爆炸焊接316L不锈钢/Al复合管的界面及性能研究

采用爆炸焊接工艺对316L不锈钢管及铝管进行了爆炸复合。利用SEM,XRD对复合管结合区形貌及相组成进行了研究;测试了复合管的结合强度及过渡区的显微硬度,并进行了径向压扁及弯曲成形试验。结果表明:直线状及波状界面同时存在;过渡区域出现了明显的元素扩散现象并形成了金属间化合物;结合强度为75M Pa,过渡区的显微硬度最高;压扁及推弯试验后的复合管未出现分层,制备出的复合管结合性能优异,可以承受大的塑性变形。

NdFeB/316L不锈钢双极板对PEMFC性能的影响

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中,双极板起到分配隔离氢气和氧气、支撑膜电极组件(MEA)、收集电子和传递热量的作用。把316L不锈钢粉末与钕铁硼(NdFeB)磁粉均匀掺杂,通过三维(3D)打印制成燃料电池复合金属双极板,钕铁硼磁粉掺杂的质量分数分别为0、20%、35%和50%。通过设置不同励磁强度和温度条件,研究在磁场作用与无磁场作用下PEMFC的工作性能差异。磁场可以优化PEMFC的工作性能。钕铁硼质量分数为50%的316L不锈钢极板燃料电池,工作性能表现较好,相比于未掺杂钕铁硼的316L不锈钢极板燃料电池,最高输出功率密度提高14.03%,极限电流密度提高12.54%。在相同的磁场强度下,钕铁硼质量分数为50%的316L不锈钢极板燃料电池在60℃下的工作性能提升最明显,70℃下的工作性能最高。

变形率对316L/Q420不锈钢复合板界面结构和结合性能的影响

利用Gleeble-3800热模拟试验机制备了316L/Q420不锈钢复合板试样,采用拉伸试验、显微硬度仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和电子探针等研究了变形率对316L/Q420不锈钢复合板界面结构和结合性能的影响。结果表明:316L不锈钢复层组织为奥氏体,Q420基层组织为贝氏体(B)+少量针状铁素体(AF),脱碳层(DL)组织为贝氏体(B)+多边形铁素体(PF)+少量针状铁素体(AF)。界面区域由渗碳层(CL)、过渡层(TL)和脱碳层(DL)组成,各层硬度分布规律为过渡层>渗碳层>脱碳层。原始界面(OI)上存在孔洞和SiMn氧化物,随着变形率增加,其形貌由不连续线状转变为球状颗粒,比例由36%降低至4%,渗碳层、过渡层和脱碳层的厚度逐渐降低,晶粒得到细化,过渡层的硬度峰值增加,复合板的抗拉强度先增加后趋于稳定,伸长率增加。复合板界面存在元素扩散行为,随着变形率的增加,Cr、Ni、C等元素的扩散层厚度逐渐减小。

ARZ陶瓷颗粒增强316L不锈钢复合材料的制备及性能

采用粉末冶金工艺制备了Al_(2)O_(3)增强ZrO_(2)(alumina reinforced zirconia,ARZ)陶瓷颗粒增强316L不锈钢(316L不锈钢/ARZ)复合材料,研究了ARZ陶瓷颗粒体积分数对316L不锈钢/ARZ复合材料的微观组织、相对密度、硬度、耐磨性的影响。结果表明:当ARZ陶瓷颗粒体积分数为20%时,复合材料的相对密度达到97.53%,与不锈钢基体相当;继续加入ARZ陶瓷,陶瓷颗粒发生团聚降低了复合材料相对密度。316L不锈钢/ARZ复合材料的硬度随着ARZ陶瓷颗粒体积分数的增高而增大,当ARZ陶瓷颗粒的体积分数为60%时,复合材料的硬度达到最大值HRB 96.8。复合材料耐磨性优于不锈钢基体,其中含有体积分数为60%ARZ陶瓷颗粒的复合材料体积磨损率较基体减少了4.2倍;随着ARZ陶瓷颗粒含量的增加,复合材料的耐磨性提高,复合材料的磨损机理主要为316L不锈钢的剥落。

激光熔覆316L-陶瓷复合涂层的工艺和耐磨性能研究

随着第四代反应堆的快速发展,对堆内关键设备的耐磨和耐腐蚀性能要求日益严格,金属-陶瓷复合涂层兼具陶瓷良好的耐磨和耐腐蚀性能和金属良好的延展性和导热性,在反应堆关键设备领域具有广泛的应用前景。采用激光熔覆技术制备了Al_(2)O_(3)和ZrO_(2)陶瓷与316L不锈钢的金属-陶瓷复合涂层,其中不同成分复合涂层中的Al_(2)O_(3)和ZrO_(2)陶瓷成分变化率为20%,利用光学显微镜、电动洛氏硬度计和摩擦磨损试验机等测试设备对制备的复合涂层材料进行了组织形貌、洛氏硬度和磨损性能分析。试验结果表明,所制备的复合涂层中金属与陶瓷结合效果良好,材料内部无明显缺陷。金属-陶瓷功能梯度材料的硬度与陶瓷成分含量正相关,随着陶瓷成分含量提升,材料整体硬度与耐磨性相应提升。

316L奥氏体不锈钢QPQ盐浴复合处理后的显微组织分析

采用逐层X射线衍射和扫描电镜研究了316L奥氏体不锈钢经QPQ盐浴复合处理后的显微组织。结果表明,渗层组织由表面约10μm厚的Fe3O4和-ξFe2N混合层组成,最内层为含氮扩展奥氏体(S相),在混合层和S相之间为γ-′Fe4N相。在距离表面约10μm的地方,氧含量较高;随着厚度增加并超过10μm时,氧浓度急剧下降,而N浓度随着厚度的增加在约10μm的厚度处达到峰值,之后急剧下降再稍稍升高。

复合膜对316L不锈钢氚渗透性能的影响

利用物理气相沉积(PVD)方法在316L不锈钢表面分别镀制微米量级厚的TiN+TiC+TiN、TiN+TiC+SiO2复合膜。扫描电镜观察表明:膜致密,与基体结合牢固,抗氧化,抗热冲击。二次离子质谱(SIMS)和红外光谱(IR)分析结果证实:TiC和SiO2膜在300℃以上的氢中退火可形成抗氚渗透阻挡层。测量了不同温度下氚在带膜316L中的渗透率。在200～600℃范围内,镀有TiN+TiC+SiO2膜的316L的氚渗透率比镀钯316L降低4～6个数量级,镀TiN+TiC+TiN膜比镀钯膜降低4～5个数量级。这两种膜可用于聚变堆技术研究中第一壁。

HA/316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料的力学性能

采用干粉叠层法和热压工艺制备HA／316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料，使用三点弯曲法测定HA／316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料试样的抗弯强度和弹性模量，并借助扫描电子显微镜对试样对表面形貌和微观结构进行观察和表征，利用场发射高分辨扫描电子显微镜对试样进行元素线扫描分析。研究结果表明：通过控制HA粉末的含量（体积分数）在20％-40％之间时，所得复合材料的抗弯强度和弹性模量分别与人体骨的强度和模量相匹配，得到生物力学相容性好的复合材料；HA／316L不锈钢复合材料各梯度层之间过渡自然，没有明显的宏观界面、缺陷和裂纹等，梯度层内部和界面处两相分布均匀，且各成分均呈现连续的梯度分布，界面结合紧密。

316L不锈钢PAW-TIG复合焊接的研究

采用等离子弧焊PAW和氩弧焊TIG组合的焊接方法,在6 mm厚的316L不锈钢板上进行焊接对接试验,研究在最佳工艺参数下焊接接头的表面成型、显微组织及力学性能。结果表明:采用PAW+TIG组合焊接工艺,在不开坡口的情况下,6 mm不锈钢一次焊透,实现了单面焊双面成型;焊缝表面成型美观、热影响区窄小;焊缝组织主要由奥氏体和少量铁素体组成,其截面呈"漏斗"形;焊缝内部纯净,无缺陷,经100%RT无损检测合格。焊接接头的力学性能良好,工艺性能优良。

TiC/316L不锈钢复合材料的高温氧化行为

采用粉末冶金法制备TiC/316L不锈钢复合材料（TiC质量分数为10%），研究该复合材料在700~900℃空气中的恒温氧化行为，分析氧化温度和氧化时间对其氧化行为的影响，并对氧化膜表面的相组成、形貌以及氧化机制进行分析。结果表明：在700~900℃氧化条件下，TiC/316L不锈钢复合材料表面形成的氧化膜以TiO2、Cr2O3、Fe3O4和FeCr2O4为主要组成相，且随氧化时间的延长，TiO2和FeCr2O4的衍射峰逐渐变强，试样在900℃氧化时，氧化膜中的Fe3O4会进一步与O2反应生成Fe2O3。温度从700℃升高至900℃，氧化膜表面铁的氧化物由细条状变为片状，继而发展成短柱状；而Ti的氧化物由大块结状发展成颗粒状，并且颗粒的尺寸随温度的升高而增大。

ZrO_2/316L不锈钢复合材料的SEM分析

采用热压（ＨＰ）烧结法制备了ＺｒＯ２／３１６Ｌ不锈钢复合材料．利用三点弯曲、单边切口梁(ＳＥＮＢ）等方法测定了材料的力学性能．通过扫描电镜(ＳＥＭ）现察复合材料的显微组织结构，研究 分析了材料在静载荷下的断裂机理．

射频/直流磁控溅射316L不锈钢/陶瓷复合薄膜组织与性能的研究

利用射频/直流磁控溅射法,制备了316L 不锈钢/SiO_2(Al_2O_3)复合膜,研完了薄膜的组织和形貌,测试了薄膜的显微硬度和耐磨性。结果表明,溅射316L 不锈钢薄膜和316L/SiO_2(Al_2O_3)复合薄膜都呈柱状晶结构.主要由Fe-Cr 和γ-Fe 相构成;溅射316L 不锈钢薄膜在 Fe-Cr(110)晶面出现明显的择优取向;由于射频溅射陶瓷的掺合.使316L 不锈钢/陶瓷复合薄膜柱状晶细化.并出现二次柱状晶,在 Fe-Cr(211)晶面出现明显的择优取向.尽管316L 不锈钢/陶瓷复合膜的显微硬度相对于磁控溅射316L 薄膜提高不大,但其抗磨损性能明显提高,以316L/Al_2O_3复合膜尤为显著。

基于BP神经网络的Al含量对316L不锈钢力学性能的预测

运用BP神经网络法建立了不同Al含量对316L不锈钢力学性能预测模型,并利用316L拉伸试验测试了不同Al含量下的力学性能。结果发现,BP神经网络预测数据与试验数据吻合良好,有高达0.9924的相关性,并且预测精度优于10-3。

Ti3Al与316L不锈钢的真空钎焊工艺

采用Ag-Cu钎料对Ti 3Al与316L不锈钢进行真空钎焊连接,通过扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分析了接头界面结构并对其形成机理进行了分析,同时,研究了钎焊温度对接头界面组织以及抗剪强度的影响。结果表明,在固定保温时间为5 min时,接头的抗剪强度先随着钎焊温度的升高而增大,当钎焊温度为800℃时,接头抗剪强度达到最大值为343 MPa,当钎焊温度进一步升高时,接头抗剪强度会呈现降低趋势。接头的典型界面结构为Ti3Al/AlCu2 Ti+Cu2 Ti+Cu(s,s)+Ag(s,s)+CuTi+Fe 2Ti/316L不锈钢。

16Mn钢+316L不锈钢复合板的焊接

本文通过对16Mn钢+316L不锈钢复合钢板焊接性的分析,确定了施焊工艺,取得了良好的使用效果,设备完全达到设计质量要求。

氮气辅助316L不锈钢激光-MIG复合焊接组织与耐蚀性能

为了提高纯氩气下MIG焊接316L不锈钢的稳定性、改善焊缝组织以及强化耐腐蚀性能,引入1200 W小功率激光对MIG电弧进行诱导压缩,同时在氩气中混入氮气,探索不同流量比的Ar-N2混合气体对焊缝微观组织及其耐腐蚀性能的影响.结果表明,激光的诱导作用能够收缩并稳定MIG电弧,随着氮气流量的增加,焊缝的熔合线逐渐平缓,内部气孔缺陷明显降低;XRD测试和显微组织分析发现,渗氮后的焊缝内部γ相含量明显增多,中下部区域均为细小均匀的γ胞状晶,中上部区域为γ树枝晶,并且一次枝晶间距逐渐减小.当氮气流量增加到5 L/min,焊缝的显微硬度可综合提升20 HV;电化学极化测试发现,渗氮之后的焊缝表现出更强的耐腐蚀性能.试验证实,氮气辅助激光-MIG复合焊接工艺能够改善316L不锈钢焊缝的显微组织和耐腐蚀性能,当Ar∶N2气体流量比为20∶5时,γ相的强化效果最显著,综合耐腐蚀性能最好.

不锈钢复合钢管20G+316L的焊接工艺研究

近年来石油、化工行业中越来越广泛应用到不锈钢复合钢管,为了培训油建公司能达到焊接施工要求的技术人员,笔者对双金属复合管焊接工艺进行了深入的研究和试验。如大庆油田采气改造工程中所用的管线,既要求有强度保证,又要求具有耐腐蚀和使用寿命长的性能,因此采用碳钢(20G)与不锈钢(316L)复合钢管,碳钢一面可保证结构强度要求,

316L不锈钢与CaSiO_3复合材料选择性激光熔化制备工艺

以纳米CaSiO_3粉末和316L不锈钢粉末为原料,利用高能球磨和选择性激光熔化(SLM)技术成功制备出316L/n CaSiO_3医用复合材料,并对其进行微观组织观察及力学性能测试。结果显示,复合材料中CaSiO_3含量是决定产品最终结构缺陷与稳定性的一个重要因素。在SLM过程中,扫描速度和激光功率决定了熔融是否充分完全,熔融不充分会使样品中产生大量缺陷,熔融过度会使样品性能不稳定。另外,增加激光功率,减小扫描速度,可以有效地提高样品的致密度。综合考虑,选用316L不锈钢/5CaSiO_3(CaSiO_3的质量分数为5%)复合材料,在160 W,400 mm/s条件下制备的样品性能稳定。

316L＋L316不锈钢复合管焊接技术

不锈钢一碳钢复合钢管与不锈钢管的焊接可看作是两种焊接工艺的组合：即不锈铜与不锈钢的焊接；不锈钢与碳钢的焊接。焊接过程中，复合管基层和复合管衬管的封焊属于异种金属的焊接；不锈钢管与复合管衬管的打底焊属于同种金属的焊接；不锈钢管与复合管基层的填充焊属于异种金属的焊接。由此得知，每种焊接材料和焊接工艺的选择由复合管的衬管、基层和不锈钢的材料决定。

碳在热轧316L、310S奥氏体不锈钢-0.16%C Q345钢复合板界面的扩散行为

0.017%C 316L/0.076%C 310S钢与0.160%C Q345钢复合坯经1 200℃2 h加热,开轧1 150℃,终轧1 000℃,道次压下量20%~25%,轧制5道次,轧成试验用复合板。采用Thermo-Calc软件计算了复合板中不锈钢的伪二元平衡相图,得到了316L和310S钢在轧制温度下析出碳化物的临界碳含量分别为0.082%和0.076%,并利用菲克第二扩散定律对碳在热轧不锈钢-低碳钢复合板中的浓度分布进行分析计算,据此得出316L钢和310S钢碳的扩散距离分别为10μm和12μm(碳在316L钢中扩散距离为7μm),并与草酸腐蚀试验结果基本相符。复层用316L钢的复合板的耐蚀性优于310S钢。