定向凝固镍基高温合金CM247LC热处理工艺优化及持久性能研究

目的研究定向凝固镍基高温合金CM247LC的最优热处理工艺制度,通过优化热处理工艺提高合金的力学性能。方法分别用JMatPro热力学分析软件和金相法判断CM247LC合金的初熔温度点,并确定合金的热处理窗口温度;利用光学显微镜(OM)和能谱分析仪(EDS)观察合金经不同固溶处理后的微观组织和元素偏析情况;利用扫描电子显微镜(SEM)观察合金经不同时效处理及持久断裂后的微观组织形貌。结果CM247LC合金的初熔温度为1260℃,热处理窗口温度为1215-1255℃。根据热处理窗口温度,设计了6种固溶处理工艺,对比发现,经1228℃/2 h+1240℃/2 h+1255℃/2 h、AC固溶工艺处理后,合金的组织均匀化程度最高,元素偏析得到了显著改善,γ/γ′共晶的体积分数从铸态时的18.9%降至5.04%,确定此工艺为合金优化固溶处理工艺参数。合金经优化固溶处理后再经1080℃/4 h、AC高温时效处理和870℃/22 h、AC中温时效处理,析出的γ′相尺寸(337.3 nm)、体积分数(67.81%)适宜且立方度最高,确定此工艺为最优热处理工艺。经最优热处理工艺处理的合金在980℃/205 MPa下的持久寿命为162 h,相比于铸态和固溶态处理的合金持久寿命分别提高了87 h和45 h。结论通过优化固溶处理和时效处理,确定合金最优热处理工艺参数为:1228℃/2 h+1240℃/2 h+1255℃/2 h、AC(固溶处理)+1080℃/4 h、AC+870℃/22 h、AC(时效处理),经最优热处理工艺处理的合金持久寿命显著提高。

型砂及壁厚对锶变质A356铸造合金组织和性能的影响(英文)

采用硅砂、宝珠砂和铬铁矿砂3种不同砂型作为造型材料浇注多阶梯铸件试样,对比研究不同冷却条件对Al-10Sr中间合金变质A356(Al-7Si-0.3Mg)铸造合金力学性能和显微组织的影响。结果表明:在3种造型材料中,铬铁矿砂浇注试样具有最好的组织和力学性能。随着冷却速度的增加,枝晶间距显著变小,力学性能有所改善,其中伸长率对冷却速度比抗拉强度更敏感。这种性能的提高主要是由于枝晶间距更加细密和基体中自由Sr原子数的提高造成的。根据实际的试验数据,模拟建立不同砂型条件下枝晶间距和力学性能之间的回归分析模型,该模型可用于预测Sr变质A356合金铸件的抗拉强度和伸长率。

加压凝固熔模铸造制备纤维增强铝基复合材料

将熔模精密铸造和预制型液态浸渗技术相结合,开发了一种制备连续(长)纤维增强铝基复合材料的加压凝固熔模精密铸造工艺.该工艺将增强纤维的放置和零件的蜡模制作相结合,可直接生产出高精度的近净形复合材料零件.选定了Sumitomo Chemical公司生产的AltexSN型γ-Al2O3纤维作为复合材料的增强体,并开发了适合加压凝固熔模精密铸造工艺条件的铝合金基体材料AlZn6Mg1Ag1.试验表明这种γ-Al2O3连续纤维增强铝合金复合材料对加压凝固熔模精密铸造工艺有较好的适应性,并有非常理想的强度性能,具有广阔的应用前景.热处理(T6)后复合材料沿纤维方向的抗拉强度σb,0°=1003MPa,垂直于纤维方向的抗拉强度σb,90°=220MPa.

大断面球铁原铁液的石墨颗粒处理

试验了用石墨颗粒对大断面球铁原铁液进行前期处理，研究了其对模拟大断面球墨铸铁试块石墨形态的影响。结果表明，上述前期处理可显著增加石墨球数，减小石墨球径。此外，还初步分析了此种前期处理的作用机理。

长纤维局部增强铝合金中的宏观残余应力

采用钻孔法测定了长纤维局部增强的铝合金试样中增强区与非增强区之间的宏观残余应力,利用有限元法对此进行了模拟计算.结果表明:增强区与非增强区之间存在着明显的宏观残余应力,但分布很不均匀.在增强区和非增强区大部分区域,残余应力并不大,而宏观边界附近的非增强区以及增强区的局部存在高残余拉应力微区.在50%纤维局部增强的试样中,这些微区残余拉应力可达120～140 MPa.通过数据比较,分析了增强区内增强纤维体积分数对宏观残余应力的影响,即随着纤维体积分数的增加,试样内宏观残余应力水平随之增大,且试样内最大残余拉应力的增加更加明显;当纤维体积分数大于65%时,试样内会出现大于200 MPa的高残余拉应力.

大断面球墨铸铁的前期处理研究

试验用ＰＳＴ－１颗粒进行铁水前期处理，研究其模拟大断面球墨铸铁试块石墨形态的影响，并初步分析了前期处理的作用机理。

高碳当量高强度低铬铜合金灰铸铁的试验研究

针对高碳当量灰铸铁 ,试验了少量合金元素Cr、Cu对抗拉强度及白口倾向的影响。结果表明 :合金元素Cr和Cu对灰铸铁的强度有明显的影响 ,在碳当量为 3 .9%～ 4 .1 %的条件下 ,铁水中合金元素Cr和Cu的合理含量分别为 :0 .2 0 %～ 0 .2 5%以及 0 .4 0 %～ 0 .4 5%。此外 ,初步分析了合金元素Cr和Cu对灰铸铁强度及组织的影响机理。

SiC_p颗粒复合对ZA27合金滑动摩擦条件下耐磨性能的影响

用铸造法制备了SiC_p/ZA27复合材料,用MM200磨损试验机,测定和对比了基体合金和不同颗粒含量复合材料在不同载重下滑动摩擦的磨损量,结果表明:在重载条件下,复合材料的耐磨性远高于基体材料。此外.还初步分析了不同条件下的磨损机理。

复合碳粉代煤粉在型砂中的应用研究

采用镇江焦化煤气集团公司开发的复合碳粉代替湿型砂煤粉进行的试验研究表明:复合碳粉代替煤粉,可稳定和提高型砂质量,提高铸件的表面质量,并使铸件易于清理;复合碳粉在型砂中的有效含量应控制在0 9%～1 1%;复合碳粉在浇注过程中的烧减量约为12%。

炉前冲入废钢提高灰铸铁强度的方法初探

试验了通过冲天炉炉前铁水包中冲入少量废钢以及冲入废钢同时进行孕育处理来提高灰铸铁强度的方法．结果发现：冲入３％废钢能明显提高灰铸铁的强度且引起的化学成分变化不大；冲入废钢同时配以孕育处理可较大幅度提高灰铸件的强度．

复合碳粉代煤粉在型砂中的应用研究

用镇江焦比煤气集团公司开发的复合碳粉，进行了替代煤粉用于铸造湿砂型的试验研究，结果发现：复合碳粉代替煤粉，可稳定和提高型砂质量，提高铸件的表面质量，并使铸件易于清理；复合碳粉在型砂中的有效含量应控制在０．９％～１．１％ ２复合碳粉在浇注过程中的烧减量约为１２％。

SiCp/ZA27复合材料的力学性能及耐磨性研究

采用搅拌法制备了不同 Ｓｉ Ｃｐ 含量的 Ｓｉ Ｃｐ／ Ｚ Ａ２７ 复合材料，对其抗拉强度、伸长率、硬度及耐磨量进行了测定。结果表明：与 Ｚ Ａ２７ 基体材料相比， Ｓｉ Ｃｐ／ Ｚ Ａ２７ 复合材料的抗拉强度、伸长率有所下降，硬度有所提高；而其耐磨性，尤其在重载条件下，明显高于基体材料。

高强度灰铸铁汽车发动机缸体铸件的研制与应用

采用低合金化、含锑多元复合孕育剂、扫描电镜、200h台架试验、以及1000h耐久试验等方法对新型薄壁柴油机缸体铸件进行了研制与应用试验。试验结果表明:碳当量控制在3.9%～4.1%(与菲亚特汽车缸体的碳当量大体相当),采用低合金化及含锑复合孕育剂,可稳定获得高强度铸件,抗拉强度σb>270MPa,硬度HB>210,白口倾向小,硬度差小于35HB,其性能均达到菲亚特汽车缸体的性能要求。对无缸套缸体的缸壁表面进行激光处理,比传统缸套的耐磨性提高一倍以上。由于采用了无缸套缸体生产技术,简化了柴油机的结构,降低了柴油机的生产成本,提高了柴油机使用性能和技术含量。

复合孕育技术在高强度薄壁灰铸铁件上的应用研究

研究了几种复合孕育剂对较高碳当量 (CE =3 8%～ 4 1% )灰铸铁性能的影响 ,试验并经实际生产结果表明 ,选择 6 0 %SiBa + 40 %SiFe作为高碳灰铸铁件的复合孕育剂 ,其抗拉强度稳定在 2 5 0MPa以上 ,并能减小白口宽度和断面敏感性 ,满足实际生产要求。同时对其孕育机理进行了探讨。

加入合金元素Si对ZA27合金耐磨性能的影响

利用MM200型摩擦磨损试验机,测定了加Si量不同的ZA27合金在不同载重条件下的耐磨性。试验发现,在ZA27合金中加入一定量的Si,可增加材料中硬质点的数量,有效防止粘着磨损的发生,使材料的耐磨性尤其在重载条件下,明显高于普通ZA27合金材料。

奥贝球铁齿轮降噪耐磨原因及分析

采用奥贝球铁齿轮代替 4 0 Cr调质钢齿轮进行了装机试验 ,对柴油机整机噪声进行了测试 ,并在标定工况下连续运转 10 0 0 h,对其耐磨性进行了测试。试验结果表明 ,奥贝球铁齿轮与 4 0 Cr调质钢齿轮相比 ,机械性能高于 4 0 Cr调质钢材料 ,柴油机整机噪声降低了 1.92 d B,齿轮侧噪声下降了 5 .3d B。奥贝球铁齿轮经过 4 5 h磨合后 ,在标定工况下连续运转 10 0 0 h,齿轮无异常磨损 ,齿轮间隙离极限间隙还有0 .13mm的余量 ,所以其摩擦磨损性能合格 。

原位反应Al-Cu复合材料的反应机理分析

借助X射线衍射和扫描电镜对铝熔体中生成Al2 O3的原位反应进行热力学和动力学分析 结果表明 :在大气、低温条件下 ,CuO与铝反应能生成δ Al2 O3,δ Al2 O3颗粒在基体合金中能均匀分布 ,大小在 3～ 5 μm ;CuO与铝反应的热力学分析认为反应是可以自发进行的 ;利用宏观反应动力学理论 ,提出微粒模型 ,认为主要影响反应速度的因素是铝液与CuO微粒接触时的浓度、微粒的内部结构、表面积与其体积之比。

高强度灰铸铁在薄壁缸体上的应用

采用扫描电镜、2 0 0 h台架试验和 10 0 0 h耐久试验等方法对高强度灰铸铁在薄壁缸体上的应用进行了试验研究。试验结果表明 :碳当量控制在 3.8%～ 4 .1% (与菲亚特缸体的碳当量大体相当 ) ,采用低合金化及复合孕育剂 ,可稳定获得抗拉强度大于 2 5 0 MPa的高强度灰铸铁 ,其铸件硬度大于 HB2 10 ,白口倾向小 ,硬度差仅为HB15～ HB33,均达到菲亚特缸体的性能要求。对无缸套缸体的缸壁表面进行激光处理 ,比传统缸套的耐磨性提高一倍以上。

薄壁缸体铸件中合金元素的选择

针对柴油机薄壁缸体铸件 ,试验了少量合金元素铬、铜、锑和锡对高碳当量灰铸铁抗拉强度、硬度及白口倾向的影响。结果表明 :合金元素铬和铜对灰铸铁的强度有明显的影响 ,在碳当量为3 8%～4 1 %的条件下 ,铁液中合金元素铬、铜和锑的合理含量( %)分别为 :0 20～0 25、0 40～0 45以及0 02。试验条件下 ,合金元素锡的作用不太明显。初步分析了合金元素铬和铜对灰铸铁强度及组织的影响机理。此外 ,还进行了实际薄壁缸体铸件的浇注试验。

新型薄壁柴油机缸体铸件的研制与应用

采用低合金化、含锑多元复合孕育剂、扫描电镜、200h台架试验、以及1000h耐久试验等方法对新型薄壁柴油机缸体铸件进行了研制与应用试验 试验结果表明:碳当量控制在3.9%～4.1%时(与菲亚特缸体的碳当量大体相当),采用低合金化及含锑复合孕育剂,可稳定获得高强度铸件,抗拉强度σb>270MPa,硬度HB>210,白口倾向小,硬度差小于35HB,其性能均达到菲亚特缸体的性能要求 对无缸套缸体的缸壁表面进行激光处理,比传统缸套的耐磨性提高一倍以上 由于采用了无缸套缸体生产技术,简化了柴油机的结构,降低了柴油机的生产成本。