低碳钢形变强化相变的特征

介绍了低碳钢形变强化相变的基本概念及主要特征,系统的研究工作证实了变形显著地加速了低碳钢过冷奥氏体向铁素体的相变过程,形变强化相变是一个以形核为主导的过程,直到相变完成以前,形核始终存在于新相与原奥氏体相界面的高应变区。由于几何空间与成分条件上受到一定的限制,长大及各向异性都不太明显,铁素体晶粒超细化,实验工作还证实了转变动力学呈现明显的3个阶段,它们分别与相变铁素体在原奥氏体晶界上的形核,在铁素体/奥氏体相界前沿高畸变区的形核,及被铁素体晶粒所包围的残存奥氏体上的相变形核等过程相对应。

低碳钢多道次热变形中的应变强化相变与铁素体动态再结晶

利用热模拟压缩变形实验研究了每道次在工业界可接受的小变形量的多道次连续变形，合理控制工艺，通过应变强化相变与铁素体动态再结晶交互作用可获得细小铁素体晶粒组． Ｑ２３５级别 ２０钢的铁素体晶粒平均截径为 ３—５μｍ时，拉伸塑性略有下降。

低碳钢奥氏体晶粒控制对应变强化相变的影响

研究了在温度过冷条件下，名义变形为 ５０％（应变为－０．６９）；应变速率为 １ｓ－１；形变温度为 ８００－７４０ ℃时，低碳钢相交前奥氏体晶粒尺寸（平均直径为 ４４－７ μｍ）对应变强化相支铁素体转变量及铁素体晶粒大小的影响形变前奥氏体晶粒小的铁素体转变量增加，相交完成后细小铁素体晶粒分布较均匀；形变前奥氏体晶粒粗大时，形变后铁素体转变不完全，铁素体晶粒粗大且不均匀．

低碳钢奥氏体晶粒尺寸的控制

分别采用高温形变再结晶和低温变形后快速加热冷却等两种方法获得尺寸不同的低碳钢奥氏体晶粒组织通过控制形变温度、形变量、应变速率及变形道次等工艺参数，低碳钢奥氏体高温形变动态再结晶可使晶粒细化到 １５－２０ μｍ左右奥氏体动态再结晶晶粒尺寸取决于 Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ（Ｚ）参数，提高应变速率及降低形变温度都有利于 Ｚ参数增大，流变应力峰值较高，奥氏体动态再结晶晶粒减小．通过奥氏体化后淬火－６５０℃回火－室温变形一快速加热冷却工艺，得到奥氏体的平均晶粒尺寸可达１０μｍ以下奥氏体晶粒细化可归结为铁素体向奥氏体的转变与铁素体回复再结晶的相互竞争。

代位合金元素对Fe_3Al金属间化合物塑性与氧化行为的影响

研究了将Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｓｉ等合金元素分别加入当量成分的Ｆｅ３Ａｌ金属间化合物后对其室温塑性、８００℃周期氧化性能、氧化物结构及Ａｌ元素由试样表面向内部的分布状态的影响．结果表明，只有Ｃｒ元素提高了ＤＯ３结构的Ｆｅ３Ａｌ金属间化合物合金在真空中的室温拉伸延伸率，其他元素都不同程度地降低了合金的塑性。Ｃｒ提高室温塑性的主要原因不是由于Ｃｒ改变了合金的表面氧化动力学或改变了表面氧化物结构及表面状态，进而降低了环境敏感性的缘故。

θ法预测12Cr1MoV钢主蒸汽管道材料剩余寿命

对已运行1．9×105h的电厂主蒸汽管道材料12Cr1MoV的蠕变曲线进行了研究分别以θ法和修正的θ法处理恒载荷蠕变数据，井将处理结果进行对比，结果表明，修正后的θ法可准确描述己运行材料的恒载荷曲线。

代位合金元素原子在Fe_3Al金属间化合物亚点阵占位的中子衍射研究

用中子衍射分析法研究了Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｓｉ等代位合金元素在当量成分，ＤＯ_３结构Ｆｅ_３Ａｌ金属间化合物亚点阵中的原子占位及其对单胞中Ｆｅ原子磁矩，ＤＯ_３→Ｂ２转变行为的影响．结果表明，Ｃｒ，Ｍｏ和Ｔｉ都占据Ａｌ原子的次近邻位置，替代Ｆｅ原子；Ｎｉ和Ｍｎ占据Ａｌ原子的最近邻位置；（Ｓｉ＋Ａｌ）当量成分以内的Ｓｉ原子替代占据Ａｌ原子的位置．合金元素的加入，不同程度地降低了ＤＯ_３结构Ｆｅ_３Ａｌ合金的有序度。

Cr原子在Fe_3Al金属间化合物亚点阵中占位测定

利用中子衍射方法确定了Ｃｒ原子在Ｄ０_３有序结构的Ｆｅ－２８Ａｌ一５Ｃｒ合金亚点阵中的占位．结果表明：Ｃｒ原子仅替代Ｆｅ原子的位置，并占位于与Ａｌ原子次近邻的亚点阵，由于次近邻反相畴界能的降低，该合金四分位错组态中次近邻反相畴界的宽度变大，从而使交滑移变得容易，材料的变形能力得到改善，这一分析已分别为本工作对合金拉伸试样的表面滑移线金相观察和位错组态的ＴＥＭ研究所证实．

不同形态第二组织低碳钢的铁素体动态再结晶

借助热模拟压缩变形实验以及SEM,TEM,EBSD技术,研究了基体为铁素体、第二组织形态分别为片层状珠光体及颗粒状渗碳体的低碳钢在600—700℃,形变速率为10^(-3)—10s^(-1)范围内铁素体相区的热变形特征及铁素体动态再结晶组织演变规律,并对机理进行了初步探讨,结果表明:第二组织形态分别为片层状珠光体和弥散分布的颗粒状渗碳体的低碳钢均可发生铁素体动态再结晶;与颗粒状渗碳体相比,珠光体存在时动态再结晶开始发生和进入稳态所需的形变量都较高,再结晶进入稳态阶段后铁素体平均晶粒截径较大,说明微米级颗粒状渗碳体促使铁素体动态再结晶形核及发展的能力,其钉扎铁素体再结晶晶粒晶界,抑制长大作用明显。

代位原子在Fe_3Al亚点阵中的占位与合金的塑性

采用中子衍射法测定了Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｓｉ等代位原子在ＤＯ３结构Ｆｅ３Ａｌ亚点阵中的原子占位，并从解离能角度探讨了原子对之间的相互作用及对合金室温塑性的影响、结果表明：Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉ都占据Ａｌ原子的次近邻位置，替代Ｆｅ原子；Ｎｉ，Ｍｎ占据Ａｌ原子的最近邻位置；（Ｓｉ＋Ａｌ）当量成分以内的Ｓｉ原子替代占据Ａｌ原子的位置．由于Ａｌ—Ｃｒ原子对的结合能低于Ｆｅ—Ａｌ，Ａｌ—Ｍｏ及Ａｌ—Ｔｉ对，降低次近邻反相畴界能，因此。

Fe-16Al基合金与Fe-28Al基合金的形变与再结晶织构

研究了Ｆｅ１６Ａｌ（摩尔分数，％，下同）基合金与Ｆｅ２８Ａｌ基合金的温轧形变与再结晶织构。结果表明，ＦｅＡｌ合金系中，不同Ａｌ含量对塑性变形及再结晶机制的影响是与由Ａｌ含量不同引起的结构变化密切相联系的。Ｆｅ１６基合金形变与再结晶行为与纯ＢＣＣ金属类似。Ｆｅ２８Ａｌ基合金变形时外力对织构形成有敏感影响，变形时晶界的应变协调能力较弱。且再结晶后晶粒取向分布有明显的随机化倾向。

迭加压应力的疲劳蠕变交互作用下的断口分析

对在700℃,迭加压力过载峰sp=-196MPa的复杂波形载荷作用下,试样的显微断口形貌进行了分析。由于Sp的作用使得疲劳条纹呈现有规律性的半圆弧形宽间距条纹,借助于它,测得疲劳裂纹扩展速率da/dN与△K的关系服从Paris公式;疲劳裂纹Ⅱ阶段与Ⅰ阶段扩展交替出现的形貌证实了:在大应力条件下,裂纹的扩展并不是长裂纹的延伸,而是短裂纹的“超前开动”及“跃迁式”连接过程。由于Sp的作用,断口上出现了三种不同形貌的“台阶”结构及宽条纹上的“挤入”、“挤出”、“二次裂纹”形貌,证实了疲劳条纹形成的滑移机制及形成上述形貌的晶体学位向关系。裂纹的疲劳蠕变混合形貌反映了高温下交互作用的影响。

Fe—Al基金属间化合物的焊接性

分别用电子束焊（ＥＢＷ）及钨极氩弧焊（ＧＴＡ）两种焊接方法对 Ｆｅ－Ａｌ基合金试样进行了焊接性研究结果表明，用ＥＢＷ方法可以成功地得到无裂纹与缺陷的 Ｆｅ—Ａｌ基合金焊缝；对 ＧＴＡ方法，需采用预热及焊后缓冷工艺方可有效地阻止延迟冷裂纹的产生，选择中低碳 ＣｒＭｏ钢焊丝作填充材料， 使 Ｆｅ３Ａｌ基合金具有较好的焊接性．同种材料，同种焊丝，在保证焊透的情况下减小焊接电流和热输入。

Al部分替代Si对基于动态相变热轧TRIP钢组织控制的影响

通过Gleeble-1500热模拟单轴压缩实验,研究了Al部分替代Si对热轧TRIP钢过冷奥氏体动态相变特征、组织控制及残余奥氏体的影响.结果表明:用Al替代C-Mn-Si钢中的部分Si后可缩小平衡相图中的γ相区,提高钢的A_3温度并扩大A_3—A_(r3)温度范围;动态相变时铁素体相变动力学提前,最佳贝氏体等温相变温度升高;组织中残余奥氏体具有较高的C含量,颗粒状残余奥氏体分布更为细小和弥散,但铁素体晶粒尺寸较C-Mn-Si钢的粗大.

共析钢的过冷奥氏体动态相变和组织超细化

通过在Gleeble-1500热模拟试验机上进行单轴热压缩实验,研究了共析钢中过冷奥氏体在A_1-A_(r1)之间变形时的组织演变,探讨了共析钢中复相组织球化超细化的机理．结果表明:随着应变量的增加,片层珠光体在原始奥氏体晶界形成的铁素体生长前沿形核长大,并向原始奥氏体晶内推进,直至相变完成．片层珠光体生成后继续变形,发生渗碳体的溶断和球化,及铁素体的动态回复再结晶等轴化等过程．渗碳体的球化有两种机制,其一是由于Gibbs-Thomson效应,珠光体中片层状渗碳体发生溶断和球化,生成的大颗粒渗碳体主要分布在铁素体晶界;其二是纳米级渗碳体粒子伴随铁素体动态再结晶在晶内重新析出．实验证实,在合适的变形工艺条件下可以得到亚微米级铁素体与亚微米、纳米级颗粒状渗碳体的双相组织．

材料力学性能实验课教学改革探索

从能力培养的角度,对材料力学性能实验课教学改革进行了探索性尝试。根据科学实验和工程实践需要,在加强学生专业知识综合运用能力培养的同时,突出专业实验技能、科学实验方法及思维方式训练,并引入标准文件学习,收到了较好的教学效果。

过共析钢温变形过程中的组织演变 Ⅰ.铁素体的等轴化及Al的影响

利用Gleeble 1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验,结合SEM,TEM和EBSD等方法研究了过共析钢温变形过程中的组织演变规律,重点讨论了铁素体的等轴化演变过程,同时考察了合金元素Al的影响.结果表明:过共析钢温变形经历片层渗碳体的熔断球化、铁素体的等轴化以及渗碳体的溶解再析出等过程.温变形初期,片层状渗碳体缺陷处局部熔断的同时其近邻铁素体内产生大量位错,并通过动态回复过程形成亚晶;继续变形过程中,由于渗碳体粒子钉扎,亚晶发生转动,导致大角度晶界的形成,即铁素体通过连续动态再结晶过程实现等轴化.Al的加入细化了铁素体晶粒尺寸,提高了等轴状铁素体晶粒大角度晶界的比例.

基于动态相变的热轧TRIP钢组织及性能研究

通过热模拟压缩实验,开展了基于动态相变的热轧C-Mn-Si及C-Mn-Al-Si系TRIP钢组织及性能特征的研究.结果表明,通过动态相变,可以使TRIP钢复相组织由细小铁素体晶粒、尺寸细小及位向混乱的贝氏体束、弥散分布的体积分数较高的颗粒状残余奥氏体等组成.由于铁素体、贝氏铁素体间的大量晶界、贝氏铁素体内的高位错密度以及铁索体晶粒间大量的细小颗粒状残余奥氏体,使实验钢具有连续屈服、屈强比低、强度较高及塑性良好的特点.其中,C-Mn-Si钢的抗拉强度为890 MPa,延伸率为26%;C-Mn-Al-Si钢的强度为760 MPa,延伸率为32%.

过共析钢温变形过程中的组织演变 Ⅱ.渗碳体的球化及Al的影响

利用Gleeble 1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验,研究了合金元素Al的添加对过共析钢等温球化及温变形过程中渗碳体球化及所得超细(α+θ)复相组织的影响.结果表明:等温球化时,Al的添加使过共析钢获得较细小的渗碳体颗粒与较小铁素体晶粒的复相组织;在温变形过程中,合金元素Al能够阻碍Fe和C原子的扩散,减缓片层渗碳体的熔断球化及渗碳体粒子的粗化,抑制渗碳体粒子在铁素体内部的再析出,获得超细(α+θ)复相组织.

原位SiC颗粒增强MoSi_2基复合材料的显微组织和力学性能

本文研究了原位 ＳｉＣ颗粒增强 ＭｏＳｉ２基复合材料的组织结构和力学性能。结果表明：复合材料的组织为ｔ－ＭｏＳｉ２基体上均匀分布 β－ＳｉＣ等轴颗粒，数量很少的球形小孔隙主要分布在 ＳｉＣ颗粒内， ＳｉＣ颗粒尺寸为 ２－５ μｍ．复合材料界面为直接的原子结合，无非晶层存在．复合材料的室温维氏硬度、断裂韧性、抗压强度及高温流变应力明显高于单一ＭｏＳｉ２，随着ＳｉＣ体积分数的增加，维氏硬度、断裂韧性及高温流变应力提高，而抗压强度先增加后减少． ＳｉＣ体积分数从 １０％增加到 ４５％，ＫＩＣ从 ４．３４提高到 ５．７１ ＭＰａ·ｍ１／２；与单一 ＭｏＳｉ２相比提高了 ２５％－４６％； １４００℃时，σ０．２从 ２０％ＳｉＣ的 ２３０提高到 ４５％ＳｉＣ的 ２８５ ＭＰａ，比单一 ＭｏＳｉ２提高了 ９８％－１４６％．