一种新型热作模具钢的高温磨损性能研究

采用球盘式高温摩擦磨损试验机,对针对某特殊工况自行研制的一种新型热作模具钢在室温、200、400、500和600℃下进行干滑动摩擦磨损试验,研究了该钢的磨损行为和磨损机制,并测试了不同温度磨损后材料亚表层的应变硬化区深度.结果表明:随着环境温度的升高,钢的磨损率呈现先升高,后降低再升高的趋势;摩擦系数随着温度增加先降低后升高;室温和200℃下磨损时其磨损机制主要为疲劳磨损;随着环境温度升高到400和500℃时,磨损表面生成一层致密氧化物并随着温度升高而增厚,呈轻微氧化磨损特征;600℃时,高温磨损表面的氧化物层继续增厚,但在试验载荷持续挤压下,氧化层出现破裂剥落,磨损率急剧升高,表现为氧化磨损;材料亚表层在磨损后产生明显的应变硬化,硬化效果随温度的升高先增强后减弱.

发动机气门导管的磨损失效原因分析

随着发动机性能的不断提升,气门导管的工作环境也变得更为恶劣,导致气门导管的失效问题频发,对发动机排气门导管的耐久件和失效件进行对比分析寻找材料失效的原因。对导管的耐磨性能、显微组织和孔隙进行分析,结果表明,2个工件的耐磨试验结果符合台架试验结果,失效件磨损严重;2个样品的显微组织一致,均为少量珠光体+大量不规则珠光体+合金相+孔隙;耐久件孔隙率占比高,储油多且密度符合标准,失效件内部存在直径100μm的大孔隙,降低耐磨性能。故导致磨损失效的原因为较低的孔隙率和存在较大的孔隙。

Al_(10)Zn_(2.9)Mg_(1.7)Cu超高强铝合金的喷射成形制备研究

采用喷射成形技术制备了Al1 0 Zn2 .9Mg1 .7Cu高强高韧铝合金沉积坯件 ,研究了喷射成形制备过程中各工艺参数对沉积坯件的成形性、显微组织、致密度的影响 ,确定了适当的工艺参数 ,研究了沉积坯件的热挤压及热处理工艺 ,对材料的组织进行了分析并对不同状态的材料性能进行了比较。研究结果表明 :当喷射成形工艺参数合理时 ,沉积坯件具有良好的成形性与致密度 ,在随后的热挤压过程中 ,通过较低的挤压比即可使材料达到全致密 ;通过对合金进行适当的热处理 ,材料的极限抗拉强度达到 810MPa ,同时延伸率保持在 8%～ 11% ,该材料是一种理想的轻质高强结构材料。

原位TiC颗粒对喷射成形铝合金组织的影响

利用熔铸-原位反应喷射成形技术制备7075+TiC(2.91％,体积分数)铝合金半固态坯料,将合金加热到固液两相区不同温度,保温不同时间,淬火固定其半固态组织.采用扫描电镜观察其组织,应用ImageTool软件及截线法统计晶粒尺寸.研究表明,原位TiC颗粒不仅细化喷射成形组织,而且在二次加热保温过程中有效地阻碍晶界的移动,抑制了显微组织的粗化过程,在600℃保温60min后合金平均晶粒尺寸仍小于30μm,表现出良好的钉扎效应.

7075铝合金激光-MIG复合焊接接头组织及性能的分析

对激光-MIG复合焊7075铝合金焊接接头的显微组织和显微硬度进行了研究。结果表明,焊缝为树枝晶组织,熔合区为柱状组织,热影响区及母材仍保持了轧制组织形态,并且发现焊缝内存在枝晶偏析,在熔合区和热影响区出现过烧现象,存在大量白色析出相。焊缝区内主要强化元素Zn的含量低于母材。透射电镜进一步观察发现,焊接接头各部分均有大量的沉淀强化相,焊缝和热影响区中的位错密度低于母材。显微硬度测试结果显示,焊缝区和热影响区的硬度低于母材。硬度降低的原因同显微组织、第二相颗粒、合金元素含量、位错密度及晶粒粗化有直接的关系。

粉末注射成形Fe-50%Ni软磁合金

Fe-50%Ni合金是一种典型的高磁导率和低矫顽力的软磁材料,有着广阔的应用前景。本次实验以羰基铁粉和羰基镍粉为原料粉末,采用注射成形方法制取Fe-50%Ni软磁合金,研究了高能球磨制备粉末对注射成形工艺以及材料性能的影响。研究结果表明:与未经过高能球磨的混合粉末相比,高能球磨改变了原料粉末的粒度和粒度组成,提高了粉末的振实密度,进而提高了装载量。通过显微组织分析得知,高能球磨能使两种粉末发生塑性变形并冷焊合,形成了复合粉,促进了两种成分之间发生扩散和固态反应,同时还增加了粉末颗粒的能量,使颗粒表面活化,促进了烧结,提高了烧结材料的致密度。本实验最终获得了高性能的软磁合金材料:磁导率41.27 mH/m,饱和磁感应强度1.498T,矫顽力7.533 A/m。所得到的软磁材料性能优于相应传统粉末冶金方法获得的材料性能。

基于原位SEM的激光-MIG复合焊接7075-T6铝合金疲劳裂纹扩展行为

通过扫描电镜原位观察激光复合焊接头各区裂纹的扩展行为.结果表明,焊缝各区组织的不同使得疲劳裂纹扩展行为发生明显改变,疲劳裂纹位于焊缝中心时,裂纹总体沿着垂直于载荷主轴的方向扩展;疲劳裂纹位于热影响区时,裂纹大致成"Z"字型路径进行扩展;疲劳裂纹在焊缝中心和热影响区扩展时都存在二次裂纹;疲劳裂纹在母材区扩展时,呈现出单一和典型的裂纹扩展模式.此外,通过原位SEM观察获得不同循环周期下的裂纹扩展长度,进而推算得到7075-T6铝合金接头各区内疲劳裂纹扩展速率的Paris公式.

热锻开坯对高铌TiAl合金微观组织的影响

采用热等静压技术处理了高铌TiAl合金铸锭,对直径为115mm的高铌TiAl合金铸锭在1150～1300℃进行了热锻开坯。结果表明:热等静压处理后的高铌TiAl合金由大量粗大的α2/γ片层晶粒和少量的γ等轴晶、B2相等组成,晶粒度约为80～150μm;通过变形量为75%的2次锻造成形后锻饼表面和内部质量较为完好,没有出现裂纹和太多的氧化现象;铸态粗大片层组织在变形后基本破碎,晶粒得到明显细化。

COMPUTER SIMULATION OF GRAIN BOUNDARY SEGREGATION BEHAVIOR AND MECHANISMS OF STRENGTHENING OF Mg IN Ni-BASED SUPERALLOYS

This paper used EAM and static relaxation method to simulate the grain boundary segregation behavior of Mg in Ni-based superalloys. The results offer a better understanding in the strengthening mechanism of Mg addition in superalloys. The segregation of Mg increases the grain boundary cohesive bond and the vacancy formation energy, and decreases the mobility of grain boundary dislocation. It results in the retardation of creep voids initiation and growth.

熔铸-原位合成TiC／7075复合材料的腐蚀性能

采用熔铸-原位合成法制备了TiC/7075复合材料,并对其腐蚀性能进行了研究。结合电化学方法和盐雾腐蚀试验研究了原位合成TiC颗粒对TiC/7075复合材料在3.5%NaCl水溶液中腐蚀性的影响,作为比较,对7075铝合金的腐蚀性能也做了相应研究。结果表明,TiC/7075复合材料较基体7075铝合金在3.5%NaCl水溶液有较大的腐蚀敏感性,该复合材料腐蚀加速的原因是TiC与Al间以及富Cu相与贫Cu相间的电偶腐蚀。

Nd_(60)Fe_(30)M_(10)(M=Al,Si,Ga)系非晶永磁的性能与组织结构

采用真空快淬设备以辊速5m／s、10m／s、15m／s、20m／s、30m／s制备了Nd60Fe30M10（M=Al，Si，Ga）系的“非晶带”，研究了制备速度对“非晶带”永磁性能和结构的影响。实验结果表明：Nd60Fe30Si10和Nd60Fe30Ga10同经典合金Nd40Fe30Al10一样，也显示出非晶永磁性能，并且比相同条件下制备的Nd60Fe30Al10“非晶带”的永磁性能更好；三种“非晶带”的矫顽力随辊速的降低而提高。对Nd60Fe30Al10“非晶带”的TEM分析表明，以30m／s辊速制备的“非晶带”，有2～5nm的析出物弥散分布在非晶基体上；而以5m／s辊速制备的“非晶带”，有10nm左右和150-200nm的析出物分布在非晶基体上。析出物的生成，促进了矫顽力的提高。

带孔薄壁圆管多轴加载下的弹塑性有限元分析

对低碳钢材料带孔薄壁圆管试样采用逐级加载试验方法,得出其在室温下的单轴循环应力-应变本构关系。利用有限单元法对圆管试样进行弹塑性分析,采用Von Mises屈服准则、多线性随动强化模型,并结合试验获得的本构关系来定义材料的弹塑性特性。拉扭应变载荷加载在柱坐标下进行,采用一端固定,另一端加轴向位移与周向位移的方式。分别在纯拉、纯扭以及拉-扭比例加载下计算出应力应变场,获得不同受力情况下不同孔径尺寸试样在缺口处的应力应变分布。计算结果为多轴加载疲劳试验和复杂应力状态下工程零部件的疲劳寿命预测与分析提供基本数据。

鱼和熊掌可否兼得?——金属材料微组织调控和性能一体化

材料是人类生产和生活所必需的物质基础。公元前1000年人类就开始使用金属材料,至今已经有三千余年。金属材料主导着人类社会的发展,鉴于材料在人类社会发展过程中的重要性,历史学家使用典型材料来命名我们的时代。从石器时代到青铜时代、铁器时代、钢铁时代直到目前的新材料时代,金属材料的发展引领了人类文明的进步。

6061铝合金先进摩擦增材制造(AFAM)复合强化机理控性试验的研究

本文以工业常用铝合金6061为例首次介绍了先进摩擦增材制造(AFAM)概念、复合强化机制和拉伸试验结果。结果数据表明:AFAM细晶工艺基础上的热处理强化加变形强化可以接近或超过传统母材性能,具有深入技术研究和工程应用价值。

微量元素对定向凝固高温合金DZ125微观组织和力学性能的影响

定向凝固高温合金DZ125是我国现役主力航空发动机涡轮叶片材料,本工作研究Si、S、Zr等微量元素对DZ125合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,S在DZ125合金中主要以M2SC的形式和MC共生,同时在碳化物和晶界富集;Si主要在晶界碳化物中富集;当合金中Zr含量达到0.044%(质量分数)时,M2SC化合物中还含有约6%的Zr。在所研究的含量范围内,Si、S、Zr等微量元素对DZ125合金的室温拉伸性能没有明显影响,但对持久性能有一定影响,当Si、S、Zr含量升高到较高水平,合金的760℃/804 MPa持久寿命明显下降,980℃/235 MPa持久寿命持续缓慢下降,这与Si、S、Zr含量升高所导致的M2SC相析出,Si、S在碳化物和晶界的富集,以及枝晶干区γ′相立方化程度下降等微观组织变化有关。为了保证DZ125合金具有良好的力学性能,Si、S、Zr等微量元素含量应控制在较低水平。

磁性材料磁热效应的研究

设计组装了一种冰量热计法磁致热效应测量仪 ,它可用于测量工频交变场下铁磁样品磁致热的绝对量。从磁热测量的结果 ,得到了一些单一铁磁样品和磁 -良导体复合样品的磁致热效应实验规律。

热连轧生产厚规格X80管线钢的静态再结晶行为及工艺优化

通过双道次压缩实验对首钢迁安公司2160热连轧生产的厚规格X80管线钢形变奥氏体静态再结晶行为进行了研究,依据实验规律对生产工艺进行了改进与优化.通过力学拉伸、冲击及落锤实验,对改进工艺后生产的X80钢的综合性能进行了检测,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对X80钢卷显微组织进行了观察分析.结果表明:变形温度是影响奥氏体静态再结晶行为的主要因素;微合金碳氮化物的析出抑制了再结晶的进行,使软化率曲线出现了平台;利用实验结果回归计算出了X80管线钢的静态再结晶激活能为380kJ·mol-1,并根据文献研究讨论了结果的合理性.通过工艺改进与优化,所生产X80钢卷的显微组织细小均匀,呈现典型的针状铁素体特征;析出相中主要包含复合的(Ti,Nb)(C,N)以及单个的NbC;X80钢卷棒状试样的拉伸性能较相关标准均有较大富余量,尤其在冲击、落锤性能方面表现出了良好的低温韧性.

高级别X80/X100管线钢的包辛格效应

利用单轴压缩-拉伸试验研究了炉卷轧机生产X80/X100管线钢不同变形情况下的包辛格效应.结果表明:随着预压缩变形量的增大,包辛格效应绝对值增大,X100管线钢的包辛格效应在1.5%的预压缩变形量下达到饱和;包辛格效应绝对值随着板卷强度的提高而上升;在试验范围内,X80、X100管线钢分别表现出了瞬时软化和永久软化.分析X80/X100管线钢的化学成分与显微组织特点,认为管线钢组织中的软、硬相(如M/A岛)的强度差、硬相的体积分数以及初始组织中的位错密度是不同包辛格现象的关键因素.

直流溅射法制备纳米金的工艺及形成机制

利用直流溅射仪制备了纳米金薄膜,并通过随后的退火处理得到了纳米金颗粒,研究了不同衬底、溅射时间、退火温度及时间对纳米金颗粒形成的影响规律。结果表明,衬底对纳米金的形成有显著的影响,形核质点多的载玻片比单晶硅片更容易形成细小的纳米金颗粒;溅射时间越短,退火温度愈高,纳米金薄膜愈容易球化;在溅射30 s、400℃保温60 min的条件下得到了直径为8～12 nm的金颗粒。根据金的表面能、表面张力以及金原子的扩散等因素讨论了纳米金颗粒的形成机制。

熔铸-原位合成TiC/7075Al复合材料的微观组织和凝固机制

采用熔铸-原位合成法制备了TiC/7075Al复合材料并对其微观组织和凝固机制进行了研究。原位合成复合材料中的TiC颗粒以近球形为主,平均尺寸小于700 nm。随着TiC颗粒含量的增加,复合材料的晶粒尺寸明显减小,当TiC颗粒含量为8wt%时,基体晶粒尺寸可以减小至10μm左右。熔体反应过程中,随着TiC增强相颗粒含量的增加,凝固前沿的流体的粘度增加,降低了TiC颗粒的临界裹入速度,同样在反应时降低温度将增加熔体的粘度,有利于TiC颗粒的裹入。