T91钢热浸镀铝及其在水蒸汽中的循环氧化行为

研究SA213T91钢热浸镀铝后并退火后样品在90%Ar+10%H2O气氛中于600,650和700℃下的循环氧化行为.研究结果表明:T91钢热浸镀铝并退火后样品在表面形成Fe2Al5金属间化合物层,该层中有贯穿Fe2Al5层的裂纹;Fe2Al5层下为扩散层;镀层表现良好的抗氧化性能;在600℃氧化速率缓慢,样品表面仅生成极薄的Al2O3膜,其生长方式主要由Al向外扩散为主,而在650℃和700℃时氧化质量增量增大;在循环氧化过程中,由于基体和镀层的热膨胀系数不匹配,镀层在降温和升温过程中将受到循环应力作用,镀层中裂纹增加,并导致镀层剥落.     

再结晶退火温度对无取向硅钢织构和磁性能的影响

对冷轧及退火后无取向硅钢织构及磁性能的变化进行研究.借助电子背散射衍射(EBSD)技术测量退火试样的极图,计算取向分布函数(ODF)和织构组分的体积分数,并利用TYU-2000M磁性能测量仪测量试样的磁性能.结果表明,810、840、880 ℃下退火3 min后,试样的再结晶均充分完成,且晶粒随着退火温度的升高而长大;退火后,试样中首先显现{111}〈112〉织构组分,且随退火温度的升高呈增强趋势;退火温度继续升高时,{111}〈110〉织构组分增强,一次再结晶后材料中出现{111}面织构,导致试样的磁感应强度B50降低,同时由于晶粒的长大使得试样的铁损P15减小.     

EB-PVD热障涂层热扩散系数测试方法及其影响因素

采用激光脉冲法研究电子束物理气相沉积（EB-PVD）热障涂层热扩散系数的测定,对测定结果进行误差分析,研究试样热处理状况和遮挡层对热扩散系数的影响。结果表明：随着测试温度升高,EB-PVD热障涂层的热扩散系数先减小再增大,但在25～1200℃的测试温度范围内,变化幅度不大;在25℃时测试相对误差为4．6％,其余各温度的相对误差均小于1．5％;热扩散系数的变化与陶瓷材料的本征热导率随温度的变化以及涂层的微结构密切相关;热处理使涂层中产生了垂直于基体表面的微裂纹,部分热流通过微裂纹可直接到达涂层表面,导致热扩散系数增加;喷Au加石墨复合遮挡层的试样其热扩散系数比单一石墨遮挡层试样的低,主要是由于低发射率的Au减弱了辐射对传热的贡献。     

AlSi涂层的制备及其在空气中800℃下氧化行为的研究

采用先电弧离子镀再真空热处理的方法在耐热钢T91合金表面形成了2种AlSi扩散涂层。T91和2种AlSi扩散涂层在800℃空气中的等温氧化结果显示T91的氧化动力学近似服从直线规律而2种AlSi涂层均近似服从抛物线规律;T91在800℃空气中等温氧化时其表面生成了一层很厚且具有尖晶石结构不具有保护性的FeCr混合氧化物层;然而T91表面施加2种AlSi涂层后能显著降低其氧化增重,原因是高温氧化后在2种涂层表面均生成了一层连续、致密、与涂层结合良好且具有高温防护性的Al_2O_3氧化膜,因而对基体合金起到了良好的防护作用。     

Fe-6.5%Si硅钢片交流磁性能的研究

对分别采用粉末轧制法和化学气相沉积法制备的Fe-6.5%Si硅钢片在交流磁场(Bm=0.2～1.0 T,f=50～5 000 Hz)下的铁损、矫顽力和振幅磁导率进行了研究,采用幂函数对测试数据进行拟合,比较其交流磁性能随磁感应强度和频率的变化趋势.结果表明,试样的矫顽力和铁损与磁感应强度的相关性均大于其与频率的相关性;Fe-6.5%Si硅钢片的交流磁化过程和性能与其本征特性密切相关;两类试样初始磁化过程的差异随着频率的提高而增大.     

T91、S304及渗铝涂层在含硫含氯气氛中的高温腐蚀研究

采用粉末包埋法在耐热钢T91表面制备渗铝涂层并研究了T91、S304以及渗铝涂层在600℃和650℃下典型燃煤气氛4%HCl+2%SO_2+94%O_2中的腐蚀行为。结果显示耐热钢T91和S304合金在600℃和650℃下均受到了气氛中S和Cl的加速腐蚀。在2种温度下,低Cr含量的T91腐蚀时其表面均生成了外层富Fe内层富Cr的不具有保护性的FeCr混合氧化物层,腐蚀增重很大;Ni和Cr含量较高的S304由于硫化氧化和活化氧化机制使得表面腐蚀产物脱落严重,特别是在较高的温度650℃腐蚀时。当T91表面采用粉末包埋法渗铝后能显著降低在这2种温度下的腐蚀增重,原因是高温腐蚀后在涂层表面生成了一层连续、致密、与涂层结合良好的保护性氧化膜Al_2O_3,这层氧化膜能有效的防止S和Cl的渗透作用,因而对基体合金起到了良好的防护作用。     

微弧氧化生物活性TiO_2基纳米结构表面磷灰石诱导能力与药物上载及释放

钛因优异的力学性能及良好的生物相容性而被用于代骨生物材料,但其生物惰性限制了它的进一步应用。对钛表面进行微弧氧化-水热改性处理生成复合涂层,可以有效提高钛材的生物活性。本文以Ca(H2PO4)2+Ca(CH3COO)2+EDTA-2Na+NaOH为电解液,在纯钛表面制备TiO2基含钙磷微弧氧化涂层(CP),再经后续水热处理改性,得到具有纳米结构的复合改性涂层;通过模拟体液浸泡实验,以研究不同表面结构复合涂层的磷灰石诱导能力。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子谱和傅里叶变换红外光谱手段对试样进行详细分析。结果表明,经过水热处理的微弧氧化涂层较CP涂层表现出更好的生物活性,微弧氧化-水热涂层在模拟体液中浸泡3d均能在涂层表面长满磷灰石。此外,为解决植入体导致的炎症问题,进一步分析了涂层表面上载抗生素药物及其缓释机制。     

中碳高硅铸钢的复合热处理工艺

研究了成分(wt.%)为0.62C,2.0Si,1.6Mn,0.99Cr的高硅铸钢经过复合热处理(球化退火+等温淬火)的组织和力学性能.利用olympus金相电子显微镜观察组织、扫描电子显微镜分析冲击断口形貌;测试了实验钢的洛氏硬度和冲击韧性.实验结果表明,试样经过球化退火工艺之后硬度变化的幅度不大,而冲击韧性有明显地提高,试样的组织主要为下贝氏体组织,并含有少量的奥氏体.在相同的球化退火工艺下,320℃等温淬火60min,试样的硬度和冲击韧性值都较高.     

非晶硅低温退火固相晶化的研究

从PECVD法制取的n~+与n/n~+两种结构的a-Si:H试样,采用低温退火固相晶化工艺,得到了满足器件质量要求的大晶粒多晶硅膜。测试结果证实:在N_2气氛下,经6—10h的600℃(或800℃)温度的退火后,两种a-Si:H膜均已明显地晶化.测得了晶化膜的粒径>lμm,暗电导率、光电导率均比退火前增加了3个数量级,迁移率则增加了10—80倍。     

拉应力下T91钢在550℃液态铅铋中的腐蚀行为

为有效评估T91钢在液态铅铋合金(lead-bismuth eutectic,LBE)中不同拉应力下的腐蚀行为,采用小锥度圆锥体试样,开展了0~180MPa下T91钢在550℃、1×10~(-6) wt%氧浓度LBE中的腐蚀实验.结果表明:(Fe,Cr)_3O_4层和内氧化层始终存在,而Fe_3O_4层在拉应力作用下出现严重的脱落,且Fe3O4碎片随应力增加而变小;(Fe,Cr)_3O_4层由于Cr富集度不同而呈现出两层亚结构;随着拉应力的增加,裂纹数量增加,尺寸变大,并不断向基体方向扩展,到180 MPa时已贯穿整个(Fe,Cr)_3O_4层.此外,各氧化层厚度随应力增加而增加,但增厚速率不断降低.     

在钛合金表面制备Al-Si涂层的方法及其高温抗氧化性

采用低氧压高温快速熔结技术在Ti-6Al-4V合金表面成功地制备出具有抗高温氧化能力的Al-Si熔结涂层. 与其他工艺相比,这种工艺相对简单,且不需要经过长时间的加热处理就能在合金的表面形成一层足够厚度的Al-Si熔结涂层,不仅省时节能,且涂层中的抗氧化元素铝、硅的浓度可通过调整涂层粉末的混合比例来进行控制. XRD检测表明涂层主要由Al、Si、Ti5Si3和TiAl3相组成. 在1 073 K空气中循环氧化105 h的实验结果表明:未经过处理的钛合金试样的氧化增重一直保持着较高的增长速率;而对带有低氧压熔结Al-Si涂层的试样来说,其氧化增重近似呈抛物线规律,显著地提高了钛合金的抗氧化能力.     

薄板坯连铸连轧工艺下Hi-B钢的组织及织构

采用金相显微镜和扫描电镜研究实验室模拟薄板坯连铸连轧( TSCR)工艺试制的高磁感取向硅钢( Hi- B钢)组织、织构的演变特征. 研究发现实验室模拟薄板坯连铸连轧工艺试制的Hi-B钢热轧板显微组织及织构在厚度方向上存在不均匀性. 常化板表面脱碳层铁素体晶粒明显粗化,常化板织构基本继承了热轧板相应的织构类型,仅织构强度不同. 一次大压下率冷轧后,晶粒及其晶界沿轧向被拉长形成鲜明的纤维组织,织构主要为α纤维织构和γ纤维织构,脱碳退火后试样发生回复和再结晶现象并形成初次晶粒组织,脱碳退火后织构分布较为集中. 温度升高至1000℃时二次再结晶开始,1010℃时钢中晶粒发生异常长大,高斯织构强度达到61. 779. 成品磁感为1. 915 T,铁损为1. 067 W·kg-1 .     

植入用钛合金经模拟体液浸泡后的超高周疲劳性能

为预测植入用Ti6A14V钛合金的使用寿命,研究其体液环境下的超高周疲劳性能,将退火态Ti6A14V钛合金试样恒温37℃在人工唾液和林格一洛克氏溶液中预浸泡2周．利用超声疲劳试验技术对预处理过的试样进行疲劳测试;利用电子显微镜观察疲劳断口,研究其裂纹萌生机理．结果表明,2种模拟体液浸泡后材料在107周次前的高应力范围内,疲劳强度均降低且裂纹一般萌生于试样表面;而在107周次后的超长寿命域,疲劳强度均跟未处理试样数据接近．且裂纹在内部萌生．主要由内部缺陷附近α相滑移引起．     

张开穿透型单裂隙硬岩特征强度试验研究

为研究岩体的特征强度随裂隙角度的变化规律,以制备的裂隙砂岩试样为对象,开展了单轴压缩试验.试验结果表明:裂隙试样的特征强度随裂隙角度的增大基本呈"U"形的变化规律,其值在α=30°时最小,且当α从30°增加至90°时的增大幅度大于α从0°至30°时的减小幅度.各特征强度与对应峰值应力比值随裂隙角度变化不大,且均大于完整试样对应比值.表明当宏观裂隙存在时,试样裂纹闭合阶段占整个应力-应变阶段的比例增大;而一旦进入扩容阶段,将较完整试样更快达到峰值强度而破坏.0～20°的试样是从裂隙面中间而非在裂隙尖端出现拉裂纹开始起裂,这是因为当倾角α较小时,裂隙面上的拉应力较大从而导致裂纹在裂隙中间起裂,因而试验得到的强度值与最大周向应力理论计算值有所区别.     

热处理工艺对T8钢显微组织及硬度的影响

T8钢由于含碳量高,过剩碳化物极多,塑性和韧性差,若热处理工艺不合适,使材料在服役早期出现开裂和破碎的现象。通过SEM,OPM及XRD等试验方法,研究了T8钢组织和性能随球化退火时间、淬火温度及回火温度的变化。结果表明：T8钢在600℃球化退火2 h后,原始组织中的碳化物即可获得充分球化,以粒状形式细小均匀地分布在基体中,延长退火时间不显著改变碳化物的球化效果;试样经（770±10）℃保温,6 min油淬后,获得的隐晶马氏体组织硬度最高;试样经180~210℃回火1 h空冷后,消除了淬火过程中产生的残余应力,最终获得有球状碳化物均匀分布的隐晶马氏体组织,回火试样硬度较淬火态略有下降。     

微弧氧化生物活性TiO2基纳米结构表面磷灰石诱导能力与药物上载及释放简

钛因优异的力学性能及良好的生物相容性而被用于代骨生物材料,但其生物惰性限制了它的进一步应用。对钛表面进行微弧氧化-水热改性处理生成复合涂层,可以有效提高钛材的生物活性。本文以Ca（H2 PO4）2＋Ca（CH3 COO）2＋EDTA-2Na＋NaOH为电解液,在纯钛表面制备TiO2基含钙磷微弧氧化涂层（CP）,再经后续水热处理改性,得到具有纳米结构的复合改性涂层;通过模拟体液浸泡实验,以研究不同表面结构复合涂层的磷灰石诱导能力。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子谱和傅里叶变换红外光谱手段对试样进行详细分析。结果表明,经过水热处理的微弧氧化涂层较CP涂层表现出更好的生物活性,微弧氧化-水热涂层在模拟体液中浸泡3d均能在涂层表面长满磷灰石。此外,为解决植入体导致的炎症问题,进一步分析了涂层表面上载抗生素药物及其缓释机制。     

Nb含量对取向硅钢第二相粒子和性能的影响

制备了3种不同Nb含量的取向硅钢(w(Nb)依次为0、0.009%、0.025%),借助SEM、TEM、EDS等手段,系统分析了钢中第二相粒子的形貌、尺寸及分布等,并研究了Nb含量对取向硅钢组织、织构、力学性能及磁性能的影响。结果表明,Nb添加能够有效净化取向硅钢钢液,随着Nb含量从0增加到0.025%,钢中夹杂物数密度从577.5个/mm~2减少至156.6个/mm~2,产生裂纹的可能性降低,有利于热轧和冷轧生产工序的顺利进行;此外,铸坯的室温力学性能也随着Nb含量的增加显著提升,这有利于高强度取向硅钢的生产。当取向硅钢中Nb添加量为0.009%时,渗氮板中析出物、组织和织构分布特点最有利于Goss晶粒在高温退火过程中异常长大,得到大尺寸二次再结晶晶粒,成品板磁性能优异,磁感应强度B_(800)达到1.872 T,铁损P_(1.7/50)仅为1.252 W/kg。     

6.5wt%Si高硅钢冷轧薄板制备工艺、结构和性能

Fe-6.5wt.%Si合金是一种具有高磁导率,低矫顽力和低铁损等优异软磁性能的合金。但是,其室温脆性和低的热加工性能严重影响了在工业领域的应用。本实验室利用热轧、温轧、冷轧和适当的热处理相结合的方法成功轧制了厚0.05mm的Fe-6.5wt.%Si合金薄板。所获得的冷轧薄板板型良好,表面平整厚度均匀,光洁度好,在室温下具有拉伸塑性,拉伸强度为1048MPa、延伸率为1.4%。在高温退火后获得无取向高硅钢薄板。退火后,薄板的硬度下降、弹性模量升高。本文主要研究了Fe-6.5wt.%Si合金脆性本质、加工工艺、显微组织变化及其与磁性能的关系。     

退火及化学钢化硅酸盐玻璃的动态弯曲力学行为研究

利用电子万能试验机和改进的分离式Hopkinson压杆装置分别对退火硅酸盐玻璃及化学钢化硅酸盐玻璃试样进行了加载速率为1.67×10-6 m/s和2.5 m/s的三点弯曲实验,动态加载实验中验证了杆端的加载载荷平衡,确保实验结果的有效性,同时实验过程中利用高速摄像机记录了玻璃试样的动态破坏过程.实验结果表明:由于表面钢化层预压应力的存在,化学钢化玻璃弯曲强度较退火玻璃有较大提高,且强度分散性降低.随着加载速率的提高,玻璃试样的弯曲强度有明显提高,强度分散性有所下降,动态加载条件下试样表现出多裂纹成核扩展的破坏模式.      

热处理对激光立体成形Ti_3Al/TC11连接界面组织性能的影响

通过对激光立体成形Ti3Al/TC11连接界面沉积态、去应力退火和固溶时效3种状态的组织进行对比研究,探索改善Ti3Al/TC11连接界面组织以提高其性能的新途径。研究表明,沉积态试样在两个基体与过渡区交界处组织形貌差异较大,经去应力退火后试样连接界面的组织形貌与沉积态相比变化不大,但针状α′相长度明显减小,Ti3Al侧β晶界厚度减小且变模糊。经固溶时效处理后,两个基体与过渡区交界处组织形貌差异较小,均为等轴、细小α相、α2相和转变β相的三重混合组织,β晶界消失,沿整个试样显微硬度值分布均匀,相比去应力退火态其显微硬度整体较高,这可能与弥散相的固溶强化作用有关。