.利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的微观形貌;利用显微硬度计测试了淬火试样的硬度;利用高低温摩擦磨损试验机测试了淬火试样的摩擦磨损性能;利用万能力学试验机对熔覆层的力学性能进行了评估.结果...     

QT500-7球墨铸铁拉伸试样断口异常分析

拉伸试验中QT500-7球墨铸铁拉伸试样断裂后断口存在颜色较深的异常区。通过宏观观察、化学成分分析、金相检验、力学性能测试等方法对异常区形成原因进行了分析。结果表明:球墨铸铁铸造过程中局部石墨球化不良或球化衰退造成了该区域显微组织中有大量的蠕虫状石墨,导致球墨铸铁拉伸试样断口异常,这严重降低了球墨铸铁材料的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率等力学性能。     

炮弹钢磷化膜的制备及耐腐蚀性研究

为了减小海军炮弹受到环境腐蚀的影响,对炮弹表面进行磷化处理以提高其耐蚀性能。磷化具有易操作、低成本、高效率等优点。以炮弹钢试样为研究基材,通过单因素试验与正交试验优选了磷化液的最优配方,以硫酸铜点滴试验评价了磷化膜耐蚀性,分析了未磷化与磷化后炮弹钢试样的极化曲线,观察了磷化膜的金相组织结构,对炮弹钢表面磷化膜进行了盐雾试验。结果表明:磷化处理后的炮弹钢试样耐蚀性比未磷化的炮弹钢试样有了明显提高;磷化膜的晶体多数呈棒状结构,且纵横交错排布堆集致密,空隙较少,膜层可有效隔绝基体与外部环境直接接触;炮弹钢表面磷化膜经过80 h盐雾试验,其表面未见锈蚀。     

高温激光共聚焦动态观察用无腐蚀试样的制备

采用传统金相试样制备方法制备出的试样在高温激光共聚焦显微镜中观察时,由于相界面的腐蚀不均匀,图像会出现局部发黑情况.以GCr15钢为例,采用一种新方法制备出了适合用高温激光共聚焦显微镜观察的金相试样.结果表明:GCr15钢经3μm抛光液抛光20 min+1μm抛光液抛光20 min+50％(质量分数)硅溶胶抛光20 m...     

变形温度对贝氏体钢组织性能的影响

为合理制定Si-Mn-MO系无碳化物贝氏体钢的生产工艺,利用GLEEBLE-3800热模拟试验机,在真空条件下开展了变形温度对贝氏体钢组织性能影响的热模拟试验.利用光学显微镜、透射电镜等设备,采用力学性能测试、微观组织观察等技术分析手段,对热模拟试样进行了组织观察和硬度检测分析,绘制了Si-Mn-MO系无碳化物贝氏体钢不同变形温度的动态CCT曲线,得出了变形温度对其组织和硬度的影响规律.结果表明,变形温度越低,无碳化物贝氏体钢的相变温度越低,组织越细小,先析铁素体越易析出,越有利于提高贝氏体钢的强硬性和韧塑性.     

掺钛石墨导电性及其微观结构的研究

研究了不同钛掺杂量的再结晶石墨的电阻率与微观结构。以探讨掺杂组元对材料导电性能的影响。实验结果表明,与相同工艺条件下制得的纯石墨相比,掺钛石墨具有高密、高石墨化程度以及极低的电阻率的特点,微观结构分析表明,钛对材料的石墨化过程中具有催化作用,掺杂石墨材料中钛掺杂量对材料的石墨化程度有很大影响：少量钛掺杂量即可使材料达到高的石墨化程度,过多钛掺杂量不利于其电阻率的降低,分析表明钛元素在材料中是以碳化钛形式存在,但在制备过程中,有少量钛逸失,雁而在材料表面形成孔隙,而这些对材料的性能有不利的影响。     

Ni掺杂黑液木质素基活化木材陶瓷的制备与性能研究

以造纸黑液木质素和NiCl₂·6H₂O为原料、经1200℃高温烧结制备Ni掺杂木材陶瓷, 并用KOH进行活化处理, 得到呈泡沫状的三维网络结构的Ni掺杂活化石墨化木材陶瓷。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、比表面积测试仪及电化学工作站等对其性能进行分析与表征。结果表明: Ni既参与构筑木材陶瓷骨架, 又对无定形碳进行催化石墨化。所制备样品的石墨化倾向明显, 有石墨烯片层结构出现, 部分晶格间距接近理想石墨的点阵参数。同时, 活化处理可以有效地形成多层次孔隙结构, 增加微孔与超微孔数量。800℃活化3 h后, 样品中的孔径主要集中在3.60 nm左右, 比表面积从359 m²·g^-1提高到856 m²·g^-1。活化能够改善Ni掺杂木材陶瓷的电化学性能, 在20 mV·s^-1扫描速率下, 其比电容为153.8 F·g^-1, 是未活化样品的2.2倍。     

聚丙烯腈基碳纤维石墨化程度对其电阻率的影响

以市面常见的6种碳纤维发热电缆为实验材料,利用拉曼光谱技术对实验材料的石墨化程度进行表征,利用数字源表(吉时利2400型)测定每组样品的电阻,以得到样品的电阻率。结果表明:当碳纤维的石墨化程度越高时,其电阻率越低。这是因为石墨化程度越高时,碳纤维成分中石墨碳的含量越高,与此同时碳纤维中非晶态过渡碳结构的芳环共轭程度增加,使π电子的迁移能力增强。随着碳纤维石墨化程度的增加,六元碳层面内的碳碳键距离增大,共价电子向传导电子转移,禁带变小,导带增大。另外,石墨化程度的增加意味着在碳纤维内部石墨的取向越来越好,故而致使电阻率降低。     

Real-time observation of tubule formation from amorphous carbon nanowires under high-bias Joule heating

The tubule formation process from amorphous carbon nanowires under high-bias-caused Joule heating was observed in real time in a high-resolution transmission electron microscope. The crystallization of the amorphous carbon nanowires occurred in two distinct ways: the formation of tubular graphitic basal planes parallel to the nanowire axis on the surface and the formation of nano-onions in the interior of the nanowire. The tubule formation mechanism is a process of solid-state atom diffusion at high temperatures. Energetically, the tubule formation is caused by the exceptionally low surface energy of the (0002) plane of graphite. Higher input power to the amorphous nanowires generally leads to improved graphitization and, in turn, to increased conductance. The results suggest that nanotube formation in the arc-discharge growth process may involve the formation and crystallization of amorphous carbon.     

纳米碳管用于锂离子电池负极材料的研究

采用氧化法提纯了煤焦化工业副产品中的纳米碳管,采用X射线衍射法对纳米碳管的结构进行了研究,透射电镜研究了纳米碳管的形貌。提纯的纳米碳管d002为0.3496nm,具有类似石墨的结构和较高的石墨化度。研究了纳米碳管的电化学性能,其首次放电比容量达584.3mAh/g;添加石墨粉组成了20％的纳米碳管和80％的石墨粉的体系作为锂离子电池负极材料,其首次放电比容量为490.1mAh/g,并有较好的循环性能。     

掺杂石墨导热性能的研究

制备了一系列掺杂石墨并研究了其导热性能,实验结果表明,与相同条件下制得的纯石墨相比,掺杂石墨的导热系数均有较大的提高,掺杂钛组元可使石墨材料的导热性能有所提高,而硅组元的加入可大大提高石墨材料的导热性能,硼组元的加入则使石墨材料的导热性能明显下降,这与硼原子可溶入石墨晶格而造成晶格缺陷有关,XRD分析结果表明掺杂石墨都具有大的晶格尺寸,高的石墨化程度,这与掺杂组元的催化石墨化作用有关。     

多组元掺杂石墨微观结构及其性能的研究

制备了Si,Ti比组元和Si,Ti,B4C三组元掺杂石墨材料并研究了其结构和性能,实验结果表明,与相同条件下制得的纯石墨材料相比,掺杂石墨材料具有高密度,高强度以及极低的电阻率等特点,双组元掺杂石墨的导电性略优于三组元掺杂石墨,但其机械强度却明显低于后者,分析表明,各组元在材料中所起的作用各不相同,钛,硼添加剂对材料的机械强度有增强作用,对材料的石经具有催化作用,少量硅的添加有利于石墨材料的石墨化和蔼以及导电性能的提高,但含量较多时,由于Si的大量逸失导致气率增大,使掺杂石墨的导电极性及机械性能降低。     

掺杂钛催化机理及其再结晶石墨导热性能的研究

用煅烧石油焦作填料、煤沥青作粘结剂、钛粉作添加剂,采用热压工艺制备了一系列不同质量配比的掺杂钛再结晶石墨.考察了不同质量配比的添加钛对再结晶石墨的热导率、抗弯强度的影响以及微观结构的变化.实验结果表明,与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较,掺杂钛再结晶石墨的热导率、抗弯强度均有较大的提高.室温下,RG-15再结晶石墨的层面方向热导率可达424W/(m·k),抗弯强度可达50.2MPa.微观结构分析表明,少量的掺杂钛,即可使材料达到很高的石墨化度;过多的钛掺杂量不利于材料的热导率以及抗弯强度;原料中掺钛量为15wt％时,再结晶石墨的微晶发育以及排列程度最好,此材料的石墨化度为96.4％,微晶参数La为306nm.XRD物相分析表明,钛元素在再结晶石墨中以碳化钛的形式存在.钛对再结晶石墨制备过程的催化作用可以用液相转化机理来解释.     

Graphitization in hot forged white cast iron

Abstract

The mechanism of accelerated graphitization in hot forged white cast iron has been analysed and a mathematical relationship between graphite content (vol.-%) and the process variables has been determined. The power law variation of graphitization with annealing time formulated in the present investigation suggests that the first stage graphitization of hot forged white iron is a diffusion controlled precipitation process.

MST/219     

Graphitization of Spray-formed Ultrahigh Carbon Steels Containing Si during Hot Rolling

The graphitization behavior of ultrahigh carbon steels containing Si in hot rolling processes was investigated. The graphite stringers went mostly through the small pores and generally paralleled to the rolling direction. The influence of alloy elements on graphitization was estimated based on thermodynamics, which showed that Si content was important for graphitization. Graphite stringers nucleated at small pores and grew with carbon diffusion during hot rolling. Alloy contents, pores and hot deformation at γ+Fe3C phase range were the key factors for the formation of graphite. The probable effect of deformation on graphite formation during hot rolling was discussed in this paper.