Effect of Annealing on Fly-Line Microstructure and Properties of Explosively Composited Stainless Steel-Stainless Steel Plates

Effect of annealing on "fly-line"(adiabatic sheer line) microstructure and properties of explosively composited stainless steel-stainless steel plates was studied.Results show that the flyline microstructure will diminish through certain annealing process,while the cracks formed from fly-line microstructure will remain.Therefore,fly-line microstructure can be considered as a plastic deformation microstructure and crack source s meanwhile its formation is considered as a special plastic deformation mechanism of metal under explosive load.

MoSe_(2)/石墨烯-不锈钢自润滑材料的减摩机理

为克服不锈钢摩擦副零件摩擦因数大、易磨损的不足,利用粉末冶金不锈钢基体贯通孔隙特征和异质结纳米润滑剂超滑效应,采用真空浸渍和水热合成两步法工艺制备出了MoSe_(2)/石墨烯-不锈钢自润滑材料,并对其摩擦学特性与减摩机理进行了研究。研究发现:摩擦过程中,加入到基体孔隙的MoSe_(2)/石墨烯异质结润滑剂在摩擦表面形成了均匀润滑膜,显著减小了摩擦副的摩擦因数和磨损率。在常温、载荷40 N、转速100 r/min工况下,MoSe_(2)/石墨烯-不锈钢自润滑材料的摩擦因数低至0.106,磨损率降至6.45×10^(-5)mm^(3)/(N·m),与不锈钢基体相比,其摩擦因数和磨损率分别降低了86%和93%。

热处理对2205双相不锈钢显微组织及性能的影响

采用光学显微镜、显微硬度计和电化学工作站等研究了2205双相不锈钢经不同温度保温不同时间后的显微组织及性能,并分析了其经不同工艺热处理后的γ和α两相比例和析出相的变化。结果表明:2205双相不锈钢初始状态下α和γ相含量分别为41.2%和58.8%。保温时间相同时,随着热处理温度的升高,γ相含量减少,σ相含量先增加后减少,硬度增加,腐蚀电位先降低后增加。保温温度相同时,随着保温时间的延长(0.5~2 h),γ相和σ相含量增加,γ相含量增幅为2.43%~3.87%,σ相含量增幅为0.05%~0.08%,晶粒有长大趋势,硬度逐渐降低,腐蚀电位总体呈降低趋势。当加热温度为950和1000℃时,硬度随保温时间增加而降低的幅度较明显。σ相含量及α/γ比例增加是造成2205双相不锈钢耐腐蚀性能下降的主要原因。

钝化膜对304不锈钢裂纹尖端应力腐蚀的影响

建立了一个包含物质扩散与固体力学的二维数值模型,模型中假设氧在金属中以菲克定律扩散形成Fe_(3)O_(4)保护膜,并采用吸湿膨胀的方法计算膜致应力,该模型可以模拟裂纹尖端钝化膜的形成与膜致应力。基于该模型,在COMSOL中建立了含单边裂纹的平板试样的有限元模型,研究了在外加位移载荷的作用下,钝化对裂尖应力、等效塑性应变以及裂纹扩展的影响,并研究了钝化膜再破裂时的应力分布。结果表明,钝化膜在一定程度上减弱了外加载荷对裂纹尖端的应力腐蚀,降低了裂纹扩展的可能性。在裂纹开始扩展初期,钝化膜减弱了裂尖的应力,当裂纹扩展较长时,钝化膜对裂纹尖端基本没有影响。

Si合金化对10Cr铁/马钢在液态铅铋共晶环境中的液态金属脆化敏感性的影响

铁素体/马氏体钢是第四代液态铅铋冷却快堆燃料包壳和其他堆内构件的重要候选结构材料。Si合金化是目前国内外改善铁/马钢在铅铋环境中的腐蚀性能的关键技术手段,但Si的加入对应力腐蚀开裂敏感性(即“液态金属脆化”)的影响规律还有待深入研究。本文通过开展慢应变速率拉伸实验,对比研究了4种不同Si含量对10Cr铁素体/马氏体钢在350℃、贫氧和饱和氧铅铋以及氩气环境中的拉伸断裂行为,并结合断口分析,确定了Si对液态金属脆化敏感性的影响规律。结果表明,在所有Si含量下,铅铋对屈服强度和最大抗拉强度均没有显著影响,铅铋的影响主要体现在延伸率出现了明显下降;屈服强度随Si含量的变化基本保持不变,最大抗拉强度则呈现小幅度增大趋势;在氩气环境中,延伸率随Si含量的增加而增大。在贫氧铅铋环境中,延伸率的下降幅度与Si含量大体呈正相关。这说明Si含量越多,10Cr铁素体/马氏体钢的液态金属脆化敏感性越大。

通气孔对新型不锈钢芯管平压性能影响分析

不锈钢芯管作为不锈钢桥面芯板的重要传力构件,其平压力学性能与桥面板承载能力息息相关。因钎焊工艺要求,不锈钢芯管壁上开设有双通气圆孔。为研究双通气圆孔对不锈钢芯管平压性能的影响,开展2组不同厚度不锈钢芯管平压性能试验与有限元非线性屈曲分析。通过试验结果验证采用Riks弧长法进行不锈钢芯管非线性屈曲分析方法的正确性。并考虑圆孔直径d、偏心距e、芯管壁厚t等因素,建立不同规格不锈钢芯管模型,开展非线性屈曲分析,探究多参数协同作用下对不锈钢芯管平压性能的影响分析。研究结果表明:不锈钢芯管平压试验曲线表现出明显的非线性特征,分为弹性阶段、弹塑性阶段与塑性破坏阶段;通气孔、管端扳边处转角及管脚10 mm处易优先出现局部屈曲破坏;不锈钢芯管极限荷载Pu及其对应的压缩位移δ_(u)随孔径d、偏心距e的增加而减小,随壁厚t增加而增大;芯管极限荷载Pu受孔径d的影响大于受偏心距e的影响,增大孔径使芯管极限荷载Pu下降6.00%~15.51%,而增大偏心距使芯管极限荷载Pu下降0.64%~9.22%,芯管应规避在管身中部(e/H=0.5)开孔;当孔径比d/D≯0.04、偏心比e/H≯0.3时,通气孔对芯管极限承载力影响较小,对极限荷载下的压缩位移δ_(u)不产生影响,建议将其作为通气孔设计取值。研究中获得的临界值及变化规律可用于新型不锈钢桥面芯板结构设计与优化研究。

S32101双相不锈钢U形坡口激光填充焊接修复工艺

文中采用开设坡口的方式去除裂纹、通过坡口填充焊接修复的方式进行维修,在空气环境中开展了S32101双相不锈钢激光填丝焊接修复工艺试验研究,焊接工艺及相关参数可以作为水下焊接研究的参考依据.为避免过高激光功率输入损坏焊接辅助装置,在5000~6000 W激光功率的工艺窗口下,对开设的坡口进行了3次填充修复及4次填充修复,对焊缝截面、显微组织、力学性能以及耐腐蚀性能分别进行了研究.在试验过程中,采用了光学显微镜和扫描电镜等,分析了焊接过程中热输入对微观组织转变的影响.同时通过对比不同激光功率下焊缝的拉伸性能和显微硬度,进一步揭示了工艺参数对焊缝力学性能和耐腐蚀性能的具体影响,从而优化了修复工艺的稳定性和可靠性.结果表明,3次填充修复后的焊缝存在气孔以及冶金熔合不良等问题,4次填充修复后的焊缝截面未见气孔缺陷,拉伸试件断在母材位置.层间焊道的预热和再热促使焊缝中奥氏体析出,焊缝中奥氏体含量略高于铁素体含量,平均硬度略低于母材.焊缝中较高含量的Ni元素和Mo元素使得焊缝的耐腐蚀性能优于母材,4次填充修复得到的焊缝满足空气环境中修复质量标准要求.

奥氏体不锈钢辐照脆化预测模型建立及验证

奥氏体不锈钢因具有较高的断裂韧性,是反应堆内重要的结构材料。在长期服役过程中,奥氏体不锈钢会遭受中子辐照引起微观结构变化,从而导致断裂韧性下降,影响其服役行为。在反应堆延寿时需考虑奥氏体不锈钢的辐照脆化行为,即断裂韧性降低行为。辐照后断裂韧性实验数据较少,而辐照后拉伸性能实验数据较多,根据断裂韧性与拉伸性能的关系,可以用辐照后拉伸性能数据实现对辐照后断裂韧性的行为预测。为预测奥氏体不锈钢辐照脆化性能,首先根据辐照硬化和辐照后微观结构信息关联模型,利用辐照后微观结构信息实现对辐照后拉伸屈服应力的预测;再根据辐照硬化和断裂韧性的关联模型,利用辐照前的均匀延伸率、屈服应力/流体应力和断裂韧性,结合拟合获得的辐照后流体应力、均匀延伸率,实现奥氏体不锈钢辐照后断裂韧性预测,即实现对奥氏体不锈钢辐照脆化的预测。通过以上步骤,可基于辐照后微观结构信息直接预测奥氏体不锈钢辐照后的断裂韧性。利用文献中获得的奥氏体不锈钢辐照后微观结构实验数据对辐照后断裂韧性进行预测,断裂韧性预测值与文献中报道的奥氏体不锈钢断裂韧性实验值基本吻合,验证了模型的有效性。研究表明,辐照后出现的位错环是引起奥氏体不锈钢辐照脆化的主要微观结构。未来可根据实验测得或模拟计算获得的辐照后微观结构信息,实现对奥氏体不锈钢辐照脆化的预测,为反应堆延寿提供理论指导。

中国铬矿资源特征及2021—2035年铬供需形势分析

【研究目的】铬矿作为我国关键性矿产之一,是支撑我国战略性新兴新兴产业发展的重要矿种。我国铬矿资源匮乏,资源禀赋不佳,产量低,长期以来,铬矿石对外依存度高。研究铬矿未来供需情况,对于铬矿资源产业良性持续发展至关重要。【研究方法】本文对我国铬矿床地质、空间分布和资源储量等特征进行了总结,分析了我国铬矿资源开发利用的历史数据。在此基础上预测了我国铬供应量,并进一步利用铬部门消费法、人均不锈钢产量“S”形法、ARIMA模型法(不锈钢)等预测方法,分高、中、低3种情景对我国2021—2035年不锈钢产量和铬需求量进行了预测。【研究结果】(1)2021—2035年我国矿山铬年预测产量(矿石量)为15~20万t,二次铬预测产量(铬金属量)在182~284万t内;(2)在中情景下,2021—2035年我国铬需求量呈现先增后降的趋势,峰值点为2030年。2021—2030年我国人均不锈钢产量呈上升趋势,2030年到达峰值点,届时人均不锈钢产量35 kg,不锈钢产量5005万t,折铬总需求量945.39万t;之后逐渐下降,到2035年人均不锈钢产量降至30 kg,不锈钢产量4280万t,铬总需求量808.44万t。(3)2021—2035年,我国铬供需形势严峻,矿山铬对外依存度99%以上,若利用二次铬产量,则铬对外依存度降至69%以上。【结论】2021—2035年我国铬供需形势仍将严峻,缺口仍需大量进口矿石来补充。据此,提出加强铬矿地质勘查工作力度、力争实现铬矿找矿突破,重视二次铬回收利用、发展二次铬回收产业,加强铬矿产品储备、保障铬矿产品供应安全,优化铬矿产品结构,利用境外铬矿资源产品等对策结论。本文所形成的认识结论、对策建议对我国编制矿产资源规划、制定铬矿资源管理政策等具有一定的现实意义。

三种新型钢结构体系研究

传统粗放型建造方式存在环境污染、耗能过大等问题。近年来,建筑行业正向绿色节能方向转型,推动钢结构建筑的发展是实现这一转型的重要方法和必由之路。钢结构具有自重轻、强度大、易于安装等优点,根据社会现阶段发展的需求,各种钢结构体系应运而生。为促进新型钢结构体系的发展及其工程应用,结合笔者课题组近年来相关的研究方向和成果,对装配式钢结构、自适应索杆张力结构、不锈钢材料结构三种结构体系的研究进行了详细的总结与介绍。

焊接方法对奥氏体不锈钢焊接接头低温冲击性能的影响

为了研究奥氏体不锈钢焊接接头的低温冲击性能对低温压力容器的安全性影响,本文通过-196℃的低温冲击试验,对比研究了钨极气体保护焊(GTAW)、熔化极气体保护电弧焊(GMAW)、埋弧焊(SAW)3种焊接方法对S30408和S31608两种奥氏体不锈钢焊接接头低温冲击性能的影响。对于S30408焊接接头,热影响区的低温冲击性能小于母材与焊缝区,成为薄弱位置;3种焊接方法中,GTAW获得的焊接接头在热影响区的冲击性能处于最优水平。对于S31608焊接接头的低温冲击性能,焊缝、热影响区与母材的差异较小;3种焊接方法中,SAW获得的焊接接头在冲击吸收能量上与母材结果相近,能够获得焊接接头较好的综合冲击性能。通过对比不同焊接工艺下焊接接头断口形貌特征表明,焊接接头不同区域冲击断口形貌特征与低温冲击性能的结果相吻合。本文研究工作对于奥氏体不锈钢低温压力容器焊接工艺的选择具有参考意义。

温度和应变幅对亚稳奥氏体不锈钢S321低周疲劳行为的影响

在室温和650℃的环境下对S321、S321H不锈钢进行了0.5%、0.7%、0.9%应变幅下的低周疲劳试验,并在室温下对S321和S321H开展了多个寿命点的疲劳加载历史试验,结合X射线衍射定量分析测算形变诱发马氏体的含量。结果表明:形变诱发马氏体的生成会导致奥氏体钢持续循环硬化,室温下合金在初次硬化后继续二次硬化,而在650℃下没有形变诱发马氏体生成,合金在初次硬化后进入循环稳定阶段。循环过程中,碳含量越低,形变诱发马氏体含量越多,合金的循环硬化程度更高。两种温度下,两种材料的疲劳寿命在低应变幅下都相差不大,应变幅越大,两种材料的疲劳寿命相差越大,因此,可以考虑服役条件为低应变幅时使用S321不锈钢代替S321H不锈钢。

裂解炉稀释蒸汽管道三通开裂原因分析

针对某乙烯裂解装置稀释蒸汽管道304H耐热不锈钢三通使用1年后发生开裂的情况,从材料成分、力学性能、金相组织、残余应力和断口特性等方面进行了分析。结果表明,裂纹分别启裂于三通的内壁和外壁,多数裂纹开裂处伴有晶间腐蚀特征,裂纹扩展特性以沿晶型为主;断口附近腐蚀产物存在O,S,Cl等酸性腐蚀介质。三通主管表面最大轴向应力达到147 MPa,三通相贯线附近距裂纹20 mm处的最大环向应力达到114 MPa,说明运行中的三通表面应力达到了材料屈服强度的1/2。分析认为,裂纹的产生是由于材料发生敏化后,在应力和腐蚀介质共同作用下形成的以沿晶为主的应力腐蚀开裂,更换三通材料或通过适当的固溶处理降低三通中的残余应力是避免三通开裂的重要途径。

近净成形快堆支承环用316H不锈钢锻件的晶粒度与力学性能

采用电渣重熔钢锭,经开坯锻造后,通过热挤压制备高品质坯料,随后在专用模具内进行胎模锻造成形,研制出国内首支外径15.5米、重量15吨的快堆支撑环1/6弧段316H不锈钢锻件,突破了超大规格快堆支撑环锻件制造技术瓶颈。结果表明:锻件各部位晶粒度、拉伸性能均匀一致且无各向异性,疲劳性能完全满足ASME设计曲线标准要求。所采用的近净成形制造工艺大大缩短了产品制造周期,提高了经济效益,实现了同类产品的国产化制造。

热处理工艺对锻造430F铁素体不锈钢组织和性能的影响

对轧制态430F铁素体不锈钢进行锻造及不同的锻后热处理工艺。通过对热处理后试验钢的金相组织、显微硬度、拉伸性能、断口分析等的研究探索了不同热处理工艺对锻后430F不锈钢组织与性能的影响。研究表明,430F不锈钢经锻造后进行850℃×4 h高温退火,随炉冷却到550℃出炉空冷,然后再进行350℃×10 h回火后炉冷,其组织由铁素体单相组成,基体内分布着大量细小且均匀的球状碳化物,沿晶界析出的σ相数量较少。试验钢的抗拉强度为516 MPa,硬度为181HV,伸长率达到29.9%,其断口表面存在数量较多、形态规整的韧窝,试验钢具有良好的塑性和韧性。

“双碳”战略背景下不锈钢复合钢板结构减碳前景分析

为探究不锈钢复合钢板结构的减碳前景,本文分析了“双碳”战略背景下钢结构行业的发展趋势,包括智能建造快速发展、新兴产业提供广阔市场以及高性能钢材和高性能结构发展更为迅猛,指出不锈钢复合钢板结构可兼顾高性能、经济性以及减碳要求。基于全寿命周期评价理论,采用排放因子法,提出了不锈钢复合钢板结构的碳排放计算方法。结果表明:不锈钢复合钢板结构的全寿命周期碳排放量比钢结构少36%,比不锈钢结构少10%。用不锈钢复合钢板结构替代普通钢结构,可以有效减少碳排放;替代不锈钢结构可以在减碳的同时具有良好的经济性。

激光熔覆Stellite 6合金涂层的耐磨耐蚀性能研究

为提高阀杆用SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能,利用激光熔覆技术在其表面制备Stellite 6钴基合金涂层,随后对比研究了Stellite 6合金涂层和SUS630不锈钢基体的显微硬度、摩擦磨损性能和腐蚀性能。结果表明:相对于SUS630不锈钢,Stellite 6合金涂层的硬度提高了25%,磨损体积减少了50%,说明Stellite 6合金涂层的耐磨性能优于SUS630不锈钢基体;此外,在3.5%NaCl溶液中,Stellite 6合金涂层的腐蚀电位(-0.18 V)和钝化膜的阻抗值(367 kΩcm^(2))均高于SUS630不锈钢基体的腐蚀电位(-0.35 V)和钝化膜的阻抗值(129 kΩcm^(2)),而其钝化电流密度(10^(-7)-10^(-6)A/cm^(2))小于SUS630不锈钢基体的钝化电流密度(10^(-6)-10^(-5)A/cm^(2)),说明Stellite 6合金涂层的耐腐蚀性能优于SUS630不锈钢基体。因此,激光熔覆Stellite 6合金涂层可提高SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能。

不锈钢激光选区熔化单道成形表面介观模拟与实验验证

目的为了获得不锈钢激光选区熔化单道成形质量好的加工参数,提高成形质量。方法对于316L不锈钢材料的激光选区熔化(SLM)成形,采用离散元方法(DEM)构建颗粒随机分布的三维介观模型,采用流体体积法(VOF)动态追踪SLM成形过程熔池传热、流动和凝固等行为,该模拟考虑相变潜热、热物性参数随温度非线性变化、Marangoni效应,研究了温度梯度引起的表面张力和蒸汽反冲力等现象对熔池液态金属流动和凝固的影响,并对不同激光参数和扫描速度对熔池温度场和内部流动的影响规律进行了分析。结果当激光功率为150 W、扫描速度为400 mm/s时,激光能使不锈钢粉末充分熔化,凝固后的轨迹形貌连续光滑。通过提高激光扫描速度和降低激光功率使得热输入减小,熔道表面成形出现球化等缺陷。结论通过单道成形实验观察和分析熔池与熔道的三维尺寸与形貌,有效验证了数值模拟的正确性,较好地预测出SLM过程中的缺陷种类,为深入理解SLM过程中的复杂物理现象和优化工艺参数提供了参考。

基于无颗粒银导电墨水在不锈钢表面镀银工艺研究

目的采用无颗粒银导电墨水对不锈钢表面进行镀银研究,以绿色环保工艺替代传统电镀银技术。方法主要研究适用于不锈钢基材的前驱体银源、络合剂种类、不锈钢前处理方法、烧结固化温度对不锈钢表面银层微观结构及性能的影响,获得不锈钢基材上微观结构致密、性能良好的银层。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜、数字兆欧表对在不锈钢表面银膜层进行表征。结果不锈钢通过1,2丙二胺溶液处理后,采用银源草酸银为前驱体,此时银层微观结构最致密,具有最佳的附着力等级(5B)和最低的粗糙度(1.237μm),与1,2-丙二胺络合,乙醇为溶剂时,制备出的银层有机物挥发完全,微观结构致密,并且具有最低的接触电阻0.7Ω和粗糙度0.80μm。烧结固化温度为200℃时银层导电性最好。结论采用无颗粒银导电墨水对不锈钢表面进行镀银的新型工艺银层性能良好,可以简化传统电镀技术复杂的操作流程,减少传统电镀工艺所使用氰化物对人体造成的危害,并弥补应用受限的缺点。

球磨及烧结温度对碳化硼不锈钢材料组织的影响

以不锈钢粉末、碳化硼粉末为原材料,将不锈钢粉末球磨后与碳化硼粉末混合,进行SPS烧结,对比研究烧结温度、烧结时间、烧结压力、碳化硼掺杂量对碳化硼不锈钢材料致密度、开合孔、微观结构的影响。结果表明,球磨后不锈钢粉体比表面积达到0.41 g/cm~3,是球磨前不锈钢粉末表面积的6倍,且碳化硼不锈钢密度随烧结压力的增加而快速增加,碳化硼不锈钢复合材料的密度随碳化硼掺量的增加而降低,此结果可为碳化硼不锈钢材料的研究提供参考。