合金元素对新型镍基粉末高温合金的热力学平衡相析出行为的影响

通过热力学平衡相计算方法,系统研究了某新型镍基粉末高温合金时效温度下合金元素对热力学平衡相析出行为的影响.计算结果表明:René104合金析出的主要平衡相为γ′、MC、M23C6、M3B2和TCP相.Cr和Co含量主要影响TCP相的析出行为及γ′相的析出温度,Cr含量对M23C6和M3B2的析出行为有一定的影响,Cr的建议质量分数为13%;Mo和W含量影响TCP相和M3B2的析出行为.质量比Al/Ti和Nb/Ta影响γ′相的析出行为,建议控制Al/Ti和Nb/Ta比平衡,以使γ′相起到理想的强化效果.C和B含量显著影响碳化物和硼化物的析出量,还可间接抑制TCP相析出;Zr含量对MC和M23C6碳化物的析出有影响;增Co降Cr和调节合金元素含量以获得小的点阵错配度是第3代涡轮盘用粉末冶金高温合金成分优化设计的趋势.     

颗粒增强复合材料显微组织的计算机仿真

用计算机仿真了颗粒增强复合材料的显微组织,在仿真中考虑了颗粒的形状、尺寸、体积分数和空间分布,结果表明,结合颗粒几何数据的蒙特卡罗方法可以模拟颗粒增强复合材料的各种三维显微组织,计算机仿真显微组织可以作为研究颗粒增强复合材料显微组织定量表征的三维数字化模型,同时可以作为颗粒复合材料加工过程数值仿真和细观力学计算的显微组织模型。     

多晶体晶粒尺度三维组织建模及可视化

采用基于Monte Carlo Potts模型的仿真技术对单相多晶体各向同性晶粒组织进行了三维建模,利用OpenGL图形接口,在所建多晶体组织模型数据结构的基础上进而实现了三维可视化和任意角度观测,结果表明,所建几何图像模型可以很好地仿真预定细观组织结构参数的三维多晶体组织,不但满足模型化研究所要求的统计意义上的准确性,而且非常符合实际材料显微组织的多变性特征,可望用作细观尺度多晶材料加工过程数值模拟和细观力学计算的基本组织模型。     

镍基粉末高温合金枝晶间亚稳碳化物

对急冷凝固镍基高温合金松散粉末热等静压成型合金中亚稳碳化物及其相间反应进行了研究.随着热处理温度的升高,粉末中合金元素的分布逐渐均匀化,但枝晶间MC能在较高的温度下保持稳定,使Ti和Zr在该处仍有较高含量.原始粉末中枝晶间主要分布着块状和花状的MC型碳化物,在预热处理过程中粉末枝晶间块状碳化物分解,发生M23C6和M6C的析出反应,而花状碳化物的成分及形貌则保持相对稳定.成型合金残余枝晶间分布的碳化物主要由块状M6C和MC及花状MC组成,形变再结晶可以促进枝晶间碳化物的溶解.     

Weibull尺寸分布晶粒组织演变的仿真研究

采用一种改进的Potts模型Monte Carlo算法,对具有Weibull尺寸分布(参数a=3.47)的晶粒组织进行了3D正常晶粒长大过程的仿真研究.仿真结果表明:整个晶粒长大过程遵循抛物线长大规律,晶粒生长指数为0.501,非常接近理论值0.5.晶粒长大过程可分为过渡阶段与准稳态长大两个阶段.Weibull尺寸分布参数a由过渡阶段的3.47逐渐演变为准稳态阶段的2.76,准稳态阶段晶粒尺寸分布参数保持a=2.76不变.晶粒的平均面数〈f〉随仿真时间的增加而增大,在准稳态阶段后期趋近于稳定数值.晶粒面数分布为Lognormal分布,最高频率面数f为10,个体晶粒面数范围为3～43.     

一种自相似二维晶粒长大过程的Monte Carlo仿真

采用Monte Carlo方法仿真了以Weibull尺寸分布为初始组织的正常晶粒长大过程。结果显示，二维正常晶粒长大发展到准稳态长大阶段时，其晶粒尺寸分布不是经典Hillert理论所预测的尺寸分布，而是仍然保持Weibull分布，并且参数基本不发生变化。与国际上同类研究成果的比较进一步表明，不同β值的Weibull分布很适用于表征二维晶粒长大的准稳态晶粒尺寸分布，且表征效果优于文献中的已有工作。     

金属多晶体晶粒的空间及截面拓扑分布特性

利用系列截面法系统地研究了一种微合金化低碳钢奥氏体晶粒的空间及截面拓扑分布特性，实验建立了晶粒界面数Ｆ与其截面多边形边数均值ｎ及边数平方均值ｎ＾－２之间的经验关系，并进一步研究了不同拓扑级别的三维晶粒的截面拓扑分布且与多种晶粒几何模型进行了比较分析。     

钛合金表面扩散焊接轴承钢硬化层厚度的优化设计

为了确定钛合金表面扩散焊接轴承钢硬化层的合适厚度,利用先进的纳米显微力学探针测量了材料的弹性模量. 采用ANSYS有限元软件,对钛合金表面扩散焊接轴承钢硬化层在受压情况下的应力分布以及尺寸稳定性进行了分析,以此对轴承钢硬化层的厚度进行了模拟. 结果表明,当轴承钢硬化层厚度在0.10～0.50mm内时,最大等效应力发生在镍与铜之间,容易引起界面处裂纹的产生;合适的轴承钢硬化层厚度范围应为1.00～2.00mm,最佳的厚度为1.50mm左右.     

V-Ti-N微合金非调质无缝油井管钢中碳氮化物的热力学计算

用包括奥氏体γ相和两个碳氮化物相三相溶解度间隙平衡处理的方法计算了V-Ti-N微合金非调质油井管钢中的碳氮化物析出. 计算结果表明,此钢奥氏体中的析出模式为1 473 ℃时TiN即开始析出;其后部分TiN逐渐转变为复合(TixV1-x)(CyN1-y)颗粒,而其他的TiN直到低温仍保持其化学性质;最后富V-C的V(CxN1-x)在846 ℃开始析出. 实验数据验证了这种析出模式. 计算结果支持了中碳含钒微合金钢中800 ℃以下奥氏体中的析出对其后的奥氏体分解相变具有明显的调控作用的观点.     

铌微合金化对高Al冷轧TRIP钢组织与力学性能的影响

采用二段式盐浴热处理、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等方法,研究了添加0.025%微合金元素Nb对高Al(1.5%Al)冷轧相变诱导塑性钢(TRIP)组织与性能的影响规律. 结果表明:Nb微合金化使高Al冷轧TRIP钢在连续退火后组织得到细化,残余奥氏体含量及其碳含量比无Nb钢均有所升高. 含Nb钢在370 ℃和400 ℃等温后抗拉强度均大于650 MPa,且总伸长率达到35%,具有优异的综合力学性能. Nb微合金化,将本实验所研究的高Al冷轧TRIP钢的最优贝氏体区等温温度由400 ℃左右扩大到370～400 ℃,提高了生产的工艺稳定性.