磷化电流密度对A286合金电化学磷化膜组织结构和结合强度的影响

A286合金表面易钝化,通过传统化学磷化方法在其表面难以沉积磷化膜,而电化学磷化可避免钝化膜对磷化反应的抑制作用。因此,研究磷化电流密度对磷化膜组织结构和性能的影响规律很有必要。通过电化学磷化首次在A286合金表面形成了致密、高膜基结合力的磷化膜。利用电化学工作站对不同电流密度下磷化过程中电位-时间(ϕ-t)曲线进行测绘,研究电化学磷化膜生长过程的特点;使用扫描电子显微镜(SEM)观察磷化膜的显微组织形貌;使用能谱仪(EDS)分析磷化膜中不同区域的化学成分;使用X射线衍射仪(XRD)研究磷化膜的物相结构;使用划痕仪测定磷化膜与基体的结合力。结果显示:A286合金电化学磷化膜的沉积模式为逐层生长-堆叠的形式。低电流密度下,磷化膜为单一的Hopeite相,组织结构粗大、疏松,膜基结合力约为6 N。随着磷化电流密度的增加,磷化膜逐渐转变为Zn+Hopeite复相,组织结构细化、致密,膜基结合力提高。当阴极电流密度为160 mA/cm^(2)时,膜基结合力高于60 N。综合可知,磷化电流密度的增加有利于电化学磷化膜的致密化,有利于膜基结合力和耐磨性的提高。

固溶时效热处理对A286合金组织演变规律的影响

对A286铁基高温合金进行固溶温度＋时效两段式热处理工艺优化研究。采用固溶热处理制度为930~1020℃/4 h/WC,固溶时间为0~4 h。合金时效研究采用640~790℃/4 h/AC热处理;在时效温度730℃条件下,研究0~16 h时效时间对合金组织及性能的影响。结果表明：随着固溶温度上升和时间延长,合金晶粒尺寸有一定程度长大,但硬度逐渐下降;随着时效温度提高及时间延长,合金的硬度先升高而后降低;在固溶热处理过程中,合金随着固溶处理温度提高及时间的延长,γ＇相回溶入基体;当固溶后的时效温度提高至700℃才析出γ＇强化相;随着时效时间延长,析出的γ＇强化相发生粗化;合金时效γ＇强化相粗化过程符合Ostwald熟化长大规律,计算值与实际值相关系数大于97%;同时,确定了最佳的热处理工艺制度。

汽车用耐热紧固件团标的制定及A286合金螺栓的研制

为了满足对汽车用耐热紧固件的需求,泛亚汽车技术中心有限公司等单位制定了2项团体标准T/CSAE 99—2019和T/CSAE 136—2020。团标中包含了紧固件用耐热材料的牌号和基本技术要求,耐热材料的应用等。通过全产业链协作,建立了“材料生产-紧固件制造-服役评价”的质保体系,研制了A286合金螺栓。结果表明:采用真空感应熔炼(VIM)+电渣重熔(ESR),并进行合理的覆膜处理、拉拔、热处理,试制的A286合金螺栓使用性能满足要求。A286合金螺栓的制造工艺为冶炼→开坯→热连轧→盘条酸洗→覆膜处理→拉丝→固溶处理→酸洗→轻拉拔→检测→冷镦→搓丝→时效→表面处理→性能检测,最佳工艺为:轻拉减面率8%~18%,(980±10)℃固溶处理及(720±10)℃时效16 h。

A286薄壁大径双曲排气半管拼焊拉深工艺探索

采用冲压半管拼焊方法研究了新型高温合金材料A286薄壁大径双曲管成形过程。借助有限元分析技术,对半管在不同的模具结构、拉深筋形状以及毛坯尺寸等关键工艺参数下的冲压成形过程进行数值模拟,确定毛坯材料流动规律,避免了起皱缺陷,得到了优化的毛坯形状和模具结构。对不同激光焊接和氩弧焊接方案进行了比较,设计了合理的拼焊板焊缝初始位置和焊接方法,发现激光焊接更适合A286钢板的拼焊成形,添加中间固溶处理,可以减小回弹,提高板料成形性能。

A286高温合金抽芯铆钉钉套局部退火工艺研究

基于A286高温合金抽芯铆钉钉套局部感应加热工艺方法,建立了加热过程的多物理场耦合数值模型,利用有限元法研究和分析导磁体感应器结构、电流等参数对退火区宽度尺寸、温度分布的影响,根据优化的退火工艺参数进行A286高温合金钉套局部退火试验。结果表明：A286高温合金钉套的退火区宽度可控制在8 mm范围内,高温区完宽度为3.2 mm和温度梯度变化小,设计的退火区温度梯度与测得合金材料硬度分布规律基本吻合。退火区的温度范围为700～900℃时,A286高温合金第二析出相析出和晶粒均匀,合金强化作用降低,材料硬度下降和塑性增强。

高速列车A286螺栓螺纹滚压工艺多目标优化

采用正交试验方法对螺栓螺纹滚压工艺参数进行优化,会存在精度差、效率低等问题。同时,通过试验来探究螺纹滚压表面质量与螺栓疲劳寿命之间关系的相关研究较少。针对某型A286高温合金螺纹紧固件难以满足高速列车所需疲劳寿命要求的问题,以高速列车用螺纹紧固件为研究对象,对螺纹滚压工艺参数进行了多目标优化。首先,选取了对螺纹滚压质量具有显著影响的工艺参数(滚丝轮旋转速度、进给速度和滚压精整时间)作为优化目标,选用最大等效应力和最大损伤作为评价指标,设计了正交试验;然后,采用基于Vague模糊集的螺纹滚压工艺参数多目标优化方法,对螺纹滚压工艺参数进行了寻优;最后,通过模糊集优化确定了螺纹滚压最佳工艺参数,并采用仿真试验与疲劳寿命试验的方式,对上述优化结果的准确性进行了验证。实验结果表明:滚丝轮转速16 r/min、滚丝轮进给速度3 mm/s和精整时间1 s为最佳工艺参数;参数优化后,螺栓的疲劳寿命同比提高了9%。研究结果表明:采用Vague模糊集优化螺纹滚压工艺参数的方法是有效的,并且具有一定的优越性,可以为厂家的生产优化提供理论依据。

A286薄壁圆管局部退火组织的演变机制

基于A286高温合金抽芯铆钉钉套局部感应加热工艺方法,研究了局部感应退火温度场对退火区组织性能和力学性能的影响,并定性地描述了局部感应退火软化机制。结果表明:A286高温合金钉套退火区的晶粒尺寸随退火温度的升高而增大,其硬度随晶粒尺寸增大而减小;在感应退火过程中,Σ3晶界的数量随温度的升高而先增加后降低,并且有一定数量的Σ9晶界产生;通过感应退火,消除了加工硬化带来的内应力,A286高温合金钉套局部感应退火硬度呈梯度变化的机理是再结晶退火作用的结果。

冶炼工艺对A286合金高温拉伸性能的影响

为了研究冶炼工艺对A286合金高温拉伸性能的影响,分别采用真空感应熔炼炉+电渣重熔和电弧炉+VOD炉+LF炉+电渣重熔两种工艺冶炼了不同成分的A286合金。对合金进行了900℃保温2 h水冷的固溶处理和720℃保温16 h的时效处理,并在450、550、650、700、750、800℃进行了拉伸试验。结果表明:固溶和时效处理后采用两种工艺冶炼的A286合金的显微组织均为奥氏体,并有孪晶,晶粒度为9.5级;随着拉伸试验温度的提高,合金的屈服和抗拉强度均降低;由于孪晶和晶界析出相较多,电弧炉熔炼试样的高温强度略高于真空感应熔炼试样;由于杂质含量较高,电弧炉熔炼试样在650~700℃发生脆断,700℃塑性最低。

热处理工艺对A286合金组织和性能的影响

通过调整热处理工艺与加入强化元素Nb研究提高A286合金的屈服强度。结果表明,不含Nb的A286合金经过900℃固溶保温1 h水冷、720℃时效保温16 h空冷的屈服强度达到750 MPa;加入0.08%Nb的A286合金经过900~980℃固溶保温1 h水冷、720℃时效保温16 h空冷,合金屈服强度达到740~770 MPa。如果考虑成本,高屈服强度A286合金最佳热处理工艺为900℃固溶保温1 h水冷、720℃时效保温16 h空冷。

A286高温合金十二角法兰面螺栓多工位冷镦成形工艺

A286高温合金十二角法兰面螺栓通常采用热镦成形,但其生产工序繁冗、加工效率低和制造成本高。针对某航天用A286高温合金十二角法兰面螺栓,根据其结构特点,提出一种多工位冷镦成形工艺,利用室温压缩实验,得到A286高温合金的真实应力-应变曲线,并导入到数值模拟软件Deform-3D中,对A286高温合金十二角法兰面螺栓的多工位冷镦成形工艺过程进行了数值模拟,综合分析了各工位的载荷-时间曲线、等效应力场分布、等效应变场分布和损伤值分布,确定了成形工艺参数。最后根据数值模拟结果和成形工艺过程设计相应模具结构,并在多工位冷镦机上进行了工艺试验。试验结果表明,通过合理设计冷镦工艺次数,可以在模具许用应力范围内实现A286高温合金十二角法兰面螺栓的冷镦成形,工艺试验得到的A286高温合金十二角法兰面螺栓锻件充填饱满,和模拟结果一致性较好,对该类零件及其他相似零件的多工位冷镦成形具有一定的指导意义。

A286不锈钢薄板激光焊接工艺性研究

采用激光焊对0.635 mm厚的A286不锈钢薄板进行填丝焊接,分析测试了焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能以及断口形貌。结果表明,焊缝区组织为柱状晶奥氏体基体上分布着少量枝晶间的δ铁素体,热影响区发生了回复和再结晶,晶粒有一定程度的长大;母材和焊缝之间没有平直明显的熔合线;热影响区和焊缝区的平均显微硬度高于母材区的;在常温和高温拉伸过程中,焊接接头均在母材处断裂,并且断裂形式为典型的韧性断裂,焊缝满足强度要求。

热处理对A286合金力学性能的影响

研究了不同热处理工艺(时效温度和保温时间)对A286合金力学性能和组织的影响。结果表明:时效温度从650℃提高到704℃,合金的强度呈单调上升,而塑性呈单调下降,从650～690℃变化较大,而高于690℃时效后,变化不明显;合金经704℃保温8.5h时效,强化比较充分,延长保温时间对合金的力学性能影响不明显。

实验室加速腐蚀环境中A286口盖锁的腐蚀行为

对安装与未安装两种形式口盖锁进行了实验室加速腐蚀试验,通过蚀坑深度和力矩差(松脱力矩与拧紧力矩的差值)研究了A286口盖锁的腐蚀行为,分析了装配过程及装配应力对口盖锁腐蚀行为的影响。结果表明:安装口盖锁的腐蚀程度明显高于未安装口盖锁的;未安装口盖锁的主要腐蚀形式是接触腐蚀,而安装类口盖锁的主要腐蚀形式是接触腐蚀和应力腐蚀;应力腐蚀对口盖锁腐蚀的影响比接触腐蚀的更大。

A286螺栓晶粒异常长大原因分析

采用显微组织、显微硬度、ICP等分析方法,对A286螺栓晶粒异常长大原因进行了分析,研究了其长大机理,并制订了相关措施,杜绝了产品不合格现象。

A286小冠头双线螺栓磨损失效分析

小冠头螺栓与双浮动托板螺母在经过4次拆装后出现咬死现象,拆下后发现螺栓磨损严重。通过对螺栓和螺母进行宏观和微观形貌观察、化学成分分析、力学性能测试、金相组织观察、对比试验验证等方式,分析螺栓磨损失效的原因。结果表明:若双耳浮动托板螺母的收口螺母收口较小,螺栓与螺母螺纹配合过程中产生的摩擦力会异常增加,导致过快磨损;螺栓与螺母材料性质相近,两者在摩擦配合中产生黏着,进而发生磨损。

一种A286抗拉型高锁螺母的加工工艺研究

为提高抗拉型高锁螺母产品在终检时的合格率,对高锁螺母生产工艺进行了研究,特别是对车断径槽、收口、热处理等关键工序中的工艺参数进行了试验。经过产品试制和性能测试,得出了断径槽的尺寸;确定了收口形式和收口宽度的最佳值;确定了热处理工艺中的加热时间和温度等工艺参数的最优值。用确定的最佳工艺参数进行生产试验,结果显示:能满足关键工序质量要求,提高工件的合格率和生产效率。

紧固件用A286高温合金AMS标准解读与应用

结合实际生产情况,对紧固件用A286高温合金常用AMS标准进行了详细的解读,为产品设计和工艺编制提供指导,形成A286材料选用建议表,方便科研生产活动的使用。