金属固态相变一流课程建设

针对金属固态相变课程教学存在的问题,以学生为中心,OBE理念驱动,思政引领,科教融合,育人于教,进行一流课程建设与实践。构建了“四性”课程知识体系,建成多元课程资源;实施“四模块-三阶段”教学;创新“讲授为主、数字化技术辅助、理实一体”的教学模式;形成育人与育才相统一的课程思政实施方案。

贝氏体钢时效处理富Cu团簇析出特点及其第一性原理计算

研究低碳贝氏体钢(15Cr12CuSiMoMn)时效处理过程中富Cu团簇的析出演变特点,并基于第一性原理计算,采用特殊准随机结构(Special quasirandom structures,SQS)、Solid-State Nudged Elastic Band(SSNEB)方法构建Fe-Cu二元体系的无序固溶体结构模型,模拟计算相变能量路径,分析并表征析出相析出演变规律与模拟计算之间的相互联系。结果表明,实验钢在指定温度(500℃)进行时效热处理,时效处理各阶段实验钢中弥散析出约2.6~53 nm的富Cu团簇,以共格、非共格状态存在于基体中,经模拟计算,BCC-Cu向9R-Cu转变过程中需在开始阶段克服8.9 meV的能垒,之后从9R-Cu向孪晶FCC-Cu+9R-Cu结构转变过程中需要克服4.9 meV的能垒,非稳态BCC富Cu团簇与稳定态的FCC Cu之间具有0.14 eV/atom的形成能差,当Cu含量超过21.6%(原子分数)后,富Cu团簇从BCC结构不断向稳定的纯FCC-Cu结构演变。从能量角度分析了富Cu团簇析出倾向,解释了富Cu团簇的析出惯序,有利于优化贝氏体组织,为含Cu贝氏体沉淀钢的深入研究及相关领域的开发拓展提供理论参考依据。

低碳贝氏体钢等温淬火变体选择与特殊晶面定量化表征

为分析低碳贝氏体钢(15Cr12CuSiMoMn)的变体选择与特殊晶面取向差分布对其力学性能的影响,以及变体选择与晶面取向差之间的相互联系,对实验钢充分奥氏体化后在指定温度进行等温淬火热处理,随后分析并表征等温转变过程中变体选择的演变规律与特殊晶体学面取向差分布规律。结果表明,实验钢所得{100}极图与{100}标准极图吻合,贝氏体变体与母相奥氏体的位向关系符合K-S关系,随着等温淬火温度的升高,贝氏体相变速率加快,变体选择能力降低,同时大角度晶界HAGBs(45~65°)、小角度晶界LAGBs(2~15°)界面含量减少。等温淬火60 min发现320℃时原奥氏体晶粒内同一CP组中V1/V2、V1/V3、V1/V5等变体对数量较340℃时分别增加2.4%、15%、1.1%,同一CP组中的贝氏体变体可增加大角度晶界;320℃等温淬火后实验钢具有较大的整体界面取向差、解理面(100)取向差以及滑移面(110)取向差,其整体界面取向差范围为3.2~62.5°,解理面(100)取向差范围为6.9~47.8°,滑移面(110)取向差范围为1~29.2°。通过控制贝氏体变体分布与含量进而影响其有效解理面(100)取向差与滑移面(110)取向差的分布范围,增大特殊晶面取向差范围有利于优化贝氏体组织,最终达到改善其力学性能的目的。

大口径厚规格X80管线用钢板热轧工艺研究

在X80管线钢热轧板材合金化成分体系设计的基础上,利用中试冶炼轧制平台开展X80管线钢板热轧工艺研究。结果表明:X80管线钢板压下率大于26%并待温60 s时,奥氏体晶粒发生再结晶,获得明显细化的再结晶组织;卷取温度为400℃时,M-A岛细而弥散地分布于基体中,与之相对应的DWTT韧性较优。综合考虑X80管线钢化学成分的合金化特点,以及板卷屈服强度、屈强比、夏比冲击功和DWTT剪切面积百分比的理想控制水平,为工业化试制选择了(400±35)℃的卷取温度。

P92钢的CCT图及组织转变

研究国外P92钢的过冷奥氏体转变具有一定理论意义和应用价值。用淬火膨胀仪结合组织形貌和硬度,用Origin软件绘制钢的过冷奥氏体连续冷却相转变曲线(CCT),分析不同冷却速度下的组织转变规律和硬度变化。结果表明:P92钢的组织在缓慢冷却速度0.01~0.03℃/s下,发生铁素体、珠光体转变。由于贝氏体转变凸出于CCT曲线左方,在一般冷却条件下即可淬火得到贝氏体、马氏体组织,硬度可达564HV_(1)。

选区激光熔化成形316L不锈钢零件中的缺陷及形成机理研究进展

选区激光熔化(SLM)是目前应用最广泛的金属增材制造技术之一。SLM成形零件中不可避免会产生许多缺陷,包括孔隙、表层粉末球化、裂纹等;缺陷的形成不仅会影响成形过程的顺利进行,也会破坏零件内部完整性,降低零件的服役性能。对SLM成形316L不锈钢零件中孔隙、表层粉末球化、裂纹3种缺陷的主要特征进行了综述,对这3种缺陷的形成机理和影响因素进行了总结,提出了控制缺陷的主要措施,最后给出了今后的研究方向。

含铜高纯钢的沉淀硬化

研究了含1.55%Cu低碳钢在不同时效时间时的时效硬化行为。对经时效处理后的含铜高纯钢进行了显微硬度测试,应用金相显微镜(ZEISS)、X—射线衍射仪和JEM-2010型高分辨电子显微镜观察了含铜高纯钢等温时效过程的显微组织与结构,并分析了等温时效工艺与硬度、显微组织之间的对应关系。结果表明:时效温度越高,出现硬度峰值所需的时间越短,且峰值硬度也随之降低;550℃过时效阶段,铁素体晶粒中分布着大量的铜原子富集区,颗粒尺寸约20～72nm,随着等温时效时间的延长,富铜析出物不断粗化长大,从而导致硬度下降。

大口径厚规格高钢级管线钢CCT曲线测定

文章对实验室研发的X80管线钢连续冷却转变曲线(CCT曲线)进行了测定,测定结果表明冷却速率在5~30℃/s时,X80管线钢可以获得理想组织,组织类型为粒状贝氏体+铁素体贝氏体+少量马氏体/奥氏体岛;终冷温度为450℃时组织转变基本完成。CCT曲线的确定为后续成分设计优化、工艺参数制定和组织控制提供借鉴。

H13钢软化退火工艺的研究

为降低Ｈ１３钢的硬度，提高切削加工性能，测定了该用的临界点，进行了不同工艺的退火试验，为工厂合理制定Ｈ１３钢软化退人工艺提供了依据。

碳化物对H13钢退火软化的影响

利用扫描电镜、物理化学相分析和Ｘ射线衍射方法，测定了不同退火软化工艺下Ｈ１３钢中基体的合金元素含量和碳化物类型、尺寸、分布、相对量以及退火硬度。明确了Ｈ１３钢退火后硬度的高低与碳化物粒子的大小、相对量及碳化物的类型的依赖关系。

H13钢退火用TTT图及球化退化工艺的研究

用全自动相变测定仪测定了Ｈ１３钢退火用ＴＴＴ曲线，分析了它与Ｈ１３钢淬火用ＴＴＴ曲线的差别，研究了Ｈ１３钢的球化退火工艺及其在不同工艺下的组织和硬度，为合理制订Ｈ１３钢球化退火工艺提供了依据。

硫碳氮共渗及稀土的作用

在渗剂中不加稀土和加入不同量稀土的条件下，对３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢进行了硫碳氮共渗试验。用金相法和显微硬度法测定了硫碳氮共渗动力学曲线。利用二次离子质谱仪和Ｘ射线光电子能谱仪，对稀土在试样表面分布与存在状态进行了研究。结果表明，适量稀土对硫碳氮共渗具有明显的催渗作用；稀土能渗入钢中，渗入试样表面的稀土以氧化物和固溶态的形式存在；稀土通过促进碳氮硫原子在表面的吸附及破坏表面氧化层，清洁界面。

含铜过饱和铁素体中纳米结构的高分辨电镜分析

应用JEM-2010高分辨电镜研究了Fe-1.18Cu合金过饱和固溶体的纳米结构。结果表明,过饱和含铜固溶体中分布着大量铜原子的偏聚区,呈圆饼状,直径10-30nm。由类似孪晶的衍射条带构成,富铜条带和贫铜条带明暗相间,其中富铜条带含铜量很高,呈现fcc结构,其(111)fcc晶面与基体铁素体的(110)α晶面存在2-4°位向差。铁素体基体与富铜条带的接壤处以及条带之间形成位错和层错亚结构。在含铜较少的铁素体中,铜原子排列在(001)α晶面上。

铜单一元素合金化热轧钢板的组织与性能

研究了铜单一合金化高纯净热轧钢板在时效退火前后的组织与性能的关系．结果表明，铜具有明显的时效强化作用，在时效过程中铜的析出优先于钢板的再结晶，同时高纯净基体使钢材保持了良好的塑性．分析表明，铜单一合金化高纯净钢具有良好的发展前景．

手性相转移催化剂的合成和不对称诱导效应——以L-酪氨酸为原料合成的手性单季铵盐和双季铵盐

以L-(-)-酪氨酸为原料,经氨基保护、醚化、酯化等步骤制得L-(-)-对甲氧基苯丙氨酸(1),化合物1经NaBH4还原得到L-(-)-对甲氧基苯丙氨醇(2)。以化合物1和2为原料,经过季铵化合成了4种手性单季铵盐和2种手性双季铵盐。6种手性季铵盐作为相转移催化剂,在α-羟基苯乙酸的合成中显示出良好的催化作用和一定的不对称诱导效应。

轧制过程中钢板不同晶体学变形机制的交互作用

变形过程中位错滑移和机械孪生共存的金属多晶体中,不同类型滑移系以及孪生系开动的临界分切应力会有所差异,由此导致其塑性行为非常复杂.传统上借助检测退火金属滑移系和孪生系的临界分切应力以获得不同塑性机制的开动关系,但所获得的临界分切应力和不同塑性机制的开动关系往往无法准确地与真实塑性行为相对应,也很难合理预测晶粒取向的演变和织构的形成.以具备多种类型滑移系以及孪生系为变形机制的低碳钢和奥氏体不锈钢的轧制变形过程为例,借助反应应力模型分析并准确模拟了其变形行为和织构形成过程.结果显示:不同类型变形机制临界分切应力以不同速率提高,并导致之间临界分切应力比值的复杂变化,且滑移系临界分切应力提升的速率明显高于孪生系.在模拟中考虑到这些变化有助于合理地揭示金属多晶体内在的塑性变形机制,并追踪织构形成过程.各晶粒间的交互作用会逐渐改变晶界区域应力与应变保持连续的方式,即相关的交互作用边界条件参数也会逐渐改变.塑性变形行为还会涉及到许多具体的内外部变形条件的持续改变;需仔细捕捉并在理论模型中追随这些复杂的变化以便精确预测变形行为和变形织构.

卤代咪唑盐类离子液体的合成、表征及其应用

以咪唑为起始原料,通过N-烷基化和季铵化反应合成了3种卤代1-苄基-3-甲基咪唑盐类离子液体:氯代1-苄基-3-甲基咪唑、溴代1-苄基-3-甲基咪唑、碘代1-苄基-3-甲基咪唑,以红外、核磁及热失重分析表征了它们的结构,并将它们应用于乙酸正丁酯的催化合成,取得满意的效果.

铜粒子单一抑制剂取向电工钢的开发研究

分析了产生取向电工钢生产过程中高耗能、高成本等困扰的材料技术原因,并简述了近些年来人们借助改进成分设计来降低取向电工钢生产能耗和成本的种种努力.以此为基础,提出了铜粒子单一抑制剂取向电工钢的设计理念,并阐述了其节能降耗的材料学原理.相应的初步实验研究取得了突破,结果显示:铜粒子单一抑制剂确实能够实现所需的二次再结晶过程,避免了传统生产流程的高温耗能环节.随着相关生产技术的不断改进和成熟,铜粒子单一抑制剂取向电工钢有望发展成高节能取向电工钢.

铜对高纯净钢组织与力学性能的影响

研究了铜单一合金化高纯净钢在时效退火前后的组织与性能的关系 结果表明 ,铜具有明显的时效强化作用 ,在时效过程中铜的析出优先于钢板的再结晶 ,同时高纯净基体使钢材保持了良好的塑性 分析表明 。

铜在高纯净钢中析出过程的观察

利用透射电子显微镜观察了铜在高纯净钢中的析出过程 发现早期析出阶段有类B2结构的亚稳相出现 ,分析了铜在高纯净钢中的析出贯序