1Cr18Ni9Ti不锈钢氮气瓶支架断裂原因分析

利用扫描电镜和光学显微镜的等分析设备,研究1Cr18Ni9Ti不锈钢氮气瓶支架断口的组织形貌,分析了基体成分和性能。研究表明断裂原因为在支架铆接部位的局部尺寸减薄,降低了构件的承载能力,诱发裂纹最终导致疲劳断裂,并提出相应的解决措施。

异种不锈钢1Cr18Ni9Ti/Mn-Ni-Cr/1Cr21Ni5Ti钎焊接头的组织和性能

针对液体火箭发动机燃烧室的焊接制造,采用Mn-Ni-Cr箔材钎料对异种不锈钢1Cr18Ni9Ti与1Cr21Ni5Ti进行了钎焊实验,研究了工艺参数对接头微观组织结构的影响规律,揭示了焊缝区缺陷、第二相的形成过程。通过力学性能测试获得了接头组织结构与力学性能的响应关系,确定了钎焊的最佳工艺参数为1190℃、30 min,其爆破压力达到80 MPa。利用SEM、EDS以及EBSD等表征手段对断口形貌进行了分析,研究了不同工艺规范下接头的断裂机理,为不锈钢燃烧室的焊接制造提供了工艺理论基础。

1Cr18Ni9Ti不锈钢离子氮化化学处理过程模拟仿真

使用UG建立三维模型,有限元分析软件ANSYS进行不同温度下的1Cr18Ni9Ti不锈钢离子氮化过程中的温度场、应力场以及应变场的数值模拟。模拟结果表明,不同氮化温度得到的温度场分布均匀,随着氮化温度由440℃增大到520℃,模拟过程内应力由0.0052MPa提高至0.0061MPa,应变由0.14增大到0.17。获得了1Cr18Ni9Ti不锈钢螺纹离子氮化的最佳工艺参数为:渗氮温度440℃、保温时间6h、气压600Pa。

1Cr18Ni9Ti不锈钢动量轮轮体内孔精密加工方法

针对1Cr18Ni9Ti不锈钢动量轮轮体的内孔加工难点,采用常规车削和磨削均无法保证精度要求。通过对不锈钢材料切削特性和轮体内孔加工工艺进行全面分析,结合现有加工方式的优点和不足,创新采用精密车削工艺与手工研磨相结合的方法,突破加工瓶颈,实现了动量轮中心圆柱孔的加工精度要求,为同类型高精度轮系内孔加工提供了参考方法。

1Cr18Ni9Ti不锈钢在滑移区的微动磨损行为

研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢在滑移区的微动磨损行为,分析了其摩擦系数、磨损体积损失以及磨损表面和截面形貌,探讨了其微动磨损机理.结果表明,1Cr18Ni9Ti不锈钢的微动磨损分为开始、过渡和稳定3个阶段.开始阶段以粘着磨损为主,稳定阶段以表层破碎剥落为主.1Cr18Ni9Ti不锈钢磨屑的形成机制取决于表层形成摩擦学白层和加工硬化的速率同亚表层疲劳裂纹扩展速率的竞争,重载条件下,前者占据主导地位.

1Cr18Ni9Ti不锈钢的喷丸表面纳米化及其对耐蚀性的影响

用X射线衍射仪和透射电镜对1Cr18Ni9Ti不锈钢高能喷丸处理试样表面形成的纳米晶组织进行了表征。用阳极动电位极化曲线测定和点蚀试验研究了喷丸表面纳米化对1Cr18Ni9Ti不锈钢耐蚀性的影响,并借助扫描电镜对点蚀试样表面形貌进行了表征。结果表明,喷丸导致试样表面层形成平均尺寸约18 nm的纳米晶组织,即实现了表面纳米化,并产生了体积分数约15%的形变诱发α马氏体。随距喷丸表面深度增大晶粒尺寸逐渐增大,α马氏体的体积分数逐渐减小。喷丸表面纳米化可以明显改善1Cr18Ni9Ti不锈钢样品在3.5%NaCl溶液中的动电位极化特性。与原始粗晶试样相比,喷丸表面纳米化试样更容易形成稳定的腐蚀钝化膜,其抗氯离子腐蚀性能显著提高。

电化学噪声和电化学阻抗谱监测1Cr18Ni9Ti不锈钢的初期点蚀行为

采用电化学噪声和电化学阻抗谱技术,研究1Cr18Ni9Ti不锈钢在3.5%NaCl溶液中的早期腐蚀行为。研究表明,浸泡初期(0h～48h),电化学噪声电位、电流在测量时间范围内漂移较小,电位谱功率(PSDV)曲线的斜率几乎不变;电化学阻抗谱在低频下出现感抗特征,表明研究电极表面发生钝化膜破裂与修复的交替过程,即出现了亚稳态蚀点。浸泡中期(48h～60h),电化学噪声出现尖峰波动,谱功率曲线的斜率产生突变,电化学阻抗谱的低频感抗特征消失,表明研究电极表面的亚稳态蚀点转化为稳定蚀点。扫描电镜表面形貌分析表明,浸泡60h后研究电极表面出现明显蚀点。

表面纳米化预处理对1Cr18Ni9Ti不锈钢渗硫层摩擦学性能的影响

用超声速微粒轰击表面纳米化技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了晶粒尺寸约为30 nm的具有随机取向的等轴状纳米晶表层,后用低温离子渗硫技术在部分纳米化样品和原始样品表面分别制备了硫化物层。在УТИ-1000型球盘式摩擦磨损试验机上对比研究了干摩擦条件下纳米化处理前后的1Cr18Ni9Ti不锈钢及两种渗硫试样的摩擦学性能。结果表明,纳米化处理明显提高了1Cr18Ni9Ti钢的摩擦学性能和低温离子渗硫的效果,纳米化表面的摩擦因数由0.65降低到0.45,而纳米化预处理后渗硫层厚度由1μm增加到3.5μm。分析认为,这些性能的提升主要与纳米晶表面层具有较高的硬度、强度和化学活性有关。原始1Cr18Ni9Ti钢的主要磨损机制为磨料磨损和粘着磨损,而表面纳米化处理后转变为以疲劳磨损为主。

倾斜式剪切冷却制备1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态材料

利用自制的实验装置对倾斜式剪切冷却技术制备1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态合金进行了研究.倾斜式剪切冷却技术使熔融1Cr18Ni9Ti不锈钢合金在剪切冷却作用下形成组织优良的半固态材料;在冷却板的冷却作用与重力的剪切作用下1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态合金逐渐由树枝晶演化为细小的球形晶;倾角、冷却板长度、冷却板表面性质对合金组织具有重要影响;在倾角为45°,冷却板长度为650mm,冷却板采用紫铜材质的条件下可制备出细小球形的1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态材料.

1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态浆料的制备和轧制

研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态浆料的制备和轧制规律,结果表明:在本实验条件下,当搅拌时间为2—3 min时,可以获得尺寸大小为100一200μm、固相率为50％-60％的球状初生奥氏体的半固态浆料,便于从搅拌室底孔中放出,浆料可以实现顺利轧制,但球状初生固相颗粒与液相发生了分离,球状初生固相颗粒集中在轧材的心部,而液相偏聚在轧材的四周;经过一道次轧制, 1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态浆料轧制板材的常温强度比常规热轧板材的强度高,但延伸率下降.

1Cr18Ni9Ti不锈钢的非比例循环强化性能

对１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢进行了各种比例和非比例循环本构实验，其中包括国路径、正方 形、正菱形、蝶形、三角形和两种十字形应变路径．表明其具有明显的非比例循环附加强化． 在相同的等效应变幅值下，材料的附加强化与路径密切相关．对于圆路径；其附加强化度最大 可达６０％．通过对不同应变历史的实验研究表明，先前小的非比例度的加载历史对后继大的非 比例度路径的强化没有影响；而先前大非比例度的加载路径对后继小非比例度路径的循环强化 有较大影响．

高能喷丸0Cr18Ni9Ti不锈钢自纳米化机理

为在0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材端面制备出纳米晶,采用高能喷丸(HESP)对不锈钢棒材的端面进行表面自纳米化处理。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪对喷丸端塑性变形层不同深度的组织进行表征,并对0Cr18Ni9Ti不锈钢在高能喷丸过程中的晶粒细化机理进行讨论。结果表明:在喷丸端大约70μm深度内形成纳米组织,其中喷丸表面的晶粒尺寸达到52nm左右。晶粒细化机理为:在小应变作用下主要是孪生变形把粗大晶粒细化成孪晶薄片,在大应变作用下,孪晶交叉把孪晶片细化成纳米晶粒,同时在孪晶交叉处产生应变诱导马氏体相变。

1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织区的形成机理

在双辊薄带连铸实验和薄带凝固组织特征分析的基础上,结合对薄带凝固组织区的模拟预测结果,研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织区(特别是等轴晶区)的形成机理.结果表明:1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织中的等轴晶区不但在凝固类型为半固态时形成,在轧制或理想型时也能形成.其形成机理为,熔池中悬浮游离晶体的沉积、聚集以及在枝晶生长前沿的长大和薄带离开二铸辊最小间隙(铸辊出口)后,薄带/空气界面换热系数骤然降低抑制了柱状枝品的生长,并促使薄带中部未凝固熔体中游离晶体的择优长大.

干摩擦条件下Si_3N_4基和Ti（CN）基陶瓷对1Cr18Ni9Ti不锈钢的磨损机理

研究了Ｓｉ３Ｎ４基陶瓷和Ｔｉ（ＣＮ）基陶瓷分别与１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢在干摩擦条件下对摩时的磨损行为，并且通过销－盘磨损试验和磨损表面形貌分析等，提出了这２种陶瓷的磨损机理：Ｓｉ３Ｎ４基陶瓷主要是在磨损表面发生偶件材料１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ粘着层的粘着与剥落，同时陶瓷中的Ｓｉ向粘着层发生扩散转移，并在粘着层表面下２０～３０μｍ深度范围内产生裂纹和断裂而导致磨损；Ｔｉ（ＣＮ）基陶瓷在发生粘着层的粘着与剥落的同时，还由于摩擦温度很高引起陶瓷表面熔化。

0Cr18Ni9Ti不锈钢表面纳米化层的组织和性能

采用高能喷丸对0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材端面进行了表面自纳米化处理;利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对塑性变形层的组织和性能进行了表征。结果表明:在距表面70μm左右的范围内形成了100 nm以下的等轴纳米晶;从基体到喷丸表面,变形层的显微组织依次为单相奥氏体、奥氏体和马氏体两相共存、单相马氏体;晶粒细化显著提高了塑性变形层的显微硬度。

1Cr18Ni9Ti不锈钢的半固态流变浆料的直接轧制

采用电磁搅拌制备出含球状固相的1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态流变浆料,并将这种浆料直接轧制成厚度为2～5mm板材,然后观察分析了不同尺寸轧件的微观组织。结果表明:固相分数为0 3～0 6的半固态流变浆料具有较好的流动性,在重力作用下,流变浆料可以从电磁搅拌器输送至轧机进行直接轧制。但在轧制过程中会产生液相偏析和固相颗粒的塑性变形。沿轧件宽度和厚度边缘液相分数高,中心部位液相分数低;小尺寸轧件的液相偏析程度较小,而大尺寸轧件的液相偏析程度大;大尺寸轧件中心的固相颗粒发生了一定程度的塑性变形,沿着轧制方向,固相颗粒明显拉长。这说明在轧制变形过程中,半固态流变浆料的液相和固相颗粒流动速度不同,液相的流动速度快,当中心部位的固相分数增加到一定值时,固相颗粒将发生塑性变形。

1Cr18Ni9Ti不锈钢多轴棘轮效应试验研究

对 1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了多轴棘轮效应及典型的非比例循环试验研究 ,表明1Cr18Ni9Ti钢是循环强化材料并表现出明显的非比例循环附加强化。在多轴棘轮试验中 ,应变幅值、轴向载荷大小及方向对材料强化性能、轴向应变、棘轮应变率有着明显影响。

激光电子散斑干涉技术监测1Cr18Ni9Ti不锈钢在氯化钠溶液中的早期点蚀行为

利用激光电子散斑干涉技术(ESPI)实时、原位监测了1Cr18Ni9Ti不锈钢在3.5%氯化钠溶液阳极极化过程中的表面动态变化;用金相显微镜、原子力显微镜等对阳极极化后试样表面腐蚀点进行宏观形貌和微观形貌特征研究;发现极化过程中激光干涉图上出现的亮斑是由不锈钢表面点蚀产物扩散造成的。结果表明,采用ESPI技术可以对1Cr18Ni9Ti不锈钢点腐蚀过程进行原位、全场、非接触、高精度、动态连续的检测。

选区激光熔化1Cr18Ni9Ti不锈钢的组织和性能

为了分析选区激光熔化(SLM)成形1Cr18Ni9Ti不锈钢零件的组织和性能,研究了该零件的致密度、化学成分、微观组织和力学性能。采用1050℃/30 min工艺对拉伸试样进行固溶处理,分析了固溶处理对试样微观组织和力学性能的影响。结果表明:SLM成形1Cr18Ni9Ti不锈钢粉末时,低激光功率和高扫描速度易出现熔合不良造成的孔隙缺陷,且对试样的断后伸长率和断面收缩率的影响较大。与原始粉末相比,SLM成形零件内部S和P元素含量较少,而C元素的含量是原始粉末的2倍多。采用优化后的工艺参数成形的该零件具有良好的拉伸性能:抗拉强度为732 MPa,塑性延伸强度为576 MPa,断后伸长率为44.5%,断面收缩率Z为71%。在热处理前,内部存在一定的元素偏析,熔覆层和扫描线明显;固溶处理后,熔覆层和扫描线消失,内部组织均匀,该零件的抗拉强度为704 MPa,塑性延伸强度为384MPa,断后伸长率为40.0%,断面收缩率Z为67%。

Mo-Cu合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢真空钎焊接头的组织性能

采用Ag-Cu-Ti钎料,控制钎焊温度为910℃,保温时间为20 min,可以实现Mo-Cu合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢的真空钎焊,接头抗剪强度为75 MPa.采用扫描电镜、能谱分析仪和显微硬度计对Mo-Cu/1Cr18Ni9Ti接头组织特征及性能进行分析.结果表明,钎焊接头靠近1Cr18Ni9Ti钢一侧,主要形成Ag-Cu共晶组织和少量的TiC相;靠近Mo-Cu合金一侧,Ag,Cu元素在合金与钎缝间相向扩散,共晶组织消失,以富铜相为主.钎缝的显微硬度明显低于Mo-Cu合金和1Cr18Ni9Ti不锈钢母材,无脆性化合物生成,剪切断口呈现剪切韧窝的形貌特征.