基于晶界图像的白铜BFe10-1-1合金耐蚀性预测模型

白铜BFe10-1-1合金的晶界特征分布决定了它的耐腐蚀性,为了调控晶界特征分布来提高其耐蚀性,利用电子背散射衍射技术分析了不同Y含量的BFe10-1-1白铜合金的晶界特征分布。基于晶界的连通性和三叉界角提出了晶界图像特征的数值计算方法,建立了白铜BFe10-1-1合金耐蚀性预测模型,结合模拟海水腐蚀实验研究了晶界图像特征及其对合金耐蚀性的影响。结果表明:晶界的连通性越好,BFe10-1-1白铜合金耐蚀性越差;三叉界角个数过多会导致晶界比例增大,合金耐蚀性变差;相比于前两者,三叉界角角度分布对合金耐蚀性影响程度更大;耐蚀性预测模型的准确率为81.88%,模型预测值与耐蚀性真实值之间一致性较好。

BFe10-1-1摩擦塞补焊接头组织及性能研究

采用顶锻式摩擦塞补焊方法对5 mm厚的BFe10-1-1铜镍合金进行匙孔补焊实验,探讨了不同主轴转速下塞补焊接头的微观形貌、显微硬度、温度场分布及其力学性能。结果表明:主轴转速对铁白铜塞补焊成形有重要的影响,随着转速提高,接头底部缺陷逐渐缩小,塞棒区金属摩擦流线明显,晶粒呈破碎细化特征,接头从上到下,热影响区范围缩小明显。由于细晶强化作用,塞棒区显微硬度高于母材,且塞棒上侧显微硬度高于中下侧。在转速为2 100 r/min时得到接头拉伸强度最高,达到母材78%。接头表现出韧性断裂特征,随着转速提高,接头弱连接缺陷逐步下移,并不断缩小。

BFe10-1-1合金K-TIG焊接接头的组织和性能

采用Keyhole TIG(K-TIG)焊接工艺开展了10 mm厚BFe10-1-1铜合金板的焊接试验。结果表明:采用K-TIG焊实现了单面焊双面成型,焊缝成型美观,接头焊缝截面无气孔、未熔合、裂纹等缺陷;焊缝区主要为枝晶状α组织,由熔合线向焊缝中心生长延伸;母材区和热影响区的组织是孪晶状的α相,且热影响区距离焊缝越近,其晶粒尺寸越大。焊缝区的硬度值较高,从焊缝到母材的硬度值先降低再增加,近熔合线的焊缝区和打底焊缝上部区域出现轻微软化。接头平均抗拉强度为346.5 MPa,断裂位置为母材;在α=180°、d=4 t条件下进行侧弯测试,未发现裂纹。

ZSnSb11-6巴氏合金与ZQSn10-1锡青铜耐磨性对比研究

采用MFT-5000型摩擦磨损试验机,对比研究了ZSnSb11-6巴氏合金和ZQSn10-1锡青铜在不同载荷下的耐磨性。结果表明:当载荷为20 N时,锡青铜的磨损率较巴氏合金低78.3%,当载荷为140 N时,锡青铜的磨损率较巴氏合金仍低36.3%;ZSnSb11-6巴氏合金由于硬度较低,磨痕和犁沟较深,同时随着载荷的增加,易在硬质相β相(SnSb)处发生剥落;ZQSn10-1锡青铜由于硬度较高,磨痕和犁沟较浅,同时由于(α+δ)硬质相的尺寸较小,无尖锐的棱角,剥落程度轻。因此,在20~140 N载荷下ZQSn10-1锡青铜的耐磨性优于ZSnSb11-6巴氏合金。

基于修正Johnson-Cook本构模型的BFe10-1.6-1白铜合金高温流变行为

为了研究BFe10-1.6-1白铜合金的高温流变行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度分别为1023、1073、1123、1173、1123和1273 K,应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1.0和10 s^(-1)的条件下对BFe10-1.6-1白铜合金进行了热压缩试验,建立了BFe10-1.6-1铜合金的Johnson-Cook本构模型。利用试验应力-应变数据建立了Johnson-Cook本构方程和修正Johnson-Cook本构方程。将所建立的方程预测的流变应力与试验数据进行了对比。引入相关系数R和平均绝对相对误差e_(AARE)验证了修正Johnson-Cook本构方程的准确性。R和e_(AARE)值分别为0.985和6.57%。结果表明,修正Johnson-Cook本构模型能够精确预测大多数变形条件下的流变应力。BFe10-1.6-1白铜合金的主要高温软化机制为动态回复。

BFe10-1.6-1白铜合金高温变形行为及修正非线性回归本构模型

利用热压缩实验研究了BFe10-1.6-1白铜合金在变形温度为1073~1273 K和应变速率为0.001~10 s^(-1)条件下的热变形行为。根据热压缩实验的真应力-真应变数据,建立了该合金的修正非线性回归本构模型。结果表明,BFe10-1.6-1白铜合金在高温热压缩过程中具有明显的动态软化特征,随着变形温度的升高和应变速率的降低,流变应力减小。合金的应变速率敏感指数m为0.096,热变形激活能Q为430.1 kJ·mol^(-1),因此BFe10-1.6-1白铜合金为应变速率和变形温度敏感型材料。引入相关系数R和平均相对误差e对所建立的本构方程进行验证,结果表明,修正非线性回归模型对BFe10-1.6-1白铜合金热变形流变应力具有较高的预测精度和可靠性。

BFe10-1-1铜合金热压缩流变应力行为

BFe10—1—1合金管是制造冷凝器的关键材料，主要采用热挤压方法成形．为了制定该合金的热挤压工艺，并为其挤压成形的数值模拟分析提供热力学参数，在Gleeble-1500动态热模拟机上进行高温等温压缩试验，研究了BFe10-1—1合金在高温塑性变形过程中的流变应力行为．试验温度为800～950℃，应变速率为0．1—20S^-1．研究结果表明，BFe10-1—1合金的流变应力随变形温度的增加而减小，随应变速率的增大而增大；随着应变速率越大，动态再结晶软化现象更为明显；获得了采用Zener—Hollomon参数来描述的BFe10—1—1合金高温变形的峰值应力方程，计算获得该合金变形激活能Q为182．68kJ／mol．

旋转电磁场对BFe10-1-1合金管坯组织及力学性能的影响

研究旋转电磁场对水平连铸空心BFe10-1-1合金管坯凝固组织和力学性能的影响,并对其机理进行初步的探讨。结果表明:在工频旋转电磁场的搅拌作用下,BFe10-1-1合金管坯的凝固组织显著细化,由粗大的柱状晶完全转化为均匀细小的等轴晶,同时抑制了Ni元素的枝晶偏析;施加电磁场后管坯的力学性能得到明显改善,当励磁电流为80 A时,管坯抗拉强度提高了15.3%,屈服强度提高了10.9%,伸长率提高了58.6%。

绿色环保型BFe10-1-1铁白铜化学抛光工艺研究

研究以H2O2为主要氧化剂的化学抛光液对BFe10-1-1铁白铜进行表面化学抛光,考察了光亮剂、缓蚀剂、H2O2稳定剂的种类,化学抛光液各组分的含量,抛光温度以及抛光时间对铜合金抛光效果的影响。优化出抛光液组成及抛光工艺条件:质量分数为30%的H2O2350mL/L,浓H2SO450mL/L,无水乙醇17～20mL/L,OP-10 1mL/L,苯骈三氮唑(BTA)1g/L,水余量;在50℃下抛光3～5min。

BFe10-1-1铜合金热力学行为

以BFe10-1-1铜合金为研究对象,分别在850、900、950℃下,应变速率为0.01、0.1、1、10 s-1,真应变0.8的热压缩参数条件下,采用Gleeble-3500试验机完成热压缩试验,获得该合金的真应力-真应变曲线。结果表明,该合金在850、900℃成形时,对成形速度较敏感,即随应变速率的降低,流变应力随着减小;当温度在950℃时,合金的成形速度敏感性较差。在应变速率为0.01、0.1 s-1时,合金的流变应力随应变速率的提高而增大的效果不明显;在应变速率为1、10 s-1时,合金的流变应力基本不随应变速率的增大而提高。求得热变形激活能,并构建了该合金修正型的Arrhenius本构方程。

无模拉拔成形连续柱状晶BFe10-1-1合金管材的残余应力

在拉拔温度850℃、拉拔速度0.7mm/s、进料速度0.5mm/s的条件下,对连续柱状晶组织BFe10-1-1合金管材进行无模拉拔成形,采用X射线法测定管材的残余应力,采用TEM进行微观组织分析,探讨了残余应力产生的机理。结果表明,沿着拉拔方向,无模拉拔合金管材的变形区外表面残余应力分布呈先升高后降低的趋势;已变形区残余应力值较为均匀;各点残余应力均为压应力,最大值为135MPa。无模拉拔成形过程中,连续柱状晶组织BFe10-1-1合金管材的晶界变得曲折,晶界周围出现不同密度的位错塞积,变形区沿拉拔方向的位错密度呈先增大再减小的趋势,这一趋势是导致产生不同程度残余应力的根本原因。

BFe10-1-1白铜和双相不锈钢在海水管路中应用的综合性能分析

根据舰船海水管路系统对材料的性能要求 ,从防污性能、成型性能、焊接性能、耐蚀性能等几个方面 ,对BFe1 0 1 1白铜和HDR双相不锈钢进行了综合分析。结论是 ,BFe1 0 1 1白铜目前仍是舰船海水管路系统的最佳选材 ,HDR双相不锈钢虽然具有优良的耐海水腐蚀性能 。

BFe10-1-1铜合金动态再结晶及组织演变

在850、900、950℃,应变速率0.1、1、10 s^(-1)以及真应变0.8和1.0的条件下采用Gleeble-3500对BFe10-1-1铜合金进行热压缩试验。结果表明,在成形过程中有不同程度的动态再结晶发生。在其他成形条件相同条件下,温度为850℃时最有利于动态再结晶的发生;应变速率为1 s^(-1)时,动态再结晶发生的体积数最多,晶粒最细小;低应变速率时,增加变形量有利于动态再结晶;高应变速率时,增加变形量对动态再结晶影响不大。

电磁搅拌对BFe10-1-1白铜管坯的影响

采用试验的方法研究了在水平连铸过程中施加工频旋转电磁场对BFe10-1-1白铜管坯表面质量、凝固组织和力学性能的影响,并考察了电磁搅拌对管坯室温拉伸性能的影响.结果表明,采用水平电磁连铸短流程工艺能够制备出高质量的白铜管坯,电磁搅拌能够避免管坯表面热节瘤等缺陷的形成,同时促使粗大柱状晶发生细化,并使溶质元素宏观偏析得到了抑制;电磁搅拌能够提高管坯的抗拉强度和塑性,当线圈电流为100A时管坯抗拉强度较普通连铸坯提高了9%,而延伸率则提高了55%.

稀土对BFe10-1-1合金组织和性能的影响

采用拉伸试验、金相、扫描电镜、电子显微分析、静态腐蚀及阳极极化曲线分析，研究了稀土对BFe10-1-1铁白铜组织和性能的影响。研究结果表明：添加适量的稀土元素可以细化BFe10-1-1铁白铜的铸锭组织及再结晶组织，并且明显提高其塑性和耐蚀性能，但抗拉强度有所下降。

BFe10-1-1白铜FSW接头组织和力学性能研究

采用搅拌摩擦焊对4 mm厚的BFe10-1-1铜合金进行焊接,研究了焊接参数对接头组织和力学性能的影响规律。结果发现:在机械力和焊接热循环的作用下焊缝金属达到塑性状态,形成3个不同的区域:焊核区,热机影响区,热影响区。随着旋转速度的增加,接头的强度呈现出先升高后降低的趋势,最高可达母材的93.8%,断口均具有韧性断裂的特征。接头横截面中显微硬度大致呈W型分布,焊核区硬度最高,热影响区的硬度最低。不同区域的低温冲击试验表明,在-20~-100℃之间,搅拌摩擦焊接头各区域冲击韧性变化很小,焊核区冲击韧性最高,热机影响区的冲击韧性最小,表明BFe10-1-1搅拌摩擦焊接头具有良好的低温冲击性能。

采用空心锭挤压BFe10-1-1铜合金管材的数值模拟

采用有限体积法,对BFe10-1-1铜合金空心锭经"镦粗-穿孔"挤压无缝管的变形过程进行了3D数值模拟分析,模拟结果与生产实际吻合良好。研究表明,穿孔变形过程中,空心锭内孔壁逐渐闭合,使氧化层进入管壁,是形成挤压管夹杂、分层等缺陷的主要原因;通过改进穿孔针前端结构,可以有效防止空心锭内孔壁氧化层进入管壁。

BFe10-1-1合金的热压缩变形行为与本构关系研究

采用Gleeble-3500热模拟实验机,研究了BFe10-1-1合金在变形温度800~1000℃、应变速率0.01~15s-1条件下的等温热压缩流变应力行为。结果表明,该合金的流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而降低。求解得到了该合金的材料常数如下:结构因子A为1.405×10^12、变形激活能Q为305.2kJ/mol、应力指数n为7.728、应力水平参数α为0.0139MPa-1。应变速率和变形温度对合金流变应力的影响可用包含Arrhenius等式的Z参数表示。

BFe10-1-1铜合金的热压缩本构方程

采用圆柱试样在Gleeble-3500数控热力模拟试验机上对BFe10-1-1铜合金进行等温压缩变形试验,研究了此合金在温度850℃、900℃和950℃以及应变速率0.01s-1、0.1s-1、1s-1和10s-1等不同变形条件下的热力学行为.结果表明:高温变形条件下,变形温度、变形速率以及变形程度对该合金的流变应力的影响显著.流变应力随变形温度的升高而变小,随变形速率的增大而变大,且当变形超过临界应变时,金属晶粒会发生明显的动态再结晶.并由此构建了该铜合金包含Arrhenius公式和Zener-Honllmon参数的流变应力本构方程.

BFe30-1-1铜合金热压缩流变应力行为

通过在Gleeble-1500动态热模拟机上进行高温等温压缩试验,研究了BFe30-1-1合金在高温塑性变形过程中的流变应力行为。试验温度为800～950℃,应变速率为0.1～20s-1。研究结果表明:BFe30-1-1合金的流变应力随变形温度的增加而减小,随应变速率的增大而增大;应变速率越大,流变应力下降越明显;获得了采用Zener-Hollomon参数来描述的BFe30-1-1合金高温变形的流变应力方程,计算获得该合金变形激活能Q为177.62kJ/mol。