水冷铜模与砂模铸造M2钢显微组织对比

采用实验室25 kg高频真空感应炉熔炼M2钢,并用水冷铜模和砂模均浇铸为横截面100 mm×50 mm的M2钢铸锭,研究冷却速度对M2钢二次枝晶间距、渗透率、碳化物和晶粒尺寸及分布的影响.研究结果表明：M2钢凝固过程中,快的冷却速度能有效减小二次枝晶间距、渗透率、晶粒和网状碳化物的尺寸,同时可以改善晶粒和网状碳化物的分布和均匀性；砂模和水冷铜模M2钢铸锭的平均二次枝晶间距分别为42.5μm和21.6μm,平均冷却速度为1.06 K·s-1和12.50 K·s-1,平均渗透率分别为0.13μm2和0.035μm2.快的冷却速度能有效减轻中心碳偏析程度,砂模和水冷铜模模铸的M2钢铸锭中心碳化物面积分数分别为0.46和0.30,且其较各自的平均值分别增大38.7%和2.2%；水冷铜模铸锭平均晶粒尺寸(43.1μm)较砂模铸锭的平均晶粒尺寸(72.6μm)减小约40.7%,铸锭中心晶粒尺寸减小43.2%,且水冷铜模铸锭的晶粒尺寸较砂模铸锭均匀.文中获得了M2钢凝固过程中晶粒尺寸与冷却速度的关系式.     

高铝耐磨锌基合金的性能研究

试验研究了不同化学成分高铝耐磨锌基合金的机械性能及耐磨性能，并初步探索了冷却速度和热处理对各种锌基合金性能的影响。     

复合锭直接水冷半连续铸造过程的研究

在传统结晶器中安装了冷却板,采用直接水冷半连续铸造法实现了用于生产钎焊板的铝合金复合锭的实验室制备,并对半连续铸造过程及工艺进行研究,主要研究了铸造过程中接触面附近温度场分布、复合锭接触面两侧的宏观形貌、微观组织及成分分布、硬度分布.结果表明:在冷却板的作用下接触面附近形成了一层具有一定厚度的半固态层,从而保证复合铸造过程的顺利实现,复合锭中两种铝合金接触面结合较好,且为一种冶金结合,接触面两侧的成分分布和硬度分布有较好的对应关系.     

Al_2O_3陶瓷颗粒对镍基合金涂层耐磨性能的影响

采用激光熔覆技术在Cr12MoV冷作模具钢上制备Al_2O_3陶瓷颗粒增强的镍基合金涂层,分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了熔敷镍基合金涂层的横截面宏观形貌、显微组织、物相、显微硬度和耐磨性能.结果表明:当陶瓷颗粒的质量分数为15%时,镍基合金涂层中出现明显裂纹;当陶瓷颗粒的质量分数小于15%时,镍基合金涂层中金属与母材具有良好的冶金结合;镍基合金涂层的显微硬度与耐磨性具有相同的变化规律,即随着陶瓷颗粒质量分数的增加,显微硬度逐渐增大,耐磨性能逐渐增强,这是由于Al_2O_3陶瓷颗粒均匀分布在Cr元素形成的固溶体骨架附近的缘故.     

Fe-Cr-Ni-Al合金铸造过程的数值模拟及组织性能

利用Procast软件模拟计算对Fe-Cr-Ni-Al合金的温度场和冷却速率进行分析,通过实验研究各冷却速率对铸态组织、枝晶间距以及显微硬度的影响.结果表明：采用阶梯状铸件能够较好地拟合Fe-Cr-Ni-Al合金铸件的温度场分布以及冷却速率的变化情况.随着冷却速率的增加,奥氏体相占比减小,铁素体相占比增大,过冷度增加使合金组织一次枝晶间距减小,组织中存在σ相,铁素体相区与奥氏体相区显微硬度值随冷却速率增大都呈增高趋势.     

碳纳米管对Ni60合金激光熔覆层的耐磨性影响

采用激光熔覆技术,在45#钢表面进行了镍基合金粉末添加碳纳米管的熔覆试验,对熔覆层横截面进行了硬度测试和显微组织分析,对熔覆层表面进行了X射线衍射物相分析和摩擦磨损试验.结果表明,碳纳米管能够提高镍基合金激光熔覆层的硬度和耐磨性能,当碳纳米管的质量分数为0.4%时,镍基合金激光熔覆层的耐磨性能最好.     

覆砂工艺消减铝合金筒形件铸造残余应力的研究

采用钻孔法测试铁型覆砂工艺ZL205A铝合金筒形铸件在不同覆砂厚度下的铸造残余应力,采集各覆砂厚度的凝固冷却曲线,研究覆砂厚度对铸件残余应力及凝固冷却过程的影响;利用Von Mises模型和Mohr-Coulomb模型,进行了覆膜砂铸造有限元仿真.研究结果表明:覆砂工艺能有效减少铸件残余应力.当覆砂厚度达到7mm时铸件残余应力可以降低约62%;覆砂厚度大于7mm后,残余应力继续减小幅度减小.通过对覆膜砂铸造过程测得的凝固冷却曲线分析,建立了覆砂厚度与凝固冷却速率、晶粒大小及共晶温度之间的关系,为实际应用提供可靠的工艺参考.仿真结果显示两种模型模拟的计算结果都与实验趋势基本吻合,但同时也需要考虑到不同覆砂厚度下两种模型各自的适用性.     

真空离心铸造冷却速率对7055铝合金组织和力学性能的影响

采用真空离心铸造技术制备了7055铝合金铸管,通过添加中间包进行保温来改变合金凝固冷却速率,并对铸管进行组织和性能测试.结果表明,冷却速率较慢的1#铸管组织分布不均,其晶粒沿着外、中、内层由等轴晶逐渐变为粗大树枝晶,且晶粒间分布着更多的第二相;而冷却速率较快的2#铸管组织均为细小的等轴晶,且分布着少量的第二相.经过均匀化后,两种铸管的第二相分布数量由外、中、内层逐渐增多,且1#铸管残余的第二相数量更多;合金硬度值较铸态时有所增大,但2#铸管硬度值增大幅度更大,拉伸性能优于1#铸管.     

微量碲对钴基合金耐磨损性能的影响

在钴基合金粉末中添加微量的稀散元素Te(质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%),采用粉末烧结工艺制备试样.采用HB-3000型布洛维硬度仪、MMW-1立式万能摩擦磨损试验机、万分之一的电子分析天平FA2004、MEF-3金相显微镜、扫描电镜、XRD对其硬度、摩擦系数、磨损量、磨损形貌、金相组织进行分析研究.结果发现:钴基合金粉末中Te质量分数为1.5%时,硬度达到最高、摩擦系数小且曲线稳定、磨损量最低,同时Te的加入能细化合金晶粒、清晰晶界、提高组织致密度、使晶粒间结合更加牢固、产生新的硬质相CoCrWTe,这对提高硬度和耐磨性能起主导作用.     

超高强钢Q1100的SH-CCT曲线及粗晶热影响区组织和性能

利用焊接热模拟试验,采用热膨胀法研究了屈服强度1 100 MPa级超高强钢在平衡条件和焊接条件下的奥氏体化相变温度,结合OM,SEM观察和硬度检测结果,绘制出实验钢焊接条件下奥氏体连续冷却转变曲线(SH-CCT),研究了不同冷却速率下粗晶热影响区(CGHAZ)显微组织和硬度的变化规律.采用TEM观察和Lepera腐蚀,研究不同冷速下M-A组元数量、形貌和分布情况.研究结果表明,在焊接条件下,实验钢的奥氏体化温度明显高于平衡条件下的奥氏体化相变温度;随着冷却速率增大,相继发生B,B+M和M相变,硬度逐渐上升,当冷却速率达到60℃/s时,其维氏硬度最高可达HV464.当冷却速率小于10℃/s时,开始出现M-A组元,并且随冷却速率降低,M-A组元数量增加,尺寸增大.     

用循环热处理细化铸造TiAl基合金的显微组织

设计了一种新的循环热处理工艺,并用正交设计试验（Ｌ１６（４５））研究了各热处理工艺参数,即加热速度、保温温度、保温时间、冷却速度和循环次数对铸造ＴｉＡｌ基合金显微组织和显微硬度（ＨＶ５）的影响．结果表明：循环热处理工艺均能不同程度地提高显微硬度,提高的最大幅度达４０％;各因素的影响按大小排列依次为加热速度,保温时间、保温温度、冷却速度、循环次数．利用循环热处理可获得不同类型的显微组织．在正交试验的基础上确定了优化的热处理工艺,并用它获得了细小的显微组织．     

紧耦合气雾化制备Al基非晶合金粉末

开展了采用紧耦合气雾化方法制备Al基合金粉末的实验和理论研究.利用X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电镜和透射电镜分析了粉末的表面形貌、显微组织和结构特征,根据气雾化过程中熔滴的破碎模式和冷却行为确定了Al基合金的非晶化临界冷却速率及相应粉末粒径.结果表明:气雾化粉末中存在部分非晶粉末,非晶粉末的粒径小于26μm;Al基合金的非晶化临界冷却速率大致为106K.s-1;雾化中熔体的破碎和冷却是两个相互耦合(矛盾)的过程,快速冷却(大于104K.s-1)极大地阻碍熔体的充分雾化,同时熔滴的破碎模式对其冷却行为具有显著的影响.目前紧耦合气雾化技术还只能制得非晶/晶态混合的Al基合金粉末.     

水冷铜模铸造Fe_3Al金属间化合物的组织和力学性能

采用中频感应炉熔炼、水冷铜模冷却的方法制备Fe3A1合金.利用X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜及力学性能测试对铸态及热处理后合金的组织、力学性能和冲击断裂行为进行研究.结果表明:合金的铸态组织为等轴晶,晶粒尺寸大小不均;合金经1 000℃、15 h均匀化退火+炉冷+600℃、1 h中温回火+油淬热处理后,晶界得到细化,晶内和晶界上析出弥散分布的第二相,晶粒尺寸明显长大;热处理后合金的σb提高73 MPa,硬度由铸态时的22.3 HRC提高到了26.2 HRC,但合金的冲击韧性有所下降;铸态时合金的断裂方式主要以沿晶断裂为主,热处理后合金断口呈沿晶+穿晶的混合型断裂特征.     

Cu元素对Ni60定向结构涂层微观组织及摩擦学性能影响

采用自主研发的定向结构涂层制备装置成功研制出定向结构Ni基合金高耐磨耐腐蚀涂层的基础上，为了赋予涂层减摩特性,使涂层具有减摩耐磨综合性能,本文将廉价的Cu元素引入涂层,采用火焰喷涂+感应重熔+强制冷却复合技术研制了定向结构Ni60/Cu复合涂层。研究了Cu对Ni60定向结构涂层微观组织、物相演变、硬度和磨损性能的影响。结果表明:Cu的添加使Ni基合金定向结构涂层的组织更加致密，Cu主要富集在晶粒内部，生成了稳定的Cu_3.8Ni相，Cu元素的溶解、扩散和反应使涂层组织得到显著细化。Cu元素引入尽管使涂层的硬度得到降低，但赋予了涂层减摩耐磨综合性能，使涂层耐磨性能得到显著提高。Cu元素引入的Ni60定向结构涂层显示出窄而浅的光滑磨痕，其磨损率仅约为纯Ni60定向结构涂层的50.8%。     

控冷工艺及奥氏体化温度对C92DA钢组织性能的影响

对C92DA帘线钢进行连续冷却转变曲线测定,观测其热处理后的室温相组织和维氏硬度,研究控冷工艺及奥氏体化温度对C92DA钢组织性能的影响。结果表明,使C92DA钢获得最佳组织性能的控冷速率为10℃/s,奥氏体化温度为900℃;C92DA钢珠光体转变温度随冷却速率增大而降低,转变时间随冷却速率增大而缩短;C92DA钢珠光体片层间距随冷却速率增大而减小,片层排列方向趋于紊乱。     

冷却速率对高碳铬铁金相组织的影响

采用光学显微镜、X线衍射仪和电子探针分别对随炉冷却、空气冷却和水浴冷却的高碳铬铁金相组织进行研究。研究结果表明:不同冷却速率下获得的高碳铬铁均主要由初生相(Cr,Fe)7C3、共晶相(Cr,Fe)7C3-Cr Fe及石墨相组成;随着冷却速率的提高,初生相晶粒逐渐减小,但其质量分数趋于增大;水冷样品的初生相晶粒垂直于凝固界面生长,而炉冷、空冷样品的初生相晶粒无固定生长方向;非平衡凝固抑制了空冷、水冷过程中包晶相(Cr,Fe)23C6的析出,却促进了共晶相(Cr,Fe)23C6-Cr Fe的形成。炉冷样品的初生相和共晶区中均有片状石墨相析出;而空冷、水冷样品仅共晶区中有片状石墨相析出;随着冷却速率的提高,(Cr,Fe)7C3中Cr和Fe的质量比逐渐减小,而(Cr,Fe)23C6,Cr Fe中Cr和Fe的质量比呈现相反的变化趋势;Si,Mn和Ti等杂质元素在高碳铬铁物相中的掺杂量与冷却速率无明显关系。     

电磁铸造对金基合金微观组织和溶质分布的影响

为了更好地提高金基合金镀膜产品的性能,分别采用电磁铸造和传统模铸工艺制备了真空溅射靶材用Au-Cu系多元金基合金,研究了电磁场对该金基合金显微组织和各溶质元素分布的影响.结果表明:和传统模铸相比,采用电磁铸造技术制备的金基合金其凝固组织的枝晶化程度明显降低,各溶质元素的偏析程度也在很大程度上得到了抑制,并对在电磁场作用下金基合金凝固组织的细化机理和溶质元素的分布规律进行了探讨.     

冷却速率对高碳铬铁粉电磁性能的影响

采用矢量网络参数法在1~18 GНz频段内分别对电阻炉、空气和水浴中冷却的高碳铬铁粉的电磁性能进行研究.随着冷却速率的提高,高碳铬铁粉的相对复介电常数实部和虚部在大多数频率下均增大.空冷和水冷粉料的相对复介电常数虚部在12~18 GНz频率范围内因极化弛豫而产生较大的峰值.同一频率下相对复磁导率实部随冷却速率变化的趋势与相对复介电常数相反.水冷粉料的相对复磁导率虚部在3~5GНz以外的频段内均大于另两组冷却粉料,且三组粉料的虚部在低频及高频条件下均具有峰值.在2.45 GНz的微波加热频率下,炉冷、空冷及水冷粉料的反射损耗分别为-2.30、-2.15和-2.07 dB.水冷粉料的介电损耗因子及磁损耗因子最大,微波场下具有最佳的升温速率与反应效果.     

热处理对奥氏体不锈钢00Cr18Ni10N组织和性能的影响

通过对新型奥氏体不锈钢00Cr18Ni10N的热处理工艺试验,研究了不同固溶温度、冷却方式和保温时间对其组织性能的影响.结果表明,随着固溶温度的升高,00Cr18Ni10N钢晶粒变大,力学性能降低,塑性提高.随着保温时间的延长,拉伸强度、屈服强度和硬度都有所降低,断后伸长率略有提高,冲击韧性和断面收缩率变化并不显著.虽然冷却方式对其力学性能和晶粒大小的影响并不是很明显,但在1050℃淬火,采用水冷可以到达更好的综合性能.因此,00Cr18Ni10N钢采用1050℃固溶、保温1h后水冷的热处理工艺具有良好的组织和强韧性配合.     

拉伸螺杆表面真空烧结镍基合金界面组织研究

文章利用真空粉末烧结法在螺杆表面上制备镍基合金涂层,研究了涂层的组织及性能,分析了涂层与钢基体界面形成的特点、涂层的微观硬度分布及耐磨性能。结果表明,所获涂层与基体之间形成了良好的冶金结合,且涂层结构致密,表面具有较高的硬度。