选区激光熔化Al-Zn-Mg-Sc合金组织与性能研究

采用选区激光熔化(SLM)技术成形Al-Zn-Mg-Sc合金。研究了激光打印参数及热处理工艺对Al-Zn-Mg-Sc合金显微组织与力学性能的影响。研究结果表明, 打印态Al-Zn-Mg-Sc合金组织具有显著的各向异性特征: 建造面熔池为鱼鳞状, 晶粒为大尺寸柱状晶; 扫描面熔池则为条带状, 晶粒为小尺寸柱状晶与等轴晶。SLM成形的Al-Zn-Mg-Sc合金存在大量热裂纹, 严重影响合金力学性能。但热处理后, Al-Zn-Mg-Sc合金力学性能显著提高。经过热处理后合金的维氏(HV)硬度由91.70提升至144.27, 抗拉强度由183.71 MPa提升至257.53 MPa。      

退火时间对Ti?6.0Al?3.0Zr?0.5Sn?1.0Mo?1.5Nb?1.0V钛合金组织及力学性能的影响

针对近α型Ti?6.0Al?3.0Zr?0.5Sn?1.0Mo?1.5Nb?1.0V新型钛合金,在退火温度740 ℃的基础上,研究了退火时间对其组织与力学性能的影响。结果表明:经过3次真空自耗电弧炉熔炼,三火热轧后得到的板材组织由初生α相基体及β转变组织组成的部分再结晶组织和加工态组织等组成。随着退火时间的增加,退火板材的显微组织均以初生α相为主,且α相所占的比例从81.73%逐渐增加至85.61%,组织中长条状α相逐渐破碎球化,等轴α相开始均匀化、粗化。随着退火时间的增加,退火板材的延伸率逐渐增加,抗拉强度先降低再增加然后又降低,屈服强度先增加后降低,显微硬度先增加后降低。退火时间为1 h时,板材的断口由滑移带、涟波、小等轴韧窝组成,断裂方式为韧性断裂,退火时间大于等于2 h时,板材的断口完全由等轴韧窝组成,断裂方式为韧性断裂。最佳退火工艺为740 ℃退火2 h,此时板材的抗拉强度、屈服强度、延伸率和显微硬度分别为:984 MPa、941 MPa、15.27%、HV 347.67。研究结果对高强耐蚀钛合金退火工艺的制定有指导作用,为解决钛合金在实际生产中遇到的问题提供了科学依据。      

深部矿井水平方螺旋形埋管充填体换热器及其耦合热泵系统性能研究

深部矿井蕴藏着大量地热资源,功能性充填体技术将深部采矿和深部地热开采相结合,实现矿产和地热资源开发共赢,是延长深部矿山寿命的重要举措。本文在分析了国内外充填矿井通过埋管提取地热资源现状基础上,提出了一种水平方螺旋形埋管充填体换热器（Square-spiral-type backfill heat exchangers,S-S BHE）。考虑到地下水渗流对矿井埋管充填体换热器（Backfill heat exchangers,BHE）取热影响显著但前期研究相对不足,利用COMSOL软件建立了三维非稳态BHE热渗耦合模型并验证了其可靠性。在此基础上,建立了埋管充填体换热器耦合热泵（Backfill heat exchangers coupled heat pump,BHECHP）数学模型及四个综合评价指标。首先,在相同几何条件和物理条件下,对比分析了S-S BHE与两种典型蛇形BHE的性能,结果表明:S-S BHE的综合评价指标均优于蛇形BHE,且在较高渗流条件下优势更加显著。其次,研究了管内流速、管间距、渗流速度和入口水温对S-S BHE及其耦合热泵特性的影响规律,研究发现:管内流速和渗流速度对综合评价指标的影响最为显著,管内流速越高,单位管长平均换热功率越高,但制热季节能效明显降低。分析认为管内流速存在0.4～0.6 m·s–1的最优区间,此时管内循环水流动处于从过渡区向旺盛湍流转变。渗流速度在小于10–6 m·s–1时的影响可以忽略不计,在10–6～10–5 m·s–1的常见渗流范围内,综合评价指标均呈线性递增的趋势。最后,对方螺旋形埋管充填体换热器耦合热泵（Square-spiral-type backfill heat exchangers coupled heat pump,S-S BHECHP）进行了生态评价。通过与传统供暖方式对比发现:采用S-S BHECHP的供暖方式具有显著的节能降碳效果,一次能源消费和碳排放量比蓄热式电锅炉、燃煤锅炉和空气源热泵相应降低了83.39%、61.57%和56.84%。本研究结果展示了方螺旋形BHE和BHECHP的优良性能,为蓄热储能式功能性充填在深部矿井的应用与探索提供了理论指导。      

铸铁表面激光熔覆铁基自熔合金的组织与性能

在球墨铸铁基体上进行铁基自熔合金激光熔覆，通过改变扫描速度和送粉速度获得不同条件下的熔覆层，并对其进行显微组织观察与性能测试，从而得出工艺参数对熔覆层组织、性能的影响。     

MGH956合金TLP连接机理及接头组织分析

MGH956合金是采用机械合金化方法制造的氧化物弥散强化高温合金，具有高温力学性能好、高温抗氧化和抗腐蚀性能好的综合优势。自行研制了中间层合金KCol进行MGH956合金过渡液相(TLP)扩散连接试验，分析了接头组织、成分和连接工艺的关系，确定了MGH956合金TLP扩散连接机理。同时，对MGH956合金焊接接头中产生的夹渣缺陷进行了深入的分析。结果表明：在连接温度1240℃、保温8h条件下，可以获得焊接缺陷少、完整连续的焊接接头。     

CoFeCrNiCu高熵钎料钎焊ZrB2-SiC/Nb接头组织及性能研究

采用CoFeCrNiCu高熵合金钎料实现了ZrB₂-SiC陶瓷与Nb合金的有效连接。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射(XRD)等方法分析了接头界面的微观组织结构、生成产物及保温时间对界面组织及接头性能的影响,确定了接头的断裂位置和断裂方式。研究结果表明：钎焊接头的典型界面结构为ZrB₂-SiC/Cr₂B/(Cr,Fe)₂B+fcc+Cr₂B+Laves+Cu₍(s,s))/Nb。钎焊过程中,Nb合金向液态钎料中的溶解量以及液态钎料中Cr向ZrB₂-SiC陶瓷富集的数量决定了钎焊接头界面组织的形成及其演化。随着保温时间的延长,ZrB₂-SiC陶瓷侧的Cr₂B反应层增厚,钎缝中Laves相随着Nb合金向液态钎料中的溶解量增加而增加。陶瓷侧界面反应层的厚度及形态和钎缝中Laves相的形态及分布共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为1160℃,保温60 min时,接头的抗剪强度最...     

热处理对金属陶瓷组织和抗弯强度的影响

研究了热处理对Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷组织和抗弯强度的影响。结果表明，固溶处理能够提高金属陶瓷的抗弯强度，固溶强化效应的增加、位错密度的提高及陶瓷相邻接度的减少是固溶处理提高强度的主要原因；固溶处理后进行时效处理能进一步提高强度，原因是时效消除了金属陶瓷试样的内应力及金属粘结相中析出强化相γ＇。     

圆柱段群铸的金属型设计

圆柱段群铸的金属型设计邢书明（河北机电学院河北石家庄市：０５００５４主题词：研磨体，金属型，设计圆柱段在冶金、矿山、建材、电力等行业被广泛用作球磨机段仓的研磨体，也可作为机械加工的坯料。但长期以来，由于该产品重量小、形状简单，其铸造工艺一直没有给予足...     

低成本钢尾渣-矿渣基矿山充填料的优化开发

 为实现多固废协同利用、降低充填成本,在矿渣基全粒级细尾砂胶结充填料基础上,以流动性和抗压强度为表征,利用热闷钢渣磁选尾渣(钢尾渣)替代部分矿渣作为胶凝材料,脱硫灰和水泥熟料替代部分专用添加剂作为外加剂,采用正交试验探寻掺量规律,优化固体填充料配比,开发钢尾渣-矿渣基软性矿山充填料,并研究了外加剂与胶材比、灰砂比等因素的影响。对比分析了矿渣基准组、钢尾渣-矿渣基准组(B1)、强度最优外加剂组分钢尾渣-矿渣组(B7)等3组充填料的微观形貌及XRD图谱以探究其水化机理。结果表明,钢尾渣替代矿渣量增加、外加剂与胶材比减小,充填料浆流动性改善,但充填体抗压强度下降。强度正交试验结果表明,钢尾渣掺量大小决定强度低高,脱硫灰掺量宜高于水泥熟料。进一步调整外加剂组分配比,在灰砂比为1∶6、钢尾渣替代矿渣为20%条件下,找出B7组外加剂组分为脱硫灰、水泥熟料分别替代30%、20%专用添加剂,B7组料浆扩展度为143 mm,充填体形貌为富铁绿泥石胶结假方体钙硅灰石,28 d抗压强度达2.13 MPa,较基准组低0.19 MPa,较B1提高0.26 MPa。该替代方案满足现场充填C2级强度的要求,改善流动性并显著降低了充填成本。优化的外加剂组分配比在灰砂比为1∶4条件下同样具有强度优化作用,但较灰砂比为1∶6条件下低。