热处理对锆合金管在纯水环境下腐蚀性能的影响

为评价反应堆燃料包壳用锆合金管在纯水环境下的腐蚀性能,研究不同热处理工艺对低锡低铌锆合金管的显微组织和腐蚀性能的影响。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征了合金的基体组织,并在高压釜中进行了360℃/18.6 MPa纯水环境下长达300 d的腐蚀试验。结果表明:低锡低铌锆合金管在550℃退火、保温5 h后的显微组织为完全再结晶状态,组织形貌为均匀的等轴晶组织,其第二相均匀地分布在晶粒中;而β相水淬+500℃退火、保温5 h后的合金是非完全再结晶的,其组织主要呈板条状。两种热处理温度下制备的低锡低铌锆合金在360℃/18.6 MPa高温高压水中的耐腐蚀性能均优于商用ZIRLO合金。

Nb对GH4169合金管材组织性能的影响

采用真空感应、电渣重熔、真空自耗、均匀化热处理、锻造、热挤压、冷轧、热处理等工艺得到Nb含量分别为4.90%和5.30%的两种GH4169合金管,在其他成分基本保持一致的情况下,研究了Nb含量对GH4169合金管材组织性能的影响。结果表明,在相同的热处理工艺下,随着Nb含量的增加,Nb含量越高,晶粒尺寸越细小;200℃和室温抗拉强度、屈服强度都随着Nb含量的增加而增加;且在GH4169合金管材中的析出相含量也增加。GH4169合金管在不同的固溶热处理和相同的时效热处理工艺下,得到GH4169合金管材的晶粒度尺寸在4.0~7.0级,晶粒尺寸越小,管材的抗拉强度和屈服强度越高;在相同的晶粒度下,Nb含量越高,管材的抗拉强度、屈服强度都随着Nb含量的增加而增加。

不同管径B10铜镍合金管材焊缝耐冲刷腐蚀性能研究

铜镍合金具有优良的耐海水腐蚀性能,是理想的海洋管道用合金材料。然而,铜镍合金管材焊接留下的焊缝易发生较为严重的腐蚀,导致焊接处破裂失效。以两种不同口径B10铜镍合金管材作为研究对象,采用钨极氩弧(tungsten inert gas welding,TIG)焊方法分别焊接相同口径管材。对焊接件进行模拟海水冲刷腐蚀试验,探究不同管径B10铜镍合金管材焊缝在腐蚀环境中的耐冲刷腐蚀行为差异。结果表明,小口径管材焊缝腐蚀电位最负为-0.336 V,腐蚀电流为8.886×10^(-5)A,且在21 d时极化电阻值为3042.67Ω/cm^(2),在腐蚀环境中呈现较好的电化学性能。经过一个周期的腐蚀试验后,小口径管材焊缝抗拉强度为282.8 MPa,腐蚀速率为0.69μm/d,具有较强的耐冲刷腐蚀性能。

CuCrZr/Inconel 625异种材质合金管激光焊接工艺与接头界面组织性能

对CuCrZr与Inconel 625异种材料合金管进行激光对焊试验,观察分析各组试样的接头形貌、微观组织、化学成分以及力学性能分析,试验结果表明,在1100~1300 W的激光功率,+20 mm的离焦量以及14.5 mm/s的焊接速度,20 L/min的99.9%Ar气保护时焊缝成形良好,可实现Inconel 625/CuCrZr管的全位置焊接,焊缝内部缺陷较少,但随着焊接功率的增加焊缝下塌现象明显;Inconel 625/CuCrZr焊缝与母材连接界面元素过渡明显,由于Ni元素,Cu元素互溶,在焊缝内部主要以富Ni的Ni/Cu固溶体存在,在激光焊接过程中CuCrZr母材受激光搅拌作用,有部分铜母材被“卷入”焊缝内,待工件冷却后保留在焊缝内部;Inconel 625/CuCrZr管激光焊接接头抗拉强度较高,晶粒粗大的CuCrZr的热影响区位置是主要断裂位置,断裂形式以韧性断裂为主.

热处理温度对Mo–14Re合金管材微观组织及力学性能的影响

研究了真空退火状态下不同热处理温度对Mo–14Re合金管材显微组织和室温力学性能的影响。结果表明:经轧制加工后的Mo–14Re合金管材晶粒组织沿轧制方向被拉长,呈明显的纤维组织,1100℃热处理后晶粒组织局部有宽化现象;随着热处理温度升高,1300℃热处理合金管材晶粒组织完成再结晶。热处理条件为1100℃、1 h的Mo–14Re合金管材表现出优异的强度与塑性组合,抗拉强度为710 MPa,延伸率为36.5%。断口分析发现,当退火温度在1100℃以下,Mo–14Re合金管材出现木纹状撕裂型断裂,表现出明显的塑性变形特征;当热处理温度提高到1300℃时,由于发生了再结晶,断口呈准解理断裂,塑性明显下降,变形主要以晶界滑移为主。综合分析表明,Mo–14Re合金轧制管材最佳热处理温度应该控制在1100~1300℃之间。

基于数字孪生技术的钛合金管件智能制造与质量管控的数字线程

数字时代驱动下的智能制造技术是国家工业水平的重要体现。在国内外材料基因工程、集成计算材料工程、数字孪生等众多国家战略的促进下数字化技术获得了蓬勃发展,有助于满足材料、工艺、产品、装备等关键部件的全寿命周期质量管控的迫切需求,并将加速传统制造业向数字化、网络化和智能化的转型升级。本文基于数字孪生全流程和全寿命周期大数据的数字线程,介绍了钛合金管件智能制造与质量管控的典型铸造和挤压工艺及其材料组织性能控制的关键技术,旨在开发有效提升材料及其产品智能开发设计和智能制造的关键技术。其中,铸造过程样品和样件的智造技术主要包括凝壳炉设备的数据感知和可视化运行监测,以及铸造样品的铸造性能和标准试样高通量制备。通过对钛合金管件进行模板化、标准化、流程化的智能设计,工艺模拟仿真技术以及制造过程中工艺数据的自动化采集,提出了样件加工生产中热处理工艺组织调控的算法模型。这些关键技术的应用将有利于原材料性能的快速测试,提高钛合金管件制造过程和质量管控的效能,节省时间和成本,以期为智能制造技术的发展提供重要技术支撑。

AZ91镁合金管转角扩径分流挤压成形工艺分析及模具设计

根据目前扩径挤压技术存在的问题,提出了一种新的镁合金管转角扩径分流挤压技术。扩径挤压的管材外径大于挤压坯料的外径,而传统的挤压管材外径小于挤压坯料外径。扩径分流挤压方法可实现小直径坯料挤压大口径管材,可降低挤压力以实现小吨位设备挤压大口径管材。还可利用转角剪切变形增加预焊合金属变形量,提高镁合金再结晶程度,提高生产效率,节约成本。设计了转角扩径分流挤压模具,并通过有限元法分析了AZ91镁合金扩径分流挤压成形过程。结果表明,整个挤压过程中金属流动顺畅,无折叠和充填不满等缺陷;通过控制工艺参数可控制温升在合理范围内,经过转角变形后等效应变达9.0左右,焊合室内焊合压力可达230 MPa,完全满足焊合要求;在所研究的参数范围内,焊合压力随着挤压速度的增加先增加后减小,随着挤压温度的增加焊合压力逐渐减小。

热处理温度对冷变形Alloy28合金管组织及性能的影响

分析了不同热处理温度对冷变形Alloy28合金管组织和力学性能的影响。分析认为:热处理后Alloy28合金管的组织大致呈等轴晶状态;随着热处理温度的升高,Alloy28合金管的晶粒表现出先细化再长大的现象,即发生回复再结晶过程,强度呈明显下降趋势,伸长率呈明显上升趋势;热处理温度在1100℃附近时,Alloy28合金管的伸长率与耐腐蚀速率趋于稳定,判定1100℃为最佳热处理温度。

冷轧TC4钛合金管材超声波探伤缺陷分析

通过超声波探伤和金相分析试验研究了一种TC4管材常见缺陷的分布特征和典型波形规律。发现冷轧管材主要缺陷类型为裂纹缺陷,裂纹在内外壁均有出现,分布方向主要有纵向和横向及斜45°方向。其中横向裂纹为主要裂纹类型,出现裂纹缺陷的部位通常也有组织异常出现。试验结果表明利用超声波水浸线聚焦探伤技术,通过调整合适的入射倾角和探头深入长度可以满足冷轧TC4钛合金管材现场质量检测。

690合金管冷轧及退火处理过程中的组织演变

利用光学金相显微镜和扫描电子显微镜研究了690合金一次冷轧管在中间退火过程中的组织演变规律,以及不同固溶处理制度对690合金二次冷轧管(成品尺寸管)的晶粒度和碳化物回溶行为的影响,并建立了退火过程中再结晶晶粒长大方程。试验结果表明:一次冷轧管中间退火最优工艺是1100℃/5 min,所建立的晶粒长大模型预测结果与实验值吻合很好,成品管经1100℃/3 min固溶后,平均晶粒尺寸在23.5μm左右,晶粒组织均匀,碳化物完全溶解。

热处理对蒸汽发生器用国产690合金管显微组织和显微硬度的影响

为改善蒸汽发生器常用国产690合金管的抗微动磨损性能,通过实验研究不同的热处理条件对合金显微组织和显微硬度的影响规律.首先,对690合金管进行固溶处理和TT处理(也称脱敏处理),以改变690合金管的晶粒平均直径和晶界碳化物形貌;然后用光学显微镜观察晶粒平均直径的大小,用场发射扫描电子显微镜观察晶界碳化物的形貌;最后,用显微硬度计分别测量690合金管基体和晶界的显微硬度.结果表明:对于国产690合金管,当固溶处理温度为1080℃时,晶界的碳化物未完全溶解,基体的显微硬度低于晶界;当固溶处理温度达到1090℃后,晶界的碳化物完全溶解进入基体;升高固溶处理温度和延长处理时间,晶粒平均直径会增大,基体和晶界的显微硬度都会降低,并且基体的显微硬度高于晶界的显微硬度.对固溶处理后的国产690合金管进行TT处理时,晶界碳化物尺寸和间距都随着TT处理温度升高和处理时间的延长而增大,晶界碳化物逐渐变得离散;基体的显微硬度基本不变并低于晶界,晶界的显微硬度在TT处理温度715℃、时间5 h都会出现一个峰值.研究表明,通过固溶处理可调整690合金管的晶粒度,TT处理获得不同的晶界碳化物形貌,进一步影响材料的显微硬度,进而可能改善材料在蒸汽发生器中应用的抗微动磨损性能.

钛合金管冷弯回弹及其控制研究现状

钛合金管被广泛应用于航空航天等领域的液压管路系统中。然而,高的屈弹比会导致钛合金管冷弯后产生显著的回弹,而过度回弹会严重影响管路的装配及密封性能。为此,对近年来钛合金管冷弯回弹及其控制问题的研究工作与成果进行了综述,重点介绍了研究钛合金管冷弯回弹问题时通常采用的两种方法及相应的研究成果,主要包括理论解析法和有限元模拟法,并指出应对钛合金管材小角度下的弯曲及回弹进行深入研究,进一步提高管材弯曲理论研究的水平,将有限元模拟法与实验验证充分结合。

5454铝镁合金管在冷换设备中的应用

简要介绍了5454铝镁合金管的试用情况及其试用前后的效果。试用表明,该合金管综合性能优良,用来解决冷换设备腐蚀问题,不但可行,且行之有效。

钛合金管件高压气胀成形工艺研究进展

高压气胀成形是在内高压成形基础上发展起来的管件成形技术,采用气体介质加载,可在高温下成形钛合金构件。以Ti-3Al-2.5V钛合金管材为实验材料,开展了矩形截面构件和大截面差构件高压气胀成形工艺研究,提出了气压阶梯加载方法和气压与轴向位移匹配的加载方法。结果表明,利用Ti-3Al-2.5V钛合金在一定温度和应变速率范围的应变和应变速率双硬化机制,采用合理的加载路径,能够消除开裂缺陷,以较高的效率实现钛合金异形管件的成形制造,并且构件壁厚相对均匀,形状和组织性能均可得到有效控制。

锆合金管坯壁厚在线超声检测与修磨技术研究

针对经热挤压和内孔磨削后的锆合金管坯壁厚分布不均、壁厚值变化大的难题以及管坯外径小、壁薄的特性,在其内壁非圆的情况下,结合实际管坯截面壁厚存在的分布规律,提出了适用于锆合金管坯砂带修磨加工的以"探头平动、管坯转动"作为检测方式的"溢流式"壁厚在线超声检测方法。利用此方法测量出管坯截面壁厚值,计算出壁厚偏差,并得到整根管坯的壁厚偏差分布,进而指导后续管坯壁厚砂带修磨,最终保证了管坯壁厚的均匀性及其表面的光滑性。

热处理对Gr.38钛合金管组织和性能的影响

对挤压态和冷轧态Gr.38钛合金管分别进行了不同温度下的固溶+时效和退火热处理,研究了热处理温度对其显微组织和拉伸性能的影响。结果表明:挤压管经固溶处理后的组织为由初生α相和β相转变组织组成的双相组织,固溶+时效处理后的抗拉强度和屈服强度随时效温度的升高先增后降,伸长率和断面收缩率则呈上升趋势;经900℃×1h固溶+500℃×4h时效处理后,挤压管达到最佳的强塑性匹配,抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率分别为1 135 MPa,912 MPa,17%,45%;冷轧管经退火处理后的显微组织由等轴α相和晶间β相组成,随着退火温度的升高,其抗拉强度、屈服强度逐渐降低,伸长率逐渐增大;在830℃退火1h后伸长率最高,达到27%,抗拉强度和屈服强度分别为937,807 MPa。

火箭发动机用薄壁合金管涡流特性分析

为了保证火箭发动机用薄壁合金管的可靠性,通过涡流检测参数的编程计算,具体分析了材料的主要涡流特性,制定了正确的火箭发动机用薄壁合金管检测方法。结果表明,此分析方法具有一定的工程应用价值。

滚珠旋压镁合金管未变形区温度的优化研究

建立了?19 mm×1.5 mm的AZ31B镁合金薄壁管滚珠旋压三维有限元模型。运用ABAQUS软件对其成形过程进行仿真,分析了不同工艺参数(进给比、减薄量、旋压角、模环转速)对其未变形区温度的影响,并运用正交试验法对工艺参数进行优化。研究表明:优化的参数组合为:进给比0.1 mm/r,减薄量0.5 mm,旋压角24°,模环转速8000r/min。在此组合参数的旋压成形下,未变形区最大温度值可稳定在71~80℃,这可以降低镁合金管热旋的加热温度。

电力电站冷凝器钛合金管板自动焊机的研制

为提高电力电站冷凝器钛合金管板接头环形焊缝的焊接质量,研制了一种数字化、可视化以及自动化的管板焊机.为提高动态响应性能,焊接电源主电路采用了逆变频率为100 kHz的全桥拓扑结构;以基于ARM公司Cortex-M4内核的LM4F232 MCU(微控制器)为核心,设计了焊接过程数字控制系统,开发了基于模糊逻辑判断的参数自整定PI(比例积分)算法,提高了焊机对不同工况的适应性;设计了基于触摸屏和ARM微处理器的人机交互系统,实现了人机交互的数字化和可视化.系统测试以及焊接试验均表明,研制的管板焊机性能优良,能够满足冷凝器钛合金管板优质高效焊接的需求.

体育器材用钛合金管件的电磁脉冲成形工艺优化

采用不同工艺参数对Ti-6Al-4V体育器材钛合金管件进行了电磁脉冲成形,并进行了耐磨损性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明:当放电电压从8 kV增大至15 kV时,管件的耐磨损性能和耐腐蚀性能先提高后下降。与无聚乙烯膜润滑相比,使用聚乙烯膜润滑时管的磨损体积减小54%,720 h中性盐雾腐蚀后的质量变化率减小36%,管的耐磨损性能和耐腐蚀性能大幅提高。该管件磁脉冲成形时的放电电压优选为14 kV,并使用聚乙烯膜润滑。