激光熔覆原位Ti-C-B-Al复合涂层的结构特征与力学性能

以钛粉、铝粉和碳化硼粉末为原料,采用同步同轴激光熔覆系统在Ti6Al4V钛合金表面制备含原位自生TiC、TiB以及TiAl金属间化合物增强钛基的Ti-C-B-Al复合涂层,研究了复合涂层的显微组织、物相构成、显微硬度和微纳米力学性能。结果表明,三种粉末在高能激光束的作用下充分反应并生成了TiC、TiB以及TiAl金属间化合物增强相。复合涂层表面光滑,涂层内部无气孔及裂纹,与基体间形成了良好的冶金结合,增强相在涂层内分布均匀,相比于基体,熔覆涂层具有较优的力学性能。涂层硬度在460HV_(0.3)~510HV_(0.3)之间,同时涂层的纳米力学性能与显微硬度具有较好的对应关系,其中当m(Ti)∶m(Al)∶m(B_(4)C)=84∶12∶4时,制得的涂层具有较优的力学性能。

ESP工艺下DP600热轧双相钢铁素体相变模型

为了建立ESP工艺条件下DP600热轧双相钢的铁素体相变动力学数学模型,采用动态相变膨胀仪对实验钢分别进行等温相变和连续冷却相变实验.基于实测的铁素体相变孕育期和铁素体体积分数,在变形温度以上结合经典形核理论计算铁素体相变孕育期,变形温度以下通过实验数据拟合△GV计算铁素体相变孕育期.考虑冷却速度的影响对可加性法则进行修正并基于此计算了连续冷却条件下的铁素体相变开始温度和体积分数.结果表明:修正后的相变模型计算的铁素体相变开始温度和体积分数与实测值吻合良好,可用于预测ESP工艺下DP600钢的铁素体相变行为.

难变形金属小模数齿形件电流辅助分形旋压成形方法研究

针对难变形金属小模数齿形件采用传统滚齿及插齿方法制备时,存在材料利用率低、强韧性不足等问题,提出采用分形旋压方法实现此类小模数齿形件的完整近净成形。以模数为0.3的30CrMnSiA合金结构钢小模数齿形件为研究对象,设计制作了难变形金属小模数齿形件分形旋压成形工艺装备,并基于旋压成形试验进给研究了渐进式进给、主轴正反转进给和间歇式进给3种不同成形方式及有/无电流辅助条件对难变形金属小模数齿形件分形旋压的影响规律。结果表明:采用渐进式进给成形方式时,旋压成形缺陷最少,但所获得的轮齿饱和度仅为70.2%;采用正反转式成形方式时,成齿区易出现预成形齿顶与旋轮轮齿啮合错位而导致被两次分形的缺陷;采用间歇式进给式成形方式时,成齿区齿顶部分出现大量毛刺;采用渐进式成形方式,相同试验条件下,通入脉冲电流后,材料塑性变形能力显著提升,轮齿饱和度提高到95.7%。采用电流辅助分形旋压成形获得的小模数齿形件齿廓偏差为0.029 mm、齿距偏差为0.015 mm。

基于数值模拟的钛合金锥形件激光辅助铲旋成形研究

针对中部带法兰锥形件采用传统“锻造+机加工”制备时材料利用率低、强度及韧性不足的问题,提出采用激光辅助铲旋成形工艺来实现钛合金中部带法兰锥形件的完整近净成形。根据铲旋成形原理,选取合适的激光热源模型,并基于Simufact Forming软件平台建立激光辅助铲旋有限元模型,研究了铲旋成形过程中的中部法兰变形区温度、变形行为及等效塑性应力和等效塑性应变分布规律。结果表明,采用坯料整体预热+激光辅助补热的方式,可实现坯料基体表层温度高、内层温度低,既有利于表面金属材料铲旋成形出法兰,又可避免锥壁翘起;铲旋成形时变形区材料轴向流动较多,径向流动较少,法兰形状呈“倒水滴”状;旋轮接触区等效塑性应力值较大,但法兰主体部分等效塑性应力值较小且分布均匀;基体主要变形区等效塑性应变值最大,达9~11,沿厚度方向逐渐减小,具有局部大塑性变形且变形不均匀的特点。

QN1803奥氏体不锈钢温热本构模型构建

基于QN1803奥氏体不锈钢在塑性变形过程中存在的马氏体相变现象,提出采用基于热激活位错运动理论的物理基Zerilli-Armstrong(Z-A)模型,构建了其温热成形时的修正本构模型。采用Gleeble-3800热模拟试验机,对QN1803奥氏体不锈钢在温度为25~200℃、应变速率为0.001~0.1 s^(-1)的变形条件下进行了温热拉伸试验,基于试验结果分析了QN1803奥氏体不锈钢的温热流变行为,构建了QN1803奥氏体不锈钢在温热成形条件下的修正Z-A本构模型,并对模型精度进行了评估。结果表明,在25~100℃范围内,随着应变速率的增加,拉伸试样中的马氏体含量迅速减少。在各应变速率下,随着温度的升高,马氏体含量也迅速减少。采用相关系数R和平均绝对相对误差E AR量化了本构模型的精确度,修正的Z-A本构模型的R和E AR的值分别为0.998和1.225%,能较好地描述QN1803奥氏体不锈钢的温热流变行为。

难变形金属小模数齿形件电流辅助分形旋压成形工艺优化

目的针对30CrMnSiA合金结构钢小模数齿形件电流辅助分形旋压成形工艺,探究工艺参数对小模数齿形件成形质量的影响规律,分析工艺参数间的相关性,获得优化后的工艺参数组合。方法选取小模数齿形件齿廓偏差、齿距偏差、轮齿饱和度为成形质量响应指标,以电流密度、占空比以及旋轮进给速度为影响因素,设计响应面试验方案;根据有限元模拟结果建立成形质量回归预测模型,分析电流密度、占空比以及旋轮进给速度对小模数齿形件成形质量的影响规律,计算获得最优的参数组合并进行试验验证。结果电流密度、脉冲占空比、旋轮进给速度对小模数齿形件成形质量有显著影响,成形质量随着电流密度与占空比的升高而升高,随旋轮进给速度的升高而先升高后降低;且电流密度与旋轮进给速度、脉冲占空比与旋轮进给速度在对轮齿饱和度的影响上有一定的交互性;通过建立的回归模型预测得到的优化工艺参数如下:电流密度为17.5 A/mm2、脉冲占空比为40%、旋轮进给速度为0.6 mm/min。结论回归模型预测值与试验值的相对误差小于8%,说明所构建的成形质量回归预测模型是准确的,利用优化后的参数可制备出成形质量良好的小模数齿形件。

Cr_(3)C_(2)对激光选区熔化316L合金组织及力学性能的影响

目的研究添加Cr_(3)C_(2)颗粒对激光选区熔化316L合金的硬度、强度及耐磨性能的影响。方法采用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术制备316L合金及10%(质量分数)Cr_(3)C_(2)颗粒增强316L合金(Cr_(3)C_(2)/316L),通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、维氏显微硬度计、双立柱电子万能试验机和摩擦磨损试验机分别对2组合金试样的组织结构、硬度、拉伸性能以及耐磨性能进行测试与分析。结果316L合金主要由γ-Fe相组成,Cr_(3)C_(2)/316L合金中除γ-Fe相外,还存在Cr_(23)C_(6)和Cr_(3)C_(2)相。316L和Cr_(3)C_(2)/316L合金的显微组织均由柱状晶和等轴晶组成,Cr_(3)C_(2)/316L的组织中等轴晶比例增多,且组织产生了细化。Cr_(3)C_(2)/316L合金的显微硬度为327HV0.1,相比316L合金(265HV0.1)增加了23%。Cr_(3)C_(2)/316L合金的屈服强度和抗拉强度分别为687 MPa和1029 MPa,较316L合金均提高了约50%。Cr_(3)C_(2)/316L合金的磨损率相比316L合金减小了50%。结论在SLM过程中,由于添加的Cr_(3)C_(2)颗粒在激光选区熔化316L合金过程中所产生的非自发形核和提高过冷度的作用,促使了316L合金组织发生明显细化和等轴化。添加的Cr_(3)C_(2)颗粒所产生的细晶强化、沉淀强化和固溶强化作用,使316L合金的硬度、强度和耐磨性都得到有效提升。

随机振动下管径壁厚对航空液压管路的疲劳寿命的影响

根据目前存在由流量设计的不同管径液压管路的疲劳寿命达不到要求的情况,不同管径和壁厚的航空液压导管在随机振动工况下进行疲劳寿命的影响分析。将管路模型简化处理并进行模态分析和随机振动响应分析,最后结合疲劳损伤累积理论和材料的S-N曲线数据得出不同管径壁厚下的疲劳寿命时间。结果表明:当管径和壁厚越大时,对疲劳寿命时间的影响越大。

建筑结构用高强抗震耐火H型钢组织性能研究

采用TEM、金相显微镜、EBSD等分析手段,研究建筑结构用高强抗震耐火H型钢的微观组织对其强度、韧性及高温强度的影响。结果表明,在合理的化学成分设计前提下,不需要控轧控冷手段,热轧后试验钢获得空冷贝氏体和铁素体两相组织。观察600℃保温3小时后的组织发现,在铁素体内部有纳米级相间析出物存在,析出物的行间距约在24~34 nm之间。热轧建筑结构用高强抗震耐火H型钢的屈服强度≥500 MPa,延伸率≥22%,屈强比≤0.85,-20℃冲击功≥34 J,600℃保温3小时后屈服强度≥310 MPa。

切削参数对车削12L14钢切削力影响的试验研究

采用硬质合金刀具对12L14易切削钢开展车削正交试验,研究切削深度a p、进给量f和切削速度v c对切削力的影响规律,结果表明:硬质合金刀具在车削12L14易切钢时,对切削力影响最大的因素为切削深度,其次为进给量,而切削速度影响最小。各方向切削力的变化随着a p、f的增大而线性增大,随着v c的增大有所波动,对切削分力与各切削参数之间的关系进行了多元线性回归分析,建立了切削力经验公式,并利用试验数据验证了经验公式在一定参数阈值下的有效性。

新能源用钢管的应用现状、需求分析及思考

“双碳”战略下新能源及相关产业发展给钢管带来新的应用场景,对钢管的功能和性能提出新的需求。聚焦于碳捕获、利用与封存技术领域中的CO_(2)输送用管、氢能领域中的氢气输送用管和储能领域中的盐穴压缩空气储能用注采管,总结了新能源用钢管的应用现状和研究进展,分析了各领域用管需求,并就“双碳”背景下新能源用钢管的基础理论研究、关键技术开发和标准体系建设等方面进行了思考,提出了建议。

热处理对2205双相不锈钢显微组织及性能的影响

采用光学显微镜、显微硬度计和电化学工作站等研究了2205双相不锈钢经不同温度保温不同时间后的显微组织及性能,并分析了其经不同工艺热处理后的γ和α两相比例和析出相的变化。结果表明:2205双相不锈钢初始状态下α和γ相含量分别为41.2%和58.8%。保温时间相同时,随着热处理温度的升高,γ相含量减少,σ相含量先增加后减少,硬度增加,腐蚀电位先降低后增加。保温温度相同时,随着保温时间的延长(0.5~2 h),γ相和σ相含量增加,γ相含量增幅为2.43%~3.87%,σ相含量增幅为0.05%~0.08%,晶粒有长大趋势,硬度逐渐降低,腐蚀电位总体呈降低趋势。当加热温度为950和1000℃时,硬度随保温时间增加而降低的幅度较明显。σ相含量及α/γ比例增加是造成2205双相不锈钢耐腐蚀性能下降的主要原因。

热轧含钛低合金高强钢板断口分层机理研究

利用光学显微镜(OM)、电子背散射衍射仪(EBSD)、透射电镜(TEM)等设备研究了含钛低合金高强钢拉伸断口分层原因。结果显示:在显微组织和晶粒尺寸正常的情况下,MnS和大颗粒Ti(C,N)夹杂物聚集是导致断口分层的根本原因。拉伸断口呈现撕裂棱+浅韧窝的准解理形貌。塑性变形过程中,Ti(C,N)破碎导致显微裂纹萌生。裂纹沿着薄膜状MnS传导,最终在MnS和基体界面形成撕裂棱。大量平行分布的MnS夹杂物共同作用,使断口产生分层现象。通过降低S、N含量能够有效减少两类夹杂物数量,消除断口分层现象,改善塑性指标。

σ相对S32205双相不锈钢力学性能和耐蚀性的影响

通过JMatPro软件模拟计算和试验结合的方式研究了S32205双相不锈钢中σ相的析出行为及对其力学性能和耐蚀性的影响。结果表明:通过JMatPro软件模拟计算得到的S32205双相不锈钢σ相析出鼻尖温度为875℃。当S32205双相不锈钢在875℃保温0~90 min,σ相含量快速增加,当保温时间增加至90~120 min时,σ相含量缓慢上升,而当保温时间为120~240 min时σ相含量达到饱和,最大为6.1%,与模拟计算结果基本符合。随着保温时间逐渐增加,S32205双相不锈钢的屈服强度、抗拉强度及显微硬度先快速增加后逐渐保持稳定,而伸长率呈下降趋势,强度和硬度与σ相体积含量成正比关系,σ相强化机理由Orowan强化机制转变为σ相的高弹性应变能强化机制。不同σ含量的S32205双相不锈钢的电化学试验结果表明随着σ相的含量逐渐增多,基体越容易贫Cr, S32205双相不锈钢越容易产生腐蚀,耐蚀性逐渐降低。

退火温度对温轧高锰钢组织性能的影响

测定了中碳25Mn钢经温轧及退火处理后的拉伸性能及-196℃时的低温韧性,并对不同处理条件下的显微组织及冲击断口进行了观察,讨论了试验钢退火过程中的再结晶行为及其对力学性能的影响机制。结果表明:试验钢在550℃保温1 h后已经基本完成再结晶,再提高退火温度,再结晶组织逐渐粗化,导致奥氏体的稳定性变差,因此在变形过程中更易于发生马氏体相变,即相变诱导塑性(TRIP)机制逐渐增强,这虽然能够在一定程度上缓解裂纹形核与扩展过程中产生的应力集中,但马氏体的产生也会导致钢的韧性与塑性恶化。同时,结果也表明即便再结晶已经充分,细小的奥氏体晶粒中仍然存在一定量的高密度位错胞和层错,因此产生了比单一细晶强化更高的强度增量。

高硬刀具切削交叉滚子轴承时表面粗糙度对比研究

采用硬质合金和金属陶瓷刀片对高精度交叉滚子轴承进行切削对比试验,通过表面粗糙度测量仪测量不同刀具及切削参数下已加工表面的粗糙度值,采用微粒群优化算法获得表面粗糙度的预测模型。结果表明:在实验范围内,采用硬质合金UE6020刀片获得的表面粗糙度值要低于金属陶瓷PV720刀片获得的表面粗糙度值;切削用量三要素中,进给量对工件表面粗糙度的影响最为显著;采用硬质合金UE6020刀片切削时,表面粗糙度值随进给量增大而增大,但增大趋势缓慢,当切削速度v_c在101~126m/min范围内时,表面粗糙度值最低,且背吃刀量不宜取得过小。采用微粒群优化算法建立的表面粗糙度预测模型,具有一定的可靠性,能为交叉滚子轴承的切削加工提供参考。

高磁感取向硅钢组织、织构演变分析

采用蔡司显微镜、X射线衍射仪等检测手段分析高磁感取向硅钢(Hi-B钢)在生产各个阶段的组织形态和宏观织构。结果表明,高磁感取向硅钢各生产阶段的显微组织均为铁素体,经脱碳渗氮退火后完全再结晶,平均晶粒尺寸为28.92μm,经过高温退火后完成二次再结晶,成品平均晶粒尺寸为2 cm左右。热轧板次表层织构类型主要是三种典型的剪切织构。冷轧板织构主要由α线织构以及旋转立方织构{001}<110>组成,脱碳退火后主要以α*织构和γ线织构{111}<112>为主,高温退火后的宏观织构主要为高斯织构。高磁感取向硅钢经拉伸平整退火后,织构为单一的位向准确的高斯织构且强度达到峰值。

马钢热轧带钢边部翘皮产生原因及对策

热轧产品质量包含板形、尺寸、表面、性能四大类,其中随着板带类产品作为外覆件主要用途比例的攀升,表面质量提升尤为重要,而马钢热轧带钢表面质量问题中较为突出的是边部翘皮问题,由于边部缺陷在交付客户前必须消除,因此存在边部缺陷的产品必须切除缺陷部分,导致成材率、质量乃至生产事故等损失。通过对马钢热轧生产过程中边部翘皮问题的细致研究,针对特征性因素进行了验证并提出了解决方案,为马钢热轧板带边部质量提升提供了指导。

稀土元素Ce对X80管线钢DWTT性能影响研究

文章以X80管线钢为研究对象,在实验室开展稀土元素Ce对管线钢DWTT性能影响研究。研究结果表明,稀土元素Ce的添加有利于提高试验钢的低温韧性,-40℃时添加稀土元素Ce后的试样冲击功达到210 J,与未添加稀土的试样相比增幅达到19.3%。添加稀土元素Ce有利于降低管线钢的韧脆转变温度。不添加稀土元素的试样焊后热影响区的冲击功为189 J,添加稀土元素Ce后的试样热影响区冲击功达到216 J,增幅为14.3%。

热镀锌IF钢质量改进工艺研究

通过扎根现场进行超深冲IF镀锌板生产理论研究,从冶炼成分、热连轧、冷轧、退火、热镀锌、光整工艺等全流程生产工序控制角度,实地调研宁钢IF1镀锌板深冲性能不合的影响因素及内在机制,根据下游企业设备现状优化制定工艺改进措施;经实施验证,热镀锌IF1钢新产品深冲性能全部满足交货标准,彻底解决了此项质量问题。