热处理对激光熔覆GX4CrNi13-4显微组织和力学性能的影响

激光熔覆凭借低成本、高效率被激光再制造领域重点关注,激光熔覆制造的GX4CrNi13-4马氏体不锈钢是一种核电站中应用广泛的结构材料。为改善激光熔覆制件低塑性问题,需进行热处理组织结构调控,改善其力学性能。采用激光熔覆技术制备了GX4CrNi13-4不锈钢样品,对其热处理组织开展调控研究。首先通过热膨胀试验推导出该合金的奥氏体相变开始温度为620℃,作为热处理工艺开发的基准参考温度。分别制定了固溶时效(1050℃保温1 h+550℃保温4 h,简称固溶时效处理)和单时效(620℃保温2 h,简称单时效处理)两种热处理工艺,对比研究了热处理对覆层金属显微组织和力学性能的影响作用。然后采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对热处理后的显微组织结构和物相分布等进行表征,并对热处理前后的样品进行室温拉伸性能测试。结果表明:激光熔覆GX4CrNi13-4马氏体不锈钢沉积态样品基体组织主要为马氏体/铁素体双相组织,铁素体相呈连续网状结构,沿马氏体晶界析出,此外还存在少量残余奥氏体。经固溶时效热处理后,基体仍主要由马氏体和铁素体组成,但连续网状铁素体发生分解,且出现大量微米级马氏体晶内析出物,这导致材料塑性略有提升,但强度显著下降。对覆层样品进行单时效热处理,由于温度处于奥氏体相转变临界温度,样品中产生了逆变奥氏体相,该相在拉伸过程中引发相变诱发塑性(Transformation Induced Plasticity,TRIP)效应。此外,单时效处理后沿马氏体析出的网状铁素体进一步得到分解,呈离散分布。TRIP效应和铁素体分解的共同作用下,有效改善了激光熔覆GX4CrNi13-4不锈钢的塑性同时使得强度被较好地保持。激光熔覆工艺在修复和再制造领域具有广泛的应用前景,但熔覆过程的高冷却速度、复杂的热循环对材料的组织结构产生影响,使得修复件往往具有高强度但塑韧性不足。开展合适的热处理组织性能调控是改善材料综合力学性能的有效手段,在激光熔覆GX4CrNi13-4不锈钢的热处理工艺研究中,选择奥氏体相变温度作为时效温度,利用逆变奥氏体TRIP效应和网状铁素体分解的联合作用,获得强度-塑性匹配的良好力学性能。

氧化锆力学性能和热学性能的综合分析

研究了 15 80℃× 1h常压烧结下 ,氧化钇含量的变化对氧化锆陶瓷的力学和热学性能的影响。结果显示 :当氧化钇含量为 3.0 %mol时 ,15 80℃× 1h常压烧结的氧化钇稳定氧化锆陶瓷的综合力学性能达到最佳 ;对于不同相组成的同一种材料而言 ,材料的抗热震性可简单表述为抗弯强度和线膨胀系数的函数 ,本实验中材料最佳的抗热震性出现在氧化钇含量为 2 .5 %mol时。因此 ,在实际材料设计时 ,必须考虑具体的工况需求 。

氧化石墨烯对水泥石微观结构及性能的影响

采用改进Hummers法和超声波分散方法制备纳米氧化石墨烯分散液(NGO),通过傅立叶红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)对其进行了结构表征。将NGO掺入到含有聚羧酸系减水剂(PC)的水泥浆体中,研究了NGO对水泥浆流动度及黏度、水泥石微观结构及力学性能的影响,结果表明NGO片层对水泥石中水泥水化产物晶体的形成有模板效应和调控作用,能够促进水泥水化产物形成整齐、规整的纳米级微晶体,对水泥石有显著的增强增韧作用。

干湿循环下改性混凝土硫酸盐腐蚀的断裂性能试验研究

分别掺入粉煤灰、矿渣粉、硅灰和聚酯纤维对普通混凝土进行改性,通过切口梁三点弯曲断裂试验研究干湿循环方式下受5%Na2SO4溶液腐蚀混凝土的抗裂阻裂性能。计算分析了腐蚀后改性混凝土的荷载-裂缝口张开位移P-CMOD曲线特性、断裂韧度与断裂能,给出抗腐蚀增韧系数的定义,并研究了硫酸盐腐蚀环境下改性混凝土相对于普通混凝土的增韧效果,探讨了不同腐蚀时期改性混凝土的劣化机理。结果表明:腐蚀后改性混凝土的P-CMOD曲线经历了损伤初弯段、比例弹性段、稳定扩展段和软化段4个阶段;随干湿循环次数的增加,改性混凝土的抗腐蚀增韧系数总体呈先增大后减小趋势;掺加25%粉煤灰可显著增强腐蚀早期混凝土的断裂韧度,掺入聚酯纤维、矿渣有利于混凝土腐蚀后期失稳韧度的提升和断裂能的增加,而掺入硅灰对腐蚀混凝土的增韧效果不明显。

氧化锆烧成体性能的匹配性及其应用

实验研究了 15 80℃× 1h常压烧结下 ,氧化钇含量的变化对氧化锆陶瓷的力学和热学性能匹配性的影响。结果显示 :当氧化钇含量为 2 5mol%时 ,15 80℃× 1h常压烧结的氧化钇稳定氧化锆陶瓷的抗热震性达到最佳 ;当氧化钇含量为 3 0mol%时 ,材料的综合力学性能达到最佳 ;当氧化钇含量为 3 5mol%时 ,材料的线膨胀系数最大 ;对于不同相组成的同一种材料而言 ,材料的抗热震性可简单表述为抗弯强度和线膨胀系数的函数。在实际材料设计时 ,必须考虑具体的工况需求 。

UHMWPE粉末作为MC铸型尼龙增韧材料的研究

研究了UHMWPE作为增韧材料对MC铸型尼龙力学性能和耐磨性的影响。接枝后的UHMWPE经环氧树脂处理,填充到MC铸型尼龙体系中,当UHMWPE添加量为8%时,使MC铸型尼龙冲击强度达到最大值,冲击强度提高200%,磨损量降低60%,降低50%。冲击断面SEM照片分析结果表明:UHMWPE在MC铸型尼龙中能够均匀分散,并在断面变得较为粗糙,呈现韧性断裂的特征。

氧化锆-莫来石复合材料的机械性能和热性能

以ZrO2和电熔莫来石为主要原料,制备出了氧化锆-莫来石复合材料。研究了不同温度下ZrO2添加量对莫来石陶瓷的抗弯强度(σ)、断裂韧性(KIC)和热膨胀系数(CTE)的影响。结果发现,ZrO2的加入促进了莫来石陶瓷的烧结。1550℃下添加20wt%ZrO2的试样的σ和KIC最高分别达到268.23MPa和4.05MPa.m1/2,针状莫来石晶体交错排布以及亚微米级ZrO2颗粒的钉扎作用是材料强度和韧性提高的主要原因。材料的线性热膨胀系数随着ZrO2添加量的增加而增大。

钢纤维混凝土抗冲击性能及其阻裂增韧机理

采用自制落锤冲击试验装置,以韧性系数和延性比来评价钢纤维混凝土(SFRC)的韧性,研究了钢纤维对混凝土抗冲击性能的影响.以纤维分散系数表征钢纤维分布的均匀程度,对冲击面裂缝进行观测,并对冲击断面纤维分布进行了统计计算,分析了冲击荷载作用下钢纤维混凝土的阻裂效应及增韧机理.结果表明:钢纤维的掺入可显著提高混凝土的抗冲击性能;在钢纤维掺量(体积分数,下同)为0.8%时,钢纤维混凝土的延性比超过15%,其韧性系数随钢纤维掺量的提高而增大,在钢纤维掺量为1.0%时达到最大值,接近基准混凝土的10倍;钢纤维的掺入降低了基体脆性,改善了其塑性特征,从而延缓了钢纤维混凝土的裂缝开展,并改善了其主裂缝形状、减少了裂缝条数;钢纤维混凝土的抗冲击韧性与钢纤维掺量及其在冲击断面上的分布均匀程度密切相关.

高纯度堇青石的合成及外加剂对堇青石特性的影响

本研究采用纯氧化物在常压、氧化气氛、1300～1420℃加热条件下人工合成高纯度堇青石,1400℃、6小时合成的纯堇青石的平均热膨胀系数为1.54×10^(-6)/℃(25～800℃)。外加适量的碱金属氧化物和碱土金属氧化物不仅促进堇青石的烧结,并能有效地扩大烧结范围,降低热膨胀系数。添加分散的ZrO_2和Y-TZP能改善机械性能。前者添加量为10wt%时使强度和韧性分别提高75%和51%;后者添加量为15wt%时使强度提高150%,高达188MPa。含细分散ZrO_2相的堇青石陶瓷因裂纹发生偏转和弯曲以及显微裂纹消耗弹性能等综合效应,使其强度和韧性得到一定程度的提高。

丁腈橡胶增韧环氧粘合材料的摩擦性能

利用L9(3 4)正交表 ,研究了当粘合剂含量、增韧剂含量和焦炭含量变化时环氧粘合体系的摩擦性能的变化情况 。

低介电常数、低CTE、高Tg PCB基材的制法

通过实例介绍了低介电常数、低CTE、高Tg印制电路板基材的制法。