不锈钢渗硼技术的研究与应用

全面介绍了不锈钢渗硼技术的研究与应用过程,对渗硼剂的配制及机理进行了深入探讨.研制了独特的固体渗硼剂和工艺并应用到石油机械配件及汽轮机叶片上.这项技术是国内较早开发应用成功的创新技术.     

Ti6321钛合金动态断裂行为研究

对Ti6321钛合金进行动态三点弯曲加载,使其发生I型（张开型）断裂并获得波形曲线,结合实验-数值法获得了3种组织Ti6321钛合金的I型裂纹动态断裂性能。利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜对3种组织Ti6321钛合金的断口进行观察分析。结果表明,魏氏组织具有最高的I型裂纹动态断裂性能,双态组织次之,等轴组织的动态断裂性能最低。对于I型裂纹断口,等轴组织与双态组织主要为韧性断裂机制,而魏氏组织呈现出部分解理断裂的特征。魏氏组织断口的起伏最大,比表面积最大,裂纹扩展需要消耗更多能量,因此断裂性能较好。     

多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料动态压缩性能研究

通过压力-浸渗法制备多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料。利用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)、S-4800场发射扫描电镜等测试分析手段,探究复合材料制备保温时间和多孔碳化硅性能对多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料动态压缩性能的影响,并揭示了其变形机制。结果表明:保温时间和多孔碳化硅性能对多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料的动态抗压强度都有较大影响,当多孔碳化硅孔隙率为23.77%,平均孔径尺寸为26.72μm时,在复合材料制备浸渗温度为860℃,浸渗后保温6.0 min时,复合材料具有最高的动态抗压强度,为1757 MPa。多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料动态压缩断裂为脆性断裂,断口微观形貌特征包括SiC陶瓷相上形成具有不同特征的解理台阶,Zr基非晶合金相形成不同形态的脉状花样,非晶相保持相对完整。Zr基非晶合金相能有效阻碍裂纹的扩展,导致非晶相周围的碳化硅碎裂并挤压非晶相整体运动,从而提高了多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料动态抗压强度。     

高温、高应变率下Ti6321合金的力学行为及本构模型

为了研究Ti6321合金在高温、高应变率下的力学行为,采用分离式霍普金森压杆装置对Ti6321合金进行室温(25℃)和高温(200、400、600℃)动态压缩试验,对其在高温和高应变率下的力学性能、应变率敏感性和温度敏感性进行了研究。采用聚类全局优化算法构建了双态组织Ti6321合金在103s-1下的Johnson-Cook本构模型。结果表明,双态组织Ti6321合金在室温和高温下均存在应变率硬化效应,但试验温度对流变应力的影响比应变率的影响更大。随着压缩试验温度升高,流变应力显著降低,温度敏感因子升高。Johnson-Cook模型拟合的曲线与实验曲线吻合良好,可以用于Ti6321合金高应变率下的力学仿真计算。     

高速冲击载荷下钨骨架/Zr基非晶合金复合材料的变形特征

利用自制高速冲击加载试验装置研究了钨骨架／Zr基非晶合金复合材料的室温变形特征。该复合材料在高速冲击载荷作用下的变形特征主要包括钨骨架碎化、Zr基非晶合金软化且沿钨骨架变形的方向发生流动。在剪切断裂面上不同变形带之间有明显的交界线,这些交界线形成剪切带和裂纹。     

Mg65Cu20Ag5Gd10块体非晶合金的动态压缩特性

利用霍普金森压杆(SHPB)装置对Mg65Cu20Ag5Gd10块体非晶合金材料进行了动态压缩试验,应变率范围102—103 S-l,采用扫描电子显微镜研究了其断口形貌特征。结果表明：Mg65 Cu20Ag5 Gdlo块体非晶合金在动态压缩条件下的断裂强度值最高为704 MPa,变形过程中没有出现宏观塑性变形阶段;Mg65 Cu20Ag5 Gd10块体非晶合金的断裂强度随发射子弹气压增加有增高的趋势,而断裂应变则随着压缩载荷的增加而降低;断口上存在解理台阶证明Mg65 Cu20Ag5 Gd10块体非晶合金为脆性断裂,同时在断口上存在条状花样和光滑区域相结合的形貌特征。     

Ti6321钛合金再加载力学行为研究

对经轻气炮预冲击的Ti6321钛合金双态组织样品进行准静态压缩和动态压缩再加载试验,探究冲击后其力学性能的变化。利用光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)对其微观组织演化进行观察并分析。结果表明,经预冲击后的Ti6321钛合金的静动态屈服强度、平均流变应力较原始样品有所升高,但断裂应变、冲击吸收功明显下降,且经过预冲击的样品经动态再加载后更易出现绝热剪切破坏。TEM结果表明,经轻气炮预冲击过后的样品内部有孪晶生成,从而导致了Ti6321钛合金表现出冲击波强化效应。     

快凝块体镁合金的制备及准静态力学性能研究

采用铜模浇铸法成功制备快凝块体镁合金,并对铸态镁合金和快凝镁合金的组织结构和准静态力学性能进行对比研究。结果表明,快速冷却技术使得镁合金的显微组织得到有效细化,"相的形态由铸态合金中的连续网状转变为非连续细小粒状;快凝镁合金的压缩断裂强度高达494MPa,比铸态镁合金提高77%。     

W丝/Zr基非晶合金复合材料动态拉伸断裂模式研究

采用霍普金森杆拉伸技术研究了W丝体积分数为80%的W丝/Zr基非晶合金复合材料的动态拉伸性能,通过扫描电镜研究了该复合材料动态拉伸断裂模式.结果表明:随着打击速度增加,复合材料动态拉伸强度和断裂应变总体呈上升趋势;复合材料的动态拉伸断裂模式以钨丝解理断裂为主导,伴随非晶合金基体产生脉纹状花样和钨丝劈裂;脉纹状花样的形态不同于在动态压缩条件下所形成的,不存在"尖脊"形貌.     

TiB2对无压烧结B4C–TiB2复相陶瓷结构和性能的影响

以碳化硼(B₄C)、二硼化钛(TiB₂)、碳化钛(TiC)为原料,采用无压烧结法在2 130℃制备了含20%(质量分数)和30%TiB₂的B₄C基复相陶瓷,分析所制样品的密度、硬度、弯曲强度和断裂韧性。结果表明:在2 130℃,直接加入30%的TiB₂亚微米颗粒,复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别达到277.6 MPa和5.38 MPa·m^1/2。陶瓷中颗粒拔出和裂纹微桥接对复相陶瓷增韧作用显著。B₄C–TiB₂复相陶瓷的增韧机理主要是由于TiB₂与B₄C热膨胀系数不匹配产生的残余应力导致的微裂纹增韧和裂纹偏转增韧。