700 MPa级Ti-Nb-V-Mo复合微合金化高强钢的工业研制

基于CSP工艺,采用Ti基复合微合金技术、控轧控冷及平整工艺,开发了屈服强度700 MPa级别的薄规格高强钢,借助SEM、TEM、EDS和力学性能测试等,分析了不同轧制工艺参数对高强钢性能、组织及析出物的影响。结果表明,该高强钢组织由准多边形铁素体及极少量粒状珠光体构成;薄规格强化及冷却速度控轧的细晶强化、卷取温度控制的析出强化共同决定了钢的组织和力学性能;高温大压下、头部连续冷却有利于薄规格细晶强化,高温(890±20℃)终轧、高温(620±20℃)卷取有利于析出大量尺寸20 nm以下且弥散分布细小的以含Ti为主的(Ti,Nb,Mo)C粒子,析出强化作用明显。与平整前相比,热轧带卷平整后钢屈服强度提高约30 MPa、抗拉强度提高约10 MPa、延伸率降低了7.9%~16.7%。

Ti和Nb微合金化对CuZr基相变增韧非晶复合材料组织性能的影响

以典型B2相增韧非晶复合材料形成合金Zr_(48)Cu_(48)Al_(4)为基础,分别研究了Ti、Nb微合金化添加对其凝固组织和性能的影响规律。研究发现,与基础合金相比,微合金化显著改变了B2相的组织形貌(包括大小、数量、形状),其中Ti微合金化降低了B2晶体相的形核能力,提高了非晶和非晶复合材料的形成能力;而Nb微合金化则提高了B2相的稳定性,并大幅提高了非晶相与B2相的硬度以及非晶复合材料的强度和压缩塑性(分别达到了1470 MPa和21.5%)。本研究为非晶复合材料的成分设计与制备提供了实验依据,对开发高性能相变增韧非晶复合材料具有参考价值。

B/Y复合微合金化高温钛合金显微组织及性能研究

研究了B/Y复合微量添加对高温钛合金凝固过程及显微组织的影响,分析了不同变形温度下高温钛合金的显微组织演变过程,测试了高温钛合金在室温和650℃下的拉伸性能。结果表明,B/Y微量复合添加使高温钛合金凝固过程中产生成分过冷,形成了包裹于β晶界的链状TiB增强相和晶界、晶内弥散分布的稀土氧化物颗粒,显著细化了原始β晶粒,抑制了β晶界的移动,使晶内析出的α片层长径比减小。不同温度轴向压缩变形后,高温钛合金饼坯不同位置处显微组织存在不均匀现象,TiB增强相促进了次生α相的球化。力学性能结果分析表明,两相区变形合金具有较好的强塑性匹配,B/Y复合添加后高温钛合金650℃拉伸强度得到明显提升。

Sc和Zr复合微合金化在Al-Mg合金中的存在形式与作用

研究了微量Sc和Zr复合合金化对Al Mg合金显微组织与拉伸性能的影响。结果表明 :Sc和Zr复合微合金化可显著提高Al Mg合金的强度。Al Mg Sc Zr合金凝固过程中形成的初生Al3 (Sc ,Zr)复合粒子具有极强的晶粒细化作用 ,次生Al3 (Sc,Zr)质点与Al Mg Sc合金中次生Al3 Sc质点相比析出密度大大增加、分布更加均匀弥散、抑制再结晶的能力更为强烈。Sc和Zr复合微合金化大大促进了微量Sc在Al Mg合金中的强化作用。由于Zr的价格比Sc便宜很多 ,采用Sc和Zr复合微合金化可减少铝合金中Sc的加入量 ,从而降低合金的成本。

Nb-V复合微合金化中碳非调质钢的连续冷却转变

利用Formastor-Digital膨胀仪测定了Nb-V复合微合金化中碳非调质钢的连续冷却转变曲线（CCT曲线）,并测定了不同冷速下实验钢硬度的变化。分析了不同Nb、V含量对中碳非调质钢连续冷却转变的影响。结果表明,随着Nb、V含量的增加,相变点温度随之降低,并使得转变过程中珠光体、贝氏体转变区域变宽,组织中相应的体积分数增加。冷速在0.08-1℃/s时,组织主要为铁素体和珠光体;当冷速大于2.5℃/s时,开始发生贝氏体转变,随着冷速的进一步增加,贝氏体含量越来越多,并在5℃/s时出现马氏体组织。Nb-V复合微合金化实验钢受冷速的影响较大,随冷速的增大实验钢的显微硬度也随之提高。冷速分别在10℃/s和30℃/s时,硬度突然增大。

微合金化对原位复合材料组织与性能的影响

利用熔体原位反应法制备了（Al2O3＋Al3Zr）p／A356复合材料．研究了添加质量分数均为0．2％的Mn和Cr微合金元素对所制备的复合材料微观组织和室温力学性能的影响．SEM分析结果表明：添加微合金元素改善了（Al2O3＋Al3Zr）p／A356复合材料的微观组织，原位Al3Zr颗粒和初生α相得到了有效细化，尺寸大部分为2-3αm，增强颗粒均匀分布在A356基体中，颗粒呈球形或椭球形．室温拉伸试验结果表明，添加微合金元素对复合材料的力学性能有一定程度的改善，其抗拉强度σ，屈服强度σs。和延伸率δ较添加前分别提高了13．9％，16．9％和10．6％，达到326．1MPa，252．2MPa和5．2％．SEM拉伸断口形貌分析表明，其断裂属于塑性断裂．

界面微合金化对钢/铝复合板性能影响的研究

通过在钢/铝复合材料界面添加Si、Zn、Mn、Ni微量合金元素来增强钢/铝界面的结合强度,提高钢/铝复合材料的应用性能。对合金化界面进行了剥离强度的测试,并用XRD检测了结合界面的微观结构。结果表明Si、Zn界面微合金化处理能显著提高钢/铝复合板界面性能。

Zr-Ti复合微合金化高强高韧结构钢的焊接性

通过热模拟试验建立了F550钢板的焊接热影响区连续冷却转变曲线,研究了焊接热影响区组织转变与性能变化规律.结果表明,钢板经过Zr-Ti复合脱氧处理后,在钢中形成了许多可以在焊接过程中钉扎焊接粗晶区奥氏体晶界的细小弥散Zr-Ti复合氧化物粒子,同时采用低碳设计,并进行镍、铬、铜、钼的适量合金化,所以在较大焊接热输入范围内(25～100 kJ/cm)可以获得优良强韧性的贝氏体组织,M-A组元细小呈弥散分布.50 kJ/cm的实际埋弧焊接粗晶区V形冲击韧性结果表明,该钢焊接粗晶区在-60℃下具有良好的低温冲击韧性.

微合金化对Ti基非晶复合材料的组织和力学性能的影响

采用悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备了(Ti0.5Ni0.5-xZrx)80Cu20(x=0,0.02,0.04,0.06和0.08)。通过对Zr的添加量的控制制备具有组织连续梯度的非晶复合材料,研究其组织和力学行为及微量Zr的添加对此非晶复合材料的组织和力学性能的影响。结果表明,凝固过程的温度梯度决定了复合材料的组织梯度,由表及里,主要为非晶相、马氏体相和奥氏体树枝晶相。铸态非晶基体上析出了B2-Ti(Ni,Cu)过冷奥氏体相和B19’-Ti(Ni,Cu)热诱发马氏体相,加载断裂后应力诱发马氏体相变,马氏体衍射峰比铸态增强且马氏体择优取向。随着Zr的不断添加,此系列非晶合金非晶形成能力先提高后降低,奥氏体含量不断下降,相变诱发塑性减弱,从而塑性逐级递减,强度先升高后降低。

加热温度对钛铌复合微合金化高强钢析出和性能的影响

在实验室冶炼了一种低碳高强度微合金钢,进行了轧制和回溶试验,对轧制试样进行了拉伸试验﹑检验了金相组织,并用TEM对比分析了不同加热温度下试样的析出物形貌、成分、尺寸。结果表明,1 280℃加热保温后轧制产品的性能优于1 180℃加热轧制后产品的性能;两种加热温度下轧制试样的组织都由铁素体和珠光体组成,晶粒尺寸基本相同;轧制试样的析出物均为(Ti,Nb)(C,N)复合析出,但1 280℃加热温度的试样析出更加细小、数量更多。析出强化理论计算表明,加热温度高的试样析出强化要比加热温度低的试样高131 MPa。回溶试验表明,铸坯在1 280℃保温1.5 h后,析出物基本回溶,而1 180℃保温1.5 h后,析出物不能充分溶解,证明了加热温度对钛铌微合金化高强钢析出强化有较大的影响。

复合微合金化对SiMn3型贝氏体钢力学性能的影响

研究了用少量Mo，微量V，B，Re进行复合徽合金化，对低碳SiMn3型贝氏体高强钢力学性能的影响。结果表明，复合微合金化可显著提高其空冷状态的韧性，明显改善低温韧性，并可显著提高回火抗力和高温回火后的强度。

界面微合金化对钢／铝复合板性能影响的研究

研究了微合金化和温度对钢／铝复合板结舍强度的影响。通过光学显微镜和X射线衍射仪观察、检测了结合界面的微观结构，并进行剥离强度的测试。结果表明钢铝复合界面扩散反应生成的化合物为Fe2Al5，温度对复合板的界面结合强度影响极大，界面微合金化能显著提高钢／铝复合板界面性能。

复合稀土微合金化对高牌号无取向硅钢磁性能的影响

研究了复合稀土微合金化对高牌号无取向硅钢磁性能的影响,借助EBSD、XRD、交流磁性测量仪对实验钢的组织、织构以及磁性能进行了分析。结果表明:复合稀土微合金化可适当减小高牌号无取向硅钢的晶粒尺寸,增强其理想{100}面织构组分,减弱其有害{111}面织构组分。实验钢的铁芯损耗P15/50由3.09 W/kg降低到2.73 W/kg,磁感应强度B50由1.689 T增加到1.739 T,磁性能提高。

铌钒复合微合金化400MPa级钢筋的研制与生产

介绍了采用铌钒复合微合金化技术研制开发HRB400钢筋的工艺和产品性能,分析了冶炼、轧制工艺及合金元素对钢筋性能的影响规律,并应用回归分析方法确定了铌、钒元素对性能影响的经验公式,对开发铌钒微合金钢具有很好的指导意义。实践证明,采用铌钒复合技术生产HRB400钢筋,不仅其机械性能良好,而且具有低成本优势。

微合金化对原位合成(Al_2O_3+Al_3Zr)_p/A356复合材料显微组织与力学性能的影响

采用微合金化和熔体原位合成法制备了(Al2O3+Al3Zr)p/A356复合材料,研究了微合金化对复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:微合金化后复合材料中Al2O3和Al3Zr的尺寸更加细小,在0.5～2μm之间,分布更加均匀,颗粒形貌趋于球形,周边圆滑;其力学性能较未添加合金元素的复合材料有明显提高;当添加0.2%Mn+0.2%Cr+0.3%RE时,复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率达到379 MPa,297 MPa和7.5%,分别提高了32.5%,37.5%和59.5%;其断裂形式属韧性断裂;其强化机制主要有Orwan强化、细晶强化、固溶强化和位错强化。

复合微合金化低碳SiMn3型贝氏体钢焊接裂纹敏感性的研究

用铁研试验法 ,研究了符合我国资源特点的复合微合金化低碳SiMn3型贝氏体高强钢的焊接裂纹敏感性。结果表明 ,该类钢即使在不预热的条件下施焊 ,也不会出现冷裂纹。这与其HAZ过热区具有的板条贝氏体加低碳马氏体混合组织有关。

铌钒复合微合金化高强韧性JG590钢的研制与开发

部分企业主要采用先进的铁水预处理、RH炉外真空精炼、微合金化细化组织和控轧控冷工艺生产590MPa级别高强钢,但成本高。利用低硫铁水,钢包内充分脱氧,以铌钒复合微合金化、钢包底吹LF精炼处理、钢包喂线和严格的控温轧制技术,以较低的成本批量生产出12～32mm厚规格合格的590MPa级高强钢,能够满足用户提出的技术要求。

Ti-Nb复合微合金化高强度钢强化机理研究

以国内某钢厂的热轧高强度钢为研究对象,进行拉伸试验,利用OM和TEM分析了钢显微组织、第二相析出粒子形貌和尺寸等。结果表明,实验钢的屈服强度657 MPa、抗拉强度744 MPa、伸长率18.7%。微合金元素的加入使钢材晶粒明显细化,屈服强度的细晶强化增量为321.5 MPa,为提高材料强度的主要强化机制;研究析出的第二相粒子可知,基体中纳米级析出的(Nb,Ti)(C,N)粒子阻碍位错运动,是提高材料强度的主要机制之一,起到析出强化作用,屈服强度的析出强化量为78.58 MPa。

微合金化对TiB_(2)颗粒增强铝基复合材料微观组织和力学性能影响的研究进展

微量添加合金元素是改善铝基复合材料综合性能的有效方法,是基于电磁搅拌、超声振动等物理工艺,双峰结构、仿生层状材料等制备技术之外改善增强相/基体界面结构、调控强度-韧性力学性能的一种行之有效的低成本技术。近年来,合金元素在TiB_(2)颗粒增强铝基复合材料中的研究备受关注,取得了一定的成果,对其作用机理的理解也向纳米层级甚至原子层级迈进。本文归纳了国内外微量添加合金元素对TiB_(2)/Al复合材料中TiB_(2)颗粒形貌、微观组织、力学性能的一系列最新进展,阐述了微合金化机制,并展望了其在调控复合材料裂纹萌生与扩展、发挥微纳尺度本征力学性能、协调材料强度和韧性矛盾中的潜在价值,以期为制备高性能铝基复合材料提供借鉴和参考。

铌钒复合微合金化HRB500钢筋工艺研究

结合凌钢工况条件,采用Nb、V复合微合金化开发了HRB500钢筋。基于成分设计和微合金元素溶解度计算,确定了Nb、V含量分别为0.030%和0.010%,连铸矫直温度控制在1100℃以上,钢坯加热温度控制在1050～1150℃的生产工艺。试制结果表明,钢筋性能符合标准要求。