碳钢管道焊后热处理要求分析

碳钢是可焊接性较好的钢种,选择适当的焊接材料和工艺,焊接接头不易产生淬硬组织或冷裂纹。分析了碳钢管道的焊接及预热要求、焊后热处理规定,以及免除焊后热处理的条件。认为在应力腐蚀工况条件下,为避免发生腐蚀破裂,全壁厚范围内的碳钢管道焊后应进行热处理。

碳氮共渗GCr15钢的组织及性能

对高碳铬轴承钢GCr15进行碳氮共渗,从显微组织、硬度、残余奥氏体、应力状态等方面研究其组织和性能,研究表明:碳氮共渗后,GCr15钢制内圈表面可获得深度约为0.40 mm的碳氮共渗层,内圈表面组织为弥散分布的碳氮化合物组织,显微组织(晶粒度)为8级;内圈表面层存在含量大于20%的残余奥氏体,其随回火温度的升高而降低;表面层呈现压应力状态,成品内圈表面可获得一定深度的压应力层。

石油污染胁迫下土壤潜在降污固碳微生物互作关系研究

为探究石油污染土壤潜在降污固碳微生物关键类群及其互作响应关系,采集华北某油田开发井场表层(0~20 cm)土壤,利用荧光定量PCR及高通量测序技术开展石油污染土壤潜在降污固碳微生物群落结构及代谢功能研究.结果表明:①石油污染胁迫下土壤微生物优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteriota)和拟杆菌门(Bacteroidota).②相关性网络分析表明,类诺卡氏菌属(Nocardioides)、链霉菌属(Streptomyces)、假单胞菌属(Pseudomonas)及鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)是石油污染土壤降污固碳关键属.同时,假单胞菌属与链霉菌属(r=−0.818,p=0.001)、类诺卡氏菌属(r=−0.811,p=0.001)以竞争关系共存;鞘脂单胞菌属与链霉菌属(r=0.895,p<0.001)、类诺卡氏菌属(r=0.916,p<0.001)以互利共生关系共存,链霉菌属与类诺卡氏菌属(r=0.895,p<0.001)以互利共生关系共存.③Spearman相关性分析表明,烷烃降解功能基因alkB丰度与固碳功能基因cbbL(r=0.846,p=0.001)、aclB(r=0.825,p=0.001)、fhs(r=0.853,p<0.001)丰度均呈极显著正相关;芳烃降解功能基因PAH-RHDαGP丰度与固碳功能基因cbbL丰度(r=0.825,p=0.001)呈极显著正相关,与fhs(r=0.706,p=0.010)、aclB(r=0.650,p=0.022)的丰度均呈显著正相关.④KEGG数据库功能注释结果表明,石油污染土壤中同时存在石油烃降解和固碳代谢通路,且固碳代谢通路相对丰度显著高于石油烃降解代谢通路.研究显示,石油污染土壤中存在潜在降污固碳微生物且多为互利共生关系,石油污染胁迫下土壤微生物群落降污固碳作用可能存在协同关系.

外加电位对X70管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀破裂的影响

采用慢应变速率试验 (SSRT)研究了不同电位下X70管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀破裂 (SCC)行为 ,同时研究了溶液中通入不同含量CO2 对SCC的影响 .结果表明 ,X70管线钢在近中性pH溶液中的开裂方式是穿晶型的 ,具有准解理特征 ,并且随着外加阴极电位的降低 ,SCC敏感性增加 ;随CO2 含量的增加 ,pH值降低 ,SCC敏感性增加 .均表现为氢致开裂占主导 .

多壁碳纳米管诱导A549细胞氧化应激与去极化线粒体膜电位

以人肺上皮细胞系A549为模型细胞，探讨多壁碳纳米管的细胞毒性效应及其机制．A549细胞暴露于不同浓度（0-300μg／mL）的多壁碳纳米管后，用MTT比色法检测细胞活力和Hoechst 33342染色法观察细胞形态；用活性氧（ROS）敏感探针2’，7’-二氯荧光素二乙酸酯（DCFH-DA）结合流式细胞仪检测细胞内ROS水平；用荧光探针JC-1结合激光共聚焦显微镜检测细胞线粒体膜电位△ψm的变化；用免疫荧光和蛋白印迹法检测细胞氧化应激敏感蛋白血红素氧合酶-1（HO-1）的表达水平．结果表明，多壁碳纳米管可引起A549细胞活性降低、细胞内活性氧ROS过量产生以及谷胱甘肽GSH含量下降，诱导细胞氧化应激效应；抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）抑制多壁碳纳米管诱导的A549细胞内ROS的产生．多壁碳纳米管处理A549细胞2h后，诱发细胞线粒体膜电位下降；多壁碳纳米管诱导细胞氧化应激的同时伴有适应性应激蛋白HO-1的上调表达．结果表明，细胞氧化应激和线粒体膜电位去极化可能是多壁碳纳米管诱导A549细胞毒性效应的重要机制．

选择性键合金属-类金刚石复合薄膜的性能研究

目的研究具有选择性键合作用的掺杂金属元素(Cu、Al、Ti)对类金刚石(DLC)薄膜的结构和摩擦学性能的影响。方法以高纯石墨及其与金属复合靶作为靶材,采用离子源镀膜技术分别在n-型(100)单晶硅片和抛光304不锈钢片基体上制备金属-DLC复合膜。采用514.6 nm氩离子激发源的Raman光谱仪,对金属-DLC复合薄膜进行拉曼光谱分析。采用努氏硬度计和表面轮廓仪测量计算薄膜的硬度和残余应力。采用原子力显微镜(AFM)观察DLC薄膜的表面形貌和结构。使用球-盘滑动磨损试验机对DLC复合薄膜进行摩擦学性能分析。结果类金刚石薄膜中掺入不同金属元素掺杂后,摩擦系数保持相对稳定,但磨损率存在较大差异。无掺杂DLC膜中的sp^3键含量最高,薄膜硬度高,残余应力大,在摩擦过程中易脱落。Ti-DLC金属复合膜的表面质量最好,结构致密,残余应力释放的同时保持较高的硬度,测得其磨损率最低,为0.13×10^(-15) m^3/nm。结论通过在DLC膜中掺杂不同键合能力的金属元素能够调控DLC薄膜的微观结构,改善薄膜的力学性能(硬度、残余应力),提高薄膜的抗磨损性能。薄膜的摩擦学性能与薄膜的微观结构与金属掺杂元素的存在形态有关。

20CrNi3钢渗碳工艺的研究

采用正交实验与回归方程相结合的实验方法,研究了炉气碳势浓度和渗碳温度对20CrNi3钢渗碳淬火后渗碳层深度和硬度的影响规律。实验结果表明:最佳渗碳工艺参数为,炉气碳势浓度1.20%,渗碳温度920℃。

碳纳米管-银复合材料力学性能研究

采用粉末冶金方法制备碳纳米管银复合材料,研究了碳纳米管的含量对碳纳米管-银复合材料的硬度、抗弯强度影响。实验表明:当碳纳米管的含量小于11%时,复合材料的密度、硬度较好,碳纳米管起到了增强作用;当碳纳米管的含量大于11%时,由于碳纳米管的团聚,导致复合材料密度、硬度迅速下降;由于碳纳米管和银的弱界面结合,以及碳纳米管在拉应力条件下载荷传递的效力比在压应力时低,使得碳纳米管对复合材料抗弯强度的增加不明显。

退火温度对硅基硬质碳膜内应力和硬度的影响

硬质碳膜中应力的存在限制了其应用,真空退火是降低内应力的有效措施.本文利用BGS6341型电子薄膜应力分布测试仪和HXD-1000型数字式硬度计,对在硅基片上用非平衡磁控溅射制备的碳膜应力和硬度随退火温度的变化进行了研究.研究结果表明:随退火温度的升高,碳膜平均应力减小,分布趋向均匀,但硬度下降;在退火温度300℃下平均应力减小为-2.29×108Pa,膜的硬度变化不明显,维氏硬度从4780.3589 MPa降到4194.099 MPa(类似于类金刚石(DLC)),此退火温度下保证了薄膜具有很小的内应力同时具有较高的硬度.

高Si/C、CE铸铁在生产中的应用

为消除铸铁件薄壁处的白口,提高铸件厚、薄壁处的强度、硬度,减少缩松缺陷,降低铸件残余应力,采取提高Si/C值、CE方法生产高强度低应力铸铁。试验结果表明:用高Si/C和CE的铸铁取代低Si/C和CE铸铁,不仅应力低,而且相对强度高、硬度高、断面均匀性好,铸件薄壁处不易出现白口,并成功地应用于压缩机铸件上,获得了较好的经济效益。

BCN薄膜的硬度和剩余应力的研究

类金刚石结构的立方“BCN”材料由于兼有金刚石和立方氮化硼超硬、低摩擦的优点, 如有低摩抗磨、高的热稳定性和化学稳定性,并克服了它们的缺点,因而BCN薄膜材料被作为耐磨保护层,在电学、光学方面的性能也得到广泛应用。应用反应磁控溅射法将高质量的BCN 薄膜沉淀在硅基底上,通过用微压痕测量和弯曲技术研究了他们硬度和剩余应力,发现施于薄膜沉淀物上的偏压对其硬度和剩余应力均有重要影响。

H13钢碳化物析出型渗碳(CDC)处理

对H1 3钢的CDC处理进行了研究 ,用金相显微镜及扫描电子显微镜分析了渗碳层的组织形貌 ,用X射线衍射分析了碳化物的组成。确定了H1 3钢在 95 0℃CDC处理的最佳碳势为w [C]=1 2 % ;可获得经水淬后的渗层组织为马氏体基体上弥散分布的碳化物 ,主要碳化物是颗粒平均尺寸为 2 5 0nm的Cr7C3,渗层厚度达到 5 5 0 μm ,最高硬度达到 1 2 5 0Hm .与氮化处理的H1 3钢模具做了耐磨性比较 。

碳纤维固定的高速分块SPMSM转子强度分析

针对碳纤维固定的高速分块表贴式永磁同步电机(SPMSM)的转子强度缺乏解析解的问题,基于平面应力模型,采用极坐标下的位移法和应力函数法,推导了考虑永磁体和极间填充块密度及热膨胀系数差异影响的转子强度解析解,并通过有限元法对解析解的准确性进行了验证。在转子强度解析解的基础上,进一步研究了转速、碳纤维护套厚度及碳纤维护套与永磁体间的过盈量等参数对转子强度的影响。结果表明:解析解和有限元法的计算结果相吻合,解析解能够计算考虑永磁体和填充块密度及热膨胀系数差异影响的碳纤维固定高速分块表贴式永磁同步电机的转子应力分布。

低氮掺杂对含氢类金刚石结构和力学性能的影响

为探讨低氮掺杂对含氢类金刚石组织结构和力学性能的影响.采用非平衡磁控溅射和等离子增强化学气相沉积(PECVD)复合技术,在316不锈钢和硅片上制备碳化钨过渡层和不同掺氮量的含氢类金刚石薄膜(a-C:H(N)).通过拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对薄膜组织结构进行表征,薄膜的硬度和残余应力采用微纳米力学综合测量系统和薄膜应力测量仪进行表征.结果表明随着氮掺杂,薄膜形成碳氮键(CN)且其主要以C=N键形式存在,C=N/CN的比值随着薄膜氮含量增加逐渐下降.同时当掺氮量从0增至0.12 at%时,薄膜I_D/I_G比值迅速下降,sp^2C=C/sp^3C-C比值由0.65降至0.563,而薄膜硬度基本不变,约为20.4 GPa,残余应力则由3.35 Gpa降至1.31 GPa;随着掺氮量进一步增加,sp^2C=C/sp^3C-C比值增加,薄膜硬度迅速下降,残余应力则缓慢降低.可知氮的掺杂对DLC薄膜结构的影响有临界值0.12 at%,当掺氮量低于该值时,氮掺杂促进sp^3杂化的形成,薄膜具有较高的sp^3杂化含量.而随着薄膜含氮量进一步增加,sp^3杂化含量下降.同时当低氮掺杂时,可获得具有较高硬度以及较低残余应力的薄膜.

CN_x层厚度对DLC/CN_x多层膜结构和力学性能的影响

为了降低DLC膜的内应力,提高其力学性能,采用磁控溅射法在Si(100)基体上交替沉积了不同CN_x层厚度的DLC/CN_x纳米多层膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、纳米压痕仪、涂层附着力划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机等分析了多层膜的微观组织、成键结构、力学和摩擦学性能。结果表明:所有DLC/CN_x多层膜均为非晶结构,结构致密,内应力低(约-475^-170 MPa),强化效应显著。随着CN_x层厚度的增大,CN_x膜内sp3键含量降低,DLC/CN_x多层膜的硬度和结合力逐渐降低,磨损率则逐渐上升。多层膜在真空和大气中的摩擦状态平稳,摩擦因数分别为0.16和0.2,CN_x层厚度的影响很小。CN_x层厚度为0.5 nm的多层膜的硬度可达36.9 GPa,结合力为27 N,在两种测试环境中均具有优异的摩擦学性能。

GCr15SiMn轴承钢表面超声滚压处理改性分析

使用HK30数控车床对GCr15SiMn轴承钢进行表面超声滚压处理,利用金相显微镜和扫描电镜观察试样超声滚压前后表面形貌和截面组织,并对比分析了超声滚压处理前后试样的硬度、表面粗糙度和残余应力。研究结果表明:超声滚压处理后,试样表面显微组织发生明显的塑性变形,形成约1μm的塑性变形层;试样平均表面粗糙度Ra值降低,表面更加平整,表面硬度和表面残余压应力升高;超声滚压处理改变了表面压应力的分布规律,即试样的残余压应力最大值都不在表面,而在次表面,残余压应力作用层由100μm增加至700μm。

掺硅类金刚石膜的制备与力学性能研究

用脉冲电弧离子镀技术,通过调整掺硅石墨靶和纯石墨靶的数量,制备了一系列不同硅含量的类金刚石薄膜样品.研究发现:当硅含量达6.7at.%时,类金刚石薄膜的应力从4.5GPa降低到3.1GPa,薄膜的硬度还保持在3600Hv,和没有掺杂的类金刚石薄膜的硬度相比,基本保持不变;当硅含量小于6.7at.%时薄膜的摩擦系数相对于未掺杂的类金刚石薄膜也保持不变,为0.15.当薄膜中硅含量继续增加时,薄膜中C—Si键的含量增多,导致薄膜硬度和应力都有较大幅度地减小、摩擦系数增大、磨损性能也变差了.

双激光沉积锗掺杂类金刚石膜的实验研究

提出了双激光沉积掺杂薄膜技术,利用准分子纳秒激光和飞秒激光分别烧蚀石墨和锗靶材,保持准分子纳秒激光的参数不变,而将飞秒激光的脉冲频率逐次由0提高至500 Hz,在硅基底上获得锗含量逐次增大的掺杂类金刚石膜。实验结果表明:随着锗掺杂量的提高,锗掺杂类金刚石膜的折射率略微增大,消光系数增大7.3倍;表面硬度呈近似的线性降低,降低幅度约为41.3%;内应力呈非线性减小并在某值趋于稳定,降低幅度约为78.1%。牢固度实验结果表明,锗掺杂量的提高可以增强类金刚石膜在基底上的附着性能,但不利于其对溶液的耐腐蚀性。研究结果为不同应用目的的掺杂类金刚石膜及其复合膜层的设计提供了实验基础,且研究方法具有很强的可扩展性,不仅仅限于实验所限薄膜范围。

CO浓度对316L不锈钢准平衡气体渗碳的影响

采用准平衡气体渗碳工艺,在不同CO浓度的CO/H2/N2混合气体条件下制备了表面强化层,研究CO浓度对316L奥氏体不锈钢渗碳层的微观结构、碳浓度分布、表面纳米硬度和残余应力的影响。结果表明,准平衡气体渗碳层为单一的扩张奥氏体相;当CO浓度小于30%时,渗碳层厚度、表面纳米硬度和压缩残余应力均随CO浓度的提高而提高,当CO浓度高于35%时,渗碳气体碳活度降低,渗碳表面强化效果降低;经470℃条件下准平衡渗碳20 h后,316L不锈钢渗碳层厚度最高可达30μm,表面碳浓度增加至2.6 mass%,导致表面纳米硬度从3 GPa增加至9 GPa,并产生1300 MPa以上的压缩残余应力。

低碳钢表面剧烈形变与回复热处理诱发合金化研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计研究剧烈形变和低温回复处理对低碳钢表面Cr合金化的梯度组织结构和力学性能的影响。结果表明,采用机械剧烈冲击形变和低温回复处理能够在低碳钢表面形成具有梯度组织结构的含Cr合金化层,含Cr相主要为Fe-Cr固溶体和碳化物(Cr,Fe)_7C_3,且硬度从心部145 HV1逐渐向表层提高到215 HV1,这是由于应力增加导致晶体结构缺陷增多,同时应力引起温度升高以及后续的低温回复热处理过程中,在应力-热耦合效应的共同作用下,Cr元素扩散系数增加,加速扩散,促进合金化,形成梯度组织结构,显著改善和提高原材料的组织和力学性能。