Sn诱导Al−4Cu合金中θ′相向θ相的相转变机制及其对合金高温强度的影响

通过显微组织观察和拉伸试验研究添加0.02%Sn(质量分数)对Al−4Cu合金在573 K高温热暴露过程(100 h)中θ′向θ相转变机制和高温强度的影响。研究结果表明,Sn微合金化能完全改变Al−4Cu合金在持久热暴露过程中θ′相向θ相的相转变机制。在未添加Sn的Al−4Cu合金中,棒状θ相在粗化后的盘状θ′相的表面形核和生长。然而,当添加少量Sn后,θ相首先在β-Sn颗粒上异质形核,然后形成粗大的针状相。由于Sn微合金化能提高Al−4Cu合金中θ′相的数密度并降低其尺寸,因此,Al−4Cu合金在T5状态下的室温和573 K高温下的屈服强度得到显著提高。然而,Sn微合金化能同时促进持久热暴露过程中θ′相向θ相的转变,导致Al−4Cu合金在热暴露后的高温(573 K)强度显著降低。

超超临界汽轮机高压内缸的高温强度分析

目前我国研发而成的超超临界设计机组,相较于传统的设计机组,其进气参数更高,热效率更好,与此同时,在运转过程中排放出来的二氧化碳总量更低,也不会对环境带来较大的污染。但由于超高压模块进汽参数得到了全方位的提升,远高于目前的超超临界高压模块限制值。为进一步满足蒸汽压力的提升要求,需在超高压机组部件内部,提高内缸的壁厚,同时对结构设计尺寸进行全方位的更改,而这些设计内容的调整,也会对机组的启动和停机瞬态应力带来一定程度的负面影响。因此需要加强对其内缸强度的计算和分析,以改善内缸的结构水平,优化启动时的温度上升速率,以确保机组可以在其使用时间内,获得安全稳定的运行效果。基于此,文章针对超超临近汽轮机高压内缸的高温强度展开分析,并提出了具体的分析策略,以供参考。

Nb和Al对γ-TiAl基合金高温强度的影响

研究了Nb对γ TiAl基合金性能的影响 ,结果表明 ,高Nb合金化能大大提高γ TiAl基合金的高温强度 ,合金含Nb量越高 ,强度就越高。TEM观察表明 ,Nb对γ TiAl性能的影响类似于氧元素 ,增强d—d键的方向性 ,增加普通位错的P N力 ,提高普通位错开动的临界分切应力和滑移阻力。Al对γ TiAl合金性能的影响是通过影响合金中的α2 相含量来影响其性能的。随合金中Al含量升高 ,α2 相含量减少 ,位错运动非热激活阻力降低 ,合金的强度下降。

第四届中日双边高温强度材料学术会议情况简介

为加强中日双方有关材料高温强度方面的学术交流和技术合作,由日本材料学会高温强度委员会和中国机械工程学会高温强度委员会共同发起、组织了双边学术会议——中日双边高温强度学术会议。

ZrC_p/W复合材料的组织结构和高温强度

在２０００℃，２０ＭＰａ压力下于１．３×１０－３Ｐａ真空中热压烧结１ｈ制备了含２０％ＺｒＣ颗粒（体积分数）的钨基复合材料。组织观察表明：ＺｒＣ颗粒比较均匀分布于Ｗ基体中，ＺｒＣ颗粒阻碍了Ｗ晶粒的长大，也妨碍了材料的致密化；由于ＺｒＣｐ／Ｗ界面处存在Ｗ及Ｚｒ元素的互扩散，得到了强的界面结合；部分Ｗ原子扩散到ＺｒＣ点阵中，形成了（Ｚｒ，Ｗ）Ｃ固溶体；随着温度提高，复合材料的抗弯强度逐渐提高，在８００℃达到最大值１０７４ＭＰａ，比室温强度７６２ＭＰａ提高４１％，而后又随温度继续上升而下降。ＺｒＣｐ／Ｗ复合材料这种好的高温强度主要是由于Ｗ基体随温度上升发生了由脆性到塑性的转变，使ＺｒＣ颗粒增强效果在高温得以充分发挥；位错强化、载荷传递和裂纹钉扎是ＺｒＣｐ／Ｗ复合材料的高温强化机理。

β-sialon-Al_2O_3-SiC系复相材料的高温强度和显微结构

研究了βsialonAl2O3SiC系列复相材料在室温至1400℃的抗折强度随温度的变化规律和显微结构。各试样的强度随温度增加而上升,并在1200℃时出现最大峰值,增强机制理解为残余应力松弛和试样表面氧化膜共同作用使其抗折强度增加。温度大于1200℃时,强度开始下降。显微结构研究显示:各温度下富SiC试样断口致密;βsialon与SiC有很好的结合强度;刚玉和碳化硅颗粒以穿晶断裂为主。富Al2O3试样中的刚玉颗粒在高温下较大的热膨胀弥合了与基质之间在中低温下存在的微裂纹间隙,有利于增加强度,其断裂形貌从低温时沿晶断裂转变到高温的穿晶断裂为主。各试样在1400℃时,仍然维持有46MPa至57MPa的高强度。

提高蓝宝石高温强度和透过率的研究

在蓝宝石(α-Al2O3)衬底上利用射频磁控反应溅射法制备出SiO2/Si3N4双层增透膜系,并对镀膜后的蓝宝石进行了高温强度测试及其透过率的研究.研究表明:镀膜后蓝宝石的高温强度和透过率均有明显提高;800℃时,镀膜蓝宝石的高温强度比未镀膜提高了41.0%;在3-5μm波段范围内,室温下镀膜后透过率比镀膜前提高8.0%;SiO2/Si3N4膜系具有较高的热稳定性,且与蓝宝石衬底附着良好.

合金元素Mo对蠕墨铸铁高温强度的影响

采用单因素法、光学金相、扫描电镜、力学性能测试等手段,研究了添加0~0.8%合金元素Mo对蠕墨铸铁显微组织、不同温度下(室温、400℃和500℃)的力学性能、强度比(高温强度/室温强度)的影响规律。结果表明:Mo不影响石墨形态和蠕化率,略微增加珠光体含量并固溶强化基体中的铁素体和珠光体;随Mo含量的增加,其抗拉强度、屈服强度均增加,但伸长率降低;Mo能有效提高蠕墨铸铁的高温力学性能,尤其是提高高温/室温强度比,提高高温屈服强度,含0.8%Mo的蠕墨铸铁的400℃/室温的屈服强度比由0.83增加到0.94,500℃/室温的屈服强度比由0.7增加到0.84。

堇青石-莫来石棚板化学组成及显微结构与高温强度的关系

通过对国内外堇青石－莫来石棚板的对比剖析，研究了化学成分、添加物、显微结构对此类窑具的高温强度的影响。结果表明，添加Ａｌ２Ｏ３能提高制品的开始变形温度，增强其高温力学性能；经烧结后晶相间生成的联接桥结构的完善程度对制品的高温强度有至关重要的作用。

SiO_2薄膜对蓝宝石表面及高温强度的改善

蓝宝石具有一系列优异的光学和力学性能,使其成为红外透过窗口与头罩中备受青睐的材料．然而随温度的升高蓝宝石沿c轴的抗压强度急剧降低,大大限制了蓝宝石的抗热震等许多性能．提高蓝宝石高温强度的研究已成为蓝宝石在高速、高温应用中一个亟待解决的重要课题．本文采用射频磁控反应溅射法在蓝宝石衬底上制备了SiO2涂层．利用三点弯曲法测试了镀膜及未镀膜蓝宝石试样的室温及高温抗弯强度,测量了镀膜前后蓝宝石试样的表面形貌及粗糙度,采用压痕裂纹法分析了镀膜前后蓝宝石的表面残余应力．结果表明,镀SiO2薄膜可以改善蓝宝石的表面形貌,降低表面粗糙度,同时改变蓝宝石的表面应力．在800℃,镀膜蓝宝石的抗弯强度是未镀膜蓝宝石的1．5倍．

Nb对铸态HP40合金抗氧化及高温强度的影响

通过Gleeble-1500热模拟机研究了Nb含量对10 kg真空感应炉熔炼的铸态HP40合金(%:0.40C、25Cr、35Ni、0.15Mo、0.05Ti、0.4～2.1Nb)1 150℃抗氧化性和抗拉强度的影响。结果表明,0.8%Nb时,HP40合金具有最佳的综合高温性能:在1 150℃合金氧化增重最低,为0.766 g/(m^2·h),抗拉强度最高,为52 MPa。

提高蓝宝石高温强度和红外透过率的镀膜法研究

采用射频磁控反应溅射法,以高纯Si为靶材,高纯O2和N2气为反应气体,在蓝宝石衬底上制备了氧化硅和氮化硅薄膜。讨论了N2气流量、射频功率、溅射气压和靶基距等工艺参数对Si3N4薄膜沉积速率的影响规律。结果表明:随N2气流量的增加,沉积速率先降低,最后趋于稳定;随射频功率增加,沉积速率增加;随溅射气压和靶基距增加,沉积速率先增后减。同时,高温强度试验和FTIR测试结果表明:在800℃时,镀膜后蓝宝石的弯曲强度比镀膜前提高了50.2%;平均透过率净增加8%以上,达到了很好的增透保护效果。

非晶钎料加铜层连接Si_3N_4陶瓷的高温强度

采用TiZrCuB非晶钎料和铜箔中间层连接Si3N4陶瓷,研究了钎料成分、中间层厚度和测试温度对接头高温强度的影响,分析了接头的强化机理.结果表明,随测试温度的升高,接头强度总体呈现先降低后升高的现象.在测试温度为773 K时,接头抗弯强度最低为135 MPa;但当测试温度升高致1 123 K时,接头抗弯强度达到230 MPa.通过插入铜中间层使界面反应层仅剩下连续致密的TiN层,脆性的Ti-Si化合物层被推向焊缝中心并细化呈颗粒状,这使接头室温强度和高温强度明显提高.

超超临界汽缸高温强度及多轴蠕变分析

超超临界汽轮机汽缸的多轴蠕变分析与高温强度设计对机组安全高效运行至关重要。对于在超超临界参数下中压内缸,它的主要破坏来自于高温和复杂应力共同作用下的蠕变损伤。随着蒸汽参数(温度T,压力P)的不断提升,原汽缸承受的蠕变损伤越发严重,因此有必要进行局部结构改进。应用基于受约束孔洞长大机制的Cocks-Ashby多轴蠕变模型对新老汽缸进行了对比分析,并采用了有限元计算方法得到了汽缸多轴蠕变等效应变的分布。结果表明:基于孔洞长大蠕变理论能较好地预测汽缸危险点的多轴蠕变;新汽缸比老汽缸在抗蠕变性能方面有一定改善。

ZL108合金高温强度与化学成分的关系

用正交试验法探讨了Cu ,Mg ,Mn ,Fe诸元素对ZL10 8合金的热强作用。采用多元回归定量地建立了 4元素及其交互作用与合金 3 0 0℃短时抗拉强度之间的经验公式。该回归方程具有较高的置信度 ,根据化学成分计算出的合金高温抗拉强度与实测结果误差在 5 %以内。讨论了 4元素的热强机理。各元素通过所形成的复杂金属间化合物的热稳定性、形态以及数量实现对合金的热强作用。Mg和Fe显著提高合金的高温强度 ,但Mg量增至 0 .7%以上 ,其热强作用不再明显。Fe量高时 ,Mn出现热强作用。Mn量高时 ,Cu只具有微弱的热强作用。最后提出Cu ,Mg ,Mn ,Fe的最佳范围可以保证合金高温抗拉强度超过国家标准 (78.5MPa)。

碳纤维增强TiC复合材料的制备与高温强度

采用热压烧结工艺制备了碳纤维增强 Ti C复合材料 (2 0 vol%碳纤维 ) ,研究了热压烧结温度对力学性能的影响和碳纤维对复合材料高温强度的增强作用。结果表明 :采用球磨湿混工艺将易于团聚的短碳纤维均匀地分散在 Ti C基体中 ,Cf/ Ti C复合材料最佳热压烧结温度为 2 10 0℃ ,Cf/ Ti C复合材料的室温抗弯强度为 5 93MPa,断裂韧性为 6 .87MPa· m1 / 2 ,140 0℃时的高温抗弯强度为 439MPa。

提高蓝宝石高温强度的研究进展

提高蓝宝石高温强度的研究已成为蓝宝石在高速、高温应用中一个亟待解决的重要课题。简要介绍了蓝宝石的高温失效及几种正在研究与发展的改善方法,并提出了今后需要进一步研究的关键问题。

硅线石一氧化铝混合物烧结体高温强度曲线的两种模式

实验表明，硅线石－氧化铝混合物烧结体的高温强度曲线有两种模式，一种变化剧烈，在１０００℃左右强度有突升，超过此温度后又有突降；另一种变化平缓，自８００℃以后缓慢下降。通过分析发现，烧结体中玻璃相的存在与否是造成上述差异的主要原因。

换热器管板液压胀接接头高温强度及拉脱性能的数值模拟与试验研究

结合理论分析、有限元模拟和试验验证,系统地对12Cr2Mo1管板与321不锈钢管子组成的换热器管板胀接接头在不同温度载荷下的残余接触压力和拉脱性能进行了研究。利用叠加原理建立了胀接接头在高温下残余接触压力的数学模型,得到了胀接接头残余接触压力分布规律以及在不同环境温度下残余接触压力和拉脱力随温度的变化关系。模拟和试验结果表明,高温下胀接接头的残余接触应力明显高于常温,且下端的残余接触应力高于上端;拉脱强度随着温度的升高而增大;高温下残余接触压力会由常温下的2条高压力接触环带变为3条高压力接触环带,提高了接头的结构强度。

高贝利特水泥的高温强度特性研究

本文对一种高性能低热水泥──高贝利特水泥水泥的高温强度特性进行了探讨，并和传统硅酸盐水泥、传统的改性水泥在相同条件下的强度特性进行了比较。试验表明这种水泥具有传统水泥及传统改性水泥所不可比拟的高温强度稳定性，而且早期强度比较好。当养护温度超过50℃，其早强就可赶上同标号的传统水泥，高温28天强度比传统水泥高20～30MPa。另外掺入一定量的矿渣，还可进一步改善其高温强度特性。