GH4169合金高温疲劳裂纹扩展的微观损伤机制

空气环境对高温合金在高温下的损伤行为有显著影响.为了研究标准热处理态GH4169合金在高温疲劳裂纹扩展过程中的微观损伤机制,在空气环境中进行650℃、初始应力强度因子幅ΔK=30MPa·m1/2和应力比R=0.05的低周疲劳裂纹扩展试验.使用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)对试样的断口、外表面和剖面进行观察和分析.实验结果表明:疲劳主裂纹以沿晶方式萌生并扩展,随后沿晶二次裂纹出现,并且其数量和长度沿主裂纹方向逐渐增加,进入快速扩展阶段后,断口呈现韧窝组织形貌;在裂纹扩展过程中,δ相与基体的界面发生氧化,使得沿晶二次裂纹沿界面扩展并产生偏折,从而起到阻碍二次裂纹扩展的作用;试样外表面的主裂纹周围出现晶界氧化损伤区,其尺寸和晶界开裂程度沿主裂纹扩展方向逐渐增大.     

TiAl循环氧化行为研究

用热重法研究了Ti(50±2)Al及Ti48Al(1,4)Cr等铸态TiAl基合金于800℃静止空气中的循环氧化行为·结果表明,低Cr合金化TiAl的抗氧化性比二元TiAl的差·原因在于适量的Cr促进了TiAl表层原子的扩散,从而使氧化反应加速·因循环氧化而产生的应力疲劳使氧化物间的裂纹过早萌生、扩展并导致氧化层开裂,从而在通过致密膜进行固体扩散氧化反应的基础上引入了优先通过裂纹间隙进行气体短路扩散氧化的反应机制,最终使氧化程度加重,氧化规律表现为线性规律·氧化表面分层为:二元TiAl表面呈富Ti/富Al交替的(TiO2+Al2O3)结构,三元Ti...     

氧化铁皮在冷轧过程中的断裂行为

利用轧卡实验研究热轧低碳钢表面氧化铁皮在无酸洗冷轧过程中的断裂行为.结果表明,由于带钢在靠近辊缝处的弹性变形,带钢表面的氧化铁皮受拉应力作用发生断裂,裂纹垂直于轧制方向,越靠近辊缝裂纹密度越大.单道次轧制压下量小于16%时,氧化铁皮只发生断裂;压下量超过16%时,氧化铁皮开始出现脱落,当氧化铁皮受力超过其界面附着强度时,将发生氧化铁皮从带钢表面剥离和粉碎.同样的总压下量条件下,多轧制道次有利于保护氧化铁皮的完整性.     

铝合金阳极氧化膜的微观结构分析

使用透射电镜观察了铝合金阳极氧化膜的微观结构,发现了阳极氧化膜的阻挡层与多孔层以及独特的六解形胞孔结构,氧化膜胞孔的孔道沿氧化膜表面向铝合金基体方向呈收缩趋势,这与阳极氧化过程中电压升高对多孔结构生长的影响有关。结合阳极氧化膜生长环境以及氧化膜的生长模型,探讨了氧化膜多孔结构的生长方式。     

水化学和腐蚀温度对锆合金氧化膜中压应力的影响

在不同水化学条件下,对Zr-4和N18管状样品进行腐蚀实验,然后用氧化膜卷曲法测量腐蚀样品氧化膜中的压应力,研究腐蚀温度、水化学对氧化膜中压应力随厚度变化的影响规律.实验结果表明,Zr-4和N18样品氧化膜中的压应力均按360℃去离子水>400℃过热蒸汽>360℃L iOH水溶液的顺序依次减小.在360℃L iOH水溶液中腐蚀时,氧化膜中的压应力最低,这与L i+和OH-会渗入氧化膜,降低氧化锆表面自由能,从而加速氧化膜中空位的扩散凝聚、孔隙的形成和微裂纹发展的过程有关.高温使空位的扩散加快,促进了氧化膜中压应力的弛豫过程.     

高强度管线钢的原位拉伸形变分析

运用原位拉伸扫描电子显微镜的观察方法和微观取向分析手段,对比分析了2种高强度级别管线钢X100和X80的动态塑性变形行为.结果表明：X100和X80的微观组织均主要由针状铁素体、粒状贝氏体和M/A岛状组织组成;在拉伸应力的作用下,X100级管线钢的针状铁素体首先发生形变,且随着应变的增加、针状铁素体应变量的累积而导致粒状贝氏体发生形变,其氧化夹杂物成为微裂纹成核的核心,并随着拉伸应力的增加而扩展、连接并导致裂纹贯穿基体,直至失效,在发生形变后,其晶体的{111}晶面沿拉伸形变方向转动;X80级管线钢原位拉伸产生了滑移带,并发生形变,直至断裂.
     

Y含量对Ni-20 Cr合金高温抗氧化性能的影响

为了揭示稀土元素Y对Ni-20Cr合金高温抗氧性能的影响,利用非自耗真空电弧炉熔炼4种不同Y含量的Ni-20Cr合金,并对合金进行循环氧化实验。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对获得的合金氧化膜进行观察分析。结果表明,Y能提高Ni-20Cr合金的高温抗氧化性能,并且温度越高,作用越明显;添加0.6%Y的Ni-20Cr合金的高温抗氧化性能提升最为明显;添加Y有利于合金选择性氧化膜Cr2 O3的生成,提高氧化膜同基体金属的附着力,降低氧化速率,从而提高合金的高温抗氧化性能。     

镁合金微弧氧化膜层结构

在硅酸盐碱性溶液中，采用恒电流控制模式，在电流密度为20A／dm^2时，以镁舍金AZ91为基体制备微孤氧化薄膜。利用X射线衍射分析手段对制得的微孤氧化膜层进行相结构分析，通过扫描电子显微镜对氧化膜层的表面、横截面及断口等进行研究，还探讨了表面疏松层和致密层的形成机制。研究结果表明：制得的镁舍金微孤氧化膜由MgO，MgSiO3和MgAl2O4等相组成；微孤氧化膜层由表面疏松层和致密层构成；镁合金微孤氧化形成的表面疏松层为多孔结构，这种孔呈网络结构分布；而形成的致密层结构非常致密，没有发现孔洞，而且它和基体的结合非常紧密；表面疏松层和致密层是经过“成膜→击穿→溶化→凝固→烧结……”等一系列循环过程形成的。     

板带材轧制辊间应力分布规律

针对轧制过程中局部应力过大造成轧辊局部脱落的问题,结合国内某厂轧机参数,运用影响函数法分析四辊轧机辊系变形,得出支撑辊直径、工作辊直径、支撑辊凸度、工作辊凸度、轧件入口凸度和宽度等不同参数对沿辊身方向辊间应力分布的影响规律.研究结果表明:支撑辊直径、工作辊直径、轧件入口凸度和宽度的改变对应力分布影响不大;支撑辊凸度和工作辊凸度,特别是工作辊凸度的改变对应力分布的影响较大,是引起轧辊边部脱落的主要原因.     

400MPa级超级钢热连轧过程中温度及MFS的预测

采用有限单元法对热连轧生产过程中沿带钢厚度方向的温度场分布进行了预测,计算中考虑了带钢在机架间从表面的辐射和对流传热,在轧制过程中与轧辊表面的热传导和变形热·在温度场模型基础上,同时考虑动态、亚动态及静态再结晶的影响,尤其是低温区形变诱导相变软化作用,建立了计算精轧过程应力应变曲线的流变应力模型,并对400MPa级超级钢细晶化工业轧制中各道次的平均流变应力进行了预测,该模型的计算结果与Sims结果吻合较好,反映了工业生产实际     

单位宽度轧制力对热轧带钢凸度的影响规律

为了建立高精度的热轧带钢凸度计算数学模型 ,根据带钢凸度计算理论 ,采用影响函数法开发了四辊轧机带钢凸度影响率计算软件 ,系统地分析了单位宽度轧制力、轧辊直径和压下量对单位宽度轧制力影响率的影响规律·结果表明单位宽度轧制力影响率随带钢宽度的增加呈抛物线变化 ;轧辊直径和压下量对单位宽度轧制力影响率有一定的影响 ;建立了高精度单位宽度轧制力影响率的数学模型 ,确定了单位宽度轧制力影响率基本值及工作辊直径、支撑辊直径、压下量对单位宽度轧制力影响率修正系数的 6次拟合系数 ,为板形控制系统模型的建立及参数优化提供了理论依据     

热带钢轧机工作辊热磨制度

热磨制度包括工作辊的下机待磨冷却时间及相应的磨削补偿辊形;在分析了整个轧制过程中和轧制结束后工作辊的温度场和热辊形的变化规律的基础上,建立了热带钢轧机工作辊的热磨制度,认为工作辊的下机最佳冷却时间约为2h,其补偿辊形视磨削后待上机时间而定.     

冷轧薄带钢工作辊边部接触研究

为研究工作辊接触对冷轧带钢生产的影响,用影响函数法建立模型,并用现场生产数据模拟计算了四辊轧机的辊系变形.通过计算得到的接触压力、带钢厚度、张应力等分布数据分析了冷轧薄带时发生工作辊接触现象对轧制压力、出口厚度、出口张应力以及板形等的影响.结果表明,工作辊接触使带钢边部轧制压力降低,工作辊与支撑辊间接触压力增大.工作辊接触使带钢凸度和横向厚差减小,对降低边部减薄有利;使出口张应力分布更加均匀,减小了边浪,提高了带钢的平直度.     

异步热轧对低合金钢显微组织及力学性能的影响

分别采用同步热轧及异速比为1.2的异步热轧对低合金钢进行热轧,研究异步热轧对低合金钢显微组织及力学性能的影响机制.结果表明,与同步热轧相比,异步热轧可显著促进低合金钢奥氏体/铁素体相变,提高热轧钢板厚度方向的组织均匀性.同步热轧工艺下,钢板表层为细晶铁素体层,厚度1/4或1/2处组织为粗大的贝氏体.异步热轧工艺下,钢板板厚方向主要为均匀的铁素体组织.两种热轧条件下,实验钢的抗拉强度和延伸率相当,分别为710~718 MPa和20%.采用异步热轧代替同步热轧后,实验钢的屈服强度由526MPa提高至561 MPa.这主要是由于同步热轧的钢板相变强化占主导,而异步热轧的钢板细晶强化相对较强.     

热连轧带钢终轧温度的影响因素

在传统传热模型基础上开发了带钢热连轧精轧温度控制模拟软件,系统地分析了穿带速度、带钢粗轧出口温度、带钢机架间厚度、水冷换热系数和工作辊材质等7种因素对带钢精轧出口温度的影响规律;确定了影响带钢终轧温度的主要因素;使用现场实测数据对模拟软件计算精度进行了检验,表明开发的精轧温度控制模拟软件计算精度较高.为建立高精度热连轧带钢温度在线控制模型提供了理论依据.     

热带轧机支撑辊辊型曲线的影响因素

在采用影响函数法分析四辊轧机轧辊弹性变形的基础上,以某1 250 mm热带轧机为对象,研究了四辊热带轧机支撑辊辊型曲线各种影响因素对辊间压力及带钢出口凸度的影响规律,为支撑辊辊型曲线优化设计提供了重要的理论依据.研究结果表明:倒角长度、倒角高度、倒角类型以及辊身凸度均对辊间压力分布和带钢出口凸度具有较大的影响,在进行辊型曲线优化设计时应根据现场实际选择合适曲线类型和参数范围,同时保证轧机的凸度控制能力满足生产要求.     

基于多目标满意优化的热轧非对称工作辊设计

热轧非对称工作辊可兼顾板形控制和自由规程轧制,其关键参数通常采用经验设计法,缺乏相应的依据.本文提出了热轧非对称工作辊关键参数的理论设计方法.由于设计过程中无法精确给定已知条件,因此把多目标满意优化引入到非对称工作辊的参数设计中,建立了综合满意度目标函数,并用模拟退火遗传算法进行满意度最优值求解.采用满意解代替最优解,使得辊形参数的优化设计结果更具科学性.在某热连轧生产线上的实际应用表明,优化设计的辊形在板形控制和自由规程轧制方面均取得了理想的效果.     

UCM轧机板形调控机构对轧制压力分布影响

以某1420mm带钢冷连轧机为原型,采用三维弹塑性有限元法对UCM轧机冷轧过程进行了模拟,分析了不同板形调控机构对轧制压力分布的影响.结果表明:在工作辊弯辊作用下,轧制压力在带钢边部的峰值消失且在中部逐渐增加,使马鞍型三维分布变为凸型分布;中间辊弯辊对轧制压力的影响相对较小,基本没有改变其分布形式;中间辊横移消除了轧制压力在带钢边部骤增的趋势,使其在接触变形区的分布更平缓.三者对轧制压力的影响程度:工作辊弯辊>中间辊横移>中间辊弯辊,这与其调控功效对比结果一致,表明板形调控机构通过影响轧制压力分布来改变带钢板形的工作机理.     

四辊轧机热轧带钢板形的急停测量实验研究

结合国内某厂6机架热连轧精轧机组实际条件,选取典型产品制定了带钢轧制过程中板形急停后的测量实验方案.根据此方案进行了测量实验,得到带钢机架间板凸度实测值.结合轧制过程中各道次轧制力、弯辊力及辊形曲线等实际数据,采用基于影响函数法的四辊轧机辊系弹性变形软件针对该典型产品的板形控制过程进行计算,分析了轧辊平均凸度计算值与设定值之间存在偏差的原因.将带钢机架间横向厚度分布的计算值与实测值进行比较,二者吻合较好.