生物医用多孔Nb-Ti合金的孔隙率和力学性能

结合模板浸渍和粉末冶金烧结法，制备出具有良好孔隙性能和力学性能的多孔Nb-Ti合金。采用X射线衍射分析仪（XRD）、力学试验机、体视显微镜（SM）以及扫描电子显微镜（SEM），研究Ti含量（0~15%，质量分数）对多孔Nb-Ti合金成分、力学性能、孔隙结构及微观形貌的影响。结果表明：Nb-Ti合金烧结过程完全，孔隙三维连通程度高，孔隙率为68.50%。随Ti含量从0增加到15%，合金的力学性能发生明显变化，其中抗压强度从（27.6±0.872） MPa增加到（59.3±1.354） MPa后降为（33.7±1.045） MPa，弹性模量从（0.21±0.0136） GPa增加到（0.46±0.0191） GPa。合金孔隙结构均匀化和三维连通程度增加，孔隙结构从块状转变为蜂窝状，颗粒间烧结颈长大，结合变紧密，Ti颗粒对Nb-Ti合金烧结的促进作用明显增强。多孔Nb-10Ti合金的孔隙形貌与松质骨类似，力学性能与人体松质骨相匹配，适合于医学植入应用。

新型低密度Nb-Ti合金组织及性能研究

对我国新研制的新型低密度高性能Nb-Ti合金的室温、高温性能以及焊接和旋压等工艺性能进行了研究,并对相应的微观组织进行了分析,优化出较佳的热处理制度。结果表明:该铌钛合金具有优异的室温工艺性能和高温性能,可满足航天航空发动机部件对材料性能的使用要求。

Mg处理Nb-Ti微合金钢中非金属夹杂物演变机理研究

在工业生产条件下,对Nb-Ti微合金钢进行Mg处理试验,分析了Mg处理条件下,微合金钢中非金属夹杂物的演变规律。结果表明,微合金钢经过铝脱氧产物主要为Al_(2)O_(3)夹杂,进行Ca处理后,Al_(2)O_(3)夹杂减少,转变为CaO-Al_(2)O_(3)夹杂,且部分MnS夹杂转变为CaS夹杂;精炼阶段将Ca处理改为Mg处理后,可将铝脱氧产物Al_(2)O_(3)夹杂变性为MgO-Al_(2)O_(3)夹杂。Mg处理前,夹杂物在LF主要是Al_(2)O_(3)夹杂,进行Mg处理和Ti合金化后,钢中主要夹杂物变为MgO-Al_(2)O_(3)夹杂、MgO夹杂和TiN夹杂,最终在铸坯中的夹杂物为MgO-Al_(2)O_(3)外包裹CaS/MnS和(Nb、Ti)N复合夹杂。对Ca处理和Mg处理的夹杂物尺寸进行对比,夹杂物尺寸主要分布在5μm以内,Mg处理形成的2μm以内的夹杂物占比高于Ca处理工艺,表明镁处理可以较好地细化夹杂物,形成大量弥散分布的细小夹杂,有助于提升钢的综合力学性能。

变形工艺参数对Nb-Ti微合金钢再结晶的影响

通过热压缩实验研究了应变量及加热温度对Nb-Ti微合金钢的再结晶行为及变形后相变产物的影响。结果表明:当加热温度为1100℃时,奥氏体晶粒尺寸不均匀,导致压缩过程中各晶粒的应变累积不均匀,当总应变量为0.380时即发生了动态再结晶;奥氏体加热温度为1050和1000℃时,动态再结晶的临界应变量分别为0.668和0.552;当变形温度为850℃,应变量超过0.552时,试样在道次间隔发生静态再结晶;奥氏体化1100℃保温后压缩样品的冷却相变显微组织为贝氏体和准多边形铁素体,而1050℃和1000℃奥氏体化保温后压缩样品冷却相变后显微组织均为多边形铁素体,1000℃奥氏体化保温后压缩样品冷却相变后多边形铁素体晶粒尺寸更细小(2~5μm)。

Nb-Ti-Ni合金的显微组织与氢渗透性能

研究了Nb50Ti25Ni25及Nb40Ti30Ni30合金的显微组织及氲渗透性能,并与贵金属Pd、Pd-Ag合金及纯Nb的氢渗透性能进行了比较.两种合金的显微组织均由先析出的bcc-Nb(Ti,Ni)固溶体和bcc-Nb(Ti,Ni)+B2-TiNi共晶组成.随Ni、Ti合金元素含量增加,合金中共晶相的含量增加.氢渗透温度为673K时,两种合金的氢渗透系数分别为1.71×10^(-8)和1.03×10^(-8)mol·m^(-1)·s^(-1)·Pa^(-0.5),接近Pd的氢渗透系数,略低于Pd-Ag合金的氢渗透系数.共晶相的比例增加有利于提高合金的抗氢脆性能,增加先析出相的比例可提高合金的氢渗透系数.适当调整合金元素含量可获得综合性能良好的氢渗透合金.

Nb-Ti微合金化超低碳低合金高强度钢中第二相的析出行为

研究了Nb-Ti微合金化超低碳低合金高强钢在控轧控冷及回火过程中含Nb和Ti相的析出行为及其与硬度的关系。结果表明,Nb-Ti微合金化超低碳低合金高强钢在控轧控冷驰豫过程及随后的回火过程中均有第二相析出,在变形过程中Nb(CxNy)相析出颗粒更为细小,在回火过程中Nb(CxNy)依附于TiN形核长大,600℃回火2 h后其硬度高于其它温度回火后的硬度。

Nb-Ti微合金高强度钢1.5mm冷轧板退火组织和第二相析出行为

用透射电镜实验研究了（％）：0．08C-1．0Mn-Nb＋Ti〈0．10微合金高强度钢经53％冷变形1．5mm板6．50℃和680℃退火的组织和第二相析出行为。结果表明，试验钢中的第二相为（Ti，Nb）（C，N）复合析出相，第二相粒子尺寸一般为20—30nm，随退火温度提高。第二相粒子的数量增加。由于退火过程第二相析出强化和第二相粒子抑制晶粒长大，使钢中晶粒细小，该钢650℃退火组织具有较高强度（屈服强度≥480MPa）。

一种Nb-Ti微合金钢微合金碳氮化物析出行为的研究

利用热模拟和TEM技术研究了Nb-Ti微合金钢中微合金碳氮化物的析出行为,研究结果表明,高温奥氏体区析出的微合金碳氮化物数量随变形量的增大而增加,尺寸随着变形温度的升高稍有增大。铁素体区析出的微合金碳氮化物尺寸比在形变奥氏体中析出的更为细小,数量随着保温时间的增加而增多,但尺寸变化不大;当温度较低的时候,微合金碳氮化物主要在位错线等晶内缺陷处析出。

Nb-Ti微合金化钢板的工业试制

用热模拟试验方法研究了Nb -Ti微合金钢的再结晶规律 ,在此基础上制定了合理的炼钢、控轧控冷工艺 ,进行Nb -Ti微合金钢的工业试制。分析了Nb、Ti等微合金元素对钢材组织、性能的影响。研究结果表明 :对Q345钢进行Nb、Ti微合金处理并采用合理的控轧控冷工艺后 ,板材铁素体晶粒度提高1 5～ 2 0级 。

Nb-Ti-Al高温铌合金氧化行为研究

研究了Nb-35Ti-6Al、Nb-15Ti-11Al以及Nb-30Ti-15Al三组合金于900℃和1 000℃在空气中的氧化行为,建立了Nb-Ti-Al合金高温氧化动力学模型。研究表明,元素Ti和Al的加入能有效改善合金的抗氧化性能,合金中δ相的存在降低了氧的溶解度,同时抑制氧的扩散,因而两相合金Nb-15Ti-11Al和Nb-30Ti-15Al(β+δ相)抗氧化性能优于单相合金Nb-35Ti-6Al(β相)。

热轧冷却工艺对Nb-Ti微合金双相钢组织和性能的影响

研究了热轧后空冷(800-850℃→750℃)+水冷(750℃→300～180℃)的两段式和水冷(782℃→760℃)+空冷(760℃→713℃)+水冷(713℃→414℃)三段式冷却方式对双相钢(％:0.08C、1.02Mn、0.22Si、0.02Nb、0.01Ti)组织和机械性能的影响。结果表明,采用两段式冷却方式可得到铁素体+分散的板条马氏体组织,并使铁素体尺寸达5.5μm,钢的屈服强度为345～365 MPa,抗拉强度为565～575 MPa、屈强比为0.60～0.65,优于三段式冷却方式轧制的双相钢。

Nb-Ti微合金钢中第二相析出的热力学计算

分析了Nb-Ti微合金钢在液相、凝固过程、奥氏体以及铁素体相中氮化物、碳化物和碳氮化物等第二相析出的热力学条件,计算了钛和铌的碳化物和氮化物在不同温度下的溶度积,由此得出微合金钢在不同相阶段的析出规律。计算结果表明,在该微合金钢中,氮化物、碳化物和碳氮化物不可能在液相中析出;TiC0.03N0.97和TiN在凝固过程中具备析出的热力学条件;在奥氏体相中,随着温度的降低,氮化物、碳化物及碳氮化物的析出顺序为:NbC0.75N0.25、NbC、TiC、NbN。

含Nb-Ti低碳微合金钢双道次高温压缩软化行为

利用Gleeble-3500热力模拟实验机对含Nb-Ti低碳微合金钢双道次高温压缩软化行为进行了模拟研究。研究了各种变形参数对该钢软化行为的影响,建立了该钢软化行为的动力学方程。结果表明,随着道次间停留时间的延长、变形温度、变形量以及应变速率的增大,再结晶率随之增大。变形温度对奥氏体晶粒尺寸有着显著的影响,变形温度的降低将使奥氏体晶粒尺寸明显粗化;奥氏体晶粒尺寸随着道次间停留时间的延长而增大,随着变形量以及应变速率的增大而减小。

Nb-Ti微合金化热轧多相钢的组织和性能

通过两阶段控轧和随后的三段冷却,获得了14mm厚的Nb-Ti微合金化热轧多相钢板.利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)和力学性能测试等手段对其组织和性能进行了研究.结果表明,试验钢的显微组织由铁素体、贝氏体和少量马氏体组成;其平均屈服强度为518MPa,抗拉强度为616MPa,延伸率高达41%;组织中大量的铁素体大角度晶界、近似等轴状铁素体晶粒和较小尺寸贝氏体束的存在,大大提高了试验钢的塑性;铁素体和贝氏体组织的细化,细小的(Nb,Ti)C粒子以及铁素体晶粒和贝氏体板条内的位错提高了试验钢的强度.

Nb-Ti微合金化钢QStE380TM汽车大梁用热轧钢板的研制

采用铁水预处理-210t顶底复吹转炉-LF精炼-2流立弯型CSP铸机（65mm厚铸坯）-6机架SMS轧机控轧控冷工艺试制了成分（％）为：0．04～0．08C，0．20～0．35Si，1．20～1．35Mn，≤0．015P，≤0．010S，0．015～0.025Nb，0.005～0．015Ti QStE380TM汽车大梁用6～12mm热轧钢板。检验结果表明，钢板组织为铁素体＋少量珠光体，晶粒尺寸4～7μm，其机械性能均符合标准要求，钢板不同方向屈服强度最大差值为30Mpa，抗拉强度最大差值20Mpa，大多数钢板常温冲击功为140～180J。

固溶C对Nb-Ti微合金化ULC-BH钢板烘烤硬化性能的影响

通过定量相分析研究了Nb-Ti微合金化超低碳烘烤硬化钢(%:0.002C、0.01～0.02Nb、0.01～0.02Ti、0.002 8～0.004 2N)的析出相,建立了试验钢固溶C含量的计算公式。结果表明,随固溶C含量计算值的增加,钢板的烘烤硬化性BH_2值增大;随冷轧板退火温度(810～850℃)的增加,BH_2值增加;820℃退火时,640℃卷取的钢板BH_2值高于710℃卷取的钢板BH_2值。

Nb-Ti微合金钢力学性能的预报模型

根据Nb Ti高强度低合金钢 (0 0 8%～ 0 11%C ,0 0 1%～ 0 0 4 %Nb ,0 0 1%～ 0 2 3%Ti)板材实际生产数据 ,采用多元逐步线性回归 ,得出钢板屈服强度σs(MPa)和抗拉强度σb(MPa)的数学模型 :σs=2 94 0 1Wc+74 7 89WNb+10 2 1 0 9WTi- 0 17Tc+5 95 99;σb=135 6 73WNb+136 1 39WTi- 0 0 1b - 1 6 9h +44 2 4 3(Wc,WNb,WTi为成分质量分数 / % ;Tc 为卷取温度 ;b为成品板宽 ;h为成品板厚 )。同时建立了BP神经网络预报模型 ,两种模型均具有较好的预报精度 ,神经网络预测值与实测值之间的相对误差小于± 10 %。

不同工艺下Nb-Ti微合金钢组织演变和析出行为

利用Gleeble 3800热模拟实验机、透射电镜和纳米压痕仪器等研究了终冷温度和保温时间对Nb-Ti微合金钢组织、析出行为的影响规律.结果表明:随终冷温度的升高,铁素体晶粒尺寸增大,珠光体增多,贝氏体逐渐减少,维氏显微硬度随终冷温度先升高后降低,当终冷温度为640℃时,实验钢的维氏显微硬度最大;当终冷温度为640℃时,试样中存在排列规则的相间析出和弥散分布的随机析出两种析出形式.当保温时间为0s时,析出物以相间析出和弥散析出为主;当保温时间为100s时,析出物以弥散析出为主.随保温时间增加,实验钢的纳米硬度降低了140MPa.

Nb-Ti微合金钢中第二相的溶解行为

利用碳萃取复型、TEM和EDX分析,研究了低碳Nb-Ti微合金钢在1 300℃等温过程中第二相粒子的溶解行为。实验结果表明:钢中有两类尺度存在显著差异的析出颗粒,其一为尺寸在50 nm以上的富钛相(生成于钢液凝固阶段),其二为尺寸小于20 nm的富铌相(形成于奥氏体变形过程)。在1 300℃保温2 h后,应变诱导析出相基本消失,而凝固过程中形成的析出相在保温48 h后,还存在含Nb的(Nb,Ti)(C,N)复合相。在微合金钢中含Ti的情况下,碳氮化物的稳定性大幅提高。这些结果表明,析出相的形成和热稳定性在很大程度上取决于Nb和Ti原子的相互作用。

Nb-Ti微合金化高性能桥梁钢Q370qE-HPS铸坯700～1050℃的热塑性

利用Gleeble1500D热模拟试验机，对开发的Q370qE—HPS高性能桥梁钢（／％：0．09C，0．36Si，1．33Mn，0．013P，0．004S，0．036Nb，0．015Ti，0．022Als，0．33CEV）230mm×1400mm连铸坯进行700—1050℃的热塑性试验研究。结果表明，Q370qE—HPS高性能桥梁钢800～1050oC为高塑性区间，与传统正火工艺桥梁钢Q370qE（／％：0．14C，0．38Si，1．45Mn，0．012P，0．004S，0．028Nb，0．014Ti，0．023Als，0．38CEV）相比较，Q370qE—HPS钢高塑性的温度范围较大；700～800℃为低塑性区问，在此区间沿奥氏体晶界析出的铁素体膜使抗拉强度降低，尤其当晶界处存在Nb—Ti碳氮化物时，应力作用下容易产生裂纹和孔隙，从而使钢的热塑性降低。