钨极氩弧焊与激光熔覆修复的K403镍基高温合金导向器叶片组织与性能

K403镍基高温合金具有优异的室温和高温综合性能,广泛用于航空发动机涡轮叶片及导向器的制造。针对涡轮叶片长期服役于复杂工况产生的裂纹缺陷等问题,本工作先对钨极氩弧(tungsten inert gas,TIG)焊和激光熔覆两种工艺修复后的组织与拉伸性能展开对比分析,而后使用激光熔覆工艺修复叶片,并进行无损检测。利用OM、SEM观察微观组织、断口形貌,利用EDS进行相的成分分析。结果表明:TIG焊修复工艺在修复界面区附近易产生微裂纹缺陷,主要碳化物相和低熔点共晶组织引起;激光熔覆工艺修复区域的晶粒与组织更加均匀,微裂纹缺陷更易得到控制;激光熔覆工艺修复的试样综合力学性能明显高于TIG焊修复工艺的试样,且激光熔覆工艺具有较好的工艺稳定性,TIG焊修复工艺的室温拉伸强度为K403母材强度的69.22%,激光熔覆修复工艺室温抗拉强度达到了母材的87.44%,断口形貌显示修复区域的室温拉伸断口呈现出混合断裂特征,高温拉伸断口呈现出沿晶断裂的特征。修复区域的微裂纹、局部液相不足缺陷和碳化物是拉伸断裂的主要原因。激光熔覆修复工艺具有热源集中、热影响区小的优势,能够有效抑制修复区缺陷并细化微观组织,在叶片修复方面具有更大优势。使用激光熔覆修复工艺完成了叶片试车过程产生的边缘板裂纹损伤修复,经过荧光检测及煤油-白垩检测,满足相关使用要求。

K403壳体铸件熔模铸造工艺研究

分析了某机壳体铸件结构及熔模铸造的工艺难点,通过合理制定制模、制壳、熔炼浇注等工艺方案及参数,解决了在试制生产过程中出现的疏松、冷隔、尺寸超差、变形等铸造缺陷;改进后的工艺不但可提高该零件铸造质量,而且也为后续该类型零件的熔模铸造工艺开发及优化提供了参考。

不同方法制备K403镍基高温合金渗铝层的氧化行为研究

目的研究采用包埋渗(PCA)、料浆渗(SA)和化学气相沉积(CVD)3种方法,在Ni基高温合金K403上制备渗Al涂层的成分和结构差异及其对氧化行为的影响,为采用相关方法制备高性能渗Al涂层提供理论和实验指导。方法在K403上,采用3种方法在950℃下扩散渗Al,通过带能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析仪(TGA)分析不同方法制备的渗Al涂层的成分变化情况,以及对Al_(2)O_(3)生长机制的影响。结果采用SA、PCA、CVD3种方法扩散渗Al,均获得了β-NiAl涂层,其中来自K403合金基体元素(尤其是Ti)的掺杂情况各不相同,掺杂浓度按照涂层制备方法排列顺序为SA>CVD>PCA。在1000℃空气中恒温氧化,结果表明,CVD渗Al涂层的氧化速度最慢,PCA最快,SA居中。这是由于Ti的掺杂水平不同,导致涂层的氧化行为,尤其是亚稳态θ-Al_(2)O_(3)向稳态α-Al_(2)O_(3)的转变过程发生了变化。在氧化时,PCA渗Al涂层快速生长θ-Al_(2)O_(3)膜,适量Ti的掺杂致使CVD渗层α-Al_(2)O_(3)膜快速形成。虽然SA渗Al涂层在多数地方生长α-Al_(2)O_(3)膜,但过量Ti掺杂导致渗层析出较多大尺寸富Ti相,快速外氧化和内氧化使得涂层的总氧化速度居于另2种涂层之间。结论在K403上采用不同方法渗Al,合金元素的掺杂水平不同,使得制备的β-NiAl涂层的氧化机制发生变化。

K403合金高压导向叶片的组织及热疲劳机理分析

为了加快验证新工艺制造的K403合金高压导向叶片的可靠性,采用热冲击试验模拟叶片实际服役环境,分析了热冲击前后叶片的微观组织及热疲劳裂纹的萌生及扩展机理。研究结果表明,高压导向叶片经过781次热冲击后,枝晶的二次枝晶间距明显增加,γ基体通道变宽,γ′相含量由53%降低至45.1%。疲劳裂纹不仅从叶片表面应力集中部位萌生,叶身内部大块碳化物由于冷热循环作用而破裂也可形成裂纹源。疲劳裂纹扩展速率在热冲击中前期由于热应力得到释放从而逐渐减慢,在热冲击试验的中后期由于γ′强化相逐渐减少,使得裂纹扩展阻力减少,裂纹扩展速率加快。

SAE J403钢制驻车齿轮淬火层深度超声非线性表征

汽车电子驻车齿轮主要由SAE J403碳素钢制成,在其生产过程中,需要对SAE J403进行高频感应淬火过程,由于材料本身或淬火工艺上的差距,会造成齿轮表面形成不同厚度的淬硬层,从而影响齿轮的材料性能和力学性能。通过超声检测装置完成对不同淬硬层厚度碳素钢的信号采集,对采集的超声信号做频谱分析(快速傅里叶变换),获得超声信号基波幅值和二次谐波幅值计算出评定淬硬层深度的非线性超声系数。结果表明,随着淬硬层深度的增加,碳素钢的非线性系数呈现出不断上升的趋势。由此利用非线性超声系数实现对不同淬硬层厚度的碳素钢深度表征。

Ti预处理的SiC_(f)/SiC与镍基高温合金复合铸件的界面组织与强度

由SiC_(f)/SiC复合材料与K403镍基高温合金熔体制备的一体化铸件,冷却到室温时会出现自行断裂。通过采用Ti粉埋覆包渗工艺在1100℃下对SiC_(f)/SiC表面进行预处理,并在适当工艺下与K403镍基高温合金熔体进行陶瓷型精密铸造,成功实现SiC_(f)/SiC与K403镍基高温合金的一体化成形和界面的牢固结合。结果表明:Ti预处理层平均厚度为17μm左右,Ti向SiC_(f)/SiC渗透、扩散和反应,形成含TiC,Ti3SiC2,Ti5Si3Cx,SiC相的显微组织;经过与高温镍基金属液复合铸造后,预处理层演变成厚约120μm的界面反应层,其典型界面组织为Ni2Si+C+Al4C3+MC(M主要含Ti及少量的Cr,Mo,W)。预处理层的存在减轻Ni与SiC的有害石墨化反应,缓解高温金属液对SiC_(f)/SiC的热冲击,形成的界面反应层降低热膨胀系数失配造成的热应力,使得SiC_(f)/SiC与K403一体化铸件结合界面的室温剪切强度达到63.5 MPa。

四倍体少籽西瓜杂交新组合403×B15选育研究

四倍体少籽西瓜杂交新组合403×B15是2007年秋利用中小果型优良高世代四倍体自交系B15作父本,中果型四倍体西瓜403作母本,进行杂交配组筛选出的四倍体新组合,一般单果重3.0~3.5 kg,果实正圆形,表皮深绿有光泽,布有隐暗花纹,皮质坚韧,皮厚1.0~1.2 cm,果肉鲜红色,汁多,清甜爽口,剖面光滑,纤维黄筋少,中心可溶性固形物含量11.2%以上;中熟品种,全生育期春造90~100 d,秋造65~80 d。2009~2010年,连续2年进行露地爬地、大棚立架栽培品比试验和多点生产栽培示范试验。结果表明,露地爬地品比试验平均产量分别为31 775.9和34 377.2 kg/hm2,分别比对照黑美人增产14.2%和21.3%;大棚立架栽培品比试验平均产量分别为50 274.0和47 401.2 kg/hm2,分别比对照黑美人增产22.3%和15.8%;多点生产栽培示范试验平均产量32 124.0~48 499.5 kg/hm2,比对照品种黑美人增产14.0%~23.7%。该组合适宜露地爬地和大棚立架栽培。

改型403钢热加工工艺的优化

利用Gleeble-3180热模拟机对403(改型)钢进行了热压缩实验,绘出了其真应力—真应变曲线,并研究了在不同变形温度和应变速率条件下材料的动态再结晶规律。推荐一种热加工优化工艺:1050～1190℃区间内变形,同时应变速率应控制在0.1s-1以下,以确保高的能量耗散效率,金属稳态流动,尺寸均匀的再结晶晶粒以及高温压缩时少量的δ铁素体。

露地黄瓜新品种北京403的选育

北京403是一个高产、抗病的露地黄瓜一代杂种。其母本为自交系96-Ch4,父本为96-55。该品种较耐热,抗霜霉病、白粉病和CMV等病害;植株生长势强,以主蔓结瓜为主,第5～7节着生第1雌花,其后每隔2～3节出现1个雌花。瓜色深绿、有光泽,长约33cm,单瓜质量200～250g,中刺瘤,白密刺,质脆味甜;每667m2产量4000～5200kg。目前已在北京、河北、辽宁、陕西、山西等地推广。适于北方和南方部分地区春季露地栽培。

优良甜玉米自交系‘403-11’的选育及利用

‘403-11’是以‘华珍’为基础材料选育的优良甜玉米自交系,在此论述了其选育经过、育成品种的主要特征特性、配合力分析及种子繁育技术等,旨在为选育优良甜玉米自交系和选配杂交种提供参考。

播期和栽插密度对晚稻鄂粳403产量及农艺性状的影响

研究了播期和栽培密度对晚稻品种鄂粳403产量构成因素的影响。结果表明,鄂粳403在湖北省作双季晚稻种植最适播期为6月18-25日,中上等肥力水平下的适宜栽培密度为37.5万~45.0万穴/hm^2。

热处理工艺对403Nb钢组织与蠕变性能的影响

为扩大403Nb耐热钢的使用范围,比较研究了热连轧及热处理态403Nb钢的组织及蠕变性能。结果表明:403Nb钢在高温轧制时发生了动态回复及动态再结晶,组成相包括:α-Fe、Cr23C6及少量的NbC。其中,碳化物颗粒粗大,分布不均。经1050℃淬火后,获得了板条马氏体及残留的NbC。随着淬火温度的提高,晶粒有所长大,当温度达到1150℃时,出现较多沿晶界分布的δ铁素体。采用优化的热处理工艺,即1100℃淬火、650℃回火时,在原马氏体板条内及板条间弥散析出大量纳米级以Cr23C6为主的碳化物,此时,钢的使用温度及蠕变寿命可大幅度提高。文中阐述了钢组织的形成机制。

D403树脂从盐湖卤水中提取硼酸的探索试验

中国很多的盐湖卤水中都富含大量的硼矿资源,使用硼特效离子交换树脂从中提取硼酸是利用盐湖卤水中硼矿资源的一条重要途径。针对D403型硼特效离子交换树脂从盐湖卤水中提取硼酸的性能进行了探索试验,考察了该树脂对卤水中硼的吸附性能、洗脱性能,以及对卤水中钙镁等杂质离子的吸附洗脱性能。结果表明,D403树脂对卤水中硼的吸附量较低,但其在盐酸中的洗脱性能较好;对卤水中钙镁等杂质离子的吸附量不大,较易被去离子水洗脱。

AISI403马氏体不锈钢的热变形特性研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对AISI403马氏体不锈钢进行高温热压缩实验,结合金相组织观察,对其流变应力进行了研究。结果表明:403钢在950～1150℃,应变速率为0.01～0.1s-1的条件下,发生了较明显的动态再结晶;利用Zener-Hollomon参数的双曲对数函数能较好地描述403钢的流变行为;经回归得到了403钢峰值应力σP的表达式和热变形激活能Q值;通过热加工图的建立获得最佳热变形条件及预测流变失稳区。

403Nb钢高温热压缩变形条件下的流变应力研究

采用Gleeble-3500热模拟实验机进行了403Nb钢的高温热压缩实验,并对其流变应力进行了研究。实验结果表明,温度在1100℃～1150℃,应变速率在0.01s-1～0.1s-1时,403Nb钢在热压缩实验中发生了明显的动态再结晶;用Zener-Hollomon参数的双曲对数函数能较好的描述403Nb钢的流变行为;经回归得到了403Nb钢峰值应力σP的表达式和热变形激活能Q值。

热变形403Nb钢的再结晶动力学

采用Gleeble3500热模拟试验机对403Nb马氏体叶片钢在单道次和双道次热压缩条件下的再结晶动力学行为进行了研究。经过计算得出了403Nb钢热压缩变形时的流变应力方程、静态再结晶动力学方程、静态再结晶晶粒尺寸模型以及亚动态再结晶动力学方程。403Nb钢在1100℃-1150℃,应变速率在0.01-1s^-1的条件下,发生较明显的动态再结晶。在变形组织中有细小孪晶生成,孪晶尺寸为30-100 nm。

晚粳稻新品种鄂粳403的选育与栽培技术

鄂粳403是湖北省农业科学院粮食作物研究所以武大99155作母本、闵恢128/3402 F8作父本进行杂交,经系谱法选育而成的常规粳稻新品种。该品种农艺性状好,熟期早,产量高,米质优。介绍了鄂粳403的选育经过、主要特征特性及栽培技术要点。

K403合金燃气轮机涡轮导向器精铸工艺研究

介绍了采用无余量整体精密铸造技术研制K403合金燃气轮机涡轮导向器的过程,并对该铸件的铸造工艺进行了系统的研究。结果表明,通过快速成型技术来制造蜡模,大大缩短了精铸件的研制周期,降低了生产成本;采用联合注入式浇注系统,浇注时使用较高的浇注温度和型壳温度,浇注出的铸件冶金质量优良,满足了设计和使用的要求。

K403合金连续CO_2激光熔覆层质量控制

在K403高温合金的基体上,采用连续CO2激光器熔覆商用司太立合金,分析了激光熔覆层的组织特征和熔覆层熔合质量。结果表明,熔覆层组织由柱状树枝晶和细小等轴晶等构成;良好的熔覆质量与激光熔覆线能量有关,当线能量为200～320 J/mm时可以获得熔合界面良好,无裂纹的熔覆层;熔覆层裂纹与K403合金中沿晶分布的低熔点共晶及碳化物有关。