含Nb管线钢动态再结晶特性的实验研究

为了消除利用CSP技术生产管线钢时较易出现的混晶缺陷,在Gleeble - 15 0 0热模拟实验机上对X6 0含Nb管线钢进行了高温压缩变形实验,研究了变形条件对其动态再结晶行为的影响,从而为利用CSP技术生产X6

含Nb管线钢织构和强化机制的研究

利用透射电镜、X射线和化学相分析等方法研究热连轧轧后冷却和卷取过程中板卷组织和性能的变化。发现:晶粒细化为主要强化项,位错亚结构次之;铌的加入主要抑制奥氏体的再结晶。用X 射线线形分析法来估算位错亚结构的变化,提出了位错亚结构强化项用 K_DR_Z(?)^(-1/2)来表示,代替了位错强化项σ_d 和亚晶强化项CK_Sl^(-1/2),式中:K_D 为位错亚结构强化系数;R_z为强化取向因子,(?)为平均位错胞尺寸(即相干散射区尺寸)。进一步提出了估算屈服强度新的表达式:σ_y=σ_i+σ_s+[σ_p^2+(K_DR_Z(?)^(-1/2)]^(1/2)+K_(yd)^(-1/2)

Nb管增强Cu-Nb多芯复合线材的制备及性能表征

采用集束拉拔技术和热处理技术制备出了Nb管增强Cu-Nb多芯复合线材,当复合线材线径为?1.7mm时,其抗拉强度接近1.2GPa,导电率为74%IACS。分别对?2.5、?2.2、?2.0、?1.7mm的Cu-Nb-Cu多芯复合线材的形变取向、微观结构及力学性能和导电性能进行了表征。探讨了冷加工变形量对Cu-Nb-Cu多芯复合线材微观组织及性能影响的机理。

L360NB管线钢连续冷却转变(CCT)曲线的测定和冷却速度对组织的影响

用Gleeble-1500热模拟试验机测定了L360NB管线钢圆铸坯(/%:0.14C、0.32Si、0.14Mn、0.020Ti、0.010V、0.038Nb、0.040Al)的连续冷却转变(CCT)曲线,并用光学显微镜观察了0.1～50℃/s冷却速度的组织。结果表明,当冷却速度为0.1℃/s时,钢的组织主要为板条贝氏体和准多边形铁素体,有少量针状铁素体,当冷却速度≥1.0℃/s,准多边形铁素体减少,板条状贝氏体和针状铁素体增加;当冷却速度≥10℃/s时试样的组织主要为板条状贝氏体和针状铁素体,准多边形铁素体很少,在50℃/s时未观察到块状准多边形铁素体,说明Nb、V、Ti复合微合金化促进贝氏体形成。

X80高Nb管线钢组织与性能分析

总结回顾了X80高Nb管线钢的研究和发展,对其冶金设计、化学成分、显微组织结构、各项力学性能以及应力腐蚀行为、焊接性等进行了分析,并讨论了X80高Nb管线钢在应用中需要进一步研究的几个技术问题。通过低C高Nb合金化设计,可获得细小的针状铁素体组织,保证材料成分的同时具有很高的强度和良好的韧性。高温轧制技术(high temperature processing,HTP)的采用,不仅满足X80管线钢的技术条件要求,而且可以显著降低生产成本,有利于实现石油天然气更加高效经济的输送。

本钢高Nb管线钢X70生产实践

简单介绍了本钢供印度 PSL 公司3万 t 高 Nb 无 Mo 管线钢 X70添加化学元素的作用原理及生产工艺流程,通过开发高 Nb 代替 Mo 的高级别管线钢技术,钢卷力学性能、冲击韧性、焊接性能均满足客户要求,吨钢降低成本800～1000元,取得了经济效益,同时缓解我国的 Mo 危机,实现我国稀有贵重金属的可持续发展。

含Nb管线钢针状铁素体相变动力学研究

采用Gleeble 3500热模拟试验机,研究含Nb管线钢连续冷却过程中的针状铁素体转变行为。将试样加热到1 050℃奥氏体化,冷却至850℃并分别保温0,300,600,1 200 s后冷却到室温。根据热膨胀曲线,采用杠杆定律绘制了相转变量-温度曲线,建立含Nb针状铁素体相变Jeziorny动力学方程。结果表明:随保温时间的增加,由于Nb(C,N)的析出,Nb(C,N)颗粒为针状铁素体提供更多形核位置,提高相变温度,促进针状铁素体转变,抑制贝氏体转变,最终由贝氏体、针状铁素体的混合组织转变为针状铁素体组织;相变开始时间减少,同时相变完成时间缩短,针状铁素体体积分数增加。

焊接热循环下Nb原子非平衡晶界偏聚行为的动力学建模

采用Gleeble-3500型热模拟机,对3种不同Nb含量(0.180%、0.085%、0.025%)的HSLA钢在不同冷却速率下的焊接热循环过程进行模拟,借助电子显微探针(EPMA)技术对Nb原子的非平衡晶界偏聚行为进行表征,得到了不同Nb含量和冷却速率下晶界处Nb原子偏聚量,基于非平衡晶界偏聚动力学理论,计算得到空位形成能为1.403 eV,同时确定了Nb含量分别为0.180%和0.085%钢中Nb原子非平衡偏聚的临界时间常数分别为7.59×10^(3)和6.0×10^(3)。进一步将Nb原子-空位复合体的扩散系数作为变量,计算并修正得到了其与等效时间的函数关系,最终建立了焊接热循环条件下Nb原子非平衡偏聚的修正动力学方程。

Nb纳米颗粒对Sn58Bi/Cu接头组织及性能的影响

【目的】旨在探究Nb纳米颗粒含量对Sn58Bi/Cu接头时效过程中组织及性能的影响,改善接头组织及性能。【方法】利用扫描电镜、能谱分析、XRD分析等分析方法,观察Nb纳米颗粒含量对Sn58Bi/Cu接头微观组织的影响规律;采用万能力学试验机测试分析Nb纳米颗粒含量对Sn58Bi/Cu接头抗剪强度的影响。【结果】研究结果表明,Nb纳米颗粒可促使Sn58Bi/Cu焊缝内生成细小Nb_(3)Sn化合物,恒温时效过程中可减缓焊缝组织粗化,降低接头界面金属间化合物(Intermetallic compound,IMC)层生长速率,抑制界面Bi相偏析,减少界面气孔、裂纹等缺陷,提高接头服役性能;恒温时效温度120℃时,当Nb纳米颗粒添加量(质量分数,%)为0.9%时,Sn58Bi-0.9Nb/Cu接头界面IMC层生长速率为0.13μm^(2)/h,较相同时效条件下Sn58Bi/Cu接头降低45%;时效15 d后,Sn58Bi-0.9Nb/Cu接头抗剪强度为9.3 MPa,较相同时效条件下Sn58Bi/Cu接头提升84%。【结论】经研究,Sn58Bi-0.9Nb/Cu接头抗剪强度较高。

Nb对EA4T钢表面激光熔覆Fe基涂层组织与性能的影响

通过在EA4T钢表面激光熔覆Fe-Cr-Ni-Nb粉末,研究不同Nb含量对熔覆层的微观组织和力学性能的影响规律。利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析熔覆层的组织形貌,采用显微硬度计和冲击试验测试熔覆层的硬度及冲击韧性。结果表明:在不同Nb含量的熔覆层中,主要由奥氏体、FeNi固溶体和(Cr、Fe)7C3组成;随Nb含量的增加,熔覆层的晶粒尺寸呈现细化现象。但与不含Nb的熔覆层相比,当添加Nb元素后,熔覆层的拉伸强度和屈服强度均得到显著提高,0.3%Nb、0.6%Nb和0.9%Nb熔覆层试样的平均拉伸强度分别提高了42.5%、37.7%、13.1%,平均屈服强度分别提高了26.5%、18.9%、14.1%,均明显高于基体。此外,熔覆层的冲击韧性也随着Nb含量的增加而得到提高,与未添加Nb的熔覆试样相比,平均冲击功分别增加8.3%、9.4%、26.4%。综合来看,Nb含量为0.9%的熔覆层综合力学性能最好。

Nb掺杂二氧化钛纳米管电子结构第一性原理计算

TiO_(2)纳米管的结构高度定向且紧密堆积,具有比表面积大、吸附能力强等优点,被广泛应用于光电催化等领域。为了进一步改性TiO_(2)纳米管,本工作通过第一性原理方法计算不同手性的Nb掺杂TiO_(2)纳米管的能带结构、态密度以及电荷密度等电子结构。结果表明不同手性的TiO_(2)纳米管的能带结构不同,Nb掺杂提高了TiO_(2)纳米管的费米能级,降低了禁带宽度。分析态密度可知纯TiO_(2)纳米管的价带主要由O 2p轨道提供,导带主要由Ti 4d轨道提供,而Nb掺杂后Nb 4d轨道会对导带产生贡献。通过分析电荷密度可以进一步得出,与Ti原子相比,Nb原子与O原子之间的相互作用力更强,有利于增强TiO_(2)纳米管的稳定性。

Nb微合金齿轮钢晶粒长大行为与析出相的影响

高温渗碳可以降低碳排放,提高生产效率,是当前齿轮生产的发展方向。但是高温渗碳过程中容易产生晶粒异常粗大,为此,研究了质量分数0.0166%Nb微合金化20MnCr5齿轮钢在不同加热温度下的晶粒长大行为与析出相的影响。对原始奥氏体晶粒组织进行观察分析的同时,用碳膜复型的方法萃取纳米析出相,并通过TEM和EDS分析了析出物的形貌和成分。结果表明,在加热过程中,晶粒演变是从缓慢长大,到晶粒异常长大和晶粒快速长大,平均晶粒尺寸由8.90μm增加至244.83μm。主要析出粒子有NbC、AlN与NbC+AlN复合粒子,利用Hillert模型对不同温度下较细与较粗晶粒的平均直径进行计算,可以得到更加精准的奥氏体晶粒长大预测模型。随着加热温度升高,析出相粒子粗大和固溶是导致奥氏体晶粒异常长大的主要原因。

焊接热输入对不同Nb含量AH36钢粗晶热影响区组织和力学性能的影响

目的研究大热输入条件下不同Nb含量AH36钢的焊接性能。方法使用光学显微镜、场发射扫描电镜、透射电镜、维氏硬度仪和冲击试验机,研究了热输入对不同Nb含量AH36钢粗晶热影响区(CGHAZ)微观组织、维氏硬度和常温冲击韧性的影响。采用气电立焊试验评价了工业试制的AH36钢板的焊接性能。结果随着热输入的增大,原奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,侧板条铁素体含量与贝氏体含量逐渐下降,晶界铁素体不断粗化,硬度呈现下降趋势。当热输入为140 kJ/cm时,CGHAZ的常温冲击功高于热输入80 kJ/cm时的常温冲击功,但相近于热输入200 kJ/cm时的常温冲击功。在同等热输入下低Nb钢CGHAZ的贝氏体含量小于高Nb钢的。因此,低Nb钢CGHAZ的硬度低于高Nb钢硬度,常温冲击韧性优于高Nb钢的。气电立焊接头各区域的冲击功均满足船级社要求。结论低Nb含量AH36钢的焊接性能优于高Nb含量AH36钢的。工业试制的AH36钢板具有良好的焊接性能。

变形温度对Nb521合金力学性能及微观组织的影响

采用超高温力学测试系统对Nb521合金进行了高温拉伸实验,分析了变形温度(1100~1500℃)对力学性能及微观组织的影响。结果表明:随着变形温度的升高,Nb521合金流变应力呈下降的趋势,表现为强度降低,而伸长率随之增大。当变形温度为1300℃时,力学性能发生了显著变化,这是由于合金发生了动态再结晶,其形核方式为晶界凸出形核。随着变形温度的持续升高,微观组织由原始扁平状组织转变为等轴组织,当温度达到1500℃时发生了完全再结晶。Nb521合金在高温断口表面出现大量等轴状韧窝,表现为韧性断裂机制。

(Ti,Nb)C_(x)复合材料的制备与性能表征

以TiC与过渡族金属Nb为原料,在机械合金化(mechanical alloying,MA)下制备多种非化学计量比的(Ti,Nb)C_(x)聚晶金刚石(polycrystalline diamond,PCD)刀具结合剂。通过X射线衍射仪对复合材料烧结体的物相组成等进行分析,再通过扫描电子显微镜对复合材料的断口形貌进行观察,并用维氏硬度计测量复合材料的硬度和断裂韧性。结果表明:在1300~1700℃的范围内,温度越高TiC和Nb的固溶程度越好;在同一烧结温度下,(Ti,Nb)C_(x)复合材料的硬度随着金属Nb占比变大而逐渐升高;在同一金属Nb占比下,温度越高Nb与TiC的固溶程度越好。同时,(Ti,Nb)C0.5复合材料的力学性能最优,在1600℃时达到硬度最大值23.0 GPa,且其断裂韧性最高为7.20 MPa·m^(1/2)。

内蒙古额济纳旗灰石山北西地区Nb多金属矿的物化探特征及找矿潜力浅析

内蒙古额济纳旗灰石山北西矿区位于塔里木板块东北缘,北部有近东西向雅干大断裂,东南侧临近北东向恩格尔乌苏大断裂。岩浆活动频繁,区域上北西、北东向断裂发育。研究区内北东向断裂构造既是主要的控岩、控矿构造,也是热液活动的主要通道;含矿岩体为上二叠统哈尔苏海组变质岩屑石英砂岩,片理化强烈,岩石普遍具绢云母化、绿泥石化,褐铁矿化、硅化较强。研究区内1:5万航磁异常展布形态与区内北东向断裂构造方向一致,局部的弱磁异常与矿化蚀变密切相关,可作为间接找矿标志;1:2.5万土壤地球化学测量结果显示,金、铌、镧各元素异常吻合好,形成了北东向异常带,具有多处浓集中心,浓度分带明显。通过对研究区所处区域地质背景、物化探异常特征及矿床地质特征进行研究,认为该区的成矿条件优越,是赋矿的有利地段,对寻找金、稀有元素铌及稀土多金属矿产具有很大的潜力。

时效时间对Ti-50.8Ni-0.1Nb形状记忆合金组织和性能的影响

对Ti-50.8Ni-0.1Nb形状记忆合金进行了400℃+1~50 h时效处理,用透射电子显微镜、示差扫描量热仪和拉伸实验研究了时效时间对该合金显微组织、相变行为、形状记忆行为和拉伸性能的影响。结果表明,当时效时间由1 h延长到50 h时,400℃时效态Ti-50.8Ni-0.1Nb合金中Ti3Ni4析出相由细小颗粒状生长为粗大片状,冷却/加热相变类型由B2→R→B19'/B19'→R→B2型向B2→R→B19'/B19'→B2型转变(B2-母相,Cs Cl型结构;R-R相,菱方结构;B19'-马氏体,单斜结构),R相变温度由31.3℃增加到46.8℃,马氏体相变温度由-127.5℃增加到-10.3℃,马氏体相变热滞由131.7℃下降到57.2℃,R相变热滞在3.8~5.0℃之间变化。400℃+5~50 h时效态合金的抗拉强度较高,在1360~1385 MPa之间变化;400℃+1~10 h时效态合金的伸长率较大,在15%~17%之间变化。400℃+1 h时效态合金呈超弹性,400℃+5~50 h时效态合金呈形状记忆效应。

Ti-48Al-2Cr-2Nb钝化膜的电化学性能及形成机理

探究Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的耐腐蚀性和形成机理对提高电解加工过程中的抗杂散腐蚀具有重要意义。通过极化曲线确定了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的钝化电位,采用X射线光电子能谱确定了钝化膜的成分与结构,并运用电化学阻抗谱和Mott-Schottky理论分析了钝化膜的电化学性能。结果表明,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在NaNO_(3)电解液中钝化电位区间为0.079~1.896V,钝化膜主要成分为Al_(2)O_(3)、TiO_(2)及少量的Nb_(2)O_(5),呈双层多孔结构,具有良好的耐腐蚀性。钝化膜具有n型半导体特性,载流子密度随钝化电位的增加而降低。最后,构建了钝化膜形成示意图,揭示了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的形成机理与成相膜理论相符,以半球体模型延展并形成独立的相。

超临界汽轮机低压转子0Cr17Ni4Cu4Nb钢叶片断裂原因

某超临界汽轮机低压转子次末级0Cr17Ni4Cu4Nb钢叶片发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜及能谱分析、金相检验、硬度测试等方法分析了叶片断裂的原因。结果表明:在灵活性运行工况下,机组承受的载荷频繁发生变化,造成低压缸进汽量和汽流频繁大幅波动,导致长叶型的次末级叶片在运行过程中发生颤振;次末级叶片的叶根尺寸与叶根槽不匹配,使叶根松动、叶片晃动,加剧了叶片的颤振;在两种因素共同作用下,机组出汽侧近叶根的应力集中区域萌生了裂纹,在叶片颤振产生的交变应力作用下,裂纹以疲劳的形式不断扩展,最终导致叶片整体断裂。

氮对07Cr18Ni11Nb不锈钢组织和性能影响

通过热力学计算软件Thermo-Calc 2023a、场发射扫描电子显微镜(FESEM)等进行第二相析出模拟和金相、性能检测分析:氮含量在0.013%时,07Cr18Ni11Nb凝固时氮的析出相主要有Nb(CN)、(Cr∶Ni∶Si∶N)复合相和σ相。随着氮含量增加到0.055%时,氮的析出相主要有Nb(CN)、(Cr∶Ni∶Si∶N)复合相,Z相也出现,晶粒有逐渐减小的趋势。室温25℃和高温600℃下屈服强度和抗拉强度都有所增加,但是屈服强度增加的幅度较抗拉强度多。