不锈钢表面渗铝层/ZrO2复合涂层残余应力模拟

目的研究不同制备工艺参数对渗铝层/ZrO2复合涂层残余应力的影响。方法采用ANSYS 18.1软件中的Workbench模块,采用热力耦合的方法,对沉积过程中不同制备工艺参数下产生的残余应力进行数值模拟。结果保温时间由2 h增长至5 h,等效应力由895 MPa减小至862 MPa。沉积温度由400℃升高至700℃,等效应力由541 MPa增加至999 MPa。ZrO2层厚度从2μm增加至14μm,等效应力由925 MPa减小至835 MPa,但是渗铝层-氧化锆层界面的剪切应力由59 MPa增加至101 MPa。基体厚度的变化对基体及渗铝层内的热应力影响不大,但对ZrO2层有较大的影响,基体厚度由0.3 mm增加至0.8 mm,等效应力由745 MPa增加至850 MPa。渗铝层使等效应力由877 MPa减小至745 MPa,径向应力由-1235 MPa减小至-1072 MPa,剪切应力由105 MPa降低到89 MPa,轴向应力由-375 MPa减小至-312 MPa,其中ZrO2层中的轴向应力改变明显,由-128 MPa减小至-39 MPa。结论增加渗铝保温时间,整个复合涂层的应力降低。沉积温度与室温相差越大,热匹配失衡越严重。ZrO2层厚度增加,基体和渗铝层的应力均有升高,ZrO2层内部除剪切应力稍增加外,其余应力均减小。基体厚度增加,ZrO2层等效应力和径向应力均明显增大,因此应降低基体的厚度。渗铝层起到很好的缓冲作用。

La对A356.2铝合金微观组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和室温力学性能测试等手段,研究了微量La对A356.2铝合金微观组织和力学性能的影响,并与添加质量分数为0.02%的Sr的结果进行对比。结果表明,添加0.2%的La后,A356.2铝合金的组织和力学性能达到最佳,其二次枝晶臂间距为25.85μm,共晶Si的平均面积最小,为16.70μm^(2),长宽比为1.67,圆整度为1.36,平均抗拉强度为323.25 MPa,伸长率为6.13%,综合评价指标Q最好,为441.37。在添加0.2%的La后,A356.2铝合金的性能提升效果明显,可以达到Sr添加量为0.02%的变质效果。

Ce和Cu复合合金化对A356.2合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、室温拉伸试验机等研究了Ce和Cu复合合金化对A356.2铝合金组织和力学性能的影响。结果表明,在单独添加Ce时,随着Ce含量的增加,A356.2铝合金中的α-Al相得到不同程度的细化,在添加0.1%的Ce时,合金中α-Al相的二次枝晶臂间距最小为29.6μm,其抗拉强度最佳,为310.8 MPa。因此选用0.1%Ce和不同含量的Cu来研究其对A356.2合金组织和力学性能的影响,随着Cu含量增加,A356.2合金中α-Al相得到细化,共晶Si得到有效的变质,并且出现新的Al_(2)Cu和Al_(8)Cu_(4)Ce相,起到固溶强化和弥散强化的作用,提高了合金的强度。在添加1.5%Cu和0.1%的Ce后,A356.2铝合金力学性能最好,抗拉强度为350.75 MPa,屈服强度为273.80 MPa,延伸率为6.52%。

低碳钢三元碳氮析出物的热力学计算及验证

钢中碳氮析出物通过细晶强化和析出强化影响钢的组织和性能。在规则溶液亚点阵模型的基础上建立了(NbxTivV1-x-v)(CyN1-y)-AlN-MnS的析出热力学模型,计算了析出相的开始析出温度、平衡摩尔分数以及碳氮化物的析出演变过程,并且使用Thermo-Calc热力学软件及TEM、EDS验证了这种热力学模型的准确性。计算得出MnS和AlN的开始析出温度分别为1 200℃和675℃,最大摩尔分数分别为1.05×10-4和1.21×10-4。碳氮化物演变顺序(Nb0.29Ti0.68V0.03)(C0.01N0.99)、(NbxTivV1-x-v)(CyN1-y)和(Nb0.29Ti0.45V0.26)(C0.87N0.13)。对比发现热力学计算结果与Thermo-Calc计算结果、透射电镜观察结果有较好的一致性。