BFe10-1-1合金K-TIG焊接接头的组织和性能

采用Keyhole TIG(K-TIG)焊接工艺开展了10 mm厚BFe10-1-1铜合金板的焊接试验。结果表明:采用K-TIG焊实现了单面焊双面成型,焊缝成型美观,接头焊缝截面无气孔、未熔合、裂纹等缺陷;焊缝区主要为枝晶状α组织,由熔合线向焊缝中心生长延伸;母材区和热影响区的组织是孪晶状的α相,且热影响区距离焊缝越近,其晶粒尺寸越大。焊缝区的硬度值较高,从焊缝到母材的硬度值先降低再增加,近熔合线的焊缝区和打底焊缝上部区域出现轻微软化。接头平均抗拉强度为346.5 MPa,断裂位置为母材;在α=180°、d=4 t条件下进行侧弯测试,未发现裂纹。

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．

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%。

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。

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。

采用空心锭挤压BFe10-1-1铜合金管材的数值模拟

采用有限体积法,对BFe10-1-1铜合金空心锭经"镦粗-穿孔"挤压无缝管的变形过程进行了3D数值模拟分析,模拟结果与生产实际吻合良好。研究表明,穿孔变形过程中,空心锭内孔壁逐渐闭合,使氧化层进入管壁,是形成挤压管夹杂、分层等缺陷的主要原因;通过改进穿孔针前端结构,可以有效防止空心锭内孔壁氧化层进入管壁。

基于晶界图像的白铜BFe10-1-1合金耐蚀性预测模型

白铜BFe10-1-1合金的晶界特征分布决定了它的耐腐蚀性,为了调控晶界特征分布来提高其耐蚀性,利用电子背散射衍射技术分析了不同Y含量的BFe10-1-1白铜合金的晶界特征分布。基于晶界的连通性和三叉界角提出了晶界图像特征的数值计算方法,建立了白铜BFe10-1-1合金耐蚀性预测模型,结合模拟海水腐蚀实验研究了晶界图像特征及其对合金耐蚀性的影响。结果表明:晶界的连通性越好,BFe10-1-1白铜合金耐蚀性越差;三叉界角个数过多会导致晶界比例增大,合金耐蚀性变差;相比于前两者,三叉界角角度分布对合金耐蚀性影响程度更大;耐蚀性预测模型的准确率为81.88%,模型预测值与耐蚀性真实值之间一致性较好。

基于修正Johnson-Cook本构模型的BFe10-1.6-1白铜合金高温流变行为

为了研究BFe10-1.6-1白铜合金的高温流变行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度分别为1023、1073、1123、1173、1123和1273 K,应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1.0和10 s^(-1)的条件下对BFe10-1.6-1白铜合金进行了热压缩试验,建立了BFe10-1.6-1铜合金的Johnson-Cook本构模型。利用试验应力-应变数据建立了Johnson-Cook本构方程和修正Johnson-Cook本构方程。将所建立的方程预测的流变应力与试验数据进行了对比。引入相关系数R和平均绝对相对误差e_(AARE)验证了修正Johnson-Cook本构方程的准确性。R和e_(AARE)值分别为0.985和6.57%。结果表明,修正Johnson-Cook本构模型能够精确预测大多数变形条件下的流变应力。BFe10-1.6-1白铜合金的主要高温软化机制为动态回复。

BFe10-1-1合金的热压缩变形行为与本构关系研究

采用Gleeble-3500热模拟实验机,研究了BFe10-1-1合金在变形温度800~1000℃、应变速率0.01~15s-1条件下的等温热压缩流变应力行为。结果表明,该合金的流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而降低。求解得到了该合金的材料常数如下:结构因子A为1.405×10^12、变形激活能Q为305.2kJ/mol、应力指数n为7.728、应力水平参数α为0.0139MPa-1。应变速率和变形温度对合金流变应力的影响可用包含Arrhenius等式的Z参数表示。

BFe10-1.6-1白铜合金高温变形行为及修正非线性回归本构模型

利用热压缩实验研究了BFe10-1.6-1白铜合金在变形温度为1073~1273 K和应变速率为0.001~10 s^(-1)条件下的热变形行为。根据热压缩实验的真应力-真应变数据,建立了该合金的修正非线性回归本构模型。结果表明,BFe10-1.6-1白铜合金在高温热压缩过程中具有明显的动态软化特征,随着变形温度的升高和应变速率的降低,流变应力减小。合金的应变速率敏感指数m为0.096,热变形激活能Q为430.1 kJ·mol^(-1),因此BFe10-1.6-1白铜合金为应变速率和变形温度敏感型材料。引入相关系数R和平均相对误差e对所建立的本构方程进行验证,结果表明,修正非线性回归模型对BFe10-1.6-1白铜合金热变形流变应力具有较高的预测精度和可靠性。

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铜合金的热压缩本构方程

采用圆柱试样在Gleeble-3500数控热力模拟试验机上对BFe10-1-1铜合金进行等温压缩变形试验,研究了此合金在温度850℃、900℃和950℃以及应变速率0.01s-1、0.1s-1、1s-1和10s-1等不同变形条件下的热力学行为.结果表明:高温变形条件下,变形温度、变形速率以及变形程度对该合金的流变应力的影响显著.流变应力随变形温度的升高而变小,随变形速率的增大而变大,且当变形超过临界应变时,金属晶粒会发生明显的动态再结晶.并由此构建了该铜合金包含Arrhenius公式和Zener-Honllmon参数的流变应力本构方程.

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。

BFe10-1-1合金动态再结晶行为

采用MMS^（-1）00热力模拟试验机对BFe10-1-1合金进行热压缩实验,研究了在温度800-1000℃和应变速率0.01-10 s^（-1）下的动态再结晶行为。基于加工硬化率对合金的应力应变进行分析,得到BFe10-1-1合金的动态再结晶临界应变。结果表明,BFe10-1-1合金在实验条件下发生了回复与动态再结晶,850℃时,0.01-10 s^（-1）下动态再结晶临界应变分别为0.106、0.109、0.103、0.099和0.089,即相同温度下,高的应变速率比低的应变速率先发生动态再结晶;1 s^（-1）时,80-1000℃对应的临界应变分别为0.111、0.103、0.094、0.097和0.096,即随着温度的升高,临界应变数值减小,动态再结晶提前;临界应力随应变速率的减小和变形温度的升高而减小。

BFe10-1-1合金热加工特征与模拟分析

采用轧机对阶梯试样热轧,MMS-100热力模拟实验机对圆柱试样热压缩,研究了BFe10-1-1(简称BFe10)合金在变形量为10%~50%下的组织特征及其在一定条件下压缩后的形貌特征,获得其真应力-应变曲线;利用有限元仿真软件ANSYS对材料的热压缩变形过程进行仿真,研究了热变形过程中合金的应力-应变分布特征。结果表明,BFe10合金铸态枝晶在高温下发生长大,且温度越高,晶粒生长尺寸越大,850℃时,枝晶根部出现断裂现象,开始分散游离成独立的小岛;在压下量达到30%时发生动态再结晶,且动态再结晶晶粒优先在晶界处形成;BFe10合金压缩时其应变分布不均匀,心部最大向两侧逐渐减小。

BFe10-1-1合金变形抗力的研究

采用Gleeble-3500热模拟机对BFe10-1-1合金进行热压缩实验。研究了其在变形温度800~1000℃、应变速率0.01~15s^(-1)和变形程度0.1~0.6下的变形抗力。结果表明:变形抗力随变形温度的升高而降低;随着变形程度增加,变形抗力不断增大;变形抗力随着变形速率的增加而增加。通过数学模型对合金在不同塑性变形下的变形抗力进行了拟合,对数学模型进行了回归分析,其预测精度较高,具有较好的曲线拟合特性。

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%.

BFe10-1-1铜镍合金熔炼新工艺研究

本文通过实验论述了一种利用铜镍合金物料生产BFe10-1-1铜镍合金产品的熔炼方法,从熔炼原料配比、补偿量、熔炼温度、除气及杂质控制等方面研究了BFe10-1-1铜镍合金熔炼工艺,对于确保生产合格BFe10-1-1铜镍合金产品具有重要意义。

BFe10-1-1合金管材连续定向凝固制备工艺及组织力学性能

采用真空熔炼、Ar气保护下拉式连续定向凝固方法制备了BFe10-1-1合金管材,确定了可获得表面光洁合金管材的工艺参数范围,并对不同制备工艺下合金管材的组织和力学性能进行了研究.结果表明,当冷却水流量、冷却距离和冷却水温度保持不变(分别为900 L/h,8 mm,25℃)时,在熔体温度1250—1280℃和下拉速度0.15—0.45 mm/s的范围内,合理匹配工艺参数,制备了直径10 mm、壁厚1.7 mm,内外表面光洁的柱状晶组织BFe10-1-1合金管材.微观偏析分析表明:主要合金元素中Ni和Fe是负偏析元素,主要富集于枝晶干,而Mn是正偏析元素,主要富集于枝晶间.与普通铸造相比,连续定向凝固方法制备的BFe10-1-1合金管材的偏析程度获得较大改善.合金管材室温拉伸呈典型的韧性断裂,延伸率达到49%,具有优良的塑性变形性能.试样的抗拉强度为212 MPa,显著低于普通铸造合金,有利于合金管材的后续加工成形.

利用本构方程和加工图表征BFe10-1-2白铜合金的热变形行为（英文）

为了获得BFe10-1-2白铜合金的合理热变形工艺参数,通过热模拟压缩试验对该合金的高温变形行为进行了研究。试验温度为1023～1273 K,应变速率为0.001～10 s-1。通过流变曲线分析、动力学分析及加工图对BFe10-1-2白铜合金的高温变形行为进行了表征,计算出BFe10-1-2白铜合金在热压缩变形过程中的激活能为425.299 kJ/mol。通过Zener-Holloman参数以及真应变建立了BFe10-1-2白铜合金的本构方程用以描述该合金的高温流动应力。对计算的流动应力值与试验值进行了对比,结果表明：本构方程可以准确描述该合金的高温流动行为。此外,基于动态模型,建立了BFe10-1-2白铜合金的热加工图,并通过宏观及微观组织分析对加工图的准确性进行了验证。