超细晶粒高碳钢的研究现状及展望

晶粒超细化能同时提高材料的强度和韧性,是新一代钢铁材料研究与开发所追求的重要目标,而超细晶粒高碳钢则是新一代钢铁材料中具有重要发展前景的高性能结构材料.综述了超细晶粒高碳钢细化技术的主要研究成果,简述了高碳钢组织超细化的具体工艺、适用条件及应用情况等,并从工业应用角度分析了现有超细晶粒高碳钢制备技术的主要问题和研究方向.     

冷轧退火对过共析珠光体钢组织和力学性能的影响

采用SEM、TEM、XRD及拉伸实验等方法研究了原始组织为层片状珠光体的过共析钢重度冷轧及退火后的微观组织及性能指标。结果表明:在重度冷轧及退火工艺下制备出了晶粒尺度均在亚微米量级的超微细复相组织(铁素体+渗碳体),其中等轴铁素体晶粒直径为0.5～0.8μm,晶界上钉扎着平均粒径为0.2～0.4μm球化完全的渗碳体颗粒,而晶界内则出现少量粒径为30～50 nm的渗碳体颗粒;在同一实验条件下,增大变形量、增加退火温度以及保温时间的延长,都能导致渗碳体球化程度的增加;与此同时,复相组织的强度指标显著下降,但其塑性指标明显上升;拉伸断口形貌特征也由脆性断裂(冷轧变形)转变为韧性断裂(退火态)。     

基于三维有限元法的漏磁场分析

针对磁偶极子模型和二维有限元法在分析漏磁场过程中存在的不足,采用三维有限元分析漏磁场。根据麦克斯韦方程组和三维有限元分析原理建立了数学模型。利用数学模型对漏磁信号进行了仿真分析,得到了三维磁通密度矢量图和它的径向分量曲面图,直观地显示了缺陷附近漏磁场的特点。同时研究讨论了缺陷长度、检测路径位置和提离值对漏磁信号峰峰值的影响。为进一步对漏磁场的研究打下基础。     

疲劳试验温度对TC11钛合金表面纳米化后的组织和性能的影响

在不同温度(-30℃,25℃,150℃)下对超音速微粒轰击(SFPB)表面强化后的TC11钛合金进行高周疲劳试验,并借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)等试验手段研究了不同疲劳试验温度下的断口及断口附近的微观组织。结果表明:超音速微粒轰击后,TC11钛合金构件表层形成晶粒尺寸约为10 nm、层厚为30～50μm的梯度纳米组织;不同温度下高周疲劳试验后,钛合金构件表层组织的晶粒尺寸仍处于纳米量级,平均尺寸与疲劳加载前相当;超音速微粒轰击强化使得钛合金构件疲劳裂纹源萌生位置由表层移至次表层,不同温度下的疲劳断口均由疲劳源区、裂纹扩展区、瞬断区三部分组成,疲劳条带宽度随着试验温度的升高而增大。     

GCr15钢等径弯曲通道变形后的组织特性

在650℃采用等径弯曲通道变形（ECAP）方法对原始组织为层片状珠光体的GCr15钢进行了Bc方式的多道次变形。采用透射电镜和洛氏硬度等实验方法,对不同道次下的组织特性和硬度进行了分析。结果表明：冷变形和温变形都能使渗碳体片层发生球化,但一道次温变形情况下渗碳体球化程度明显高于冷变形一道次,硬度值由原始态（层片状珠光体）的42 HRC分别降至38 HRC（冷变形）、27 HRC（温变形）,温变形二道次后,铁素体基体接近等轴状,平均晶粒尺寸约为0.4μm,球化完全的渗碳体颗粒粒径约为0.1μm,硬度值由27 HRC（温变形一道次）增至32 HRC左右。     

Quantitative Testing of Defect for Gun Barrels

The magnetic flux leakage （MFL） method is commonly used in the nondestructive evaluation （NDE） of gun barrels. The key point of MFL testing is to estimate the crack geometry parameters based on the measured signal. The analysis of magnetic leakage fields can be obtained by solving Maxwell＇s equations using finite element method （FEM）. The radial component of magnetic flux density is measured in MFL testing. The peak-peak value, the separation distance between positive and negative peaks of signal and the lift-off value of Hall-sensor are used as the main features of every sample. This paper establishes the multi-regression equations related to the width （the depth） of crack and the main characteristic values. The regression model is tested by use of the magnetic leakage data. The experimental results indicate that the regression equations can accurately predict the 2-D defect geometry parameters and the MFL quantitative testing can be achieved.     

深冷轧制变形对新型Ni-W-Co-Ta高密度合金显微组织与性能的影响（英文）

采用熔炼-浇铸-锻造流程制备新型Ni-W-Co-Ta高强度合金,并对Ni-W-Co-Ta合金经深冷轧制变形后的显微组织及力学性能演变规律进行表征。结果表明：随着变形量的增加,新型Ni-W-Co-Ta高密度合金中等轴晶粒沿轧制方向不断被拉长,同时产生大量的滑移带以协调剧烈的塑性变形,并最终形成纤维组织。变形量的增大导致位错密度急剧增大,位错交互作用显著加强,进而使晶粒尺寸细化至纳米量级;合金强度、硬度随着变形量的增加而显著提高,伸长率则急剧下降。断口形貌则由韧性断裂(未变形)向准解理-韧性混合型断裂转变(90%变形量)。     

低抖动大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关

为了发展结构简单、便于维护的大功率气体火花开关,研制了大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关,该开关采用电晕放电均压方式,由9个相同的间隙构成。利用有限元分析方法对9间隙电晕均压气体火花开关的电场进行了分析,发现适合长度的电晕针对开关主间隙的电场影响很小,且加载触发脉冲时可在中间间隙形成了强烈的畸变电场。在理论分析的基础上,开展了开关击穿特性研究,实验结果表明电晕均压有利于提升开关的稳定性,开关自击穿电压分散性降低,自击穿电压略微增大;同时多间隙开关实现了良好的触发导通,在工作电压60～85 kV(工作欠压比56.8%～80%)范围内,开关的击穿延时抖动均小于20 ns,当工作电压达到80 kV以上时,抖动可小于10 ns。文中设计的大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关可用于直线脉冲变压器等脉冲功率系统,使用的基于电场模拟对电极结构进行优化的方法对设计其他类型的开关具有借鉴意义。     

激光冲击强化对片层TC11钛合金组织和性能的影响

目的 提高TC11钛合金的使役性能,对LSP技术在钛合金航空构件上的推广应用提供试验依据和技术支撑。方法 利用激光冲击强化(LSP)技术对片层组织的TC11钛合金进行表面纳米化处理,激光能量为6 J,脉宽为20 ns,光斑直径为3 mm,搭接率为50%。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线应力分析仪、显微硬度计及拉伸试验机对TC11钛合金LSP前后的微观组织及力学性能进行表征。结果 经LSP处理后,在TC11钛合金表层形成了梯度纳米结构,其中外表层晶粒尺寸约为10 nm,形变层厚度约为200 μm;在次表层组织中形成了大量位错缠结、形变孪晶及层错等晶体亚结构缺陷。LSP后钛合金表层存在着最大残余压应力(–267 MPa)和显微硬度值(425HV),且随着距表层距离的增大,相应的数值均呈现出逐渐减小的趋势。此外,LSP后TC11钛合金的抗拉强度和屈服强度分别提高了19.4%、18.3%,但伸长率略有下降,断口形貌从典型的韧性断裂向准解理和韧性混合型断裂转变。结论 在LSP作用下获得的梯度纳米结构和残余压应力的共同作用下,TC11钛合金获得了良好的强度–塑性匹配。     

温变形高碳钢中超微细复相组织的特征及性能

在Gleeble-3500热模拟试验机上对原始组织为层片状珠光体的高碳钢进行单向温压缩变形,得到了超微细(α θ)复相组织.用SEM、TEM观察了微复相组织的组织特性,并对其显微硬度进行了表征.结果表明:试样心部铁素体基体发生了动态连续再结晶,而渗碳体片层则发生了球化;随着温变形后保温时间的延长(O～1000s),超细铁素体晶粒和渗碳体颗粒均发生一定程度的长大,超细铁素体晶粒由最初的0.3μm长大至0.8μm,而渗碳体颗粒则由最初的0.1μm长大至0.3μm,对应的显微硬度则从300HV降至230HV.随着应变量和应变速率的增加,其显微硬度也随之降低,微观组织的差异导致其显微硬度的不同.