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。

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%。

轴向取向组织BFe10-1-1管材冷轧加工过程中组织、织构与力学性能的变化

采用热冷组合铸型（HCCM）水平连铸技术制备具有轴向取向组织的BFe10-1-1管材，对管材进行冷轧加工，研究管材的组织、织构与性能的变化。结果表明：HCCM水平连铸管材不需铣面便可直接冷轧加工；无中间退火的累积冷轧变形量可达80％以上；冷轧管表面质量好，轧制过程中无裂纹、裂口和飞边等缺陷；随着变形量的增加，取向组织晶粒内一次枝晶主干间距逐渐减小，由铸态的100-200μm减小到变形量60％时的10-20μm；当冷变形量为60％时，组织中可观察到剪切带，当冷变形量为80％时，组织呈波浪状，枝晶、晶界很难辨认；冷轧过程中管材由铸造织构（主要取向{012}（621））、经过渡型织构{012}（100）（变形量为20％）和{057}〈372〉（变形量为40％），转变为变形量为60％时的Cube织构，当变形量为80％时转变为G织构；随着变形量的增加，冷轧管的抗拉强度和硬度分别由铸态的234MPa和70HV增加至变形量80％时的372UPa和152HV，伸长率由铸态的46．5％降低至80％变形量时的13％。

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．

水平连铸BFe10-1-1铜合金坯

探索了用水平连铸法生产83mm的BFe10-1-1铜合金铸坯的工艺。并对铸坯的表面质量、凝固组织及溶质元素的分布进行了分析。结果表明,采用该工艺制备出的铸坯外表面光滑,无明显振痕;铸坯宏观凝固组织边部为细小的柱状晶,内部为细小均匀的等轴晶;微观凝固组织从边部到心部,呈现出从致密具有明显方向性的树枝晶到等轴晶的演变;测定了溶质元素在铸坯径向的分布,结果显示存在一定程度的成分偏析,针对该情况,提出了有效的解决方法。

BFe10白铜管材热冷组合铸型水平连铸凝固温度场模拟

建立了热冷组合铸型（HCCM）水平连铸管材温度场模拟模型,采用实验与模拟相结合的方法修正界面的换热系数条件。所建立的HCCM水平连铸全尺寸模拟模型和所施加边界条件的误差小于6%,可较好地模拟实际传热过程的温度场。模拟结果表明：当拉坯速度由20 mm/min增加到110 mm/min时,两相区宽度由20 mm增加至30 mm;当热型段加热温度由1 150℃提高到1 300℃时,两相区宽度由30 mm减小至12 mm;当冷型段冷却水流量由300 L/h增加到900 L/h时,两相区宽度由30 mm减小至20 mm;当采用增加热阻的改进铸型结构时,两相区宽度由25 mm减小至12 mm。d 50 mm×5 mm BFe10管材HCCM水平连铸合理的制备参数为：熔体保温温度1 250℃,连铸拉坯速度50~80 mm/min,热型段加热温度1 200~1 300℃,冷型段冷却水流量500~700 L/h。

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。

凝汽器铜管腐蚀研究(2)──水质对HSn70-1A和BFe 30-1-1铜管的影响

介绍用电化学方法和失重法测试未运行和运行后HSn70－1A和BFe30－1－1铜管试样在多种冷却水中的耐蚀性情况。试验结果表明，水质显著影响HSn70－1A试样的耐蚀性,HSn70－1A试样耐蚀性与其脱锌程度密切相关；水质苛刻性差别较大的几种水个新BFe30－1－1铜管试样的耐蚀性差别不大,BFe30－1－1铜管耐蚀性主要取决于运行过程中它表面生成的氧化膜的好坏、即与扩散到BFe30－1－1铜管表面的氧浓度密切相关。

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。

BFe30-1-1白铜杆的热型连铸

进行了 4、 8BFe30 1 1白铜杆的热型连铸试验 ,在铸型温度 12 30℃、冷却位置 8mm、拉铸速度30mm/min、压头 30mm时 ,可获得表面光洁的 4白铜杆 ;枝晶间距 30～ 4 0 μm ,横向偏析比为 0 .71 压头为 18mm时 ,获得了表面光洁的 8白铜杆 ;枝晶距 4 5～ 5 5 μm ,横向偏析比为 0 .6 3 其σb 为 338～35 3MPa ,δ10 大于 70 % 分析表明 。

冷型热阻角对HCCM水平连铸BFe10-1-1管材周向组织和力学性能均匀性的影响

提出在结晶器冷型底部设置气隙热阻以提高热冷组合铸型（HCCM）水平连铸 BFe10-1-1管材周向组织和力学性能均匀性的方法，研究热阻角对连铸传热行为、管材周向组织和力学性能均匀性的影响。结果表明：未设置热阻时，管材上部和下部组织均由“V”形柱状晶组成，侧部组织为与轴向呈夹角29°~36°的柱状晶，周向的柱状晶形貌和数量分布不均匀，其周向不同部位的抗拉强度和断后伸长率差异较大。当热阻角为8°~32°时，随热阻角的增大，管材柱状晶组织与轴向的夹角减小，周向组织和力学性能的均匀性提高。在本实验条件下，BFe10-1-1管材HCCM水平连铸结晶器冷型底部设置合理的热阻角为32°。冷型底部设置热阻使管材周向传热及凝固区周向温度场分布更为均匀，这是管材周向组织和力学性能均匀性提高的主要原因。

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。

水平连铸BFe30-1-1白铜管坯凝固过程的数值模拟

根据空心管坯的凝固传热特点建立了空心管坯水平连铸数值计算模型,采用ANSYS软件计算了水平连铸过程中浇注温度、冷却强度及拉坯速度对BFe30-1-1白铜合金管坯糊状区宽度和液穴深度的影响。结果表明,浇注温度、拉坯速度和冷却强度均对管坯液穴深度和糊状区宽度有重要影响,而浇注温度则对糊状区宽度影响不大。在此基础上采用试验的方法制备了表面光滑、无裂纹缺陷的空心BFe30-1-1白铜管坯。

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。

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 。

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%.

硫酸盐还原菌生物膜下BFe30-1-1铜合金的腐蚀行为

硫酸盐还原菌是最重要的生物腐蚀菌,对凝汽器传热管的腐蚀较为严重。采用电化学方法、微生物学方法和表面分析方法,在培养基中就硫酸盐还原菌(简称SRB)对凝汽器传热管材料BFe30-1-1铜合金的腐蚀电化学行为进行了研究。结果表明:SRB的存在使电极自腐蚀电位剧烈负移,腐蚀速率显著增加,极化电阻在细菌生长后期显著降低,在SRB作用下BFe30-1-1铜合金发生了严重点蚀。

BFe30-1-1凝汽器管子与管板焊接方法试验研究

介绍了BFe30-1-1凝汽器管子与管板一种较实用焊接方法,自熔不填丝全位置脉冲自动钨极氩弧焊焊接方法,以及以白铜BFe30-1-1为管子与管板的凝汽器材料焊接特性。通过对BFe30-1-1管子与管板,在纯氩、氢-氩混合两种不同气体保护条件下的焊接工艺试验,以及在不同气体保护下的焊接工艺参数的选择与优化,结果表明,采用自熔不填丝全位置脉冲氩弧焊焊接方法,在氢-氩混合气体保护条件下,BFe30-1-1凝汽器管子与管板焊接,焊缝成型好,质量高;以合理工艺参数匹配焊接的试验件,经各项检验均已合格,完全达到设计要求。

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。