FeCrAl合金管TIG焊焊接接头的组织及性能

采用TIG(Tungsten inert gas welding,TIG)焊对FeCrAl合金管同质材料进行焊接,通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜及能谱仪等手段研究了焊后接头的显微组织特征、焊后接头不同区域氧化物颗粒的分布情况及焊接接头的力学性能。FeCrAl合金TIG焊通过填充等成分的FeCrAl合金丝材进行焊接,焊后焊接接头主要由焊缝区、热影响区及母材组成。其中焊缝区为粗大的铁素体组织,热影响区为细小的等轴晶组织。焊缝区的Y_(2)O_(3)氧化物颗粒发生了明显粗化并与基体反应生成复合氧化物Y_(3)Al_(5)O_(12)。TIG焊焊接FeCrAl合金管热处理后,焊接接头最大抗拉强度值为530 MPa,约为母材强度的80.8%,可以实现大口径、大壁厚的FeCrAl合金管材的对接接头的力学性能要求。

回火温度对淬火态S35VN刀具钢组织与性能的影响

为降低淬火态S35VN刀具钢内的残余应力并提升其综合性能以满足最终使用要求,需对其进行回火处理。通过X射线衍射仪及扫描电子显微镜等研究淬火态S35VN钢分别经过180、200、220℃回火处理后物相、显微组织的差异及其对合金硬度、拉伸性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明:3种温度回火后S35VN钢的基体均以马氏体为主,混合少量残余奥氏体,碳化物类型均以M7C3为主,含有少量M23C6和MC;合金的硬度下降,强度、塑性提升,180℃回火后硬度均值为56.5 HRC,抗拉强度均值为1844 MPa,断裂时总应变量均值为3.89%,耐蚀性能最佳。

粉末冶金制备22Cr-ODS合金的高温氧化行为研究

采用粉末冶金热等静压工艺制备了氧化物弥散强化FeCrAl合金,探究在1000℃空气环境中合金的高温氧化行为。通过X射线衍射、扫描电子显微镜等对合金在1000℃氧化不同时间后的氧化层表面成分、物相及截面成分、厚度等进行研究,结果表明:该工艺制备的22Cr-ODS合金在1000℃空气环境中能够形成完整致密的α-Al_(2)O_(3)表面氧化层,氧化10 h、25 h、50 h、100 h、200 h后氧化层厚度分别为0.52μm、0.91μm、1.42μm、1.47μm和1.76μm,合金内部晶粒未发生明显粗化,表明该合金具有良好的高温抗氧化性能和组织稳定性。

马氏体时效钢循环相变的EBSD分析

利用电子背散射衍射(EBSD)技术和金相实验方法研究了循环相变处理对马氏体时效钢显微组织、晶粒取向及晶界分布特征的影响。结果表明,随着循环处理次数的增加,马氏体时效钢的晶粒逐渐细化,小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,经过3次循环相变处理,小角度晶界向大角度晶界的转变达动态平衡,晶粒最细约为5μm,之后晶粒又开始长大;马氏体时效钢的强度随着小角度晶界所占比例的减少而逐渐降低,冲击韧性则随着大角度晶界所占比例的增加而提高,3次循环相变处理后马氏体时效钢的强韧性配合最佳。

激光诱导击穿光谱在材料表面分析领域中的应用进展

激光诱导击穿光谱作为表面分析工具是近十年发展起来的,对表面分析基础理论、仪器装置及其在材料科学领域中的应用进行详细的综述。重点阐述了激光诱导击穿光谱在国内外冶金、半导体、电子等材料科学领域中的元素分布分析及镀层分析应用进展,指出激光束单个脉冲能量、环境气体及气压、激光束能量分布等参数对分辨率的影响,同时指出在兼顾灵敏度的前提下提高分辨率的途径。与传统经典表面分析工具相比较具有扫描面积大、分析速度快及样品导电与否均可分析等优点,成为传统表面分析工具的有力补充。

时效处理对NiW750高密度合金组织与性能的影响

基于面心立方结构及细小弥散强化相原理,本文设计了一种新型高密度合金NiW750.将NiW750合金经不同温度时效处理后,测试其准静态力学性能,并用分离式Hopkinson压杆实验(SHPB)测试材料在动态加载条件下的性能,利用SEM、TEM对微观组织进行观察,同时测试组织的显微硬度.结果表明:在650～900℃范围内,随着时效温度的升高,合金的强度先升高,而后降低,韧性变化则相反.在750℃时效后其性能具有最佳配合.在动态加载条件下,合金存在应变率硬化效应,材料发生协同变形,试样内部形成绝热剪切带;而750℃时效后合金硬度升高,变形带周围应力更集中,在应变率为6 800 s^(-1)下试样出现断裂.

新型高密度DT740合金热变形行为及热加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机对新型高密度DT740合金进行轴向热压缩试验,研究该合金在变形温度950~1250℃、应变速率0.01~1 s-1条件下的热变形行为及组织演变规律,基于双曲正弦本构关系建立其本构方程并依据动态材料模型建立热加工图,分析讨论了不同区域内的高温变形特征,确定该合金最佳的热加工工艺参数。研究结果表明:DT740合金的流变曲线表现出典型的动态再结晶特征,其流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加;计算得到该合金的热变形激活能Q为546.87 k J·mol-1;确定了DT740合金最佳的锻造热加工温度范围为1150~1250℃,在此温度范围内合金的热加工性能最佳,可获得均匀、细小的完全动态再结晶组织,能量耗散率η值约为44%。

新型高密度合金的组织与性能

基于面心立方固溶体结构和时效强化机理,设计出一种新型高密度合金NiW750。利用SEM,TEM对合金微观组织进行观察,采用分离式Hopkinson压杆实验研究合金在动态压缩条件下的特点,并将此合金与其领域常用材料超高强度钢G50及钨合金93WNiFe进行对比。结果表明:NiW750合金在3种材料中综合性能最好。在750℃/5h时效后,合金抗拉强度可达1746MPa,冲击韧度( a kU )可达113J/cm^2。在动态加载条件下,材料存在应变率硬化效应,其动态流变应力可达到2250MPa左右。试样在与中心轴线成45°方向形成绝热剪切带,在应变率约5500s -1 条件下,带宽80~150μm,过渡区较宽,避免材料剪切断裂过早出现。

Ni63W30Co5TiAl合金高温塑性变形行为

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在1000~1250℃温度范围,以0. 01~10 s-1应变速率对Ni63W30Co5TiAl合金进行轴向热压缩试验,获得该合金的真应力-真应变曲线,并对Ni63W30Co5TiAl合金不同变形条件下的变形组织进行了系统观察与分析。结果表明,Ni63W30Co5TiAl合金流变曲线表现为典型的动态再结晶软化类型,流变应力随着应变速率的升高和变形温度的降低而逐渐增加;在1150~1200℃温度范围,Ni63W30Co5TiAl合金可获得细小均匀的等轴完全动态再结晶晶粒组织,而当变形温度高于1200℃时,合金的完全动态再结晶晶粒发生长大;另外,计算得到Ni63W30Co5TiAl合金的热变形激活能Q为398. 9403 kJ·mol^-1,临界应变εc和稳态应变εs与ln Z近似呈线性增长关系。基于双曲正弦函数模型建立了Ni63W30Co5TiAl合金的峰值应力热变形本构方程。

淬火工艺对粉末冶金高碳高铬模具钢组织与性能影响

采用粉末冶金工艺制备模具钢,可显著细化碳化物尺寸,大幅提高使用寿命。研究了淬火工艺对粉末冶金高碳高铬模具钢的微观组织与力学性能影响。研究表明:高碳铬粉末冶金不锈钢经900~1200℃淬火后,随淬火温度升高,(Fe,Cr,Mo,V)_(7)C_(3)相体积分数降低,(Nb,V)C相体积分数与形貌变化不大;基体由铁素体逐渐转变为马氏体,基体硬度提高,同时残余奥氏体体积分数增大。试验钢经1150℃淬火与低温回火后,硬度值达到60 HRC,冲击功为15 J,抗弯强度为2618 MPa。此时(Fe,Cr,Mo,V)_(7)C_(3)相体积分数为27.3vol%,平均尺寸为3μm,(Nb,V)C相体积分数为2vol%,平均尺寸为0.5μm。

淬火工艺对M390刀具钢力学性能的影响

采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等研究了经不同工艺淬火后M390刀具钢的物相、显微组织、硬度及拉伸性能。结果表明:随淬火温度从1100℃升高到1200℃,M390刀具钢的基体组织依次由铁素体为主转变为马氏体为主,再到马氏体与残留奥氏体的混合,而晶粒尺寸未发生明显变化,碳化物类型均为M_(7)C_(3)和M_(23)C_(6);1150℃保温30 min水淬后基体组织以马氏体为主,含有少量的残留奥氏体,相连碳化物占比与圆度值均最小,硬度达到峰值62.38 HRC,抗拉强度与断裂应变总量分别为1121.88 MPa和3.25%,强韧性匹配最优。

超高合金粉末钢热处理过程中碳化物的演变对其耐蚀性能的影响

使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、Image-J图像处理软件等研究了轧制态超高合金粉末钢在热处理过程中不同阶段的碳化物演变行为。结果表明:轧制态超高合金粉末钢的组织主要由铁素体、马氏体基体和M_(23)C_(6)、M_(7)C_(3)及MC 3种类型碳化物组成。随着热处理的进行,碳化物的平均尺寸和最大尺寸以及团聚状碳化物的数量呈现出先降低-后增加-再降低-再增加的变化趋势,碳化物的数量则表现为先降低-后增加-再降低的变化趋势;M_(23)C_(6)型碳化物随着热处理温度的升高其含量逐渐减少,在1000℃等温3 h后,M_(23)C_(6)型碳化物大部分分解回溶,在降温阶段该型碳化物再次析出;在整个热处理过程中M_(7)C_(3)型碳化物几乎没有发生变化,M_(23)C_(6)型碳化物没有发生向MC型碳化物的转变;随着热处理的进行,超高合金粉末钢耐蚀性表现为先升高-后降低-再升高-再降低的变化趋势,当奥氏体化保温3 h后,试验钢的自腐蚀电流密度达到了最小值,耐蚀性最佳。

固溶处理对Fe-Mn-Al-C系低密度钢组织与性能的影响

采用OM、SEM、TEM、XRD等试验方法,对不同固溶温度下Fe-27Mn-8Al-1.6C低密度钢的力学性能和组织演变规律进行了研究。结果表明,Fe-27Mn-8Al-1.6C钢的密度为6.8 g/cm3。固溶处理对该钢的组织与性能影响较大,高温固溶后试验钢奥氏体晶界间有少量к-碳化物,随着固溶温度的升高,晶界间未溶к-碳化物含量减少直至消失,奥氏体中C含量逐渐增加;在1000℃固溶处理后,试验钢具有最佳的强塑性配合,抗拉强度为1266 MPa,断后伸长率为34%,强塑积可达43.1 GPa·%;在冷却过程中,试验钢基体发生调幅分解,大量细小的к-碳化物弥散分布在奥氏体内。

时效温度对固溶态Fe-Mn-Al-C低密度钢性能与析出相的影响

采用OM、SEM、TEM、VSM等试验方法,对不同时效温度下Fe-27Mn-8Al-1.6C低密度钢的力学性能及析出相变化规律进行了研究。结果表明,试验钢经405℃时效处理后,抗拉强度为1225 MPa,强塑积达到44.10 GPa·%,相比固溶态提高了21.4%;固溶态试验钢由奥氏体和由调幅分解形成的к-碳化物组成,经时效处理后,к-碳化物的尺寸和体积分数均有所增大;当时效温度高于455℃时,к-碳化物明显长大,呈方形,试验钢发生脆性断裂;随着时效温度的升高,析出相к-碳化物的体积分数增大,试验钢的磁化强度也随之升高。

2000 MPa级低成本复合强化超高强度钢的二次硬化行为

采用SEM、HRTEM等试验方法,对2000 MPa级低成本复合强化超高强度AIR0509钢的二次硬化行为进行了研究,并与目前广泛应用于航空领域的Aer Met100钢进行了对比。试验结果表明:试验钢具有明显的二次硬化现象,在535℃回火4 h时达到最佳强韧性配合,室温抗拉强度、屈服强度以及U型缺口冲击吸收能量分别为2020 MPa、1780 MPa和68 J,同淬火态相比屈服强度提高了480 MPa,这是由析出的复合强化相碳化物M2C与金属间化合物β-Ni Al共同作用的结果;此外,同Aer Met100钢相比,AIR0509钢抗过时效的能力更强。

淬火温度对2200 MPa级超高强度钢力学性能与微观组织的影响

采用力学性能测试、光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等材料分析方法研究了淬火温度对2200 MPa级超高强度钢的力学性能及微观组织的影响。结果表明,试验钢最佳淬火温度为1025℃,再经后续热处理能获得最佳的强韧性匹配,此时抗拉强度为2244 MPa,屈服强度为1836 MPa,U型缺口冲击吸收能量为59 J,断裂韧性为57.7 MPa·m^(1/2)。淬火温度较低时,出现粗大一次碳化物富Mo型M_(6)C碳化物,严重影响强度和韧性。随着淬火温度升高,一次碳化物逐渐减少,直至1000℃完全消失,当淬火温度高于1025℃时晶粒显著粗化,晶粒尺寸成为主要的负面影响因素。

Mo与Co含量对18Ni马氏体时效钢性能的影响

采用Formastor-Ⅲ型全自动相变仪对3种马氏体时效钢的Ms、Mf点温度及其力学性能进行测试，确定了2800MPa级马氏体时效钢的最佳热处理制度。利用扫描电镜和透射电镜研究了co及Mo含量对其组织与性能的影响。结果表明：Co含量增加使Ms点和Mf点温度分别提高了71℃和91℃，Mo含量的增加使Ms点温度降低192cC，并且使Mf点温度降至室温以下；co含量的增加对试验钢的峰时效温度影响不大，而Mo含量的增加使其提高了20℃；Co对试验钢强度有一定贡献，但并不如Mo的影响。

预变形对DT740高密度合金组织和力学性能的影响

采用洛氏硬度计、室温拉伸试验机、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等试验方法,系统研究了不同预变形量下DT740高密度合金的力学性能及显微组织的变化规律。结果表明:随着预变形量的增加,DT740合金的强度和硬度逐渐增加;当预变形量为35%时,合金具有最佳的强塑性配合,且拉伸断裂方式为微孔聚集型断裂。预变形促进了DT740合金时效过程中Ni4W相的析出,随着预变形量的提高,Ni4W析出相的数量和位错密度均不断增加;当预变形量不低于35%时,合金内Ni4W相的体积分数较大,且分布均匀,尺寸为3~13 nm,析出强化效果较好。通过时效前的预变形处理可将大量位错引入到合金基体中,随着预变形量的增加,合金的位错形态由低密度位错—位错线逐渐转变为高密度位错—胞状结构,形变强化作用增强。

淬火工艺对粉末冶金马氏体不锈钢组织与性能的影响

研究了淬火工艺对粉末冶金超高碳不锈钢的微观组织与力学性能的影响。高碳铬粉末冶金不锈钢经900~1200℃淬火并于200℃回火后,碳化物主要为M_(7)C_(3),少部分为MC,随淬火温度升高,马氏体中固溶碳增大,硬度与抗弯强度升高;经1150℃淬火与低温回火后,力学性能达到最佳,硬度为59 HRC,冲击吸收能量为18.9 J,抗弯强度为3079 MPa,碳化物均匀弥散分布于基体中,其中M_(7)C_(3)相平均尺寸约为2μm,体积分数为17%,MC相尺寸为0.5μm,体积分数为2%;经1200℃淬火后残留奥氏体体积分数为35%,导致硬度下降。