形变TZM合金的拉伸性能和断口组织

采用粉末冶金方法制备出TZM合金并进行热轧处理,测试不同变形量TZM合金的拉伸性能,分析显微组织和断口形貌.结果表明,TZM合金无论变形与否拉伸断裂均含有沿晶脆性断裂;TZM合金随变形量的增加,加工态纤维组织增多,力学性能增强,断裂表现为由沿晶脆性断裂、解理断裂和穿晶解理断裂向沿晶韧性断裂和准解理断裂转变;随变形量的增加,TZM合金的碳化物相分散均匀、弥散度提高,晶界结合力增强,从而TZM合金的力学性能得以提高.     

成形剂对碳化硼压坯密度和烧结密度的影响

研究了葡萄糖、酚醛树脂、硬脂酸以及酚醛树脂加硬脂酸这4种成形剂的加入量和成形压力对碳化硼压坯密度的影响,探讨了碳化硼压坯密度和烧结密度的关系.研究结果表明加入葡萄糖所得到的碳化硼压坯密度最高;碳化硼烧结密度随压坯密度的增加呈正比例增加;颗粒间接触面积增加有利于扩散,但当压坯密度为1.87 g/cm3时(对于粉末4),这种线性关系的斜率明显变小,说明压制压力不需过大;所选用的成形剂在烧结过程中分解成碳并残留在压坯中,这些新生态的碳对烧结起活化添加剂的作用.因此,加入这些成形剂既提高了碳化硼压坯密度,又导致其烧结密度增加.     

注射成形制备SiCp/Al复合材料电子封装盒体的预成形坯

对碳化硅陶瓷注射喂料进行流变性能分析后得到合适的注射喂料.通过注射工艺和后续的脱脂-预烧结工艺成功制备出压渗用SiCp封装盒体的预成形坯.结果表明:SiCp装载量为65%,粘结剂成分为70%PW(石蜡) 29%HPDE(高密度聚乙烯) 1%SA(硬脂酸)的喂料在较宽的剪切速率和温度范围内均具有良好的注射性能;在合适的注射参数下可以制得完整无缺陷的注射坯;采用溶剂脱脂与热脱脂两步脱脂工艺,可以成功脱除注射坯体中的粘结剂,在1 150 ℃进行预烧结,制备出了具有良好外观形貌、足够强度以及适中连通孔隙的预成形坯,可以满足后续加压渗铝制备SiCp/Al复合材料的封装盒体实验的要求.     

Si对快速凝固/粉末冶金(RS/PM) AZ91镁合金组织和性能的影响

采用快速凝固/粉末冶金(RS/PM)法制备了Si增强的AZ91镁合金.研究了不同Si含量对AZ91镁合金的微观组织、室温和高温力学性能的影响.结果表明:随着Si含量的增加,合金中原位生成的Mg2Si颗粒逐渐长大.Si的加入显著提高了合金的室温和高温力学性能.室温下,当Si含量≤3%时,合金的抗拉强度随着Si含量的增加而提高,当Si含量增加至5%时,合金的抗拉强度大幅度降低.其中RS/PM(AZ91+3%Si)合金表现出最优异的室温力学性能:bσ高达472.36 MPa,σ0.2和δ分别达到329.76 MPa和4.70%.合金的高温抗拉强度(473 K)随着Si含量的增加而提高.     

Mg-xZn-Y合金显微组织、力学性能与导热性能研究

研究了Zn含量以及定向凝固拉伸速度对Mg-Zn-Y合金显微组织、力学性能和导热性能的影响。结果表明,Mg-x Zn-Y(x=1,3,5%)合金组织主要由α-Mg相与Mg3Zn6Y相组成。随着随着Zn含量的增多,晶粒细化;定向凝固使组织由等轴晶或树枝晶向柱状晶转变,随着拉伸速度的增大,柱状晶宽度变窄。铸态合金的室温力学性能随着Zn含量的增加而增大,定向凝固合金的室温力学性能随着拉伸速度的增大而增大,当拉伸速度为100 um/s时,抗拉强度达到了260.2 MPa,相比于铸态合金,提高了44.1%;伸长率达到了14.46%,相比于铸态合金,提高了61.7%.铸态合金的热导率随着Zn含量的增加而减小,定向凝固合金的热导率随着拉伸速度的增大而减小,但是,相比于铸态合金,定向凝固合金的热导率均有所提高。     

气压熔融挤压快速成形材料及成形工艺研究

为了拓宽气压熔融挤压快速成形工艺的应用领域,开发了可应用于气压熔融挤压快速成形的改性石蜡材料,并对成形工艺进行了研究.研究结果表明,改性石蜡熔融挤丝的黏度随硬脂酸镁含量的增加而增大,当挤丝直径增加时,丝径的均匀程度降低,使成丝性能也降低.当硬脂酸镁的质量分数降低至1/10时,材料黏度降低,丝材之间表现出脱黏现象,从而影响了成形性能.实验表明,石蜡与硬脂酸镁的质量比为8:1,通过建立的熔融挤丝宽度与熔融挤出丝速率、扫描速度和分层厚度之间的数学模型,得到了挤出丝速率、扫描速度和分层厚度相匹配的工艺参数,并验证了挤丝宽度和扫描间距对制件质量的影响.     

采用SRS技术制备A2017半固态合金与连续扩展成形

利用自制的单辊搅拌(SRS)实验机制备出的A2017半固态材料比常规铸造坯组织优良;在辊靴型腔出口安装扩展成形模,使A2017合金实现半固态扩展挤压成形·实验证明浇注温度高于750℃,A2017合金会过烧,不能成形;浇注温度低于690℃时合金在出口发生完全凝固,不能实现扩展模充模;当靴子预热温度为450℃,在最优浇注温度710～730℃条件下,生产出了组织性能良好的半固态成形材     

对22CrMoH连铸坯微观组织及合金元素影响的数值模拟

利用移动边界法得到22CrMoH连铸坯凝固过程中的温度场,在此基础上采用元胞自动机--有限元(CAFE)法对22CrMoH齿轮钢连铸坯的微观组织进行数值模拟,模拟结果与实际样品微观组织形貌基本吻合;探讨了Cr、Mo、Si和Mn等合金元素含量对铸坯微观组织的影响趋势.结果表明,在该钢号规定的范围内,适当提高Si、Mn元素含量能够提高等轴晶比例,使晶粒数目增加,晶粒平均半径减小;Mo含量的提高能够明显增加形核数量;适当减少Cr含量有助于提高等轴晶的比例,但对晶粒数目和尺寸影响较小.对22CrMoH钢中合金元素进行优化调整结果显示,连铸坯凝固组织得到了明显改善,等轴晶的比例提高近1倍,晶粒数目提高了19.96%,晶粒平均半径减小9.20%.     

铸态和沉积态Al-25Si-5Fe-3Cu合金的显微组织与相形成

采用常规铸造和喷射成形工艺制备了含硅达25%(质量分数)的过共晶Al-Si合金,利用SEM(EDS)、XRD和DSC等分析方法对合金的显微组织和相熔解析出进行了分析研究.结果表明,铸态合金含有粗大块状初晶Si相和粗大针片状含铁相,而喷射成形工艺能够使二者的尺寸、形貌发生改变而有利于合金性能的提高.同时,铸态和沉积态合金中均含有基体Al、初晶Si和Al2Cu相,不同的是铸态合金中含铁相主要为δ-Al4FeSi2相,而沉积态合金中以β-Al5FeSi相为主.分析其原因主要是糊状层的存在引起沉积坯冷却速度降低而导致沉积坯中发生δ-Al4FeSi2相的转变及共晶组织增加,致使沉积态合金中β-Al5FeSi相为主要含铁相.采用DSC实验对沉积态合金在熔化和凝固过程中发生的反应进行了讨论.     

连铸板坯三角区裂纹的影响因素

通过对连铸坯硫印数据库的分析,得到了普碳钢连铸板坯三角区裂纹的影响因素.结果表明,三角区裂纹随着S含量、过热度、拉速和铸坯断面宽度的增加而越来越严重.以此为基础,提出了生产过程中控制三角区裂纹的原则.C含量控制为0.13%;[Mn]/[S]＞25,过热度小于25℃,拉速低于1.30m/min,浇铸宽断面铸坯时应加强铸坯窄边的冷却强度,保证良好的铸机设备精度.     

激光熔化沉积成形Cu-Al-Mn-Ti形状记忆合金组织与性能研究

采用激光熔化沉积（laser melting deposition, LMD）成形Cu-Al-Mn-Ti形状记忆合金，研究其组织、冶金缺陷与性能特点。研究表明，LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金的显微组织具有各向异性特征：建造面为柱状晶组织，扫描面为等轴晶组织。这是由于LMD成形过程沉积方向存在较大的温度梯度导致的。LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金的基体组织为β相板条马氏体，并存在大量Cu₂AlMn颗粒状析出相。孔隙缺陷是LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金中主要的冶金缺陷，严重影响了合金的力学性能。热处理可提高LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金的力学性能及形状记忆性能。固溶、时效处理后，LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金的抗拉强度可由453.6 MPa提高至519.5 MPa，形状回复率可由68%提高至97%；当时效温度为500 ℃时，在晶界上开始析出网状α相导致Cu基体中的Al含量增加，使合金的力学性能和形状回复率下降。     

表面镀铜C_f对Mg_2Si力学及导电性能的影响

采用机械合金化与热压烧结相结合的方法制备Cf/Mg_2Si复合材料,研究表面镀铜Cf对该复合材料组织、性能的影响.结果表明:Mg_2Si中加入表面电化学包覆镀Cu的短Cf后并未生成新相,而是均匀分布在Mg_2Si中,与基体之间界面平直,结合良好,说明界面反应得以抑制.随着Cf质量分数的增加,复合材料的致密度降低,硬度、抗压强度和抗弯强度呈先增大后减小的趋势,当Cf质量分数达到1.5%时,复合材料的综合性能最佳,此时,硬度为302.7HV,抗压强度为143 MPa,抗弯强度为34.6 MPa,电导率为12.85×103 S·m-1.     

Mn对喷射沉积Al-25Si-xFe-yMn合金中Fe相的影响

通过喷射沉积工艺制备了Al-25Si-xFe-yMn(Mn/Fe质量比在0～1之间)系列合金的沉积坯,利用SEM、XRD和EDX对这些沉积坯的微观组织进行分析.结果表明,添加Mn元素,将生成颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2,取代了针状的δ-Al4FeSi2和β-Al5FeSi相,从而显著地改善高硅铝合金中的Fe相的形貌,并且随着Mn/Fe质量比的提高,沉积坯中颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2含量也增加,而针状相的含量却减少,当Mn/Fe质量比增加到0.83或1时,在沉积坯中只发现颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2.     

多孔Ti-45Nb合金的微观组织与力学性能研究

新型多孔Ti-Nb合金因为具有良好的生物相容性,在硬组织植入材料领域中受到关注。本文利用纯Ti和Nb粉采用粉末烧结法制备多孔Ti-45Nb合金。通过造孔剂NH4HCO3调控多孔钛合金的孔隙度、孔隙尺寸、孔隙形貌、弹性模量和抗压强度。研究结果表明:随着造孔剂含量的增加,多孔Ti-45Nb合金的孔隙度和孔隙尺寸增大,孔隙连通性增加;弹性模量和抗压强度减小。多孔Ti-45Nb合金的孔隙特性和力学性能满足硬组织植入材料的基本要求。     

南六区三元油井钙垢期防垢剂ST防垢有效浓度研究

井筒化学防垢技术是提高三元复合驱油井检泵周期的有效途径之一,防垢剂的合理用量是有效、经济采取化学防垢的关键。从成垢体系组成角度考察了钙、硅、防垢剂用量对防垢剂ST防垢效果的影响。试验结果表明,随着评价体系中硅、钙含量增加,防垢率有降低趋势;ST防垢剂存在最佳有效防垢剂使用浓度;当硅离子含量≤150mg/L,防垢剂ST防垢效果与硅离子含量无关。南六区钙离子含量在10⁸0mg/L时,防垢剂ST有效加药浓度随体系中钙离子含量的增加而增加,两者存在函数关系Y=2.0695(C/10)2)-6.95(C/10))+40.857,与实验所得有效加药浓度平均偏差1.93mg/L。通过经验公式,单井加药量可降低20%以上,评价节省药剂用量31.05%,能够起到良好的防垢效果且节省了生产成本。     

扫描间距对选区激光熔化成形CoCrFeNiMo0.2高熵合金微观结构及性能的影响

通过选区激光熔化(SLM)制备CoCrFeNiMo_0.2高熵合金,研究扫描间距对合金微观组织及力学性能的影响。研究结果表明：SLM成形的合金具有由熔池、柱状晶和胞状晶等组成的多层级结构。随着扫描间距增加,试样的相对密度先增加后减小,当扫描间距为0.15 mm时,合金的相对密度最高,达到99.7%。随着扫描间距增加,胞状晶的尺寸逐渐减小,合金的织构逐渐减弱。当扫描间距为0.05 mm时,胞状晶尺寸约为0.99μm,试样沿建造方向呈现较强的[001]织构;当扫描间距增加至0.20 mm时,胞状晶尺寸减小至0.36μm,织构基本消失。当扫描间距为0.15 mm时,合金的综合性能最佳,其屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率分别达到696 MPa、945 MPa和31%,较传统的熔铸CoCrFeNiMo_0.2高熵合金强度提高了约60%。SLM成形的合金中由熔池、柱状晶和胞状晶等组成的多层级结构(尤其是纳米胞状晶结构)是合金性能优异的主要原因。     

SPHC铸坯中大型夹杂物行为

探讨了BOF—LF—CC流程生产的SPHC连铸坯中大型夹杂物的类型、数量、尺寸及分布,并通过示踪剂追踪分析了钢中夹杂物的来源。结果表明：铸坯中大型夹杂物主要的三类复合夹杂物为Al2O3-CaO-MgO-MnS类、CaO-Al2O3类和MgO-CaS类,含量分别为56%、26.8%和17.2%,此外,含Al2O3大型夹杂物约占总数的82.8%。头坯中大型夹杂平均含量为245.8mg/10kg,稳态浇注下为85.75mg/10kg,换包过程中铸坯中大型夹杂物的平均含量为120.25mg/10kg,在非稳态浇注下,铸坯中非金属夹杂物含量较高。铸坯中大部分夹杂物来源并不单一,由脱氧产物与中间包覆盖剂、中间包打结料及结晶器保护渣集聚络合形成。     

置氢TC4粉末模压成形-烧结后的组织性能

采用置氢TC4钛合金粉末室温模压成形+保护气氛下烧结工艺,研究了置氢TC4合金粉末模压成形-烧结后合金组织性能的变化规律.结果表明:随着置氢量的增加,置氢TC4合金粉末模压成形烧结体致密度基本呈现逐渐增高趋势,模压成形烧结体由魏氏体组织向双态的过渡状组织转化,模压成形烧结体退火后组织较退火前发生了明显的破碎和细化;烧结体退火后压缩屈服强度基本呈逐渐增大趋势,且烧结体真空退火后氢含量可达到安全状态,其中,置氢量0.42%(质量分数)TC4合金粉末烧结体致密效果好、综合力学性能高.     

C含量对一种单晶高温合金组织和持久性能的影响

研究了C含量对一种单晶高温合金组织和持久性能的影响。研究结果表明,随着C含量的增加,合金中γ/γ''共晶组织含量和尺寸减小,碳化物含量增加,其形貌由块状向骨架状和发达骨架状转变,Ta偏析程度降低,Re,W,Mo和Nb偏析程度增加。C含量对热处理后碳化物的形貌几乎无影响。随着C含量的增加,合金在980℃/250 MPa条件下的持久寿命先增加后降低,C质量分数为0.048%时达到最大值。持久过程中,未溶碳化物作为裂纹源缩短了合金的持久寿命。     

注射成形制作高孔隙率NiTi形状记忆合金的实验研究

采用金属粉末注射成形方法制备了镍钛形状记忆合金坯体,利用溶剂脱粘和热脱粘的方法脱除坯体中的粘结剂.实验测试了溶剂脱粘时间和温度对粘结荆脱除率以及脱粘速度的影响,结果表明:溶剂脱粘时间延长,粘结剂脱除率不断升高,最高可达98.8%;溶剂脱粘速率曲线随时间为3段.用SEM观测烧结后形状记忆合金的微观孔隙结构结果表明,注射成形制作NiTi多孔合金孔径约1mm,孔隙率可达75%.XRD分析NiTi形状记忆合金的成分含量结果表明,多孔体的主相为NiTi相.