EB态TA10钛合金高温变形行为及热加工图

以电子束冷床(EB)炉单次熔铸的TA10钛合金扁锭为研究对象,利用Gleeble−3800热模拟试验机开展高且宽应变速率范围(0.01~30 s^(−1))下的等温压缩试验,研究该合金在800~1000℃下变形60%时的高温力学行为及铸态组织演变特征,建立基于峰值应力的高温塑性本构方程,绘制考虑应变的热加工图,深入讨论能量耗散效率因子与宏观、微观组织、力学响应间的关联关系。结果表明:随着变形温度升高或应变速率降低,TA10钛合金流变应力减小;变形温度高于或低于相变点时,峰值应力与变形温度均呈线性相关。Arrhenius方程能较好地预测该合金变形抗力与工艺参数间的变化规律。该合金不适合单道次大变形,较为适合变形量中等且较慢应变速率下的成形方式,可尝试开展高速率多次小变形的方式成形。该合金在两相区慢应变速率下热变形时的流变软化机制为动态球化或塑性流动局部化,而高应变速率下应力塌陷现象的主要原因为宏观失稳,且其在单相区的软化机制以动态回复为主。

TC4钛合金热轧过程中组织演变和性能控制机理研究及展望

以TC4钛合金为研究对象,首先基于轧件特点,将TC4钛合金产品分为板带箔材和管棒材,归纳了这些产品常见的加工技术;综合评述了晶粒细化、织构演变和相组分再分配等行为对TC4钛合金微观组织的影响;通过总结不同的热轧温度及变形量等轧制工艺对TC4钛合金组织的影响,评估了性能、组织匹配性较好的相关参数;围绕TC4钛合金板材在热轧过程中出现的轧制变形不均匀、裂纹和塑性流动失稳等缺陷,阐述了这些缺陷的形成机理;考虑到数值模拟在钛合金热加工成形时的重要作用,分析了TC4钛合金不同尺度下数值模拟特点;展望了TC4钛合金热轧工艺及技术的发展方向。

锻造工艺对航空用钛合金微观组织演变及力学性能的影响

钛合金是一种被广泛应用于航空等领域的高性能结构材料,但因其冷塑性能差、加工难度大,故常采用热加工来成形钛合金,如模锻等。净成形或近净成形技术是获得高性能钛合金部件的重要成形方法,并已在飞机大型结构件加工生产中得到了良好的应用。系统综述了航空用钛合金不同锻造成形工艺间的差异,归纳了锻造工艺参数对钛合金微观组织演变及力学性能的影响规律,明确了钛合金在锻造过程中的微观组织演变机理、后续处理过程中的拉伸及疲劳断裂机理,结合不同锻造成形工艺的特点及现存的不足,展望了钛合金在热加工方面的研究方向及发展趋势,以期为后续钛合金锻造工艺的开发与优化提供参考。

无取向硅钢表面绝缘涂层

无取向硅钢表面绝缘涂层包括有机涂层、无机涂层和半无机涂层三大类。无机涂层的基本成分是磷酸盐涂料和磷酸铝基涂料中添加胶态二氧化硅、氧化镁和硼酸，它具有良好的耐热和焊接性能，但冲制性和粘结性不佳。半无机涂层基本成分为磷酸盐、铬酸盐、乳胶树脂溶液、弥散促进剂和表面活性剂，其中弥散促进剂和表面活性剂对涂层的质量有重要作用。半无机涂层具有良好的冲制性和粘结性，但其耐热性和焊接性不及无机涂层，有机涂层则已被逐渐淘汰。

碳/碳复合材料的氧化与防护

碳/碳复合材料的氧化敏感性限制了它的应用,为满足未来宇航飞行器等对高温结构材料的需要,必须彻底解决碳/碳复合材料的氧化防护问题。本文在认真分析碳/碳复合材料氧化过程的基础上,全面总结了提高碳/碳复合材料的抗氧化途径,其具体方法包括:材料内部结构、纤维、基体的改进和用各种方法在其表面施加保护涂层。同时,进一步发现:一种包括硼酸盐玻璃作内涂层,以SiC、Si_3N_4、SiO_2等作为外涂层的多层涂层系统,能在1700℃以下对碳/碳复合材料提供较好的防护。

毡基碳／碳复合材料氧化动力学研究

本文研究了不同温度（７７３～１１７３Ｋ）条件下，毡基碳／碳复合材料的氧化动力学行为，并利用扫描电镜观察分析了不同氧化程度的碳／碳复合材料显微组织。实验结果表明：毡基碳／碳复合材料在各温度下氧化速度均不随时间而变化。在高于和低于８７３Ｋ时，其氧化机制不同，二者的活化能分别为１２８ｋＪ／ｍｏｌ和９６ｋＪ／ｍｏｌ；同时，碳／碳复合材料氧化过程中。碳毡优先氧化，随着氧化过程进行到后期，基体碳氧化程度加剧。另一方面，毡基碳／碳复合材料的氧化速度主要受该材料的表面反应、气体扩散、催化剂等因素的影响。

合金元素对硅钢性能的影响

介绍和分析了C，Si，P，Al，Cu，Sn和Sb等合金元素对硅钢性能的影响和合金元素对硅钢性能影响的机理。P，Al，Cu为钢中的主要杂质元素，但适量P可提高硅钢的防锈能力。锡和锑是表面活性元素，它们可使硅钢最终退火织构中{111}面组分减少，｛100｝和｛110｝面组分增加，从而降低硅钢铁损，提高其磁感应强度。

无取向硅钢形变储能取向依赖性及其对再结晶织构的影响

采用晶体塑性有限元模拟与实验相结合的方式,研究无取向硅钢冷轧过程中不同初始织构组分的取向流动与形变储能累积。结果表明:冷轧后形成了较强的α,γ形变织构和较弱的λ形变织构。再结晶织构由γ,α,η和λ织构组成,其取向密度依赖于冷轧压下率。随冷轧压下率增大,λ再结晶织构逐渐增强,η织构先增强后减弱,γ织构先减弱后增强,α织构稍有弱化。冷轧过程中形变储能累积具有明显的初始取向依赖性,初始γ取向储能累积速率在低于50%压下率时与初始α取向接近,高于50%压下率时则明显大于后者,初始λ取向储能累积速率始终显著低于γ和α取向,转至同一形变取向的不同初始取向间的储能累积也会产生差异。冷轧过程中不同初始织构组分的取向流动与形变储能累积规律,决定了无取向硅钢再结晶织构组分的发展。

硅钢绝缘涂层的研究进展

本文系统介绍了取向硅钢与无取向硅钢表面绝缘涂层，包括有机涂层、无机涂层和半无机涂层三大类。无机涂层具有良好的耐热和焊接性能，但其冲制性和粘结性不佳。半无机涂层具有良好的冲制性和粘结性，但其耐热性和焊接性不及无机涂层。另外，最新研究的取向硅钢表面物理气相沉积ＴｉＮ、ＣｒＮ和ＴｉＣ绝缘涂层可使硅钢获得极低的铁损，大大提高了硅钢的磁通量密度，并具有优异的耐热、焊接、冲制和粘结性。

金属基复合材料新型制造技术

本文介绍了金属基复合材料新型制造技术：自蔓延法，ＸＤ法，直接氧化法，Ｌａｎｘｉｄｅ法和喷射共沉积法的基本原理、工艺特点，例举了各种制造方法所制造的金属基复合材料的机械性能，分析了各种制造方法的优缺点。并指出：自蔓延、ＸＤ、直接氧化和Ｌａｎｘｉｄｅ法同属原位生长法，其共同优点是工艺简单、产品成本低廉；共同缺点是产品（质量）密度低、增强相数量不易控制。而喷射共沉积法属于新型快速凝固金属基复合材料制造方法，其所用设备成本较为昂贵，工艺较为复杂。今后，应在进一步完善以上各种制造工艺的同时，建立与各种成型方法相关的基本理论。

某些元素对硅钢性能的影响

介绍了硅钢中某些元素对其性能的影响，并扼要分析了某些元素对硅钢性能影响的机制。其中碳是引起硅钢发生磁时效的重要元素之一，随着硅钢中碳含量的增加，其铁损增加；而硅含量增加能显著降低硅钢铁损。磷、铝、铜是主要杂质元素，但适量的磷可提高硅钢的防锈能力。锡和锑均是表面活性元素，它们可使硅钢最终退火织构中｛１１１｝面组分减少，｛１００｝和｛１１０｝面组分增加，从而降低硅钢铁损，提高其磁感应强度。

退火气氛露点对3种成分体系双相钢选择性氧化的影响

以C-Mn-Si、C-Mn-Al-Cr和C-Mn-Cr-Si 3种成分体系的双相钢为研究对象,采用连续退火模拟试验研究了退火气氛露点对钢板表面合金元素选择性氧化的影响。使用辉光放电发射光谱分析了退火试样表面元素深度分布,使用扫描电镜观察了试样表面外氧化及截面内氧化形貌。结果表明,露点对3种成分体系的双相钢合金元素选择性氧化的影响趋势一致,即露点升高后,合金元素外氧化均减少,内氧化增加。Si、Al、Cr 3种合金元素对C、Mn含量基本相同的双相钢表面的选择性氧化有不同的影响。露点-40℃退火时,含Si的C-Mn双相钢中的Mn和Si元素会同时在次表层形成少量内氧化;含Al的C-Mn双相钢仅在次表层形成Al的内氧化,从而形成了更严重的Mn元素外氧化。但当露点达到0℃及以上时,含Al的C-Mn双相钢Mn元素外氧化更少,Cr元素和Mn元素的内外氧化趋势较相似。

挤压铸造莫来石短纤维增强Al-4.5Cu复合材料的凝固组织、偏析及性能的研究

本文研究了凝固冷却速度对挤压铸造莫来石短纤维增强Ａｌ４５Ｃｕ复合材料的凝固组织和显微偏析的影响。结果表明：αＡｌ相在短纤维间隙中形核并向纤维表面生长，θＣｕＡｌ２相以莫来石短纤维为基底非均质形核；随凝固冷却速度的减慢，θＣｕＡｌ２相析出量增多且由蠕虫状向块状转变，纤维表面的Ｃｕ浓度增大，纤维间隙中Ｃｕ浓度减小，即Ｃｕ元素的显微偏析增大，复合材料的抗弯强度降低。

碳纤维增强 Al-4.5Cu 复合材料的凝固组织、偏析及性能的研究

铸造金属基复合材料的凝固决定着材料的机械性能。本文中研究了凝固冷却速率对ＣＦ／Ａｌ－４．５Ｃｕ复合材料的显微组织、偏析及机械性能的影响。实验结果表明，挤压铸造ＣＦ／Ａｌ－４．５Ｃｕ复合材料凝固过程中，α－Ａｌ相首先在纤维间隙中开始形核，并逐渐向纤维表面生长，而共晶θ－Ａｌ２Ｃｕ相依附ＣＦ表面形核并长大。随着凝固冷却速率的降低，θ相的形态从块状转变为颗粒状，析出量逐渐减少，Ｃｕ元素显微偏析逐渐降低，复合材料的抗弯强度逐渐提高。另外，ＣＦ／Ａｌ－４．５Ｃｕ复合材料由于其强的界面结合力，其断裂特征为脆性断裂。

TC4钛合金电子束冷床炉凝固过程数值模拟研究

基于实际生产经验,采用数值模拟技术实现对电子束冷床炉TC4钛合金凝固过程可视化监控和分析。利用ProCAST软件建立三维计算模型,结果表明:铸锭的凝固过程包括凝固开始、非稳态凝固和稳态凝固3个阶段,阐明了不同凝固时间下铸锭的温度分布规律及稳态时的特征。重点研究不同浇注温度和拉锭速率对铸锭熔池深度的影响规律。研究为TC4钛合金铸锭生产工艺的优化提供了有益的指导,可促进大规格TC4钛合金扁锭的高质量生产。

凝固速度对金属基复合材料组织和力学性能的影响

系统介绍了凝固速度对金属基复合材料组织和力学性能的影响。颗粒增强金属基复合材料凝固过程中，固／液界面向前推移时，存在某一临界速度，当实际凝固速度大于临界速度时，颗粒被固／液界面裹入，从而使颗粒在基体中均匀分布。临界速度的大小是增强颗粒的尺寸及含量、凝固界面前沿的温度梯度、凝固速度、界面的表面张力、材料的熔化潜热、导热性和粘滞系数等多种因素的函数。同时，凝固速度强烈地影响金属基复合材料的显微组织，随着凝固速度的提高，枝晶间距缩小。

碳纤维表面化学气相沉积C+SiC对抗氧化性能及强力的影响

本文通过自行研制化学气相沉积炉,在碳纤维表面沉积 C+SiC 涂层,研究了未处理的碳纤维和有 C+SiC 涂层的碳纤维抗氧化性能与单丝强力位的差异。实验结果表明:在碳纤维表面沉积 C+SiC 涂层后,这种涂层的碳纤维的抗氧化性能与单丝强力值都大大优于未处理的碳纤维,同时,实验数据进一步验证了适度氧化可提高碳纤维的强度。

CF/Al-4.5Cu复合材料界面产物的反应与生成机制

利用挤压铸造法制造了CF／Al－4．5CU金属基复合材料，研究了该材料基体凝固过程中界面产物的反应与生成机制，实验结果表明：当界面反应温度高于500℃时，生成Al4C3的界面反应可自发进行，反应的活化能Q=254kJ／mol.Al4C3的结晶与生长规律表现为：首先Al4C3依附在碳纤维表面形核；碳原子通过已形成的Al4C3和液态铝合金扩散，Al原子则通过Al4C3与其它相之间的相界、Cu原子间及Cu原子与Al原子间间隙和缺陷扩散，致使Al4C3不断长大，CuAl2相依附碳纤维表面和Al4C3表面形核，并随着共晶反应的进行而长大，建立了CF／Al-4．5Cu复合材料界面反应机制理论模型，整个界面反应分成4个阶段：（1）碳纤维表面产生激活点，碳原子与铜原子的扩散阶段；2（2）AlC3形核阶段；（3）Al4C3长大与CuAl2形核阶段；（4）CuAl2相长大阶段。

定向凝固Al_2O_3/Al—4.5Cu复合材料显微组织与合金元素的分布

利用ZMLMC定向凝固装置，研究了Al2O3／Al—4．5Cu金属基复合材料在不同凝固冷却速率条件下的显微组织和合金元素分布的变化，实验结果表明：当凝固速度v=16．7μm／s时，Al2O3／Al—45Cu复合材料基体组织为胞状晶，胞状晶中无颗粒存在；当v=49.8μm／s时，基体为树枝状晶，颗粒在枝品中均匀分布，一、二次枝晶间距随着凝固速度的提高而减小Cu元素在Al2O3／Al—45Cu复合材料的液／固界面前沿的分布状况随着生长速率的增大呈现规则性的变化.

先进高强热镀锌汽车板表面缺陷控制技术研究

为进一步拓展汽车领域应用,研究了先进高强热镀锌汽车板表面缺陷的控制技术。结果表明:在热轧、罩退、热镀锌等工序,合金元素氧势均低于Fe元素,造成“内氧化”现象,导致镀锌成品表面容易出现缺陷。针对漏铁、鸡爪印、色差及麻面等4类主要表面缺陷,确定了造成缺陷的主要因素、产生机理,通过相应的生产控制工艺措施,使缺陷改判率分别稳定降低至0.58%、0.19%、0.52%和0.15%以下。