表面喷丸及退火处理对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢组织与性能的影响

为实现强韧化,对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢进行了表面喷丸及退火热处理。采用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等手段分析了喷丸以及喷丸结合退火处理对TWIP钢显微组织结构的影响,并利用显微维氏硬度计和万能材料试验机对原始样品、喷丸以及喷丸结合退火处理样品的硬度分布、力学性能及加工硬化行为进行了研究。分析结果表明,喷丸可在TWIP钢表面引起强烈的塑性变形,并形成包含60~100 nm大小的位错胞块的强烈形变层和包含微纳尺度形变孪晶结构的过渡层。该纳米-微米尺度的晶粒尺寸梯度结构可以将TWIP钢表面强烈形变层的硬度显著提升至366 HV0.1,并在残余压应力联合作用下使试样的屈服强度提升至485 MPa,均远高于初始样品的对应值。但受喷丸引起的表面粗糙和强烈形变层纳米晶塑性低的影响,其断后延伸率仅为41.8%。退火处理后,喷丸样品中的形变组织发生回复与再结晶,其中强烈形变层位置的再结晶晶粒尺寸为1~3μm,硬度也降低至215 HV0.1。所形成的微米-微米尺度晶粒尺寸梯度结构试样的屈服强度降低至261 MPa,但延伸率增加至65.3%。晶粒尺寸梯度结构有助于增加TWIP钢屈服与抗拉强度,但不利于延伸率的提升。

Fe-3%Si大尺寸合金单晶的制备及磁感系数的计算

以取向Fe-3%Si合金热轧板为原材料,采用二次再结晶法制备了尺寸大于200 mm的合金单晶。随机选取3个单晶样品剪切成7个与轧向成不同角度、尺寸为50 mm×50 mm的样品,分别对所选样品进行单晶定向,并对每个样品的横、纵向磁性能进行了测量。以单晶定向结果为依据,计算每个单晶在晶体学坐标架下的极角和辐角,提出了一种单晶磁感系数的计算方法,并基于该方法以单晶磁性能实测值及其在晶体学坐标架下的极角和辐角为输入条件,测算了Fe-3%Si合金单晶磁感应强度系数并验证了其可靠性。采用该方法对{110}晶面平行于板面的任意方向单晶的磁感应强度进行了计算,为开展多晶材料磁性能计算提供了理论依据。

Fe-3%Si合金薄带连铸板热处理过程层状异构组织演变的相场模拟研究

本研究基于Fe-3%Si合金铸轧板材组织特征,构建了不同类型柱状晶/等轴晶层状异构组织相场模型,实现了界面曲率为驱动力的情况下层状异构组织的高温粗化过程模拟,量化分析了层状异构特征对铸轧组织演化过程的影响规律。研究表明,由于晶粒长径比对晶粒尖端曲率的影响,当初始状态下柱状晶长径比较高时,在界面曲率的驱动下最终会形成等轴化的多晶组织;反之则等轴化程度减小。明确了不同类型异构组织演化特征,相同退火时间下组织的等轴化程度受其层状异构特征的影响,这一现象的本质是等轴晶通过自身演化引起柱状晶两端曲率变化,诱发柱状晶间的相互“吞噬”并发生等轴化,柱状晶则在部分结构的组织中生长至带钢表面后停止生长,最终保持柱状特征。本研究进一步加深了对铸态薄带中初始凝固组织在后续热处理时演化过程的认识,对硅钢制备工艺优化具有重要的理论指导意义和实际应用价值。

基于MIKE 3模型计算航道工程装舱溢流施工流失量

装舱溢流施工后输挖泥沙工程量统计时会包含沉落到航道范围内的泥沙,而落到航道范围外的泥沙无法确定,因此项目验收时根据航道体积计算的输挖工程量会远小于挖泥船实际作业时的工程量。依托盘锦港荣兴港区10万吨级航道工程,采用MIKE 3水动力数值模拟软件,搭建工程区潮流泥沙模型,计算出落到航道范围外的溢流泥沙流失量。结果表明,本方法能计算出整个施工期的装舱溢流施工流失量,对施工方统计实际施工量有重要意义。

高速铣削Ti-10V-2Fe-3Al的刀具磨损试验研究

针对切削加工Ti-10V-2Fe-3Al钛合金时刀具磨损迅速、加工效率低的问题,开展硬质合金刀具高速铣削Ti-10V-2Fe-3Al的刀具寿命试验,以研究刀具的磨损机理,分析刀面磨损的发展以及对切削力的影响。利用扫描电子显微镜观察了后刀面磨损区域的微观形貌并对元素成分进行了能谱分析。实验结果表明:高速铣削Ti-10V-2Fe-3Al时硬质合金刀具的磨损形式为后刀面带状磨损与局部崩刃,伴有明显的切屑黏附与热裂纹;磨损区域有工件材料的元素向硬质合金内扩散的迹象出现;切屑流的黏附与撕扯导致硬质合金的颗粒脱落,切削刃逐步退化为洼形区域,其与后刀面交界的棱边代替原切削刃进行切削直至剥落。

3D激光扫描在建设项目水土流失量监测中的应用性探讨

3D激光扫描作为一种新兴的测绘工具,近几年也开始被引入到水土流失侵蚀监测中。将3D激光扫描仪应用于典型的点状、线状建设项目中水土流失量的监测,同期开展常规钢钎监测比对,结果表明:与传统钢钎法相比,3D激光扫描法在点状和线状工程中的平均相对误差分别为11.15%和8.25%,且3D激光扫描法更能全面而直观地反映水土流失发生发展过程,测量精度也更高,在建设项目水土流失量的监测上适应性良好。

应变速率对β固溶Ti-10V-2Fe-3Al合金应力诱发马氏体相变的影响

研究应变速率对β固溶处理的Ti-10V-2Fe-3Al合金应力诱发马氏体相变的影响。结果表明,随着应变速率由5×10-4 s-1增加到1 500 s-1,合金都发生应力诱发马氏体转变,且诱发应力随着应变速率的增加而增加。金相形貌及XRD分析显示,在所有的应变率下,合金拉伸后的微观组织均由针片状α″相和β基体相组成。应用热激活界面运动模型及拉伸过程的温度升高解释了随着应变速率的增加,诱发应力增加的现象。

Fe-3%Si钢CSP工艺轧制的热模拟试验

针对Fe-3%Si钢,根据CSP生产线的工艺特点,模拟现场CSP工艺条件进行加热、轧制和卷取热模拟试验,采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究Fe-3%Si钢在模拟CSP工艺热轧过程中的再结晶行为。结果表明,道次压下量为45%-40%-40%-20%-35%-35%的压下工艺条件下,获得的晶粒尺寸较为细小,动态再结晶完成较好;随着卷取温度的提高,晶粒平均尺寸减小,且卷取温度在650℃时,晶粒相对均匀。研究结果可为CSP工艺取向硅钢热变形行为的研究提供试验依据。

Ti-10V-2Fe-3Al合金热工艺的研究

利用Gleeble 15 0 0热模拟试验机以压缩变形方式研究了Ti 10V 2Fe 3Al合金热变形行为,并研究了经不同变形参数变形后两种热处理制度下微观组织的变化。研究结果表明,合金在β相变点以上或以下的变形时,变形速率和变形温度对合金的流变应力影响不同。在相变点以下变形时,相同应变下变形温度的选择并没有明显影响合金最终的微观组织,合金在变形过程中没有发生动态再结晶。具相同应变时,较高的应变速率比较低的应变速率更容易破碎合金中的初生α相。经过变形和热处理后,同一温度变形的合金在低应变速率下变形时比较高应变速率有较大的晶粒(相变点及以上)和较长的α相(相变点以下)。

VAR工艺参数对Ti-10V-2Fe-3Al铸锭凝固行为的影响

采用真空自耗电弧熔炼(VAR)工艺制备Ti-10V-2Fe-3Al铸锭,研究了熔炼电流和搅拌磁场等工艺参数对铸锭凝固行为的影响,并对真空自耗电弧熔炼过程中起弧、熔炼、补缩等阶段的凝固组织及熔池形貌进行了分析。结果表明,在未加搅拌磁场时,熔池较窄,铸锭组织粗大,而施加搅拌磁场后,熔池变宽且旋转明显,铸锭宏观组织中的晶粒变小;随熔炼电流增大,熔池加深,凝固组织中的晶粒变得粗大。

Ti-10V-2Fe-3Al合金热变形的研究

利用Gleeble3500热模拟试验机对Ti-10V-2Fe-3Al合金两种状态在不同变形温度及不同变形速率条件下的热变形行为进行了研究。结果表明,不同初始状态对合金的应力应变行为影响较大,经过固溶处理后在低于相变点变形时合金的流变应力比较高,但在高于相变点变形时流变应力没有明显差异;合金的应力指数与合金的状态和应变速率有关,大概以0.1s-1为界分为低应变速率和高应变速率两部分;合金的表观激活能与材料的状态、变形温度及变形速率有关。当两种状态下的合金在温度为650～800℃、应变速率为0.001～0.1s-1范围内变形时,β相内只发生动态回复,而α相除了发生动态回复外还可能发生动态再结晶;合金在相变点以上变形时只存在着单一的动态回复机制。

应用人工神经网络模型预测Ti-10V-2Fe-3Al合金的力学性能

采用人工神经网络方法建立了Ti-10V-2Fe-3Al合金机械性能预测的神经网络模型。模型的输入参数包括变形温度、变形程度、固溶温度、时效温度等热加工工艺参数和热处理制度。模型的输出为钛合金最重要的5个机械性能指标,即抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率和断裂韧性。与传统回归拟合公式相比,该模型具有容错性好、通用性强等优点。该模型可以预测Ti-10V-2Fe-3Al合金在不同热加工工艺参数和热处理制度下的机械性能,也可以用于优化热加工参数和热处理制度。

热轧变形对Ti-10V-2Fe-3Al合金组织和性能的影响

研究了形变温度、形变量以及双重时效工艺对Ti-10V-2Fe-3Al合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着形变温度的提高,在时效过程中析出的次生α相含量逐渐增加,合金强度升高;然而,当形变温度高于相变点时,初生α相对β晶粒的钉扎作用明显减弱,使得β晶粒迅速长大,导致合金的拉伸塑性明显下降;次生α相的体积分数主要决定于形变温度,因此应变量对Ti-10V-2Fe-3Al合金力学性能的影响较小。此外,相对于单重时效工艺,由于在低温时效(300℃×8 h)时发生ω→α转变,为次生α相提供了均匀的形核点,Ti-10V-2Fe-3Al合金在低温-高温双重时效工艺中获得了更加均匀、细小的α+β显微组织,使得拉伸强度获得比较大的提高。

TSCR工艺参数对Fe-3%Si钢带显微组织的影响

在实验室模拟薄板坯连铸连轧(TSCR)生产Fe-3%Si钢带,研究薄板坯连铸连轧不同工艺参数对Fe-3%Si钢带热轧和常化显微组织的影响.结果表明,TSCR工艺生产的Fe-3%Si钢带热轧显微组织沿板厚方向呈现组织不均匀性,1 200℃保温20 min,前两道压下量较大、道次递减的显微组织过渡层再结晶晶粒数较多且相对均匀细小,没有中心层拉长的条带组织,有利于二次再结晶的完善.显微组织平均晶粒尺寸与传统流程热轧平均晶粒尺寸相差1.5μm,具有几乎相同的位错形貌,头部和中部显微组织差别都很小.热轧显微组织质量决定了常化后显微组织的质量.

真空自耗电弧熔炼电流对Ti-10V-2Fe-3Al铸锭凝固组织的影响

研究真空自耗电弧熔炼(VAR)条件下熔炼电流对Ti-10V-2Fe-3Al合金凝固组织的影响,分析VAR熔炼中熔池内部的对流类型,基于安培定理,建立VAR熔炼条件下熔池中的洛仑兹力与电流、磁场及铸锭半径的关系。结果表明:熔炼电流较低时,浮力的影响占据主要地位,加速热量的散失,铸锭中组织细小;随着熔炼电流变大,熔池中电磁力(洛伦兹力)的影响逐渐占据主要地位,将表面的热量带入熔池内部,增大了温度梯度,使铸锭组织变得粗大。

TSCR热轧工艺参数对Fe-3%Si钢带织构的影响

在实验室模拟薄板坯连铸连轧生产Fe-3%Si钢带,从宏观和微观的角度研究了TSCR热轧工艺参数对Fe-3%Si钢带织构形成的影响。结果表明,实验几种热轧工艺制度,热轧板沿板厚方向均呈现织构的不均匀性,表面附近主要有〈101〉//ND,中心层主要有〈001〉//ND。不同工艺热带次表层织构组分基本相同,有{110}〈001〉Goss织构、{110}〈112〉brass织构和S织构,只是强度有所区别。铸坯以表面温度≥1000℃入加热炉,保温1200℃,保温20min,压下制度为70→42→22→12→7→4→2.5→2的试样,其次表层各织构组分及体积百分含量与传统工艺生产Hi-B钢的结果最接近。

Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si/SiC_P复合材料热加工工艺的研究

研究了多层喷射沉积Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si/SiCP复合材料的热加工工艺,以及不同工艺对其力学性能的影响。通过调整不同的工艺参数来获得最优化的工艺,并通过金相、X-射线、扫描电镜、透射电镜观察了在不同加工过程中复合材料的显微组织,分析了工艺参数对其加工性能以及最终力学性能的影响。结果表明,在490℃通过挤压后再轧制以及模压后再轧制的Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si/SiCP复合材料具有突出的室温性能和高温性能,热压后轧制得到的板材室温抗拉强度达620 MPa,315℃下抗拉强度达300 MPa,400℃下抗拉强度为185 MPa。分析认为其突出的室温性能和高温性能主要是得益于复合材料中的颗粒状SiC与基体的结合状况良好以及材料中弥散析出的Al13(Fe,V)3Si相、喷射沉积工艺得到的细小晶粒(约800 nm),并且通过大量变形形成晶粒内和晶界附近的位错缠结以及喷射原始颗粒边界氧化皮的破碎而产生的强化。

微细Fe_2O_3粉在Fe-2%Ni-1%Cu-0.6%C粉末冶金材料中的助烧结特性

在Fe-2%Ni-1%Cu-0.6%C混合料中加入了少量微细Fe2O3粉末作为烧结助剂,研究Fe2O3粉末的添加量对混合料的压缩性、烧结合金的密度和强度以及氧和碳含量等的影响,研究微细Fe2O3粉末对合金的助烧结行为。结果表明:混合料中Fe2O3含量大于0.3%(质量分数)时,会导致成形生坯密度下降;当Fe2O3添加量为0.3%时,烧结合金的密度最高,经1120℃烧结0.5和1 h后,合金的抗弯强度比同等烧结条件下未添加Fe2O3样品的分别提高6.5%和4.2%。少量Fe2O3粉在材料烧结时对碳含量损失率的影响较小,然而可以降低烧结体中的氧含量。在压坯的烧结过程中,Fe2O3还原后于750℃左右开始加速基体颗粒间的连结,虽然在1050℃以上时微细粉的助烧结作用减弱,但烧结体中孔隙更趋于球化。

时效处理对形变Cu-10Fe-3Ag组织及性能的影响

研究时效处理对形变Cu-10Fe-3Ag复合材料组织和性能的影响,分析合金元素Ag在时效过程中的行为规律和作用机制。结果表明,Ag能够促进γ-Fe在Cu基体中的时效析出,同时也降低了Fe纤维的热稳定性;随着时效温度的升高,形变Cu-10Fe-3Ag复合材料的硬度和导电率都是先增加后降低,在475℃时效6h,导电率达到58.4%IACS。合金的断口均为韧性断裂,随着时效温度的升高,韧窝有变小的趋势,合金的塑性变好。

时效处理对形变Cu-10Fe-3Ag原位复合材料组织及性能的影响

采用大气熔炼与形变原位复合的方法制备形变Cu-10Fe-3Ag原位复合材料。在不同温度时效6 h后,用SEM观察分析材料的显微组织;用XRD测定晶面间距的变化,分析合金元素Ag在时效过程中的行为规律和作用机制。结果表明:Ag能够促进γ-Fe在Cu基体中的时效析出,同时降低Fe纤维的热稳定性;随着时效温度的升高,形变Cu-10Fe-3Ag复合材料的硬度和导电率都是先增加后降低,在475℃时效6 h后,导电率达到58.4%IACS。合金的断口全是韧性断裂,随着时效温度的升高,韧窝变小。