钽在破甲弹药型罩中的应用

爆炸成形侵彻体(EFP)战斗部是应用最广的破甲弹战斗部之一。破甲弹采用EFP战斗部时,要求药型罩材料必须有好的动态延展性和一定的抗拉强度。钽具有延展性好、密度大的特点,是一种有前景的破甲弹药型罩材料,其侵彻性能较传统的铜药型罩材料有很大的提高。钽及钽合金药型罩(球缺形)的加工方法主要有三种:机械加工成形、板材冲压成形和摆动碾压成形。本文介绍了钽及钽合金药型罩材料与加工工艺的研究现状。

热变形参数对GH690合金晶粒细化的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩试验,研究了热变形参数对GH690合金晶粒细化的影响。结果表明:当变形程度较小时,随着真应变的增加,GH690合金动态再结晶的晶粒尺寸逐渐减小,但当真应变达到0.5后,随着真应变继续增加,动态再结晶晶粒尺寸变化不大;动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小。建立起热变形条件即Z参数与动态再结晶晶粒尺寸的关系。

钽合金零件的摆辗成形工艺

钽合金具有高密度、耐高温、强度高和良好的加工性能、断裂韧性、耐蚀性等优点,是航空、航天、化工、核工业、高温技术等领域不可缺少的重要材料,具有很好的应用前景。研究了摆辗成形钽合金零件的方法,讨论了摆角、摆辗时间等参数对摆辗成形的影响,分析了摆辗成形时出现壁厚尺寸偏差和折叠缺陷的原因,同时也提出了相应的解决措施。

GH625合金热变形过程的动态再结晶行为研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机,对GH625合金进行不同条件的热压缩试验以研究其热变形行为。利用光学显微镜(Optical microscope,OM)、背散射电子衍射(Electron backscatter diffraction,EBSD)和透射电镜(Transmission electron microscope,TEM)等手段,分析GH625合金在热变形过程中的组织演变及动态再结晶机制。研究结果表明,GH625合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且根据变形温度的不同,真应力-真应变曲线的特征有所不同;GH625合金发生动态再结晶的临界应变与应力随着变形温度的升高而降低;GH625合金动态再结晶的晶粒尺寸及体积分数随着真应变的升高而升高,当合金完全动态再结晶后,动态再结晶晶粒的尺寸则随真应变的继续升高而基本保持不变;GH625合金的主要动态再结晶机制是在原始晶界凸起形核的不连续动态再结晶机制(Discontinuous dynamic recrystallization,DDRX),在原始晶界附近通过亚晶粗化、复合孪生形核的连续动态再结晶机制(Continuous dynamic recrystallization,CDRX)则起辅助作用。

Ta-2.5W合金晶粒细化工艺研究

通过分析合金的金相组织,研究了变形程度、退火工艺和原始晶粒尺寸对Ta-2.5W合金晶粒大小的影响,提出了Ta-2.5W合金晶粒细化措施：原始晶粒尺寸对Ta-2.5W合金冷变形-再结晶后的晶粒尺寸影响显著,采用大变形程度的开坯加工,充分破碎电子束熔炼产生的粗大晶粒,有利于最终得到晶粒细小的制品;在相同的退火工艺下（1400℃×30 min）,当冷摆辗变形程度从55%增大到80%时,再结晶晶粒大小基本保持不变;认为在总变形程度不变情况下,采用增加变形及再结晶退火道次的方式有利于细化晶粒;适当提高再结晶退火温度和减少保温时间,有利于细化再结晶晶粒;通过控制原始晶粒尺寸、冷变形程度、退火温度等因素,平均晶粒尺寸3-5 mm的Ta-2.5W合金铸态组织可以细化到20-40μm。

Ni-Cr-Mo合金旋压管材组织性能的研究

采用光学显微镜、扫描电镜及万能拉伸试验机等测试手段,研究了Ni-Cr-Mo合金铸态、旋压及固溶处理后管材的组织性能。结果表明:旋压后,晶粒沿管材的轴向被拉长,径向被压扁,晶粒内部存在大量的变形挛晶、变形带,有效地破碎了粗大的碳化物颗粒,管材的轴向强度略高于周向强度。固溶处理后,合金晶粒为等轴晶,晶粒内存在大量的退火挛晶,与铸态相比,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别提高了58.0%、44.9%和176.0%。铸态的断口韧窝较浅,部分呈沿晶断裂;旋压态断口韧窝内存在空洞,部分呈沿晶断裂;固溶态断口韧窝较深,表现为韧性断裂为主。

钽合金零件冷摆碾成形组织与性能

通过合理控制冷摆碾成形工艺参数,成功制备出形状尺寸满足要求、表面质量良好的钽合金薄壁回转体零件,研究了冷变形后钽合金的再结晶退火工艺,检测了退火后钽合金零件的力学性能和硬度分布,观察了径向不同位置的显微组织。结果表明,经过1 350℃×60 min真空退火,钽合金发生了完全再结晶,平均晶粒尺寸50μm左右,零件不同位置的组织均匀性较好,抗拉强度达到360 MPa,延伸率45.5%。

GH690合金热加工图及管材热挤压实验研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩实验,研究了GH690合金在变形温度为950～1200℃、应变速率为0.001～10.000 s-1条件下的热变形行为,利用动态材料模型构建了GH690合金热加工图,并基于加工图进行GH690合金管材热挤压实验。结果表明:GH690合金有应力峰和动态再结晶软化的特征,在ε≥0.4时,流动应力趋于稳定状态;在热加工图中变形温度为1100～1150℃、应变速率为1.0～2.5 s-1时功率耗散效率达到0.34～0.39,该区域对应的工艺参数适合于进行GH690合金管材热挤压;在热加工图中变形温度为950～1000℃,应变速率在0.94～10.00 s-1之间的区域为不稳定变形区域,热加工时应该避开这一区域。

变形条件对GH690合金高温变形动态再结晶的影响(英文)

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩实验,研究了变形条件对GH690合金高温变形动态再结晶的影响。结果表明:GH690合金动态再结晶过程是一个受变形温度和应变速率控制的过程,在应变速率为0.001～1s-1的实验条件下,GH690合金获得完全动态再结晶组织所需的温度随变形速率的增大而升高;动态再结晶晶粒尺寸随变形温度升高而增大。采用力学方法直接从流变曲线确定了GH690合金发生动态再结晶的临界应变量,并回归出临界应变量与Z参数的关系式:εc=1.135×10-3Z0.14233。GH690合金的主要动态再结晶机制是原始晶界凸起形核的不连续动态再结晶机制(DDRX),而新晶粒通过亚晶逐渐转动而形成的连续动态再结晶机制(CDRX)则起辅助作用。

GH690合金热变形流变行为的研究

采用G leeb le-3500热模拟试验机进行高温等温压缩实验,研究了GH690合金在变形温度为950~1250℃、应变速率为0.001~10 s-1条件下的热变形行为,采用金相显微镜对GH690合金热模拟试样的纵截面变形组织进行观察。结果表明：应变速率和变形温度对合金的流变应力与变形组织有显著影响。流变应力随变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高,说明该合金属于正应变速率敏感的材料;动态再结晶晶粒尺寸随应变速率的增加而减小,随变形温度的增大而增大。采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数能较好地描述GH690合金高温变形时的流变行为,得到峰值应力表达式,GH690合金的热变形激活能Q为370.4 k.Jmol-1。

Ni-Cr-Mo耐蚀合金在CaCl_2-CaF_2熔盐中的腐蚀行为

通过全浸腐蚀实验,采用XRD,OM,SEM和EDS研究了Hastelloy C276和Hastelloy N合金在80%CaCl_2+20%CaF_2(质量分数)熔盐中的腐蚀行为.结果表明,Hastelloy C276和Hastelloy N合金均发生晶间腐蚀,其具体形式为Cr和Mo元素沿晶界发生选择性脱溶腐蚀.由于腐蚀层和腐蚀产物对元素扩散的阻碍作用,Hastelloy C276和Hastelloy N合金在熔盐中的腐蚀速率均逐渐减缓,其腐蚀失重C与腐蚀时间t符合C=Kt^n关系.

GH625合金管材热挤压成形工艺及组织演变的研究

利用卧式挤压机对GH625合金进行了管材热挤压试验，研究了挤压温度和挤压比对GH625合金管材挤压过程中的力能参数及挤压后管材不同部位的显微组织的影响。结果表明，随着挤压温度的降低和挤压比的升高，最大挤压力逐渐升高。管坯在固定挤压速度40mm·s-1，预热温度为1150～1200℃和挤压比为3．46～4．10的条件下，可成功挤压出3种规格的GH625合金管材；挤压后的管材由于在挤压过程中发生了动态再结晶组织明显细化，管坯横向组织为等轴的动态再结晶晶粒和原始晶粒组成，纵向组织则由等轴的动态再结晶晶粒及被拉长的原始晶粒组成，呈条带状组织；挤压后管材的外壁、中心、内壁与管材的头部、中部与尾部在热挤压变形过程中，由于变形不均匀发生了不同程度的再结晶，因而存在不同程度的混晶组织。为消除混晶组织，结合设备能力与GH625合金的变形特征，可通过提高坯料挤压的变形温度和挤压比来控制变形的均匀性，并通过切头，去尾和对管材内壁进行少量机加工的方法，可获得具有完全动态再结晶组织的挤压管材。

GH625镍基合金高温塑性变形加工图研究

在Gleeble热模拟机上对GH625合金进行了等温热压缩实验,获得了不同变形条件下该合金的真应力真应变曲线。利用DMM模型构建了GH625合金在不同应变量下的加工图,通过对加工图的分析,可以得到:GH625合金加工图中存在一个功率耗散效率较高的区域,其对应的变形温度为1100～1200℃,应变速率为0.01～1.0s-1,在该变形区域内,合金发生了完全动态再结晶。当功率耗散效率为0.4～0.45时,动态再结晶晶粒细小均匀;在峰值效率0.47时,动态再结晶晶粒出现明显的长大趋势;在低温高应变速率下存在一个较小的流变失稳区,该区域内的动态再结晶晶粒沿绝热剪切带分布。实际生产中工艺参数的制定应尽量选择在完全动态再结晶区内加工,避免在失稳区加工成型。基于GH625合金加工图及微观显微组织分析可得该合金的适宜加工区域为:ε&=0.01～1.0s-1,T=1100～1200℃。

GH625镍基高温合金动态再结晶模型研究

在Gleeble热模拟机上对GH625合金进行了等温热压缩试验,获得了不同变形条件下该合金的真应力-真应变曲线,并对热压缩试样的微观组织进行了分析。通过对实验数据的计算,获得了GH625合金发生动态再结晶所需的临界变形量与变形温度和应变速率的函数关系;建立了合金动态再结晶的运动学方程,用该方程预测的动态再结晶体积分数与实测值吻合较好,误差的平均值为13%;构建了GH625合金的晶粒长大模型,用该模型预测的晶粒尺寸值与实测值之间的误差平均值为7.52%。GH625合金动态再结晶的形核方式主要为晶界弓出形核和亚晶合并长大形核。

大直径5A02铝合金薄壁管材生产工艺的研究

采用LD60三辊精密管材轧机对5A02铝合金管坯进行了轧制,利用光学显微镜、硬度计和万能试验机分析了冷加工率、中间退火温度及保温时间对5A02铝合金薄壁管材组织及性能的影响。确定了5A02铝合金薄壁管材在轧制中选择57.2%作为第一道次加工率,在380～410℃时退火保温30～60 min后组织性能较好;轧制后的成品管材在410℃保温60 min后,管材中的纤维状组织完全消失,且再结晶组织较细小,力学性能满足了使用要求。

变形条件对GH625合金高温变形动态再结晶的影响

采用Gleeble高温压缩实验研究了变形条件对GH625合金高温变形动态再结晶的影响,结果表明:当变形程度较小时,原始晶粒内部出现大量孪晶,晶界呈现锯齿状凸出;随变形程度的增加,在晶界弓出部位开始形核,形成大量再结晶晶粒,随变形程度进一步增加,GH625合金动态再结晶体积分数增大,但是再结晶晶粒尺寸无明显变化;GH625合金动态再结晶是一个受变形温度和应变速率控制的过程,变形温度越高,动态再结晶越容易形核,应变速率越小,动态再结晶过程进行得越充分。在低应变速率条件下,GH625合金获得完全动态再结晶组织的温度随变形速率的升高而升高,而在高应变速率条件下必须考虑变形热效应对合金变形组织的影响。

应变速率对GH625合金热变形过程组织演变的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机,对GH625合金进行了以不同变形温度、不同应变速率变形到真应变值为0.7的热压缩试验,以研究其热变形过程的动态再结晶组织演变.利用光学显微镜(OP)和透射电镜(TEM)分析了应变速率对GH625合金热变形过程中的组织演变及动态再结晶形核机制的影响.结果表明:应变速率·ε=10.0s^(-1)时,实际变形温度高于预设温度,产生变形热效应.GH625合金热变形过程的组织演变是一个受应变速率和变形温度控制的过程,在应变速率·ε≤1.0s^(-1)时,GH625合金动态再结晶晶粒的尺寸及体积分数随着应变速率的升高而降低,动态再结晶形核机制是由晶界弓弯的不连续动态再结晶机制和亚晶旋转的连续动态再结晶机制组成;在应变速率·ε=10.0s^(-1)时,由于变形热效应使动态再结晶晶粒的尺寸及体积分数迅速升高,动态再结晶机制则是以弓弯机形核的不连续动态再结晶机制为主.

均匀化退火对冷轧5A02合金薄壁管材组织性能的影响

采用电阻炉对轧制后的5A02合金薄壁管材进行了均匀化退火,利用光学显微镜、硬度计和万能试验机分析了退火制度对5A02合金薄壁管材组织与性能的影响。研究结果表明:当退火温度较低时,保温60min后的合金组织中仍然存在一定量的纤维状组织,当退火温度升高到410℃时,保温30min后管材中的纤维状组织已完全消失,再结晶组织较细小;随着退火温度的升高和保温时间的延长,退火后管材的强度、硬度逐渐降低,伸长率逐渐升高,但保温时间大于30min的性能变化不大;退火温度较低时,试样断口中韧性断裂特征比较明显,但是仍存在少量剪切变形的特征,随着退火温度的升高,合金断口呈出现大量韧性断裂的韧窝组织,没有剪切变形的特征;最终确定了均匀化退火制度为410～430℃,保温时间为30～60min,抗拉强度和伸长率都满足了用户指标的要求。

退火工艺对爆炸焊接钛-铝复合板组织与性能的影响

采用电阻炉对爆炸焊接钛．铝复合板进行退火处理，利用万能材料试验机、SEM、EDS和XRD研究了退火工艺对爆炸焊接钛铝复合板组织与性能的影响。结果表明，在400℃退火时，保温时间3～10h对钛一铝复合板界面的剪切强度的影响不大；当退火温度≥450℃时，随着保温时间的延长，复合板的剪切强度开始逐渐上升，到达一峰值后，随着保温时间的继续延长，界面剪切强度开始下降。爆炸焊接钛-铝复合板在450℃、保温时间I〉10h和490℃、保温时间≥3h退火处理时，界面结合区有中间化合物Al3Ti生成。爆炸焊接钛．铝复合板合适的退火工艺选为450℃保温3h。

锥形内翅片管传热性能数值模拟研究

针对传统内螺纹翅片管的翅片高度较低,对热边界层的扰动较弱,传热性能不高等问题,基于计算流体力学理论,利用Fluent仿真软件,在雷诺数为10000~18000时,通过对内螺纹翅片管和一种锥形内翅片管数值模拟结果进行比较发现,锥形内翅片管的传热性能远高于内螺纹翅片管。此外,对锥形内翅片管的齿条数、翅片间距以及翅片高度分别进行数值模拟发现,当齿条数N=45时,锥形内翅片管的Nu值较大,约是光管的2倍;当翅片间距越小时,Nu值越大;在L=0.6 mm时,努塞尔数取得较大值,约为光滑管的1.6~1.9倍;高度h=0.7 mm时,努塞尔数有较大值,约是光滑管的1.95~2.01倍。结果表明,齿条数越多,翅片间距越小以及翅片高度越高的锥形内翅片管具有良好的传热性能。这种翅片管具有传热面积显著增大、翅高显著提高以及可以更好地破环热边界层等优点。通过比较不同的结构参数下对应的翅片管的摩擦因数、努塞尔数和综合评价指标等值,以寻求锥形内翅片管最佳的结构参数。