电子束熔炼新型Ni-Co基高温合金过程中合金元素的挥发行为及熔池温度计算

本工作采用电子束熔炼方法制备了新型Ni-Co基高温合金,对熔炼后铸锭的显微组织、成分、合金元素挥发行为以及熔池表面温度分布进行了研究。结果表明,随着熔炼功率的增加,铸锭的显微组织越来越细,质量损失越来越大。熔炼后Cr和Al的质量分数下降,其余元素质量分数上升。在相同温度下,纯元素Al的饱和蒸气压最大,W的饱和蒸汽压最小。将熔体系统简化为Ni-Cr-Co三元合金模型来研究其挥发行为,合金元素的活度系数和活度可采用Miedema模型预测,Ti、Mo、W元素的理论挥发速率很小,挥发损失基本可以忽略不计。Al元素的挥发速率通过引入活度系数补偿因子计算。熔炼功率为10 kW、12 kW、14 kW时熔池的平均温度分别为1863.6 K、1890.6 K和1904.3 K,对应的熔池最高温度分别为2368.1 K、2402.4 K、2419.8 K。

AZ31镁合金与钢异种金属的焊接技术

采用电阻点焊作为热源,进行AZ31镁合金与Q235钢的直接连接。通过扫描电镜、金相显微镜以及万能实验机分析与测试镁-钢点焊接头的微观组织、界面特性以及拉剪性能。研究表明,虽然镁和铁之间几乎不能互溶和形成金属间化合物,但氧和铝元素在镁合金-钢直接电阻点焊中起决定性作用,在镁-钢界面某些区域促进了以镁、铝、氧以及铁元素组成的复杂元素扩散层的形成,而镁、钢之间物理性能的巨大差异在一定程度上限制了界面反应的均匀性,接头拉剪强度约为40 MPa。

熔体过热处理对FGH4096镍基高温合金纯净化行为及凝固组织的影响

在不同熔体过热温度(1415,1463,1523℃)和过热时间(10,20,30 min)下对FGH4096镍基高温合金进行熔体过热处理,研究了熔体过热对合金纯净化行为及凝固组织的影响。结果表明:随着熔体过热温度的升高或过热时间的延长,二次枝晶间距逐渐减小;随着过热温度的升高,合金中元素的偏析程度降低,过热时间对元素偏析程度的影响不大;当过热温度为1415~1463℃时,熔体主要发生碳-氧反应,吸氮反应较弱,合金中氧含量和氮含量均较低;当熔体过热温度为1463~1523℃时,熔体主要发生MgO坩埚分解反应和吸氮反应,因此合金中的氧含量和氮含量均较高。

电子束熔炼对高速钢碳化物的影响

细小而弥散分布的碳化物是高速钢优良性能的保证,但复杂的合金成分导致铸态高速钢中碳化物粗大、偏析严重。为了探究电子束熔炼对铸态高速钢的影响,改善高速钢中的组织及碳化物状态,采用电子束熔炼技术制备M35高速钢,并对其成分、组织等进行了表征。结果表明,EBM-M35高速钢中平均枝晶间距为20μm,碳化物尺寸细小,在组织中均匀分布,主要类型为MC和M2C,且M2C型碳化物由层片状向纤维状转变。对铸态EBMM35高速钢热处理时发现,在1 180℃,保温30min后碳化物断裂球化,达到细化碳化物、使碳化物在组织中弥散分布的效果,并且可以利用较低的热处理温度或较短的保温时间完成碳化物的优化。为铸态高速钢后续锻造、轧制等变形细化提供更优异的组织基础。

电子束熔炼M35高速钢的热变形特征的研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机对电子束熔炼M35高速钢进行了热压缩试验,研究了其在变形温度为1273~1423 K,应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为,研究了其碳化物组织的演变规律,建立了电子束熔炼M35高速钢的热变形本构方程,并通过动态材料模型(DMM)建立了电子束熔炼M35高速钢的热加工图。同时将其与普通熔炼M35高速钢的热变形行为进行比较分析。结果表明,电子束熔炼M35高速钢的真应力-应变曲线符合动态再结晶曲线特征,在高应变速率下曲线出现锯齿特征,流变应力随应变速率的提高和温度的减小而增大。热变形过程中的变形行为可用双曲正弦函数来表征,其平均激活能为504.642 kJ/mol。通过热加工图能展现M35高速钢的热变形失稳区域,得到其热加工的最佳变形条件的区域为:变形温度为1400~1423 K,应变速率为0.01~1 s^(-1)。

基于TIG点焊技术的镁合金废弃丝材再利用

通过钨极氩弧焊(TIG)中的点焊连接技术对AZ31镁合金丝材进行了焊接连接,以实现废旧镁合金丝材的回收再利用。采用扫描电镜、电子探针、金相显微镜以及万能试验机对镁合金废旧丝材再利用过程中形成的连接接头的微观组织以及力学性能进行了分析与测试。结果表明,采用TIG点焊技术,可以实现废旧镁合金丝材的可靠连接,接头成形美观,焊接过程操作简单,可重复性强,接头的抗拉强度可以达到镁合金丝材的80%,并且具有良好的抗弯能力。