冷轧变形对0Cr18Ni9奥氏体不锈钢组织与力学性能的影响

采用OM、SEM、XRD、维氏硬度计、万能试验机等研究了不同变形量冷轧对热轧态0Cr18Ni9奥氏体不锈钢组织与力学性能的影响。结果表明:随着冷轧变形量的增加,0Cr18Ni9不锈钢晶粒变形越来越明显,晶界处位错塞积不断加剧,晶界越来越模糊,组织中越来越多的奥氏体转变为马氏体。随着冷轧变形量的增加,0Cr18Ni9不锈钢的硬度、抗拉强度、屈服强度均逐渐升高,伸长率逐渐下降。冷轧变形量36%的0Cr18Ni9不锈钢的硬度、抗拉强度、屈服强度均达到最大值,分别为432.3 HV、1283.1MPa、1195.2 MPa。

0Cr18Ni9不锈钢钣金件的锈蚀防护工艺

针对0Cr18Ni9不锈钢深落压钣金件因热处理造成表面氧化皮较重,使用过程中出现锈蚀的问题,制定了磁力抛光、磁力抛光+钝化和钝化+磁力抛光等3种锈蚀防护改进措施,并与未处理试样进行了对比。结果表明:未处理、仅磁力抛光处理的试样经过96 h盐雾试验后腐蚀严重,经磁力抛光+钝化处理的试样经96 h盐雾试验后发生局部点腐蚀;而经钝化处理+磁力抛光的试样经96 h盐雾试验后未出现腐蚀,在960 h盐雾试验后仅出现局部锈蚀,表面依然光亮,耐盐雾时间是其余3种试样的10倍以上。

0Cr18Ni10Ti不锈钢高温蠕变-棘轮交互作用试验研究

工程结构件在实际服役过程中往往会承受恒定载荷和循环载荷的双重作用,严重影响相关设备的安全运行。因此,有必要对0Cr18Ni10Ti不锈钢在350℃下进行应变和应力控制的无保持时间交变载荷试验以及具有保持时间的蠕变-棘轮交互作用试验,研究不同保持类型和保持时间对其蠕变-棘轮交互作用的影响。结果表明:应变控制下,峰谷值保持的应力响应低于谷值保持和峰值保持情形,与无保持相比下降幅度为11.4%;应力幅值在峰值保持时间为30、120和300 s的下降幅度依次为5.3%、11.4%和12.7%,下降速率随着保持时间的增加逐渐减缓。在应力控制下,峰值保持的棘轮应变演化速率相较于谷值保持和峰谷值保持更快,与无保持相比棘轮应变增幅为40.2%;棘轮应变的演化与峰值保持时间呈正相关,棘轮应变在峰值保持时间为30、120和300 s的增幅依次为40.2%、50.9%和54.0%。

0Cr18Ni9小径薄壁管对接氩弧焊接头疲劳性能分析

采用光学显微镜、拉伸试验、疲劳试验及扫描电子显微镜对不同脉冲钨极氩弧焊(P-TIG)工艺下小径薄壁0Cr18Ni9 EH油管焊接接头组织、拉伸性能,及最优工艺下EH油管接头的疲劳性能进行了分析。结果表明:不同工艺下管接头焊缝区组织均为δ-铁素体+奥氏体,且热影响区奥氏体晶粒明显粗化。采用基值电流为20 A,峰值电流为50 A,脉冲频率为0.5 Hz,占空比为70%时,小径薄壁管焊接接头拉伸性能最优,该工艺下管接头疲劳极限为106.5 MPa;疲劳断口可分为裂纹源区、稳态扩展区以及瞬断区,随着应力幅值的减小,瞬断区在疲劳断口中所占的比例逐渐减小。

Al-9Si-10Cu储能材料对0Cr18Ni9钢的腐蚀行为研究

铝合金是比较理想的中高温储能材料,但在高温时易腐蚀金属容器,所以在实际工程应用时,需控制储能铝合金对容器的腐蚀。通过设置合理的腐蚀试验,研究了储能温度和储能时间分别对Al-9Si-10Cu储能材料腐蚀容器0Cr18Ni9钢的影响规律以及相应的腐蚀机理,结果表明:腐蚀速率和腐蚀层厚度随储能温度的升高而逐渐增加;腐蚀速率随着储能时间的延长逐渐下降并趋于稳定,腐蚀层厚度却随储能时间的延长而不断增加;腐蚀层由两个区域组成,两者的颜色不同且具有明显的分界线;随着储能时间的延长,腐蚀层B区域的宽度几乎保持不变,而腐蚀层C区域却逐渐疏松并剥落,以致0Cr18Ni9钢被逐渐腐蚀。

高频冲击对0Cr18Ni9/GH4169焊接接头残余应力和性能的影响

对3 mm厚的0Cr18Ni9与GH4169试板进行氩弧焊对接焊接,之后对试板焊接接头及附近区域进行高频冲击工艺处理,采用盲孔法对焊接试板进行残余应力检测,通过拉伸和疲劳试验,对比了高频冲击工艺处理前后的0Cr18Ni9/GH4169异种钢焊接接头力学性能的变化。试验结果表明:未经高频冲击处理的试验焊接试件焊趾残余应力均为拉应力,经过高频冲击处理之后的试验焊接试件焊趾残余应力均为压应力;经过高频冲击处理之后的试验焊接试件的抗拉强度和疲劳寿命均有明显提升,但塑性基本无变化。

不锈钢0Cr18Ni10Ti焊接头高温、高应变率下的动态力学性能

利用带有加热装置和同步组装系统的Hopkinson压杆系统对反应堆工程管道材料0Cr18Ni10Ti焊接头的母材和焊缝进行了高温、高应变率下的动态力学性能测试.实验的应变率范围为200—3800 s^(-1),温度范围为25—600℃,得到了材料在不同温度和应变率耦合作用下的应力-应变曲线。着重考察了两种材料塑性流变应力的温度和应变率敏感性,并得到了它们的Johson-Cook(J-C)模型.实验表明,母材和焊缝材料均具有较强的热软化效应及应变强化效应,而应变率强化效应相对较弱,并且这些效应本身也受到温度的影响.温度较高时,材料的塑性流变应力受应变和应变率强化的程度减弱,在一定变形量下甚至出现降低趋势.根据热激活位错运动理论对上述现象的内在机理进行了解释和探讨,并对试样的金相组织进行了观察和分析.

0Cr18Ni9不锈钢表面纳米化组织及其热稳定性对低温渗氮行为的影响

采用超音速微粒轰击技术(SFPB)对0Cr18Ni9不锈钢试样进行了表面纳米化处理,并对SFPB处理后的试样进行热处理和低温气体渗氮处理,分析讨论了表面纳米化组织及其热稳定性对低温渗氮行为的影响.结果表明:经SFPB处理后,试样表层形成厚约250μm的变形区,表面组织为纳米晶,平均晶粒尺寸为15 nm,其变形机制以孪生为主,变形同时表面发生了马氏体相变,表面硬度明显提高.对SFPB处理的试样经450℃热处理后,纳米晶未发生明显粗化,马氏体量减少很小,硬度保持稳定,因而具有良好的热稳定性.晶粒细化、马氏体相变及其良好的热稳定性有利于实现低温快速渗氮,使渗层厚度明显增加,表层硬度得到进一步提高,硬度分布梯度也得到了改善.

5A02/0Cr18Ni9异种金属电子束焊接接头组织与性能

对5A02防锈铝与不锈钢0Cr18Ni9进行了电子束焊接,分析了接头成形、显微组织、力学性能与断口特征.结果表明,铝、钢的对中焊接头中生成了大量的脆性Fe-Al金属间化合物,未能实现有效连接.偏束焊接头成形总体较好,两母材实质为熔—钎连接,铝—钢界面上生成了一层厚度为1.5μm的化合物层,X射线衍射分析结果显示化合物层由FeAl,FeAl3与FeAl6等相混合组成.熔—钎焊接头最高抗拉强度达136MPa,为铝母材强度的62.7%,断口呈现出脆性断裂与韧性断裂的混合特征,接头的断裂发生在化合物层及其附近的铝焊缝区域.

0Cr18Ni9不锈钢本构模型及其对切削力预测影响分析

利用MTS材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置对经过1100℃固溶处理后的0Cr18Ni9不锈钢的静态力学性能和动态力学性能进行了测量,用Johnson-Cook模型拟合了材料的本构关系,用正交切削实验识别了Johnson-Cook模型材料参数。将SHPB实验和切削实验两种方法得到的Johnson-Cook材料模型应用于切削力的预测,分析了不同实验方法得到的材料模型在切削力的预测中的适用性,为不锈钢切削研究中的分析模型和数值计算中的材料流动应力模型选择提供参考。

0Cr18Ni9Ti钢焊接接头表面纳米化及接头抗H_2S应力腐蚀性能的研究

为了提高不锈钢焊接接头的组织均匀性及其抗H2 S应力腐蚀性能 ,采用超音速颗粒轰击 (SupersonicParticlesBombarding缩写为 (SSPB) )技术对 0Cr18Ni9Ti不锈钢焊接接头表面进行处理 ,利用金相显微镜和透射电镜对材料表面的微观组织进行了分析。利用X射线应力衍射仪对纳米化后的式样进行残余应力分析 ,抗硫化氢应力腐蚀试验按照GB4 15 7- 84标准执行。结果表明 ,经超音速颗粒轰击处理可以使样品表层晶粒细化至纳米量级 ,表层晶粒尺寸平均为 10 .4nm ,而且表层组织得到均一化。试验证实抗H2

采用BNi-2钎料真空钎焊0Cr18Ni9不锈钢管材

针对实际应用中常需要获得异型接头这一目的,采用BNi82CrSiB（BNi-2）钎料钎焊套接0Cr18Ni9不锈钢管材,研究了冷却方式、钎焊温度、保温时间和装配间隙对接头组织结构和力学性能的影响.结果表明：管材套接的特殊结构,填缝间隙对接头影响较大,当间隙过小为5～10μm时,易出现填缝不足导致无法形成完整接头,接头强度下降;但间隙过大为250～300μm,钎缝中形成大量脆性相并产生微裂纹;冷却方式对组织影响较小,但15℃/min的冷却速度所得接头强度较低;钎焊温度升高或保温时间延长,最大间隙值增大,母材出现溶蚀,性能影响较小.钎焊温度为1 050℃,保温时间为10 min,装配间隙为20～50μm,随炉冷却所得钎焊接头显微组织结构中未出现共晶组织和金属间化合物,接头性能最高.

0Cr18Ni9不锈钢搅拌摩擦焊接头的微观组织和性能

采用搅拌摩擦焊工艺对3mm厚0Cr18Ni9不锈钢板进行了对接焊接。焊接接头内形成了焊核区、热力影响区和热影响区三个区域。焊核区由动态再结晶组织构成;热力影响区内的组织发生了不同程度的变形;热影响区由不完全再结晶组织构成。焊核区发生了明显的加工硬化现象,其显微硬度(HV)与母材相比提高了22%。在搅拌头旋转速度600r/min、焊接速度70mm/min下,接头的拉伸强度最高,达到412MPa。

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。

0Cr18Ni10Ti不锈钢焊接接头的显微硬度研究

利用带有正四棱锥形金刚石压头的Vickers显微硬度计对0Cr18Ni10Ti不锈钢焊接接头的焊缝、母材、熔合区及热影响区的压痕尺寸效应进行了研究,实验载荷为0.098—4.9 N,载荷保持时间均为10 s.结果表明,接头各区域的显微硬度在较小的载荷下随实验载荷的增加而减小,当载荷超过1.96 N时各区域硬度值基本保持恒定.采用PSR模型对接头各区域硬度值随载荷的变化规律进行了较为准确的描述,得到的HV_(PSR)与1.96 N载荷下的实验结果间的误差小于3%.在2.94 N的实验载荷下沿垂直接头方向连续进行了微压痕测试,得到接头在不同位置处的显微硬度分布曲线,并对接头的金相组织进行了观察和分析.

0Cr18Ni9不锈钢基板的BAS系微晶玻璃介质层的研制

通过开展BAS微晶玻璃成分优化研究,研制了0Cr18Ni9不锈钢基板的大功率厚膜电路介质层。在BAS系玻璃中加入适量MgO和CaO,在降低烧结温度的同时提高了析晶温度,抑制了晶体相的析出,有助于介质层的烧结致密化。利用成分优化后的BAS系玻璃制备的介质层与不锈钢基板结合强度高,具有优良的抗机械冲击能力。最佳配方的介质浆料经过3个烧结周期,制得介质层膜厚>100μm,击穿电压>2.1kV,泄漏电流<0.01mA。部分成果已经用于合作单位的工业化生产。

超音速微粒轰击0Cr18Ni9钢表面纳米化的研究

采用超音速微粒轰击(SFPB)技术对0Cr18Ni9钢进行表面纳米化;利用金相显微镜(OM)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究表层的组织结构变化,并进行了显微硬度测试分析。结果表明,经SFPB处理后,形成了约30μm厚的纳米层,样品表层发生应变诱导马氏体相变;孪晶形变是0Cr18Ni9钢表面纳米化过程的主要变形方式;表面纳米化是晶粒细化与马氏体相变共同作用的结果,与基体相比,SFPB处理后材料的表层硬度显著提高。

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。

半导体激光焊接85Cr17与0Cr18Ni9不锈钢的组织与性能

采用半导体激光作为焊接热源,对高碳马氏体不锈钢85Cr17和奥氏体不锈钢0Cr18Ni9进行对接焊试验,分析了焊接接头的显微组织并测试了显微硬度和拉伸强度。结果表明:采用半导体激光焊接工艺可实现85Cr17和0Cr18Ni9的对接焊,获得连续、平整的焊缝;焊缝中心区域主要为等轴晶,近中心区为柱状晶与树枝晶的混合组织,靠近基体侧的焊缝边缘区为柱状晶组织;焊缝区的平均硬度高于两种基材;拉伸试样均断在85Cr17侧热影响区,未焊透时,焊接接头抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的88%,焊透时,抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的95%以上。

0Cr18Ni10Ti不锈钢源壳TIG焊接温度场数值模拟及试验验证

针对0Cr18Ni10Ti不锈钢放射源源壳钨极氩弧焊(TIG)焊接过程,采用ANSYS有限元软件对焊接温度场进行数值模拟分析,建立了非稳态TIG焊接熔池形态的数值分析模型,分析中引入了热焓和表面分布高斯电弧热源模型,初步计算了焊接电流和焊接速度对焊接温度场分布的影响。通过比较焊缝有效熔深的测量结果和计算结果,验证了所建模型的正确性和可靠性。以计算结果为基础,对焊接工艺参数进行优化,建立了0Cr18Ni10Ti不锈钢放射源源壳的焊接工艺路线。