冷拔Co40NiCrMo合金的显微组织和抗拉伸性能

对冷拔态Co40NiCrMo合金的微观组织、抗拉伸性能进行了研究。结果表明:经固溶和冷拔处理的Co40NiCrMo合金室温呈面心立方结构;冷拔过程的塑性变形为孪生和滑移,孪生为主要变形机制;孪晶细化和碎化是大变形量冷拔态Co40NiCrMo合金获得良好的综合力学性能的主要原因。

Co40NiCrMo合金本构关系的建立

根据Co40NiCrMo合金在THERMECMASTOR-Z热模拟机上进行等温压缩试验的数据,研究了Co40NiCrMo合金的本构关系模型,建立了以Zener-Hollomon参数和热变形参数为基本变量的Co40NiCrMo合金本构关系方程。绝大多数情况下误差仅为5%,误差最大值为5.8023%,误差大于5%的情况仅占试验规范的6%左右。所建立的本构关系能正确反映合金对锻造热力参数的动态响应特征,而且可以很好地描述不同应变、应变速率、温度时的应力特征。以Co40NiCrMo合金的金相试验为基础,研究热变形参数对Co40NiCrMo合金微观组织的影响规律,建立Co40NiCrMo合金在高温变形过程中的微观组织演化模型。建立的微观组织演化模型能够较好地反映热态变形时锻造热力参数对Co40NiCrMo合金显微组织演化过程和再结晶晶粒尺寸的影响规律。

热变形参数对Co40NiCrMo合金微观组织的影响

通过等温压缩试验和金相分析研究了变形温度、变形程度、应变速率对Co40NiCrMo合金微观组织的影响,研究结果表明:再结晶晶粒尺寸随着变形温度的增加而增大;随着应变速率的增大呈先减小后略有增大的趋势,再结晶体积分数随着变形程度的增加而增大,晶粒尺寸随着变形程度的增加而减小。

Co40NiCrMo合金强化机制

用电子拉伸试验机测定Co40NiCrMo高弹性合金固溶时效和冷拔时效样品的抗拉强度,用显微硬度计测定其硬度,用透射电子显微镜研究其固溶时效和冷拔时效的微观组织,并探讨该合金的强化机制。结果表明:冷拔引起的冷变形使Co40NiCrMo高弹性合金产生细小的形变孪晶,显著提高合金强度,并促使时效后的Cr、Mo、C等原子偏聚、形成铃木气团、有利于时效强化;但是未经冷变形,就没有这种孪晶,也不能时效强化。此外,孪晶形成的网络结构也可阻碍位错运动,从而提高合金强度。

热处理工艺对40CrNiMoA合金组织及力学性能的影响

为了提高矿用链轮耐磨性,延长其使用寿命,选取电渣离心铸造40CrNiMoA合金链轮件作为母材,研究热处理工艺对40CrNiMoA合金组织和力学性能的影响。采用正交试验法,研究不同热处理工艺对合金显微硬度、摩擦磨损及拉伸强度等力学性能的影响,并将测试结果进行极差分析和综合加权评分计算,得出最优热处理工艺参数,最后进行试验验证。结果表明,正交试验法得到的最优热处理工艺为880℃淬火0.5 h,600℃高温回火2 h,样品热处理后的组织主要为回火索氏体,维氏硬度为364 HV,抗拉强度为1166 MPa,磨损率为0.427×10^(-4)mm^(3)/(N·m);验证试验结果与正交试验分析结果相近,且热处理后的样品性能可达到使用要求。研究结果可为矿用链轮件热处理工艺提供理论依据,对有效解决链轮耐磨性和使用寿命问题具有参考价值。

低成本Fe_(60)(CoCrNiMn)_(40)富铁中熵合金的显微组织与性能

通过增加CoCrFeMnNi合金中的铁含量,制备了低成本富铁中熵合金Fe_(60)(CoCrNiMn)_(40)(原子分数/%),对其进行了1200℃×3 h均匀化处理、轧制和900℃×1 h退火处理,研究了该合金的显微组织、拉伸性能及耐腐蚀性能等。结果表明:试验合金由面心立方结构的单一奥氏体相组成,再结晶晶粒大小均匀,平均晶粒尺寸约为17.8μm,再结晶晶粒内出现退火孪晶;试验合金在室温下表现出优异的拉伸性能和应变硬化能力以及在NaCl溶液中显著的自钝化行为和优异的耐腐蚀性能,其抗拉强度为603 MPa,屈服强度为226 MPa,断后伸长率为81.6%,在NaCl溶液中的自腐蚀电位为-0.4616 V,自腐蚀电流密度为2.74×10^(-6) A·cm^(-2),电荷转移电阻为2.94×10^(5)Ω·cm^(2);与其他富铁多组分合金相比,试验合金的抗拉强度和断后伸长率更大,塑性应变高出10%以上,自腐蚀电流密度更低。试验合金的拉伸断口由均匀分布的韧窝组成,拉伸断裂方式为韧性断裂;在NaCl溶液中电化学腐蚀后,试验合金表面出现明显腐蚀坑,电化学腐蚀方式主要为点蚀。

Zr_(60)Ti_(40)合金铸造成形数值模拟及验证

以名义成分为Zr_(60)Ti_(40)的钛锆合金为研究对象,以简单圆筒结构铸件为载体,对不同铸造工艺及不同铸型材料的方案进行了数值模拟及试验验证工作。数值模拟结果表明,陶瓷型壳离心浇注及单浇口陶瓷型壳重力顶注方案金属液充型平稳顺畅,无溅射及汇流现象发生;金属液补缩效果良好,铸件内部无大尺度缩孔生成。试验验证显示,两种方案浇注出的铸件外观无冷隔等表面缺陷,内部未发现明显的大尺度缩孔、气孔、夹杂等缺陷,与数值模拟一致性较好。

调质态40NiCrMo7钢的高温性能

对含0.389%C、0.807%Cr、1.715%Ni和0.237%Mo(质量分数)的40NiCrMo7钢进行了850℃油淬、590℃回火。热处理后,对钢在250~550℃进行了拉伸试验和在400~550℃以160~500 MPa的应力进行了低周次蠕变试验。研究了钢的线膨胀量、平均线膨胀系数、高温拉伸性能和低周次高温蠕变性能随温度的变化。结果表明:随着温度从20℃升高至700℃,钢的线膨胀量先增大后减小再增大;随着温度从20℃开始升高,钢的平均线膨胀系数先增大后减小,在20~700℃钢的平均线膨胀系数最大;随着温度从250℃升高至350℃,钢的抗拉强度和屈服强度均下降,但塑性显示出相反的变化趋势;温度和应力对调质态40NiCrMo7钢的高温蠕变行为有显著影响,以相同应力在不同温度进行蠕变试验时,温度越高,蠕变越充分,而在相同温度以不同应力蠕变试验时,应力越大,蠕变越充分。

22Cr-32Fe-40Ni合金热变形行为

采用Gleeble-3800热模拟试验机对22Cr-32Fe-40Ni合金在变形温度为950~1150℃、应变速率为0.1~10 s^(-1)范围内进行了热模拟压缩试验,对材料在热变形过程中的流变特性和组织演变规律进行了研究。结果表明,在变形温度高于1000℃或应变速率小于1 s^(-1)时,材料的硬化效应和软化效应达到动态平衡;在变形温度低于1000℃或应变速率为10 s^(-1)时,材料以动态再结晶为主的软化效应占主导作用。通过应变硬化率曲线确定了动态再结晶临界条件,基于温度补偿Arrhenius方程建立了22Cr-32Fe-40Ni合金的热变形本构方程,热变形激活能Q为438.339 kJ·mol^(-1)。22Cr-32Fe-40Ni合金适宜的热加工区间为变形温度1040~1150℃,应变速率0.1~0.47 s^(-1)。

冷轧变形Co40NiCrMo微观组织和力学性能

采用金相显微镜、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和拉伸试验研究了冷轧变形对Co40NiCrMo合金显微组织和力学性能的影响。试验结果表明:Co40NiCrMo合金的冷轧变形方式主要是滑移和孪生;孪晶的交互作用使得合金的晶粒有效尺寸减小,组织细化;冷轧变形程度比较小时,合金的抗拉强度和屈服强度随着变形程度的增大急剧增加,相应地,延伸率显著下降;变形程度超过30%后,强度增加比较缓慢,延伸率也变化地很少;断口分析显示,冷轧变形程度对合金的断裂性能影响很大,随着变形量的增大,合金断裂由韧性断裂过渡到脆性断裂;孪晶的产生和孪晶的交互作用是合金变形强化的主要原因。

钛合金表面等离子喷涂Al_(2)O_(3)-40%TiO_(2)陶瓷涂层的高温摩擦磨损性能

目的研究温度对钛合金表面Al_(2)O_(3)-40%TiO_(2)陶瓷涂层摩擦磨损性能的影响,探讨涂层在高温下的摩擦磨损机理。方法采用大气等离子喷涂技术(APS)在TC4钛合金表面制备Al_(2)O_(3)-40%TiO_(2)(AT40)陶瓷涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)和能量分散谱仪(EDS),对AT40陶瓷涂层中的微观形貌和物相进行定性分析。借助维氏显微硬度计,研究AT40陶瓷涂层在常温下的截面显微硬度分布规律,以及高温下的显微硬度。采用多功能摩擦磨损试验机,测试AT40陶瓷涂层在200、350、500℃下的摩擦磨损性能,并进行原位在线自动3D形貌表征。结果AT40陶瓷涂层呈典型的热喷涂层状结构,各相分布均匀,涂层结构致密,平均显微硬度相较于TC4钛合金基材提高了81%。AT40陶瓷涂层在200、350、500℃下的高温硬度分别为513HV0.3、463HV0.3、448HV0.3。在200、350℃时,AT40陶瓷涂层的平均摩擦系数分别为0.18±0.02和0.38±0.03,磨损率分别为(7.8±0.01)×10^(–5)mm^(3)/(N·m)和(37.2±0.01)×10^(–5)mm^(3)/(N·m),涂层具有优异的抗高温摩擦磨损性能。500℃时,涂层的平均摩擦系数和磨损率分别为0.77±0.02和(134.4±0.01)×10^(–5)mm^(3)/(N·m),磨痕深度和磨损体积大幅增加,耐磨性能降低。结论AT40陶瓷涂层在200℃和350℃的磨损机制主要为微区脆性断裂,在500℃时的磨损机制表现为裂纹扩展引起的分层剥落和轻微磨料磨损。

高度稳定化β型阻燃钛合金Ti40的氧化和氧化层剥落机理

对高度稳定化β型阻燃钛合金 Ti40的氧化机理和氧化层剥落机理进行研究表明 :合金氧化增重随温度升高明显增加 ,至 10 5 0℃反而降低 ;6 0 0℃的氧化膜主要为 Ti O2 和 V2 O5 ,高于 70 0℃氧化 ,因 V2 O5 的挥发 ,氧化膜主要为 Ti O2 ,随温度升高 ,氧化物晶粒粗化 ,氧化膜疏松多孔 ,与基体黏附性降低 ,不低于 90 0℃时开裂和剥落 ,不低于 80 0℃氧化 ,氧化层疏松处还存在 Si O化合物 ,温度升高 ,Si O数量增多 ,由圆球形变为星形 ,至 10 5 0℃随氧化层剥落而消失 ;剥落后的基体氧化层仍为疏松状 ,有不连续分布的 Cr2 O3膜存在。同时还分析了 Ti40合金不抗氧化的原因及氧化机理 ,提出了氧化机理模型。在分析氧化膜内应力产生及内应力释放机制基础上 ,提出了 Ti40合金氧化层开裂、剥落机理。

Ti40合金的阻燃性能及其阻燃机理分析

采用ＤＣＳＢ法和金属液滴实验法评价Ｔｉ４０阻燃钛合金的阻燃行为，并初步分析影响钛合金抗燃烧的因素和阻燃机理。结果表明：Ｔｉ４０合金具有良好的阻燃性能；低熔点，高热导率和单一稳定β组织的钛合金具有良好的阻燃性能；推导出合金抗燃能力的表达式，该表达式表明抗燃能力还与实验条件和试样尺寸有关；提出了阻止燃烧的快速散热机理和中断氧输送机理。

Ti40阻燃钛合金的基础研究

阻燃钛合金具有重要的应用前景,Ti40合金是我国研制的新型阻燃钛合金。重点综述Ti40合金的基础理论研究结果,如变形机理、氧化机理、阻燃机理等。

基于加工图的Ti-40阻燃钛合金热变形机理研究

采用热模拟压缩试验研究了Ti-40阻燃钛合金在温度900℃～1100℃、应变速率0.01s-1～10s-1范围内的高温变形特性,发现合金的流动应力-应变曲线具有应力峰和流变软化特征,在高温、高应变速率下,出现不连续屈服现象。根据动态材料模型(DMM)建立的Ti-40合金加工图大致可以分为5个区域:(1)在温度900℃～950℃,应变速率大于1s-1时,易发生45o角剪切开裂,出现明显的剪切变形带,功率耗散率达最小值。(2)在温度1000℃～1100℃、应变速率大于1s-1时,易出现“豆腐渣”式和纵向开裂,大变形时出现局部塑性流动。这2个区域为流动失稳区,在制定热加工工艺时应尽量避免。(3)在高温(≥1050℃)、低应变速率区(≤0.1s-1),功率耗散率为46%～76%,达到最大值,呈现连续再结晶的特征。(4)在900℃～950℃、应变速率0.01s-1～0.1s-1区域内主要发生动态回复,功率耗散率为22%～32%。(5)在温度950℃～1050℃、应变速率0.1s-1～1s-1范围为再结晶区域,功率耗散率为36%～50%。结果表明,加工图是控制材料组织演变和优化工艺的一种有效手段。

Ti-40阻燃钛合金中的第二相

研究了 Ti- 40 (Ti- 2 5 V- 15 Cr- 0 .2 Si)阻燃钛合金中的第二相及其对合金性能的影响。研究结果表明 :固溶温度升高 ,Ti40合金中析出第二相的趋势增大 ;低于 85 0℃固溶 ,合金中没有第二相析出 ,高于 85 0℃固溶 ,合金中析出棒状α相和少量 Ti5Si3相 ;910℃固溶 +6 0 0℃时效 ,合金存在的第二相有α和 Ti5Si3相 ;86 0℃固溶 +6 0 0℃时效 ,合金仅存在 Ti5Si3相 ,固溶时效态存在的第二相对合金的性能没有明显影响 ;5 40℃ ,10 0 h热暴露 ,合金中存在粗大的各种形态的α相和 Ti5Si3析出物 。

阻燃钛合金Ti40的热加工与力学性能研究

研究了 Ti40 ( Ti- 2 5 V- 1 5 Cr- 0 .4Si)阻燃钛合金的热加工与力学性能的关系 ,运用扫描电镜( SEM)及能量散射谱仪 ( EDS)对其热压、室温及高温拉伸、热稳定及蠕变断口进行了形貌观察与微区成分定量分析。结果表明 ,多向大变形加工有利于 Ti40合金组织均匀性及力学性能的提高 ;Ti40合金具有一定的耐热性 ,且在不同试验条件下呈现不同的断裂特征 ;断口上存在的 Fe、C、O、S等杂质元素是导致合金过早断裂的内在原因 。

高度稳定化β型Ti40阻燃钛合金的动态再结晶行为

采用热压缩试验方法,对高度稳定化的β型Ti40阻燃钛合金的动态再结晶行为进行了研究。结果表明,Ti40合金的动态再结晶形核机制为亚晶形核、晶界弓出形核和位错塞积形核等多种机制;Ti40合金高温塑性变形后,空冷及850℃退火的再结晶晶粒呈现混晶现象;1000℃退火,再结晶晶粒充分长大,是完全再结晶的结构特征。

Ti40阻燃钛合金热变形的开裂预测(英文)

Ti40阻燃钛合金热变形困难且容易发生开裂。因此,研究该合金在不失效的情况下实现预期的变形就显得非常重要。本研究采用韧性断裂准则和有限元模拟相结合的方法,对Ti40合金热变形过程进行开裂预测。通过圆柱试样不同温度和应变速率的压缩模拟试验,发现在一定的变形条件下该合金会发生纵向开裂和剪切开裂。随后的有限元模拟获得了变形试样各个区间的应力-应变分布情况及演变过程,这被用来评价6种已有的韧性断裂准则对Ti40合金高温变形的初始开裂位置及损伤值预测的准确性。研究结果表明,只有Oyane韧性断裂准则能准确地预测试验范围内所有条件的Ti40合金的初始开裂位置和临界开裂值。

新型60Si40Al合金封装材料的喷射成形制备

利用喷射成形技术制备了60Si40Al合金新型电子封装材料。研究了各工艺参数对沉积坯件的影响,确定了较佳工艺参数。研究了材料的显微组织以及沉积态合金在加热保温过程中的组织转变规律,确定了热等静压温度,进行了热等静压致密化处理。研究结果表明:材料显微组织细小,一次硅相尺寸约为10μm,且均匀弥散分布,该材料的热膨胀系数为9×10-6～10×10-6/K,热导率约为110W/(m·K),是一种理想的电子封装材料。