中国古代铸铁退火技术研究综述

铸铁退火工艺可显著改善铸铁机械性能,拓展铁器应用范围,在中国古代生铁制钢技术体系中发挥承上启下的作用,是铁器时代开启的重要因素。20世纪50年代开始,自然科学方法的引入让古代钢铁史研究从文献学、类型学跨越到材料学。20世纪80年代,随着铁器考古工作大规模的开展,发现多处大型古代冶铁遗址,再加上一些新兴科技手段与考古研究的深入结合,研究者对古代铸铁退火技术有了充分认识。在冶铁遗址中发现具有退火功能的炉窑,其形制与烘范窑相似。研究者通过模拟古代温度开展实验,借助理论分析汉代球墨铸铁的退火工艺。综合已有研究,宜在最大限度地复原古代的条件下开展铸铁退火模拟实验,从工艺、成本、效果等综合研究古代铸铁退火生产流程,这对加深对铸铁退火工艺的认识有重要的参考价值。

纤维负重法测量玻璃退火上下限温度的影响因素研究

通过机械拉丝工艺制备不同直径、圆柱度的玻璃纤维,采用纤维负重法测试玻璃退火上下限温度,探究纤维几何参数、载重砝码质量和控温条件对测试结果的影响。结果表明:退火上下限温度会随着玻璃纤维直径的增大而升高,随着砝码质量的增加而降低,随着圆柱度的增加而降低。初始温度和升温速率对退火上下限温度无明显影响,但随着降温速率的加快,退火温度随之升高。根据验证结果,测试玻璃退火上下限温度适宜的条件:纤维直径为0.6~0.8 mm,圆柱度尽可能小,载重砝码质量为800~1000 g,升温速率为5℃/min,降温速率为4℃/min;同时,考虑到测试的安全性,初始温度建议选择较低温度进行实验。

冷轧汽车中锰钢的逆相变退火与组织性能研究

为提高汽车中锰钢的强塑积,对冷轧态中锰钢进行了不同温度(650~680℃)和不同时间(10~50 min)的逆相变退火处理,研究了退火温度和退火时间对中锰钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,原始冷轧态中锰钢板的组织由铁素体(F)+马氏体(M)组成,微观结构中可见弥散分布的尺寸20~45 nm的碳化物。退火温度从650℃升至680℃,中锰钢屈服强度、断后伸长率、强塑积和残余奥氏体体积分数均先增大后减小,而抗拉强度一直增大。退火时间从10 min增至50 min,中锰钢屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、强塑积和残余奥氏体体积分数均先增大后减小。冷轧中锰钢适宜的退火制度为:退火温度660℃、退火时间30 min,此时中锰钢组织为F+M+奥氏体(γ),奥氏体体积分数24.12%,超细晶铁素体平均晶粒尺寸0.29μm,板条马氏体平均宽度0.27μm,强塑积23.33 GPa·%。

基于BIM技术与模拟退火算法的村镇轻钢框架结构智能设计方法

传统村镇住宅结构设计需要进行大量的人工试算与重复建模,而受制于建设成本,村镇住宅无法像城镇住宅一样通过设计师进行专业的结构设计与验算,其安全性与经济性均难以满足要求。为此,提出一种村镇轻钢框架结构智能设计方法,包括智能建模与智能优化两个环节。基于图层自动识别算法、光学字符识别技术、自适应分块算法提出村镇轻钢框架结构BIM智能建模方法,包括图层识别、轴文本数据提取、墙体轮廓提取等,智能建模结果基本满足实际工程要求。基于提出的两阶段模拟退火算法给出村镇轻钢框架结构的智能优化方法,优化速度较快,优化效果良好。通过实际工程案例对提出的智能设计方法进行验证,结果表明,提出的村镇轻钢框架结构智能设计方法具有可行性,与传统的人工设计方法相比,设计周期可缩短70%以上,材料用量、结构设计指标接近人工设计结果。

基于改进模拟退火遗传算法的高速公路服务区自洽能源系统高能效优化

针对高速公路自洽能源系统高能效优化的问题,基于改进模拟退火遗传算法(SA-GA),提出了一种综合考虑经济目标和环保目标的自洽能源系统高能效优化运行策略。首先根据高速公路服务区自洽能源系统中各电力单元特性,建立一种综合考虑系统经济性和环保性的能效目标函数;其次根据高速公路服务区自洽能源系统的分类,建立了不同类型系统对应的约束条件;为避免遗传算法易陷入局部最优的缺陷,引入模拟退火算法,对改进后的SA-GA算法采用降温函数,寻找全局最优解;利用新疆某高速公路服务区自洽能源系统发电和负荷数据,并在传统服务区负荷的基础上进一步考虑新能源汽车充电站的影响。测试函数测试结果表明:SA-GA算法在求解速度和稳定性方面有明显提升,改进SA-GA算法对夏季、冬季典型日能效优化的结果,相较于遗传算法,在寻优精度提升约为20.33%。

冷轧方式与退火温度对无取向硅钢组织、织构及磁性能的影响

以连续式和可逆式冷轧无取向硅钢为研究对象,对其进行退火实验,采用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)表征分析不同冷轧方式无取向硅钢在不同退火温度(920~1070℃)下的组织和织构,探讨轧制方式与退火温度对无取向硅钢磁性能的影响。结果表明:在920~1070℃退火后,连续式冷轧样品平均晶粒尺寸分布在20.7~134.4μm范围,可逆式冷轧样品平均晶粒尺寸分布在17.3~155.5μm范围,随退火温度的提升,2种冷轧方式退火板晶粒总体上均在不断长大;冷轧板织构主要由强的旋转立方织构组成,可逆式和连续式冷轧样品退火板织构以γ纤维和α纤维织构为主,γ纤维织构主要聚集在{111}<112>处,α纤维织构主要聚集在{111}<110>处,γ纤维织构强度随退火温度升高而显著降低,α纤维、Goss和旋转立方织构强度变化很小;可逆式与连续式冷轧板{111}<110>织构强度相近,可逆式冷轧退火板{111}<112>织构强度始终高于连续式冷轧退火板。1040℃退火时,可逆式和连续式冷轧退火板的P_(1.5/50)(50 Hz下,磁感应强度为1.5 T时的损耗)均达最低,分别为2.512,2.445 W/kg;1070℃退火时,可逆式与连续式冷轧退火板的P_(1.5/50)有所增长,最终分别为2.625,2.494 W/kg。随退火温度升高,2种冷轧方式退火板的P_(1.5/50)均先降后升,且连续式冷轧退火板的P_(1.5/50)始终更低、B_(50)更高(磁场强度为5000 A/m时的磁感应强度)。

中锰钢热轧与冷轧退火工艺下组织与性能差异综述

中锰钢作为第三代先进高强钢的代表,由于其优异的力学性能已成为一个研究的热点。同一种中锰钢经过不同的轧制和热处理产生不同的微观组织进而导致其力学性能存在差异。因此,研究不同的热加工工艺下其微观组织与力学性能之间的关系至关重要。本文综述了中锰钢在热轧和冷轧退火工艺下的组织演变,重点阐述了微观组织与静拉伸力学性能、抗氢脆性能、低温冲击韧性之间关系方面的研究进展,并对提高中锰钢各种力学性能的方法进行了比较,最后对中锰钢未来的强韧性研究和发展方向进行了展望。

退火处理对低阻LCD屏ITO薄膜光电性能的影响

采用磁控溅射法制备氧化铟锡(ITO)薄膜,对制备好的ITO薄膜样品进行不同温度、不同时间的退火处理。用WGT-S透过率雾度仪、四探针测试仪测量退火后的电阻屏ITO薄膜光电性能参数,并采用扫描电子显微镜观测退火前后薄膜的表面状态,分析退火处理对电阻屏ITO薄膜光电性能的影响。研究结果表明:制备的ITO薄膜的最佳退火温度为400℃,退火时间约为70 min。

退火对SP-700合金板材组织、织构和力学性能各向异性的影响

通过光学显微镜(OM)、电子背散衍射(EBSD)及单向拉伸测试等方法,研究了退火温度对SP-700合金板材微观组织、织构和力学性能各向异性的影响。结果表明:随退火温度的升高,SP-700合金板材的晶粒等轴化程度提高;当退火温度为780℃时,退火织构类型基本不变;当退火温度为860℃时,初生α相向次生α相的转变形成了新的织构;经900℃退火后,组织类型转变为网篮组织,织构类型为棱锥织构和R型织构。α相的棱锥织构取向是造成原始板材力学性能各向异性的原因;晶内亚结构在变形初期对滑移系的阻碍作用影响了板材在不同方向上的室温强度;随退火温度的升高,晶内亚结构的消除和新的织构取向的产生导致力学性能各向异性增强。此外,晶粒形貌和相含量的差异也会导致各向异性的变化。原始板材的断裂机制均为韧性断裂,且不同方向的断口特征略有不同。

临界退火结合回火处理Fe_(69.4)Mn_(10)Co_(10)Cr_(10)N_(0.6)多主元合金的组织与性能

采用接近Ac3温度的临界退火及不同温度的低温回火处理制备一系列Fe_(69.4)Mn_(10)Co_(10)Cr_(10)N_(0.6)多主元合金。研究结果表明:经临界退火的合金由均匀分布的亚微米级超细铁素体和奥氏体晶粒以及奥氏体晶粒中的淬火马氏体板条组成。临界退火合金经不同温度的回火处理后,铁素体和奥氏体晶粒尺寸显著增加到微米级,合金的室温屈服强度和抗拉强度同时增加,塑性基本维持不变。这归因于:一方面,在回火过程中,Mn和N元素的配分增加了合金中奥氏体的稳定性;另一方面,回火后软区铁素体和硬区马氏体之间的异质界面增多,使得材料在拉伸变形过程中具有更显著的异质形变诱导强化和硬化效应。其中,经300℃回火处理合金的屈服和抗拉强度分别达到690 MPa和1400 MPa左右,同时保持了17%的均匀伸长率和26%的断裂伸长率。

表面喷丸及退火处理对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢组织与性能的影响

为实现强韧化,对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢进行了表面喷丸及退火热处理。采用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等手段分析了喷丸以及喷丸结合退火处理对TWIP钢显微组织结构的影响,并利用显微维氏硬度计和万能材料试验机对原始样品、喷丸以及喷丸结合退火处理样品的硬度分布、力学性能及加工硬化行为进行了研究。分析结果表明,喷丸可在TWIP钢表面引起强烈的塑性变形,并形成包含60~100 nm大小的位错胞块的强烈形变层和包含微纳尺度形变孪晶结构的过渡层。该纳米-微米尺度的晶粒尺寸梯度结构可以将TWIP钢表面强烈形变层的硬度显著提升至366 HV0.1,并在残余压应力联合作用下使试样的屈服强度提升至485 MPa,均远高于初始样品的对应值。但受喷丸引起的表面粗糙和强烈形变层纳米晶塑性低的影响,其断后延伸率仅为41.8%。退火处理后,喷丸样品中的形变组织发生回复与再结晶,其中强烈形变层位置的再结晶晶粒尺寸为1~3μm,硬度也降低至215 HV0.1。所形成的微米-微米尺度晶粒尺寸梯度结构试样的屈服强度降低至261 MPa,但延伸率增加至65.3%。晶粒尺寸梯度结构有助于增加TWIP钢屈服与抗拉强度,但不利于延伸率的提升。

高温退火对AlN外延材料晶体质量的影响

采用高温退火技术改善金属有机物化学气相沉积AlN薄膜材料晶体质量。研究发现较低的生长温度下,Al原子迁移能力弱,外延呈岛状生长模式,形成大量的柱状晶粒,晶粒倾斜、扭曲,晶格原子排列混乱,存在大量的位错和层错缺陷;高温退火时晶格发生重构,晶粒合并,位错和层错缺陷减少,晶格排列整齐,晶体质量得到提升。通过优化生长温度和退火温度,获得了高质量的200 nm厚AlN模板,其(002)和(102)面的X射线双晶衍射摇摆曲线半高宽分别为107 arcsec和257 arcsec,位错密度比退火前降低了2~3个数量级。

不同退火氛围下MgZnO-TFT的制备及其性能

为探求退火氛围对镁锌氧化物薄膜晶体管性能的影响,本文采用射频磁控溅射法制备了MgZnO薄膜,并以其为沟道层构建了底栅顶接触结构的MgZnO-TFT器件。将所制备的MgZnO薄膜分别在空气、真空、氧气、氮气4种不同氛围下进行500℃、时长1 h的退火处理,通过原子力显微镜扫描(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)技术对薄膜进行表征分析,结果表明,在真空氛围下退火处理后,MgZnO薄膜质量较好,器件性能最佳,场效应迁移率为0.29 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),阈值电压为2.28 V,亚阈值摆幅为3.6 V·dec^(-1),电流开关比为1.68×10^(6)。分析认为,这可能是由于在真空氛围下退火时可以在一定程度上隔绝外界干扰,有效避免了有源层薄膜缺陷的产生。同时我们研究测试了器件的正偏压应力(PBS)和负偏压应力(NBS)的稳定性。在不同栅偏压应力下,TFT均展现了良好的稳定性。在正偏置压力为10 V、应力时间为3000 s时,相比ZnO-TFT,真空氛围下进行退火优化的MgZnO-TFT阈值电压漂移从1.38 V降低至0.54 V。结果表明,在氧化锌中掺杂镁元素制备MgZnO薄膜作为TFT的有源层对TFT器件的电学稳定性有一定程度的改善。

退火温度对铸轧3003铝合金冷轧板带材冲压制耳率的影响

3003铝合金在铸轧工艺过程中,存在制耳率不理想的问题。基于此,以3003铝合金冷轧1 mm板带材为研究对象,并结合EBSD检测手段,研究了不同退火温度下3003铝合金冷轧板材冲制过程中制耳率与退火温度及织构组织之间的关系,并最终得出影响制耳率的关键因素。结果表明:3003铸轧产品冷轧退火后铝合金板材中的织构主要由Copper、Brass、S、Goss等形变织构和Cube、CubeND、P、R、黄铜R等再结晶织构组成,随着退火温度的升高,形变织构向再结晶织构的转变倾向增大,且显著伴随S型织构及R型织构的减少,Cube型及CubeND型织构的逐渐增加,当形变织构与再结晶织构比值在0.67~0.73时,冲压效果明显改善,制耳率效果理想。

基于SGD和余弦退火算法改进YOLOv3的高压电力设备目标检测方法

针对现有高压电力设备检测方法存在实时性差、准确性低和难以部署在移动端等问题,提出一种基于随机梯度下降(SGD)和余弦退火算法改进YOLOv3的高压电力输送设备安全检测算法。采用网络复杂度较小、计算速度快、识别精度高且易于部署的移动端YOLOv3作为算法的主要框架;然后设计了深层的残差网络(Darknet53)作为该模型的主干特征提取网络,在提高识别精度的同时解决网络过深可能产生的梯度爆炸问题;进一步地结合SGD优化算法和余弦退火算法,在保证网络训练学习效率较高的同时避免网络陷入局部最优解,以此提高高压电力设备安全检测的速度和精度,满足实际需要;最后使用采集的高压电力设备数据集对整个网络进行训练。结果表明,YOLOv3在高压电力设备数据集上的平均检测精度达到了97.08%,检测速度达到了56帧/s,误检率只有0.78%。

退火工艺对Mg-4.0Zn-0.8Zr合金组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验、浸泡腐蚀试验等手段,研究了不同温度退火对热轧态Mg-4.0Zn-0.8Zr合金组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:热轧态Mg-4.0Zn-0.8Zr合金晶粒沿着轧制方向被拉长。320℃退火合金组织仍保持热轧态纤维状形貌,360℃退火合金再结晶完全,晶粒为均匀的等轴晶,退火温度再升高,合金晶粒均匀性变差。随着退火温度的升高,合金的抗拉强度不断下降,伸长率先升高后降低,腐蚀速率先降低后升高。360℃退火的合金伸长率最高,为22.1%,腐蚀速率最低,为0.24 mm/a,其抗拉强度为250.4 MPa。

退火处理对富Zr型Ti-Zr-Nb-Sn合金显微组织及性能的影响

为了研究退火工艺对冷轧后Ti-49Zr-21Nb-1Sn合金显微组织及性能的影响,对其在850℃分别进行了10、20和40 min的退火处理。借助光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪、电化学工作站及X射线光电子能谱(XPS)等研究了不同时间退火后合金的显微组织、力学性能及腐蚀性能。结果表明:随着退火时间的增加,合金的晶粒明显长大,相组成没有发生变化,为单一的β相,合金的弹性恢复轻微升高,塑性指数轻微降低。退火处理后合金的弹性模量、H/E_(r)和H~(3)/E_(r)~(2)值分别在88.4~94 GPa、0.0463~0.0479和0.0088~0.0103 GPa之间变化。极化曲线和阻抗图谱的分析结果表明,随着退火时间的增加,合金的自腐蚀电流密度逐渐增大,容抗弧半径减小,退火10 min时,合金的自腐蚀电流密度最小,容抗弧半径最大,表现出良好的耐蚀性。

退火工艺对Ti-Ni-V形状记忆合金相变和形变行为的影响

利用差示扫描量热仪和拉伸试验研究了400℃×10~120 min和500℃×10~120 min退火态Ti-50.8Ni-0.5V合金的相变行为、拉伸性能和形状记忆行为。结果表明:随退火温度和时间变化,合金的相变类型、R相变温度T_(R)和热滞ΔT_(R)、马氏体相变温度T_(M)和热滞ΔT_(M)、抗拉强度R_(m)、伸长率A、应力诱发马氏体相变临界应力σ_(M)、加载-卸载残余应变ε_(R)和能耗W_(D)的变化规律如下:400和500℃退火态Ti-50.8Ni-0.5V合金皆发生B2→R→B19’/B19’→R→B2(B2-母相,CsCl型结构;R-R相,菱方结构;B19’-马氏体相,单斜结构)型相变;T_(R)^(400℃)>T_(R)^(500℃),T_(M)^(500℃)>T_(M)^(400℃),ΔT_(M)^(400℃)>ΔT_(M)^(500℃)≥ΔT_(R)^(400℃)≈ΔT_(R)^(500℃)≈4℃;R_(m)^(400℃)>R_(m)^(500℃),A^(500℃)>A^(400℃);400℃退火态合金的超弹性(SE)稳定性高于500℃退火态合金。随退火时间延长,T_(R)^(400℃)、T_(R)^(500℃)、T_(M)^(400℃)和T_(M)^(500℃)升高,ΔT_(M)^(400℃)和ΔT_(M)^(500℃)减小,ΔT_(R)^(400℃)和ΔT_(R)^(500℃)在3.5~4.6℃之间变化;400℃退火态合金保持SE,500℃退火态合金由SE向SE+SME(形状记忆效应)转变;σ_(M)^(400℃)和σ_(M)^(500℃)降低;W_(D)^(400℃)和W_(D)^(500℃)增加;ε_(R)^(500℃)先降后升;ε_(R)^(400℃)在0.64%~1.36%之间变化。要使Ti-50.8Ni-0.5V合金获得较高的T_(R),可对其进行400℃退火;要使该合金获得较高的T_(M),可对其进行500℃退火;要使该合金在室温下获得超弹性,可对其进行400℃×10~120 min或500℃×10~60 min退火。

退火和变形温度对Ti-Ni-Cr形状记忆合金弹簧低温超弹性的影响

利用拉伸试验研究了350~800℃退火态Ti-50.8Ni-0.3Cr合金弹簧在-20~20℃温度范围变形时的低温超弹性。结果表明,在350~800℃温度范围退火时,随退火温度升高,该合金弹簧对外输出应力先降低再升高,而后趋于稳定。在-20~20℃温度范围变形时,随变形温度升高,该合金弹簧对外输出应力增大。要使该合金弹簧在-20℃下获得残余应变较小的超弹性,可对其进行350~400℃或550~800℃退火处理;要使该合金弹簧在-10~20℃下获得残余应变较小的超弹性,可对其进行350~500℃退火处理;要使该合金弹簧在-20~20℃下获得较大的能耗,可对其进行450~800℃退火处理。随退火温度升高,该合金弹簧的应变恢复率降低;随应力-应变循环次数增加,该合金弹簧的应变恢复率先降低后趋于稳定。预循环训练能明显提高该合金弹簧应变恢复率的稳定性。

退火处理对热轧Al/Mg/Al复合板界面微观组织与性能的影响

采用1 mm Al+3 mm Mg+1 mm Al的组坯方式,轧制温度为400℃,压下率为35%,热轧得到6061/AZ31B/6061复合板。在退火温度为200℃的条件下,研究了不同退火时间对复合板拉伸性能、界面结合、微观组织以及表面残余应力的影响。在保温时间分别为0、0.5、1和1.5 h情况下,分别进行拉伸实验、能谱分析、微观组织观察和残余应力测试。结果表明,当轧制压下率为35%时,6061铝合金和AZ31B镁合金能够通过热轧方法得到很好的复合;随着退火时间的增加,6061/AZ31B/6061复合板的拉伸强度、伸长率和界面扩散厚度显著增加,且铝合金表面残余应力也增大。