Ti和Nb微合金化对CuZr基相变增韧非晶复合材料组织性能的影响

以典型B2相增韧非晶复合材料形成合金Zr_(48)Cu_(48)Al_(4)为基础,分别研究了Ti、Nb微合金化添加对其凝固组织和性能的影响规律。研究发现,与基础合金相比,微合金化显著改变了B2相的组织形貌(包括大小、数量、形状),其中Ti微合金化降低了B2晶体相的形核能力,提高了非晶和非晶复合材料的形成能力;而Nb微合金化则提高了B2相的稳定性,并大幅提高了非晶相与B2相的硬度以及非晶复合材料的强度和压缩塑性(分别达到了1470 MPa和21.5%)。本研究为非晶复合材料的成分设计与制备提供了实验依据,对开发高性能相变增韧非晶复合材料具有参考价值。

交通运输用导电铝合金的应用现状及研究进展

随着经济社会的不断发展,城市轨道交通建设以及电动汽车、新能源交通工具的逐渐普及,铝合金导线在交通运输网络的电力传输和交通装备运行等方面的用量日益增多,但铝合金导线因其本征的电阻在电力传输过程中仍存在着很大程度的能源损耗,如何提升导电率的同时保证铝合金导体材料的强度是研究的长期难点。本文结合导电铝合金的发展现状及主要合金体系,探讨了铝合金导体材料的强度-电导率制约关系,总结了当前协同改善强度和导电率、制备高强高导铝合金的研究进展,归纳了几类主流的改善方法,即微合金化、热处理工艺优化、大塑性变形制备超细晶、制备铝基复合材料、熔体净化和提纯、沿平行电流方向引入细长晶等,最终展望了高强高导铝合金的未来发展。

Mo对Nb-V-N微合金钢复合碳氮化物析出行为的影响

钢中微合金碳氮化物的析出行为与其强度直接相关,为揭示Nb-V-Mo-N四元微合金钢中MX(M为Nb、V、Mo,X为C、N)复合碳氮化物的析出规律,通过Thermo-Calc热力学计算软件分析了平衡条件下不同Mo含量微合金钢的析出热力学相图,MX第二相在奥氏体和铁素体基体相中的析出驱动力、界面能及合金元素在奥氏体中的固溶规律,并利用场发射扫描电镜、透射电镜及电子探针研究了非平衡条件下试验钢中MX碳氮化物的析出特征。结果表明,0Mo钢中MX碳氮化物主要有FCC_A1#1富Nb高温析出相和FCC_A1#2富V中温析出相,0.26Mo和0.50Mo钢则在此基础上增加了MC_ETA即(V,Mo)C低温析出相;当Mo质量分数由0增加到0.50%时,FCC_A1#1和FCC_A1#2相的析出温度和最大析出量变化不明显,但有利于MC_ETA相析出。非平衡条件下,高温奥氏体区析出的富Nb-MX亚微米颗粒能够在钉扎晶界的同时,异质形核诱导针状铁素体形成;中温(奥氏体+铁素体)两相区相间析出和低温铁素体区任意析出的富V-MX纳米颗粒可与位错相互作用,有效阻碍其运动。此外,0Mo试验钢的室温组织由块状铁素体和珠光体组成,当Mo质量分数由0增加到0.26%时,钢中块状铁素体和珠光体所占比例减少,但促进了针状铁素体和少量贝氏体形成,当Mo质量分数进一步增加到0.50%时,铁素体占比明显减少而贝氏体增多;铁素体晶粒尺寸由(10.2±0.42)μm不断细化至(6.7±0.42)μm。试验钢的显微硬度由(223±13.8)HV0.1逐渐增大至(318±19.9)HV0.1,屈服强度和抗拉强度分别由(496±5.3)MPa和(618±9.7)MPa提高至(554±6.7)MPa和(823±13.3)MPa。通过发挥Nb-V-Mo-N四元微合金体系中各合金元素的协同作用,优化MX碳氮化物的析出,有利于提升工程结构用钢的强度。

B/Y复合微合金化高温钛合金显微组织及性能研究

研究了B/Y复合微量添加对高温钛合金凝固过程及显微组织的影响,分析了不同变形温度下高温钛合金的显微组织演变过程,测试了高温钛合金在室温和650℃下的拉伸性能。结果表明,B/Y微量复合添加使高温钛合金凝固过程中产生成分过冷,形成了包裹于β晶界的链状TiB增强相和晶界、晶内弥散分布的稀土氧化物颗粒,显著细化了原始β晶粒,抑制了β晶界的移动,使晶内析出的α片层长径比减小。不同温度轴向压缩变形后,高温钛合金饼坯不同位置处显微组织存在不均匀现象,TiB增强相促进了次生α相的球化。力学性能结果分析表明,两相区变形合金具有较好的强塑性匹配,B/Y复合添加后高温钛合金650℃拉伸强度得到明显提升。

铌微合金钢中碳氮化铌化学组成的计算与分析

采用由热力学计算方法导出的二元微合金碳氮化物化学组成的理论计算公式,对一系列铌微合金钢中在奥氏体中沉淀析出的碳氮化铌的化学组成进行了实际计算,计算结果与有关文献给出的实验结果基本吻合。计算结果表明,碳氮化铌中碳化铌的摩尔分数x随温度的变化曲线一般为具有一极大值的连续上凸曲线;钢的化学成分中C量升高将使x增大,N量升高将使x减小,Nb量升高将使x增大;C、N量升高将使x取极大值的温度升高,而Nb量升高将使该极值温度降低。

钒微合金钢中碳氮化钒固溶量及化学组成的计算与分析

根据相关热力学理论,提出了钒微合金钢中钒、碳、氮元素在奥氏体中的平衡固溶量及平衡沉淀析出的碳氮化钒的化学式系数的理论计算方法,对典型化学成分的钒微合金钢进行了理论计算并对计算结果进行了分析。

钛微合金化高强度耐候钢成分设计及熔炼

在普通耐候钢Q450NQR1成分的基础上,通过理论计算,设计出一种钛含量为0.04%～0.10%、屈服强度为520～750 MPa的高强度耐候钢。按照成分设计要求,采用高频真空感应炉在1 873 K条件下熔炼钢样,并对不同钛加入量的钢样进行成分和组织结构分析。结果表明,熔炼的钢样中氧含量为(17～26)×10-6,氮含量为(12～66)×10-6,钛含量为0.006 1%～0.059 0%;钢样组织主要由铁素体和珠光体构成,随着钢中钛含量的增加,晶粒明显细化,钢组织渐趋均匀。SEM分析表明,钢中长方体的TiN夹杂,是以球形的Al2O3、MgO和钛氧化物夹杂为核心生长的,必要时在微合金化处理之前将钢中的氧含量降低到一定程度。

微合金化对Ti基非晶复合材料的组织和力学性能的影响

采用悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备了(Ti0.5Ni0.5-xZrx)80Cu20(x=0,0.02,0.04,0.06和0.08)。通过对Zr的添加量的控制制备具有组织连续梯度的非晶复合材料,研究其组织和力学行为及微量Zr的添加对此非晶复合材料的组织和力学性能的影响。结果表明,凝固过程的温度梯度决定了复合材料的组织梯度,由表及里,主要为非晶相、马氏体相和奥氏体树枝晶相。铸态非晶基体上析出了B2-Ti(Ni,Cu)过冷奥氏体相和B19’-Ti(Ni,Cu)热诱发马氏体相,加载断裂后应力诱发马氏体相变,马氏体衍射峰比铸态增强且马氏体择优取向。随着Zr的不断添加,此系列非晶合金非晶形成能力先提高后降低,奥氏体含量不断下降,相变诱发塑性减弱,从而塑性逐级递减,强度先升高后降低。

V-Ti微合金钢热变形过程中复合微合金析出相的形成机制

通过对V-Ti微合金钢平衡析出相的微合金含量的热力学预测以及对热变形过程中析出相的电镜观察和能谱分析,研究了热变形过程中微合金析出相的组成及其形成机制。结果表明,奥氏体热变形过程中的微合金析出相自从基体中沉淀出来,就是复合析出相(Ti,V)(C,N),并且随形变温度的降低,复合析出相(Ti,V)(C,N)中Ti含量减少而V含量增多,析出相的成分存在一定差异。

Nb微合金化高Mo热作模具钢的热力学研究

利用Thermo-calc热力学计算软件和TCFE-3数据库,对含Nb高Mo热作模具钢成分进行了优化。探讨了Cr、Mo元素含量对富Cr的M23C6型碳化物固溶温度的影响,得到元素Cr、Mo合适的质量分数分别为4.0%和2.5%。此外,还讨论了元素Nb对(V、Nb)C型碳化物的固溶温度的影响趋势,当添加0.03%Nb时可将固溶温度由1150℃提高至1240℃。热力学计算显示钢中有大量的Mo2C型碳化物生成,计算结果同文献有良好的一致性。提出了质量分数为0.39C-0.6Si-0.4Mn-4.0Cr-2.5Mo-0.9V的热作模具钢具有高热疲劳寿命和抗回火软化能力及高温强度的潜力。

替代进口高性能烟叶复烤打叶刀具开发研究

研制出一种微合金化中碳结构钢作为打叶刀基本材料, 研制出一种新型的使碳化物颗粒与钢铁基体牢固结合的复合焊接新工艺, 由此研制生产出可替代进口的高性能复烤打叶刀, 其主要使用性能达到或超过国外进口产品. 对打叶刀基体材料的微合金化设计及热处理工艺设计、新型复合焊接工艺的优化及碳化物颗粒尺寸的优化进行了深入的分析探讨.

22Mn2SiVBS钢化学成分与组织的关系

通过对合金元素与钢的组织转变动力学关系的研究,设计了22Mn2SiVBS空冷贝氏体型非调质钢。经电炉冶炼连铸连轧穿制成管坯后,检测了钢的化学成分和力学性能,讨论了钢中合金元素对其组织和力学性能的影响。结果表明,钢中微量合金元素分布不均匀,影响了组织转变的动力学条件,导致过冷奥氏体稳定性下降和过量铁素体的析出,降低了钢的力学性能。通过高温扩散处理,可以改善微量合金元素不均匀分布,获得均匀贝氏体组织,提高钢的力学性能。

铸造高速钢轧辊材质研究进展

对高速钢轧辊中合金元素作用及其对轧辊组织和性能的影响进行了详细讨论,在此基础上介绍了铸造高速钢轧辊材质发展情况,以及变质处理和微合金化对高速钢轧辊组织和性能的影响,可以为进一步开发高性能高速钢轧辊提供参考和指导。

欧标S355系列钢板的研制与开发

为了满足市场需求,在S355系列钢板的标准要求基础上,根据不同质量级别的要求设计化学成分,严格控制炼钢和连铸工艺,实现了碳元素的窄成分控制,通过控制轧制工艺及轧后钢板的热处理,成功研制开发出欧标S355系列钢板,具有优良的内部组织。熔炼分析和金相检验表明,钢板夹杂物含量较少,晶粒均匀细小,综合性能优异,能够符合标准要求。

二元微合金碳氮化物化学组成与固溶度的热力学计算以及钢材化学成分的影响规律

采用热力学计算方法推导出二元微合金碳氮化物的化学组成及有关元素在奥氏体中的固溶度的理论计算式,由此从理论上深入分析讨论了钢材化学成分对二元微合金碳氮化物化学组成的影响规律并导出一些重要的结论。

低碳微合金化汽车大梁用钢B610L的研制开发

文章介绍了通过采用合理的成分设计、洁净钢生产技术及控轧控冷工艺,实现了610MPa级汽车大梁用钢的工业生产。生产结果表明:设计开发的B610L汽车大梁用钢具备优良的微观组织,稳定的力学性能,优异的冷成型性能,能够满足多种轻型车和载重车大梁用钢加工和使用要求。

厚规格DH36高强船板的开发

在前期试制成功30mm以下规格DH36高强船板的基础上,通过成分及轧制工艺的优化,成功轧制出了综合力学性能优良的30mm～50mm规格高强船板钢。经检验,DH36厚规格产品的最终力学性可满足高强船板认证工作的要求,也具备了批量生产的能力。

不同冷却速度下500 MPa级抗震钢筋组织的演变规律

为了分析冷却速度对Nb-V微合金化高强度抗震钢筋微观组织演变规律的影响,利用热模拟试验机、金相显微镜、场发射扫描电子显微镜和维氏硬度计进行相变规律研究、显微组织形貌观察和维氏硬度测试,利用热膨胀法和金相法测定了实验钢的连续冷却转变(continuous cooling transformation,CCT)曲线。结果表明:当冷却速度为0.3~0.5℃/s时,获得的相变组织为铁素体和珠光体;当冷却速度为1~3℃/s时,获得的相变组织为铁素体、珠光体和贝氏体;当冷却速度为5~10℃/s时,获得的相变组织为铁素体和贝氏体;当冷却速度为15℃/s时,获得的相变组织为铁素体、贝氏体和马氏体;当冷却速度为20℃/s时,获得的相变组织为马氏体;当冷却速度小于5℃/s时,实验钢室温组织的显微硬度随着冷却速度的增加而增大,硬度曲线的斜率变化相对迅速;当冷却速度为5~20℃/s时,实验钢获得相变组织的显微硬度随冷却速度的提升缓慢增加;当冷却速度达到20℃/s时,实验钢获得相变组织的显微硬度最大。

低合金高强度结构钢板Q390E的研制生产

采用Nb-Ti复合或V的微合金化两种不同成分设计,用TMCP控轧控冷工艺在天钢中厚板厂3500mm轧机上成功轧制出Q390E级钢板。对轧制的Q390E钢板进行机械性能、低温系列冲击性能检测,同时对该钢的显微组织、夹杂物及晶粒度进行分析。结果表明,研制的Q390E中厚钢板,力学性能满足GB/T1591-94要求,且低温冲击韧性较好。

Nb－V－Ti微合金钢双面埋弧焊热影响区组织和韧性

研究了Ｎｂ—Ｖ—Ｔｉ微合金钢经不同焊接热循环后的组织和韧性。研究结果表明，Ｎｂ－Ｖ—Ｔｉ微合金钢母材组织为细小Ｆ＋Ｐ，经１３２０℃、１３２０℃＋１３２０℃热循环后组织为Ｂ十少量（Ｐ＋Ｆ），经１３２０℃＋７８０℃热循环后组织为Ｂ十少量（Ｐ＋Ｆ）十少量Ｍ—Ａ组元。经三种热循环后韧性有较大下降，以１３２０℃十７８０℃热循环后韧性最低。