1Cr18Ni9Ti不锈钢的双频电磁约束成形工艺参数优化

根据高频磁场利于感应加热、低频磁场利于熔体成形的特点，针对不锈钢(1Cr18Ni9Ti)密度大、熔点高和约束成形的熔体高度低等成形困难的特点，提出了利用低频磁场约束成形、高频磁场在不影响成形磁场的条件下辅助加热的不锈钢双频电磁约束成形方法，以便温度场和成形力场的最佳耦合．通过实验和理论分析，设计了不锈钢双频电磁约束成形的成形感应器和预热感应器，并确定了感应器间的距离和屏蔽罩的放置方式，研究了预热感应器对温度场的影响规律，从而建立了不锈钢的双频电磁约束成形系统．在对熔体的稳定成形分析的基础上，利用双频电磁成形系统成功抽拉出圆形不锈钢样件．     

双辊连铸薄带温度场模型及其温度分布特性

建立了从结晶辊熔池到卷取整个过程中的双辊连铸薄带凝固传热模型,利用逆向法反推出了薄带表面与空气间的界面换热系数,通过所建模型分析了各工艺参数对结晶辊出口处薄带温度以及出结晶辊后薄带表面温度的影响规律.结果表明,结晶辊出口处,薄带的温度以及凝固KISS点的位置与拉坯速度、辊缝开度、液位高度和浇注温度呈非线性变化关系.其中,拉坯速度和辊缝开度对出口处薄带温度和KISS点位置的影响较大;拉坯速度和薄带的厚度越大,则卷取处薄带的表面温度越高;拉坯速度每升高10 m/min,卷取处薄带的表面温度则提高约50°C,而薄带厚度的影响更为显著.     

奥氏体钢非平衡凝固异质核心触媒效用的价电子判据

利用界面共格对应理论无法解释奥氏体钢非平衡凝固过程中TiC、CaS为奥氏体枝晶有效异质核心的现象．利用余氏固体与分子经验电子理论以及程氏改进的TFD（Thomas-Fermi-Dirac）模型计算表明，界面共格对应并不是有效触媒基底的本质要求．在Tillen异质形核静电作用理论基础上，建立了奥氏体钢非平衡凝固异质形核价电子模型，该模型由三层组成：γ-Fe晶胞杂化状态稳定层、（γ-Fe）-核心双重晶格电子层以及核心晶胞杂化状态稳定层，并给出了评价异质核心触媒效用的价电子判据．据此考察了VC、NbC、TiC、TaC、ZrC、CaS等颗粒的触媒效用，与实际较为吻合．     

电磁分离技术制备过共晶Al-Si合金自生功能梯度材料

由于初生相与熔体的导电性差异，在通电熔体及外磁场作用下，初生相颗粒在熔体内受到某一方向的合力，从而在熔体中做有规律的运动．因此，适当地控制铸件凝固过程及初生相颗粒的移动速度，使初生相颗粒在铸件中呈现有规律分布，可以获得自生功能梯度材料．对初生相颗粒在熔体内受力及运动情况的分析结果表明：颗粒的大小、形状及浓度对颗粒的运动状态及速度都有很大的影响．用电磁分离技术成功制备了过共晶A1-25Si功能梯度材料试样，从试样一端到另一端初生Si颗粒的含量、尺寸和形状均呈现梯度的变化．     

团球γ+(Fe,Mn)3C/γ自生复合材料强韧与耐磨机制

在研究团球γ (Fe,Mn)3C共晶体增强奥氏体钢基自生复合材料(EAMC)的力学与耐磨性能的基础上,分析了EAMC的强韧化及耐磨机理.结果表明,高硬度的团球共晶体与韧性奥氏体使EAMC具有优异的强韧性匹配;在低载工况下,共晶体在奥氏体基体的保护下可以有效阻碍亚表层中裂纹的扩展,加工硬化层中的硬度具有负梯度分布特征,从而减小EAMC磨损量;高载工况下共晶体在循环外力的作用下剥落,加重"三体"磨损,故EAMC耐磨性能随着共晶体的体积分数的增加而降低.     

薄带连铸Kiss点前界面热流模型与凝固过程

设计了一套可测定双辊薄带连铸Kiss点之前钢液-铜辊界面热流的模拟装置,重点分析了模拟装置的数据处理方法,并通过对一种低碳钢的实例分析演示了计算方法的具体应用.建立了双辊薄带连铸Kiss点之前的界面热流分布模型,给出了液态接触、凝固过程以及坯壳生长等3个阶段的热流密度,并由此计算了凝固前沿的生长速率与凝固速率.结果表明,集总参数法适用于计算界面热流密度,低碳钢界面传热分为3个阶段:①热流密度随着时间逐渐增大,12 ms时到达最大值18 MW/m2;②热流密度随着时间快速下降,30 ms时达到相对稳定值,约7 MW/m2;③随着时间延长,热流密度呈轻微下降趋势.     

Si促进C、Mn枝晶偏析的价电子理论分析

利用固体与分子经验电子理论建立了团球γ-(Fe,Mn)3C共晶体增强奥氏体γ钢基自生复合材料(EAMC)初生奥氏体枝晶的价电子结构.在提出晶胞对溶质原子的"键约束因子"δi概念的基础上,结合元素平衡分配系数k0的统计物理定义,得出δi愈大,原子固相位垒QS愈大,则原子愈容易由固液界面向液相扩散,k0增大;反之,k0减小的观点.据此解释了Si促进EAMC凝固过程中C、Mn元素(k0<1)枝晶偏析的原因:Si的加入使EAMC初生奥氏体枝晶中δC、δMn较小的γ-Fe-C-Si与γ-Fe-C-Mn-Si晶胞的相对数量增加,δC、δMn较大的γ-Fe-C-Mn晶胞减少,降低了C、Mn元素的QS.     

团球γ+(Fe,Mn)3C/γ钢基自生复合材料的磨损机理及临界载荷确定

利用MPX-2000型主轴盘销式磨损试验机和扫描电子显微镜(SEM)研究了团球γ (Fe，Mn)3C共晶体增强奥氏体钢基自生复合材料(EAMC)在干摩擦磨损工况下的滑动磨损特征．试验表明，EAMC的磨损过程存在跑合与稳态磨损2个阶段，跑合阶段中主要发生奥氏体基体的强烈塑性变形与流动，稳态磨损阶段中的磨损机制主要为剥层磨损．团球共晶体作为主要的承载物体承受摩擦磨损作用，推迟位错集中区的形成和磨粒在对偶件上的积聚，能有效地减小EAMC磨屑的形成和脱落，降低EAMC的磨损量，提高EAMC向严重磨损转变的，临界载荷．修正了颗粒增强复合材料向严重磨损转变的临界载荷判据，采用该判据所确定的EAMC临界载荷与实验结果吻合．     

团球γ+(Fe,Mn)3C/γ体钢基自生复合材料的组织与性能

采用 Ca- Si合金变质处理钢液 ,通过影响钢液中 C、Mn等合金元素的偏析和相的生成 ,控制钢液凝固组织 ,在铸态下获得团球状共晶体增强奥氏体钢基自生复合材料 (EAMC) .该材料利用硬质相团球状 γ (Fe,Mn) 3 C共晶体强化高韧性奥氏体基体 ,充分发挥基体、增强相的特性和两者的强韧性耦合 ,获得了优异的力学性能和耐磨性 .试验表明 ,在中、低载干磨损条件下 ,EAMC具有比奥氏体中锰钢优异的耐磨性能 .     

热处理工艺对TWIP钢组织性能的影响

对3种不同成分的TWIP钢(Fe-25Mn-4Si-2Al,Fe-30Mn-4Si-2Al,Fe-30Mn-3Si-3Al)进行热轧后的热处理实验,结果表明,增加固溶处理的保温时间,可提高TWIP钢的延伸率,而强度的变化并不明显.从晶界的角度分析了性能变化的原因:增加固溶处理的保温时间,有利于生成退火孪晶,不但增加退火孪晶界的面积,也有利于增加其他特殊晶界(CSL晶界)的数量.CSL晶界对材料的抗晶间腐蚀、断裂和蠕变强度的提高均有有益的作用,因此,通过控制TWIP钢的热处理工艺来提高原始组织中特殊晶界的含量,可以提高TWIP钢的强韧性.