热模拟技术在钢板镀层与防护研究中的应用与展望

首先探讨了热模拟技术的基本原理和方法,包括温度控制、热循环模拟、应力控制以及试样在不同气体氛围下受热形变的过程等。接着分析了热模拟技术在研究钢板镀层的晶粒尺寸、晶界特征、相组成与相变行为、界面反应、缺陷与裂纹以及涂层性能等方面的应用。进一步比较了热模拟技术与其他研究方法的优势和融合方式,包括传统实验方法、数值模拟和材料表征技术等。最后讨论了热模拟技术在钢板镀层研究中的局限性与展望,并探讨了热模拟技术在其他新型材料研究中的潜在应用。

页岩中单体有机质孔隙演化的原位热模拟实验

有机质孔隙是我国南方页岩气重要的储集空间,而有机质类型与有机质孔隙发育息息相关。为实现单体有机质孔隙演化过程的原位观测,揭示下古生界页岩显微组分热解过程中的孔隙演化过程,以低成熟度的美国俄亥俄上奥陶统页岩以及欧洲波罗的海东部下志留统页岩为研究对象,联合运用飞秒激光、冷热台、显微镜以及扫描电镜等技术,实现页岩中单体有机质孔隙演化过程的原位观测,进而辨别不同类型有机质的孔隙发育过程和演化规律。对低成熟度的“倾气”型笔石以及“倾油”型层状藻类体孔隙热演化过程的原位观测分析结果表明:(1)笔石的体积开始发生明显变化的起始温度要高于层状藻类体,生烃演化要晚于层状藻类体;(2)笔石和层状藻类体在热演化过程中均形成了明显的收缩缝,但就形成收缩缝的规模而言,笔石明显较小,生烃转化率要低于层状藻类体;(3)笔石与层状藻类体内部孔隙的演化存在明显的差异,笔石原有的生物组织孔在高温阶段发生了明显的扩容并且有新的内部孔隙生成,而层状藻类体在整个热演化过程中并未形成内部孔隙,证实了“生气窗”是有机质孔隙大量发育的主要阶段。有机质组成以及结构的不同可能是造成上述两种有机质孔隙演化过程存在差异的主要原因。

实验室热模拟试验技术

Gleeble3800-GTC型热模拟试验机是一个综合的数字闭环热、机械控制测试系统,是实验室中最重要的模拟试验系统之一。其主要用于冶金过程模拟、金属材料热变形行为模拟等方法。采用该热模拟试验机对试样进行模拟试验,研究了热模拟试验机对新产品开发和工艺优化的应用,结果可为缩短产品研发时间,降低研发成本提供理论基础。

基于焊接热模拟的高锰TWIP钢热影响区组织与性能

针对锻态高锰孪生诱导塑性钢利用Gleeble3500型热模拟试验机,通过设置不同峰值温度(850,950,1050,1150,1250℃)对焊接接头热影响区的各个区间进行了焊接热模拟,采用电子背散射衍射系统、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等手段分析了锻态母材经过焊接热作用后组织和性能的变化.结果表明,热作用前后孪生诱导塑性钢组织均为等轴晶粒的全奥氏体组织,晶粒尺寸随峰值温度的上升先减小后增加,但都低于母材;热影响区的拉伸性能均优于母材,主要原因是发生了细晶强化;冲击韧性随峰值温度的变化与晶粒尺寸变化趋势一致,说明晶粒尺寸对采用的孪生诱导塑性钢冲击韧性有关,晶粒尺寸越细,冲击韧性越差.冲击断口的韧窝底部发现有AlN颗粒.

正丁基环己烷热模拟演化特征及其地球化学意义

烃源岩在高成熟演化阶段或正常原油经油藏次生改造作用形成轻质油的过程中,往往伴随烃类芳构化作用的发生,芳构化作用涉及的C–H键断裂过程导致稳定C、H同位素的分馏。本文考察了正丁基环己烷(BCH)在黄金管封闭模拟体系下的分子演化特征,主要探讨了水和S对BCH热演化过程的影响。结果表明,随热演化程度增强(Easy Ro增大),烃类芳构化程度增强。水分子可能通过抑制环上H原子自由基裂解而降低烃类芳构化的速率和程度,增加了甲苯与甲基环己烷之间的H同位素分馏。单质S能极大地促进BCH芳构化作用的发生。结合塔里木盆地塔中深层轻质油藏开展应用探讨,认为环烷烃芳构化是轻质油藏演化中的一个重要地球化学过程,其中几个典型化合物(正庚烷、甲苯、甲基环己烷)的含量变化和稳定H同位素演化特征,在轻质油藏地质地球化学演化研究中对探讨原油热演化程度等具有重要指示意义。

X120管线钢激光电弧复合焊热模拟热影响区的组织转变

X120管线钢具有优异的综合力学性能。采用金相显微镜和透射电镜研究了X120管线钢连续冷却转变(CCT)组织,采用热模拟设备建立了常规热处理条件下的CCT曲线和激光电弧复合焊条件下的模拟热影响区连续冷却转变(SHCCT)曲线。试验结果表明,在激光电弧复合焊条件下,随着冷却速度的增加,热模拟粗晶区组织依次为粒状贝氏体、贝氏体铁素体和板条马氏体,激光电弧复合焊条件下的快速加热使A_(c1)和A_(c3)相变线有所提升,高温停留时间短使得奥氏体来不及长大,使组织细化,激光电弧复合焊条件下的M_(s)转变温度提高,马氏体转变温度区间扩大,使得形成的板条马氏体能够发生自回火,从而减小淬火应力,改善强度和韧性,提高抗开裂能力。

基于热模拟实验的页岩孔隙连通性与形状系数演化研究及其地质意义

富有机质页岩的孔隙演化与页岩气赋存富集关系密切,孔隙连通性与形状演化特征对储集空间精细表征和页岩气赋存机理的揭示具有重要意义。本文对山东半岛北部古近系黄县组低成熟富有机质页岩不同热演化阶段的模拟产物开展低温液氮吸附和扫描电镜实验,并辅以数字图像处理技术分析页岩孔隙连通性和形状系数演化过程。结果表明:(1)低成熟阶段,有机孔少量发育,无机孔主要为矿物基质孔;随热演化程度增加,大量近圆形有机孔逐渐形成,少量溶蚀孔和黏土矿物层间孔生成;到过成熟阶段,压实作用导致部分孔隙减小或消失;(2)随热演化程度增加,有机孔和无机孔孔径均呈先增大后减小的趋势,孔隙形状系数均呈现近“V”型变化趋势;(3)高温高压导致样品孔隙系统第二个优势孔径峰值变大,表明孔隙系统增加了狭长-裂缝型孔隙,有助于沟通其他类型孔隙,提高孔隙系统的连通性;(4)热演化过程中生成的大量近圆形有机孔能为甲烷提供更多吸附位,生成的黏土矿物层间孔等狭缝型无机孔能够提高孔隙连通性,从而有助于提高页岩气的赋存和运移能力。本研究可为页岩气储层表征与页岩气赋存富集研究提供基础。

2205双相不锈钢连铸坯凝固组织热模拟实验设计

为探索提高2205双相不锈钢铸坯质量的途径和方法,设计了2205双相不锈钢连铸坯凝固组织的模拟实验,从而为2205双相不锈钢连铸参数的优化提供基础。通过连铸坯的凝固热模拟装置进行实验设计,并借助金相显微镜研究2205双相不锈钢连铸过程凝固组织转变,发现模拟样品的显微组织与2205双相不锈钢连铸板坯的显微组织相同,说明模拟实验设计可靠。在此基础上,发现搅拌强度可以改善2205双相不锈钢连铸过程凝固组织缺陷和细化晶粒,为进一步深入研究对流强度对2205双相不锈钢连铸板坯的影响机制提供前期准备。

热煨弯管母管热模拟试验方法研究

介绍了一种热模拟试验方法:在弯管母管上取样,粗加工后进行淬火+回火。重点介绍了该热模拟试验方法中淬火工艺和回火工艺的制定。对比分析了焊态、热模拟态、弯管态焊管的力学性能,认为:该热模拟试验方法与通过弯制弯管的热模拟试验方法所得到试样理化性能的变化趋势、数据基本一致,可在条件有限的情况下用于验证弯管的性能是否符合技术要求。

薄带连铸亚快速凝固行为热模拟研究的现状

薄带连铸是钢铁材料短流程绿色制造的前沿技术,具有资源消耗少、节能和对环境无害等特点。目前实验室热模拟研究的薄带连铸主要是熔滴凝固和浸入式测试技术。综述了熔滴凝固技术和浸入式测试技术的发明和发展、热模拟研究中涉及的凝固和传热问题、连铸薄带的组织和性能调控及这两项技术在高强钢等金属材料生产中的应用。

75钢热轧盘条的热模拟试验分析

利用Gleeble 3800对75钢进行热模拟试验,测得试验钢的相变点温度Ac_(1)为731℃、Ac_(3)为786℃、M_(s)为238℃。当冷却速率>15℃/s时,铁素体转变会终止;当冷却速率>20℃/s时,开始发生马氏体转变的温度为238℃。当冷却速率<10℃/s时,显微组织为珠光体+少量铁素体;当冷却速率>15℃/s时,奥氏体全部生成珠光体;当冷却速率超过20℃/s时,马氏体含量越来越多,同时硬度也不断上升。生产75钢热轧盘条的控冷工艺为吐丝后先以10~12℃/s的冷却速率冷却至560~585℃,然后进行缓慢冷却。批量生产的75钢盘条的抗拉强度1 038~1 126 MPa,断面收缩率为42%~53%,组织为索氏体+珠光体+少量铁素体,没有生成中心马氏体或网状渗碳体,索氏体级别1~1.5级,盘条综合性能较好。

热模拟技术在铸造领域的应用

热模拟技术作为一种较为成熟的物理模拟技术,已在结构焊接、锻轧、热处理等方面获得了广泛应用,但在铸造领域远没有获得充分开发和应用。本文针对铸造合金半固态成形、热处理、补焊/焊接等过程,分析了其热/力条件,介绍了热模拟技术在铸造合金的流变性能、组织与力学行为及铸造数值模拟等方面研究的方法和实例,展望了热模拟技术在铸造领域中的应用前景。

酒钢中厚板工艺热模拟浅析

利用Gleeble热力模拟试验机模拟酒钢中厚板Q235B的生产工艺,结果表明通过多道次平面应变热压缩试验可以精确模拟中厚板的现场生产工艺,弥补了常规中试试验中轧制温度难以控制等问题。热模拟试样与现场产品金相结果显示组织含量及晶粒度整体差异量在7%以内,试验具有较好的轧制工艺再现性。

生烃热模拟实验方法述评

生烃热模拟实验是烃源岩成烃潜力与资源评价的重要手段,可再现地质体中有机质热解演化过程,为评价盆地成烃潜力、过程与机理、推导成烃模式及动力学提供理论依据和实验资料。模拟实验样品的选择取决于研究目的和沉积盆地中有机质的类型及演化程度,实验模拟装置体系主要有开放体系和封闭体系两种,开放体系模拟有机质初始裂解反应,封闭体系模拟原油和天然气的二次裂解反应。通过温度、压力、水介质及矿物质等不同实验条件下有机质成烃的模拟实验研究,使实验条件尽量接近地质实际条件,结合沉积盆地热史、沉积史,实验结果可揭示生烃史与沉积盆地的演化关系,为盆地模拟提供重要参数;模拟结果可有效外推到地质实际揭示烃类形成机理和排烃效率。开发岩石围压控制等新的实验技术,加强天然气二次裂解动力学研究、有机质、地层水和矿物质相互作用及孔隙发育条件下的高温高压模拟是生烃热模拟实验领域的发展方向,对页岩气等非常规油气资源评价具有重要意义。

方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液弯月面行为的热模拟研究

以低熔点 Ｐｂ－Ｓｎ－Ｂｉ合金作为钢液模拟工质，对谐波高频磁场作用下，方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液的弯月面行为进行热模拟实验研究、通过录像手段记录高频磁场作用下非导电石英玻璃容器内液态金属的弯月面行为，并采用“浸镀法”测得不同实验条件下的弯月面形状，掌握了高频磁场作用下液态金属弯月面的波动特性及不同感应线圈实验参数对弯月面行为特征的影响效果．研究表明：方坯结晶器内高频磁场沿结晶器周向的不均匀分布是影响弯月面稳定性的重要因素，在设计软接触电磁连铸结晶器时，应在结晶器角部对磁场采取适当的屏蔽措施．此外，感应线圈匝数以及感应线圈工作位置的选取将在很大程度上影响到钢液弯月面的形态和稳定性，是影响软接触电磁连铸铸坯表面质量的重要工艺参数．

全岩热模拟新方法及其在气源岩评价中的应用

由中国石油勘探开发研究院廊坊分院建立的全岩热模拟仪器分析方法是采用岩心样品 (岩石颗粒 0 .5～ 2mm)来模拟烃类生成的一项实验新技术。该方法模拟结果表明 :(1)不同类型样品单位质量岩石的产气率与传统的加水温压模拟法结果具有可比性 ;(2 )能够反映源岩在不同演化阶段的产气量 ;(3)比常规的有机碳评价方法能更准确地反映源岩在不同演化阶段的产气潜力。 (4 )全岩热模拟新方法经济、简便、分析周期短 ,可以用于大量常规样品分析 ,是判识有效气源岩及定量评价的一种快速、可靠的方法 ,在油气勘探过程中 。

页岩气形成机制的生烃热模拟研究

选择Green River,Woodford及珠江口等3种不同有机质类型的低成熟页岩,采用密封金管-高压釜体系,在24.1 MPa围压下,以20℃/h和2℃/h的升温速率进行生烃热模拟实验,测定产物气态烃和液态烃的产量及气态烃的碳同位素组成,探讨页岩气生成机制。随温度的升高,页岩有机质热演化成烃可分为3个阶段：①热解初期的生油阶段,液态烃产量增加迅速,在Ro=0.9%~1.1%时达到峰值,气态烃产量较低;②油裂解生气阶段,液态烃产量降低,气态烃产量迅速增加;③气裂解阶段,气态烃产量略微增加,气体明显变干。气态烃的δ13C先变轻后变重,I型页岩气态烃的δ13C在热解初期阶段呈现局部倒转,δ13C1〈δ13C2〉δ13C3〈δ13nC4。气态烃来源于有机质的初次裂解和大量液态烃的二次裂解,气态烃的产量主要受有机质类型的控制,I型泥页岩气态烃产量最高。页岩气中碳同位素局部反序可能是液态烃二次裂解成气的标志,或由不同演化阶段来源气态烃混合造成的。

煤岩及其显微组分热模拟成气特征

通过煤岩及其各显微组分等6个系列以50℃为一温阶,从250～550℃进行热模拟实验,对其气体产物进行了系统分析。结果表明:随着温度的升高,煤岩及其各显微组分产气率均呈增长趋势;不同的模拟物质,在同一温度下产气率各不相同;同一模拟物质,在不同温度下产气率亦不同;其中镜质组和壳质组具有较强的产气潜力,丝质组和半丝质组产气量甚低,而全煤表现为各显微组分成烃的综合效应。气体产物中CO2和N2主要在低温阶占比例较大。

脂肪酸盐生烃热模拟研究及其意义

干酪根晚期生油说很难圆满解释碳酸盐岩的生烃机制。本文从新的视角探讨了在碳酸盐岩中还存在一类潜在的生烃母质—脂肪酸盐。由于脂肪酸盐物化性质独特，很难从地质体中得到纯脂肪酸盐，因此我们采用了化学合成方法制备硬脂酸镁（ＲＣＯＯ）２Ｍｇ，并对硬脂酸镁、硬脂酸及硬脂酸镁加碳酸钙三个系列的样品进行了３００℃和３５０℃的常规热解实验；实验结果表明脂肪酸盐在热解温度下能够生成烃类物质，并且脂肪酸盐的烃类转化率明显高于脂肪酸。脂肪酸盐的热解断裂方式中α＞β＞γ，与脂肪酸的断裂方式相比，其β和γ断裂方式较强。

盘星藻热模拟生油研究

盘星藻是单细胞淡水生藻类，其化石在我国许多油田的第三纪地层中有广泛分布．通过对盘星藻的热模拟生油试验获得：（１）热模拟试验是研究单细胞藻类生成油气的重要而有效的方法；（２）盘星藻是良好的生油母质，相当于Ⅰ—Ⅱ类干酪根，自然界盘星藻数量很多，是地质年代里提供有效生油的重要原始物质之一；（３）从各项测试的初步数据看出３００℃时是盘星藻主要的产烃高峰期．