焊接热输入对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢电弧焊接头组织与性能的影响

在不同焊接热输入(9,13,17 kJ·cm^(-1))下对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢板进行多层多道电弧焊,研究了焊接热输入对焊接接头显微组织与力学性能的影响。结果表明:不同焊接热输入下所得焊接接头焊缝和热影响区的组织均为板条马氏体、少量δ铁素体和残余奥氏体;随着焊接热输入的增大,焊缝和热影响区的板条马氏体变粗大,δ铁素体含量增多;不同焊接热输入下焊接接头的抗拉强度和屈服强度分别约为810,600 MPa,均高于母材且符合项目规定,屈强比均小于0.9,接头的拉伸性能良好,拉伸后均在母材处断裂;随着焊接热输入增大,冲击吸收能量减小,焊接热输入为9,13 kJ·cm^(-1)下冲击断口中的韧窝尺寸略大且均匀,接头的冲击韧性更好;不同焊接热输入下焊缝的硬度为310~340 HV,其平均硬度高于热影响区和母材,随着焊接热输入的增加,焊缝和热影响区的硬度均略微降低。

轧制变形量对15Cr氧化物弥散强化钢显微组织与力学性能的影响

采用热等静压工艺制备了15Cr氧化物弥散强化(15Cr-ODS)钢并对其进行轧制,研究了轧制变形量(0,30%,50%,70%)对试验钢显微组织与力学性能的影响。结果表明:轧制可以提高试验钢的密度,但变形量对密度无明显影响;随轧制变形量增加,试验钢晶粒细化,组织各向异性更加显著,析出相尺寸变大,分布密度降低;轧制后试验钢的显微硬度、室温至600℃的抗拉强度和断后伸长率均提高;随轧制变形量增加,显微硬度增加,但抗拉强度无明显变化。

石墨烯化学镀铜对放电等离子烧结石墨烯增强铝基复合材料组织和性能的影响

通过化学镀方法得到镀铜石墨烯粉末,再通过静电自组装方法将镀铜石墨烯粉末与铝粉混合,然后经放电等离子烧结工艺制备镀铜石墨烯增强铝基复合材料,研究了不同质量分数(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%)镀铜石墨烯增强铝基复合材料的微观结构和性能,并与质量分数0.1%未镀铜石墨烯增强铝基复合材料进行对比。结果表明:镀铜石墨烯在复合材料中分散均匀,复合材料的相对密度均在99%以上;铝和铜发生反应生成了中间相Al_(2)Cu,但未有Al_(4)C_(3)界面相生成;镀铜石墨烯增强铝基复合材料的硬度和耐磨性能均优于未镀铜石墨烯增强铝基复合材料;随着镀铜石墨烯含量的增加,复合材料的硬度先升高后降低,磨损质量损失和摩擦因数均呈先减小后增加的趋势。当镀铜石墨烯的质量分数为0.2%时,复合材料具有优异的综合性能,其硬度为74.7 HV,磨损质量损失和摩擦因数均最小,分别为0.0023 g和0.259,磨损机制为氧化磨损。

水基凝胶注模用高固相含量氧化锆增韧氧化铝陶瓷浆料及烧结陶瓷的性能

在不同氧化锆质量分数(25.0%,27.5%,30.0%)和分散剂添加量(0.2%~0.4%,质量分数)下制备高固相含量(45%~57%,体积分数)、不同pH(1~12)的氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷浆料,研究了pH、分散剂添加量和固相含量等对陶瓷浆料流变性能的影响;在较佳pH和分散剂添加量下制备不同氧化锆含量的陶瓷浆料,经水基凝胶注模成型后,在1600℃进行常压烧结,测试了烧结陶瓷的相对密度和力学性能。结果表明:当pH为7~12时,ZTA陶瓷浆料的Zeta电位和黏度均随pH的增大先减小后增加,且当pH为9时Zeta电位绝对值最大、黏度最小,说明此时陶瓷浆料最为稳定;随着分散剂添加量增加,浆料黏度先减小后增大;随着固相含量增加,浆料黏度增大;在pH为9、分散剂质量分数为0.3%条件下,制备的高固相含量(45%~55%)ZTA陶瓷浆料具有良好的流动性和较低黏度,成型并烧结后,当固相含量较高时,陶瓷的相对密度、抗弯强度和断裂韧度均较高。

某核电厂汽轮发电机组末级叶片拉筋凸台的断裂原因

某核电厂汽轮发电机组低压缸末级叶片在累积运行约72个月后,在拉筋凸台处发生了断裂,通过宏观形貌观察、化学成分分析、显微组织观察以及硬度测试等方法分析了拉筋凸台的断裂原因。结果表明:末级叶片拉筋凸台断裂性质为疲劳断裂,发生断裂的原因是相邻叶片拉筋凸台的实际配合状态不佳,造成拉筋凸台表面受力不均匀,局部承受的挤压力过大,使得拉筋凸台在汽轮发电机轴转动时承受不均匀的接触摩擦,在交变载荷的作用下,疲劳裂纹在接触面受力最大的粗糙表面处萌生并逐渐扩展,最终导致拉筋凸台的局部断裂。

有限元模拟再喷丸参数对Q345B钢残余应力演变规律的影响

对退火态Q345B钢依次进行喷丸、预疲劳、再喷丸处理,采用X射线/剥层法研究了再喷丸对残余应力和疲劳寿命的影响,以预疲劳的残余应力为初始应力,构建了随机弹丸再喷丸有限元模型,研究了覆盖率(100%,200%,300%)、弹丸直径(0.4,0.5,0.6,0.7mm)和弹丸初速度(25,35,40,45m·s^(-1))对残余应力分布及其影响层深度和试样表面粗糙度的影响。结果表明:再喷丸处理可以使预疲劳处理松弛的残余应力基本恢复到单次喷丸后的水平,并进一步延长其疲劳寿命。有限元模拟得到,随着覆盖率增加,再喷丸引入的残余压应力和影响层深度无明显变化,试样表面粗糙度增大;随着弹丸直径和弹丸初速度增加,残余压应力和影响层深度均先增大后趋于稳定,表面粗糙度增大。最优再喷丸参数为弹丸初速度40m·s^(-1),弹丸直径0.6mm,覆盖率100%。

Al-Si-Cu-Ni钎料成分和钎焊温度对高硅铝合金/可伐合金钎焊接头性能的影响

采用甩带工艺制备Al-7.5Si-23Cu-xNi(x取0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,质量分数/%)箔状钎料,研究了镍含量对钎料组织和性能的影响;利用性能最好的钎料对CE11高硅铝合金和4J29可伐合金进行真空钎焊,分析了钎焊温度(560~600℃)对接头组织、抗剪强度及气密性的影响。结果表明:随着镍含量的增加,钎料的液/固相线变化较小,熔化温度区间较稳定,铸态钎料局部共晶组织增多,柱状晶变粗大,断裂应变和接头的抗剪强度均先升高后降低;当镍质量分数为2.0%时,钎料的熔化温度区间最小,熔点最低,组织均匀,共晶相较多且弥散分布,钎料的韧性和焊接性能最好。当钎焊温度低于570℃时,Al-7.5Si-23Cu-2.0Ni钎料熔化不完全,与母材结合较差;当钎焊温度高于570℃时,钎料与母材间的元素互扩散剧烈,造成硅相聚集,焊缝中出现裂纹。随着钎焊温度的升高,接头的抗剪强度先升后降,焊后泄漏率先降后升。最佳钎焊温度为570℃,此时焊缝与两侧母材结合紧密,元素扩散均匀,接头的抗剪强度最大,气密性最好。

2195铝锂合金的热变形本构模型及热加工图

采用Geeble-3500型热模拟试验机对2195铝锂合金进行单道次热压缩试验,研究了该合金在360~510℃变形温度和0.001~10 s^(-1)应变速率条件下的热变形行为;根据试验获得的应力、应变数据,建立基于Zener-Hollomon模型的流变应力双曲正弦函数本构模型,并绘制相应的热加工图,获得适宜的热加工工艺。结果表明:2195铝锂合金的流变应力随应变速率的增加而提高,随变形温度的升高而降低,该合金具有正应变速率敏感性;2195铝锂合金的热变形激活能为189.392 kJ·mol^(-1);2195铝锂合金的适宜热加工工艺为变形温度在410~430℃、应变速率小于0.0147 s^(-1)以及变形温度在470~510℃、应变速率小于0.0269 s^(-1)。

基于应力三轴度的铸态42CrMo钢高温拉伸断裂行为分析

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对不同缺口半径(0.5,1.0,2.0,4.0 mm)的铸态42CrMo钢缺口试样进行不同温度(1223,1273,1373 K)下的热拉伸试验,基于应力三轴度分析了其高温拉伸断裂行为。结果表明:较高拉伸温度下缺口试样的流变应力较小;随着缺口半径减小,缺口试样流变应力和峰值应力增加,断裂应变减小;当缺口半径为0.5,1.0 mm时,应力三轴度最大值向最小横截面圆心转移;当缺口半径为2.0,4.0 mm时,拉伸过程中最小横截面圆心处的应力三轴度始终最大;随着缺口半径增加,应力三轴度减小;温度由1223 K升至1373 K,试样断口组织平均晶粒尺寸增大;缺口半径由0.5 mm增加至4.0 mm,平均晶粒尺寸增大,微空洞且尺寸及面积分数增加。

Ti_(2)AlC粉末粒径分布对TiC_(0.5)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料组织及性能的影响

通过不同时间的湿法球磨得到不同粒径分布的Ti_(2)AlC粉末,再与Cu_(2)O粉末和铜粉末混合,利用放电等离子烧结技术制备TiC_(0.5)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料,研究了Ti_(2)AlC粉末粒径分布对其组织和性能的影响。结果表明:随着Ti_(2)AlC粉末中亚微米级颗粒体积分数由0增加到70.27%,复合材料中增强相颗粒TiC_(0.5)和Al_(2)O_(3)在基体中分散更均匀,但是当亚微米级颗粒体积分数为98.07%时,增强相颗粒出现聚集现象;随着亚微米级颗粒体积分数的增加,复合材料的导电率与相对密度先减小后增大,硬度与屈服强度则先升后降,当亚微米级颗粒体积分数为70.27%时,复合材料综合性能最优异。

热输入对铝合金/不锈钢双丝冷金属过渡熔钎焊接头组织及性能的影响

采用双丝冷金属过渡(CMT)熔钎焊工艺对5083铝合金和304不锈钢进行对接焊试验,在保证焊缝成形良好的条件下,研究了焊接热输入对接头金属间化合物(IMC)层厚度和拉伸性能的影响,并与单丝CMT熔钎焊接头进行对比。结果表明:双丝和单丝CMT熔钎焊接头焊缝获得良好成形质量的热输入范围分别为213.8~486.0,379.6~590.6 J·mm^(-1);双丝CMT和单丝CMT熔钎焊接头界面处的IMC均为FeAl_(3)相;随着热输入的增加,单丝或双丝CMT熔钎焊接头IMC层厚度增加,抗拉强度降低;单丝CMT熔钎焊接头IMC层的最小厚度为9.59μm,此时接头的抗拉强度最大,为76 MPa,而双丝CMT熔钎焊接头IMC层的最小厚度为3.36μm,此时接头的抗拉强度最大,为109 MPa。

TC17钛合金热变形行为及本构模型

对TC17钛合金进行不同温度(600~950℃)和不同应变速率(0.001~10 s^(-1))的热压缩试验,研究了TC17钛合金的热变形行为,建立了TC17钛合金多元线性回归本构模型,并进行了试验验证。结果表明:TC17钛合金的流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;在低温段(600~850℃)变形时,真应力-真应变曲线整体上呈应变软化特征,在高温段(850~950℃)变形时,则呈稳态流动特征,流变应力软化现象不明显;由TC17钛合金多元线性回归本构模型得到的流变应力的计算值与试验值较为接近,模型具有较高的预测精度。

大层厚下选区激光熔化成形316L不锈钢工艺的优化

在铺粉厚度为0.15 mm的大层厚条件下采用选区激光熔化技术制备316L不锈钢试样,研究了激光功率(750~850 W)、扫描速度(800~1000 mm·s^(-1))、扫描间距(0.06~0.10 mm)对其相对密度、显微组织与性能的影响,对选区激光熔化工艺进行了优化。结果表明:随着激光功率、扫描速度或扫描间距的增大,大层厚下成形试样的相对密度都呈先增大再减小的变化趋势。当激光功率为800 W、扫描速度为900 mm·s^(-1)、扫描间距为0.08 mm时,成形试样的拉伸性能最优,其抗拉强度和断后伸长率分别为682.7 MPa和33.4%,与小层厚成形试样相近,此时的显微硬度为224.77 HV,显微组织由尺寸为0.4~1.0μm的等轴晶组成,在质量分数3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位达到-0.69 V,表现出最优的耐腐蚀性能。

终轧温度对含锡铁素体不锈钢组织和耐腐蚀性能的影响

对冶炼的含锡铁素体不锈钢进行热轧(开轧温度为1 150℃,终轧温度分别为730,800,870,940℃)+退火(950℃×5 min)处理,再进行冷轧+退火(900℃×2 min)处理,研究了终轧温度对冷轧退火板显微组织、耐H_(2)SO_(4)和FeCl_(3)腐蚀性能和电化学性能的影响。结果表明:不同终轧温度热轧下,含锡铁素体不锈钢冷轧退火板的显微组织均由γ纤维再结晶织构组成。随着终轧温度的降低,含锡铁素体不锈钢冷轧退火板晶粒尺寸减小,当终轧温度为800℃时,晶粒尺寸为10~20μm,尺寸分布最均匀;耐H_(2)SO_(4)、FeCl_(3)腐蚀和电化学腐蚀速率均随终轧温度的降低呈先减小后增大的趋势,当终轧温度为800℃时达到最小。

纳秒激光制备超疏水TC4钛合金表面的抗结霜性能

采用纳秒激光对TC4钛合金表面进行刻蚀,然后放入电热干燥箱内烘烤,研究了钛合金表面的浸润特性、微观结构及抗结霜性能。结果表明:在100 W激光功率下纳秒激光刻蚀和烘烤处理后钛合金表面接触角超过160°,而滚动角小于5°,具有非常好的超疏水性能,钛合金表面呈纳米级的凹坑、凸起和规则球状结构;激光刻蚀钛合金表面经烘烤后同时满足了粗糙微观结构与低表面能的条件,表面的浸润特性从超亲水状态转变为超疏水状态;在-15℃下激光刻蚀和烘烤后的超疏水钛合金表面9μL水滴完全结冰所需时间为360 s,比未激光刻蚀钛合金延长了2倍以上,且水滴完全结冰后仍能保持大于130°的接触角;在-15℃恒湿条件下持续冷冻10 min后超疏水钛合金表面只出现了零散的小颗粒霜晶,而未激光刻蚀钛合金表面密集分布着大量小颗粒霜晶。

Fe-10Mn-2Al-0.1C中锰钢的本构模型与热加工图

使用Gleeble-1500型热机械模拟机在变形温度900~1 100℃、应变速率0.01~10 s下对Fe-10Mn-2Al-0.1C(质量分数/%)中锰钢进行热压缩试验,根据试验数据,采用应变补偿法建立试验钢Zener-Hollomon本构模型并进行了试验验证;基于动态材料模型(DMM)建立试验钢在真应变0.2,0.4,0.6,0.8下的热加工图。结果表明:由建立的本构模型预测得到的流动应力与实测应力的相关系数为0.987,说明该模型可用来描述试验钢的热变形行为;由本构模型计算得到当真应变从0.1增加到0.8时,试验钢的热变形激活能从476 kJ·mol^(-1)降低到342 kJ·mol^(-1);根据热加工图确定试验钢的最佳热加工工艺条件为变形温度900~940℃、应变速率0.01~0.03 s^(-1)和变形温度1 070~1 100℃、应变速率0.1~0.56 s^(-1),该条件下的功率耗散效率在32%~38%。

L360N管线钢在页岩气田采出水中硫酸盐还原菌作用下的腐蚀行为

以1 mL水样分别含有10^(3),10^(5),10个硫酸盐还原菌(SRB)的某页岩气田集输管线的分离器采出水(记作1^(#),2^(#),3^(#)水样)为试验介质,研究L360N管线钢在不同水样中浸泡14 d的腐蚀行为。结果表明:水样中的SRB数量越多,管线钢的腐蚀速率越大,腐蚀程度越严重;浸泡14 d后,在1^(#)水样中管线钢表面含有FeS,高浓度HCO_(3)^(-)有助于腐蚀产物膜的生成,在2^(#)水样中,管线钢表面的FeS含量最高,腐蚀产物呈团簇状不均匀分布,高浓度Cl^(-)和低浓度HCO_(3)^(-)共同加速了膜层的破损,在3^(#)水样中,管线钢表面较平整,腐蚀产物很少,腐蚀程度最轻。

某井S135钢级钻杆腐蚀失效原因

某井S135钢级钻杆在钻进约2 395 m时发生腐蚀失效。采用宏观形貌、断口形貌观察,显微组织分析,化学成分、硬度、腐蚀产物成分测试对其失效原因进行了分析。结果表明:该钻杆的失效方式为腐蚀疲劳失效,钻杆内壁的氧含量偏高及内壁加厚过渡带区域存在应力集中,导致加厚过渡带区域发生严重点蚀,点蚀坑底部萌生疲劳裂纹并扩展,最终钻杆失效;建议使用内壁带防腐涂层的钻杆,并在钻井液中添加缓蚀剂,降低溶解氧对内壁的腐蚀作用,同时优化井深结构,减缓内壁加厚过渡带区域的应力集中。

镧掺杂量对Pb_((1-2x/3))La_(x)(Ti_(0.99)Mn_(0.01))O_(3)压电陶瓷性能的影响

采用固相烧结法制备了Pb_((1-2x/3))La_(x)(Ti_(0.99)Mn_(0.01))O_(3)压电陶瓷,研究了镧掺杂量(x=0.005,0.045,0.075,0.150,物质的量分数)对压电陶瓷晶格常数、压电各向异性、介电常数、介电损耗、居里温度以及机械品质因数的影响。结果表明:随着镧掺杂量增加,压电陶瓷晶格的轴向比(c/a)减小,各向异性和四方相结构减弱,介电损耗减小,机械品质因数增大;镧的掺杂有利于压电性能的改善,但会造成压电各向异性减弱,居里温度降低,介电常数增大。

LZ92镁锂合金激光焊接接头的显微组织与力学性能

采用CO_(2)激光焊接厚度为2mm的LZ92镁锂合金板,研究了焊接接头的显微组织、物相组成、显微硬度与拉伸性能。结果表明:LZ92镁锂合金焊接接头成形良好,焊缝中无明显气孔、裂纹等缺陷;母材与焊缝的物相组成相同,由α相、β相和中间相Mg_(7)Zn_(3)组成;母材由等轴状β相和枝晶状与颗粒状α相组成,热影响区由粗大的β相和少量细小颗粒状α相组成,焊缝中大量细针状和细小颗粒状α相均匀分布在β相中,β相晶界消失;焊缝的硬度最高,母材的次之,热影响区的最低;焊接接头的抗拉强度为158MPa,为母材的868.%,断后伸长率为27%;焊接接头的拉伸断口位于影响区与焊缝间的熔合线处,断口由韧窝和解理面组成,断裂形式为混合型断裂。