PM Rene 95合金中夹杂物的微观力学行为

采用人工植入Al2O3夹杂物的试样,通过SEM原位观察及非线性有限元分析,研究了在单轴拉伸条件下P/MRene95合金中夹杂物与基体的相互作用机理.结果表明,不同尺寸及位置的夹杂物对拉伸进程影响不同;夹杂物/基体界面的裂纹萌生及扩展取决于界面附近基体材料的应力状态.     

夹杂物对超高强度钢应力应变场的影响

非金属夹杂物对钢性能的影响与夹杂物的特征参数密切相关.首先分析拉伸和疲劳载荷下超高强度钢中TiN夹杂物导致裂纹萌生的扫描电镜原位观察结果,采用MSC Marc有限元分析软件对夹杂物及周围基体的应力场进行计算,然后对拉伸载荷下不同特征参数的TiN夹杂物及周围基体的应力应变场进行模拟.结果表明,有限元法能够解释并预测夹杂物及周围基体的力学行为.三角形夹杂物尖角附近的应力集中最严重.矩形夹杂物内部高应力区的位置受夹杂物与外载荷方向夹角的影响.随邻近夹杂物间距的增大,基体内的最大应力由夹杂物外侧移至夹杂物之间.近表面夹杂物使得基体自由表面附近出现高应力区,基体内最大应力的位置受夹杂物与自由表面距离和尺寸的影响.     

P/M Rene95合金夹杂物微观力学行为观察

以典型粉末高温合金P/M Rene95为研究对象,在扫描电镜原位下观察了其中尺寸不同的陶瓷夹杂物在拉伸载荷下导致裂纹萌生的过程.结果表明,在SEM原位拉伸试验中,随着载荷的增加,裂纹在陶瓷夹杂物处萌生.Al2O3夹杂物的尺寸不同,导致裂纹萌生的方式不同.小尺寸的夹杂物引起的裂纹萌生易于产生在夹杂物内部,即夹杂物本身开裂,产生裂纹是在基体大面积屈服之后;而大夹杂物处的裂纹则是在合金基体未屈服之前萌生,位于夹杂/基体的界面.     

钢液中Al_2O_3夹杂物颗粒布朗碰撞聚合的三维可视化数值模拟研究

在应用分形理论对凝聚态Al2O3夹杂物形貌结构进行定量分析的基础上,建立了不同尺寸形貌凝聚态Al2O3布朗运动的控制方程。使用Matlab编程,对不同初始条件下钢液中微观区域内Al2O3夹杂物颗粒之间布朗碰撞聚合过程进行了可视化数值模拟研究。研究结果表明:钢液中微观区域内细小Al2O3夹杂物颗粒的布朗运动是大尺寸凝聚态Al2O3生成的重要原因。夹杂物粒子体积浓度和布朗运动步长对其布朗碰撞聚合过程影响较大。在高体积浓度、大运动步长的条件下,Al2O3夹杂物颗粒之间的布朗凝聚速率较大,同时更容易形成大尺寸、结构致密的凝聚态Al2O3。     

X80管线钢微孔洞形核

利用扫描电镜和透射电镜等手段,观察了X80管线钢中的夹杂物和MA岛,获得了它们的尺寸统计特征.应用不同颈缩程度的拉伸试验,探明了X80管线钢中微孔洞萌生的机理：第一阶段微孔洞的形核是围绕钙处理夹杂物,在颈缩初期已经开始;第二阶段属高应变量阶段,此时孔洞是通过MA岛/基体界面脱离形核.通过有限元法分析了拉伸过程,确定了试样的真实应力--应变曲线,计算了钙处理夹杂物/基体界面强度和MA岛/基体界面强度.     

结构钢层状撕裂研究

通过对管线钢在不同温度、不同应力状态下拉伸试验,研究了温度及应力 状态对层状撕裂的影响。初步研究发现,对由连铸然后经控制轧制生产的管线钢层 状撕裂几乎总是沿中心线偏析带发生。室温下层状撕裂机制很可能为微孔聚集型。 低温下则可能沿偏析带产生脆性开裂。消除或减轻中心线偏析程度是解决层状撕裂的关键。     

连铸中间包钢液中凝聚态氧化铝夹杂物运动行为的数值模拟

在Euler-Lagrange框架下,基于应用分形理论对凝聚态Al2O3夹杂物形貌结构进行定量分析的基础上,数值模拟研究了连铸中间包钢液中不同形貌凝聚态Al2O3夹杂物的运动行为.研究发现中间包钢液流场和夹杂物形貌尺寸共同影响夹杂物在钢液中的运动行为.随着尺寸的变大,簇群状和致密球形两种形貌Al2O3夹杂物上浮去除率都逐渐增加.在相同尺寸下,簇群状Al2O3夹杂物上浮去除率比致密球形Al2O3夹杂物低;随着尺寸的增加,簇群状Al2O3夹杂物上浮去除率相比于同尺寸致密球形Al2O3夹杂物降低得就越多.计算结果显示,与同尺寸的致密球形Al2O3夹杂物相比,直径为20、40、60和80μm的簇群状Al2O3夹杂物上浮去除率分别降低了4.8%、5.7%、6.4%和12.5%.     

稀土镁球铁中的非金属夹杂物

提供了非金属夹杂物作为球状石墨非自发形核心的视觉证实。球铁中的非金属夹杂物按其分布有:作为球状石墨核心的夹杂物;被石墨晶体包围的夹杂物;和石墨共生的夹杂物;孤立块状分布在基体中的夹杂物。对球铁性能影响最大的非金属夹杂物是孤立分布的夹杂物。     

42 CrMoV紧固件用钢显微组织及夹杂物的分析

采用扫描电镜、扫描透射电子显微镜暗场成像、ASPEX 软件等研究分析42CrMoV 紧固件显微组织及夹杂物.42CrMoV紧固件基体组织为回火索氏体,基体组织仍保留着原来马氏体的形态,碳化物成排地在晶内和板条边界析出,并且晶界明显多于晶内析出；显微硬度HV0.2为330,奥氏体晶粒度(等级)为9级；夹杂物主要类型为MnS夹杂以及与MnS和CAS有关的复合夹杂物,主要夹杂物尺寸小于5μm,A、B、C、D和Ds夹杂物的等级基本都小于等于0.5级.     

带过滤器中间包钢水内夹杂物行为的非稳态模拟

通过建立多相流数学模型对带有过滤器中间包钢水内夹杂物的运动轨迹及浇注过程中夹杂物去除率进行模拟研究.在某钢厂提取连铸过程中中间包入口及出口处钢样,对其进行大样电解得到夹杂物在钢水中所占的比例,验证了数学模型正确性,并分析浇注过程对夹杂物去除的影响.结果表明:穿过过滤器的夹杂物速率变小,停留时间增加,去除几率增加,过滤器可以提高夹杂物的去除率;对于粒径在100μm以上的夹杂物,其去除率在稳定后不再发生剧烈波动,但对于粒径小于80μm的夹杂物,其去除率在稳定后依然存在较大波动,浇注中后期20μm以下的夹杂物在出口处甚至出现了增加.夹杂物去除是一个非稳态过程.     

超高层建筑大型型钢构件加工工艺与焊接技术分析

与普通建筑施工相比，超高层建筑的设计施工工艺更为复杂且需要承担更大风险，对所用钢结构的材料和技术有更高的要求。为研究超高层施工中大型钢构件的加工工艺和焊接技术，以工程实例为背景分析超高层钢结构施工所涉及的关键技术问题，阐述超高层施工的大型钢结构加工工艺，进而针对现场焊接的特点对厚钢板的焊接技术进行分析，提出工程实际焊接中厚钢板层状撕裂的有效防治措施，为今后超高层建筑钢结构的装配、加工和焊接提供一定的参考。研究表明：进行厚钢板的现场焊接时应当采用药芯焊丝CO₂气体保护焊，熔敷效率可达75%～85%;为有效防止厚钢板产生层状撕裂现象，需优先选用抗层状撕裂的钢板，且钢板厚度方向性能级别应≥Z15。     

Q235连铸板坯中非金属夹杂物的分析

为了进一步提高产品质量，提高钢材的纯净度，采用了光学显微镜、扫描电镜、x射线能谱仪以及电解称重法对威钢板坯连铸生产过程中非金属夹杂物的类型、数量、大小、组成及分布等进行了研究，并且讨论了目前生产工艺中非金属夹杂物的来源．结果表明：板坯的夹杂物主要是小于φ 10 um的球形硅酸盐夹杂物，有少量的多边形夹杂物；有单相的也有多相的夹杂物；在板坯厚度和宽度方向上都是在1／4和1／3位置处出现聚集．夹杂物主要是由于钢液脱氧产生的内生夹杂物．     

A633D钢层状撕裂倾向试验研究

针对新钢种Ａ６３３Ｄ，采用Ｚ向拉伸试验方法得出的断面收缩率评定的钢材的层状撕裂敏感性，并通过扫描电镜分析断口得出：板厚为８０ｍｍ的Ａ６３３Ｄ钢层状撕裂倾向较严重，用于焊接结构时，应对其层状撕裂倾向给予足够重视并制定必要的防范措施。     

TIG焊墙体成型结构的热应力分析

以简单的墙体成型为例,提出三维热-机耦合模型,用单元生死模拟金属的堆积成型,分析2种不同堆积路径(Z型焊接和同一方向焊接)下的温度场和残余应力分布.结果表明:在不同堆积路径下,温度场和残余应力的分布不同;同一方向焊接所产生的温度场及残余应力比Z型焊接小,但在墙体结束端底部位置,同一方向的Z向应力zσ较高,容易造成墙体和基板断开;Z型焊接在结束端上呈现波动式的高Z向拉应力,容易造成层状撕裂;在熔焊快速制造中,建议焊前对基板进行预热,并在焊后对整个结构进行热处理,以减小残余应力,提高其使用性能.     

基于数值模拟的铸钢基体堆焊锻模焊层厚度优化

为解决目前模具制造业中遇到的高成本、低寿命等问题,文中提出了一种基于铸钢基体的表面堆焊制备锻模的方法.针对其中焊接厚度的控制难题,将试验验证与计算机有限元数值分析相结合,建立了基于ZG310-570基体表面堆焊模具的有限元简化模型,采用热循环曲线法模拟铸钢基体模具表面堆焊及回火去应力过程,并分析温度场和不同焊接层厚度的残余应力场分布.结果表明:有限元数值分析能较好地模拟实际铸钢基体表面堆焊锻模的制备过程;基体近焊缝位置等效应力随焊接厚度的增加而降低,到焊层厚度为15 mm后趋于平稳;远离焊缝位置的残余应力随焊接厚度增加而逐渐升高,焊道对基体部位的影响也随之增大,使得铸钢基体材料在使用过程中出现缺陷的可能性显著增加.综合考虑焊接厚度对铸钢基体的影响及模具制造成本等因素,认定该工艺条件下铸钢基体表面堆焊层的最优厚度为15mm.     

中碳钙硫易切削钢夹杂物形态控制

在实验室进行了1 kg坩埚实验,研究了中碳高硫结构钢钙处理前后夹杂物的形态、尺寸及组?结果表明:钢钙处理后获得了可以改善钢切削性的纺锤形夹杂物,夹杂物的平均纺锤形率为68.11%,并且随钢中[Ca]/[S]增加夹杂物纺锤形化趋势增加;钙处理后小于2.5 μm的夹杂物占夹杂物总量的76.05%,夹杂物细小、弥散分布于钢基体中;夹杂物类型以钙铝酸盐芯硫化物外壳的复合夹杂物、(Mn,Ca)S形式的硫化物为主,有少量的铝酸钙与CaS的复合夹杂物;含钙硫的45钢铸态钢锭比普通45钢铸态钢锭切削性能有所改善.     

机械振动对WQ960钢焊接接头组织与性能的影响

对WQ960低合金高强钢焊接过程中施加了不同机械振动频率的振动处理,研究了机械振动频率对焊接接头力学性能、冲击性能、断后形貌和显微组织的影响。结果表明,不同机械振动频率下的焊缝区的金相组织都主要为先共析铁素体+晶内针状铁素体,但随着机械振动频率的增加,柱状晶的含量明显降低,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率表现为先增加后减小的趋势;在振动频率为50 Hz时,可获得抗拉强度和断后伸长率的最大值为875 MPa和14%;机械振动频率为50 Hz时,获得焊接接头冲击功最大值为71 J;机械振动频率对焊接接头力学性能的影响主要与振动过程中熔池里的夹杂物分布等有关。     

含锡铁素体不锈钢夹杂物的冶金行为

基于新型含锡铁素体不锈钢，采用冶金反应平衡对其冶炼过程进行实验室条件下的研究分析了锡在不锈钢冶炼过程的收得率及锡的添加对不锈钢基体的微观结构的影响规律，分析脱氧夹杂物的形貌和成分演变结果表明，尽管锡的熔点极低，其收得率较高;锡在硫化锰周围富集现象比较明显，夹杂物周围被锡包裹，电镜下呈白色，氧化物夹杂周围未见锡的富集;从金相分析结果发现，当锡质量分数不小于03%时，晶界析出物中锡的质量分数高于基体，即存在锡在晶界的偏析现象.     

应用格子 Boltzmann方法直接数值模拟研究钢中夹杂物上浮及碰撞行为

采用格子Boltzmann方法对钢液中夹杂物上浮及上浮过程中的碰撞行为进行直接数值模拟研究。结果表明,不同尺寸夹杂物颗粒上浮速度的模拟结果和理论值基本一致,表明本文所采用的数值算法能够精确有效地对钢液中固相夹杂物颗粒运动行为进行研究。当钢液中直径为80μm的夹杂物颗粒位于直径为40μm的下方并一起上浮时,直径为80μm的夹杂物颗粒会逐渐追赶上直径为40μm的夹杂物颗粒并发生碰撞形成大尺寸凝聚体,凝聚体的上浮速度显著大于二者单独上浮时的上浮速度。对于直径为40μm的夹杂物来说,形成凝聚体后的上浮速度比单独上浮时的上浮速度增加300%。实际炼钢过程中,采取必要的措施增加夹杂物颗粒之间上浮过程中的碰撞凝聚,对于提高夹杂物颗粒的上浮速度,尤其是小尺寸夹杂上浮去除速度,提高钢液的洁净度具有重要的意义。     

空心及PMI泡沫填充铝波纹夹芯梁冲击性能实验研究

为了提高油罐车罐体在冲击载荷下的强度和耐撞性,提出了两种三明治结构:空心和PMI泡沫填充率波纹夹心结构,来代替传统的均质结构,通过泡沫块冲击实验,对两种构型的三明治夹芯梁的冲击性能进行了研究。通过高速摄影观察了夹芯梁的变形过程,得出了在不同冲击速度下同质量不同芯体结构的夹芯梁后面板所产生位移的时程曲线,考察了两种类型夹芯梁在冲击载荷下的后面板中点位移及各自的变形特点。实验结果表明:空心波纹夹芯梁在速度较高的冲击载荷作用下,前面板在冲击区域发生撕裂,波纹芯体发生较大幅度的压缩;相对于空心夹芯梁,PMI泡沫填充夹芯梁前面板的撕裂和芯体的压缩程度大幅减小,但后面板中点位移较空心夹芯梁更大。由于结构的撕裂在罐车的行进过程中容易扩展并至更严重的破坏,因而填充夹芯结构相对空心结构更具优势。