退火对薄板坯冷轧用料组织性能的影响

为使薄板坯连铸连轧产品满足冷轧要求,需要降低屈服强度。从在线优化轧后冷却段工艺即在线退火的角度研究控制冷轧基料的强度,从组织形态及晶粒尺寸方面探索轧后退火工艺对组织及力学性能的影响。对某FTSR生产线薄板坯和某常规轧制工艺厚板坯轧制的冷轧基料取样,并对FTSR生产线所轧制的冷轧料试样进行不同退火处理,对比退火前后组织及力学性能,使其满足冷轧需求。为在线退火工艺的研究提供了依据。     

AZ31镁合金轧制板材各向异性力学性能研究

在几种厚度的AZ31镁合金轧制板材上沿不同方向取样进行常温单向拉伸和压缩实验,研究了AZ31镁合金轧制板材的各向异性力学性能。基于晶体塑性理论,探讨了织构对金属板材宏观各向异性的影响。分析表明,轧制镁合金板材具有明显的各向异性力学性能及拉压不对称性。在轧制(RD)方向的抗压及抗拉屈服强度明显小于横向(TD),各个方向的抗拉屈服强度明显大于抗压屈服强度。不同轧制工艺对板材的力学性能影响较显著,主要表现在屈服应力不同和延伸率不同。基于实验结果与晶体塑性理论,本文从多角度分析了轧制工艺对AZ31镁合金各向异性力学性能及拉压不对称性行为的影响。     

热轧带钢力学性能预测模型及其应用

为实现对热轧带钢的屈服强度、抗拉强度、断裂延伸率等力学性能的预测及控制,利用人工神经网络技术,分别建立了根据生产工艺参数预测力学性能的质量模型,以及根据力学性能要求对生产工艺参数进行优化的逆质量控制模型.利用质量预测模型,分析得出屈服强度随卷取温度的上升而下降的变化规律,进而可以对组织性能进行在线调整,实现在线应用.     

热连轧汽车大梁板T52L性能控制的研究

利用武汉钢铁（集团）公司热轧厂1700热连轧机大生产实测数据，对热轧带钢T52L的最佳化成分设计及控轧控冷工艺进行研究，优化T52L钢的化学成分，着重分析化学成分、轧制工艺对带钢屈服强度、抗拉强度、延伸率及冷弯性能的影响，同时进行性能控制的相关研究，建立T52L钢的力学性能控制模型，为工业化生产提供理论依据。     

Mg-6Al-1Sn合金板材的微观组织与力学性能

通过对Mg-6Al-1Sn合金(AT61)进行挤压以及后续的单道次大应变量轧制变形,获得了高强塑性的新型变形镁合金板材.组织分析表明AT61合金中主要析出相为Mg17Al_(12)相和Mg2Sn相,挤压态合金经轧制之后晶粒都被细化,合金强度显著提高.随着应变量的增加,晶粒尺寸先显著降低后有所上升,屈服强度变化规律与晶粒尺寸变化规律一致.经过250℃下的单道次约56%大应变量轧制变形后晶粒尺寸细化最明显(约为4.18μm),合金的屈服强度约为196 MPa,抗拉强度约为294 MPa,延伸率约为26.7%,表现出最优的综合力学性能.     

在线控冷对热轧L360管线管组织和性能的影响

针对热轧无缝钢管组织性能调控手段单一,依赖添加合金元素和离线热处理的问题,以轧板模拟轧管的方式,通过实现在线控制冷却将离线热处理工艺在线化,研究分析了热轧L360高温轧制后在线控冷条件下显微组织演变及力学性能变化规律.结果表明:高温轧制后空冷时实验钢中含有粗大的魏氏组织,而轧后控制冷却工艺下实验钢组织显著细化,有利于微合金碳氮化物析出.实验钢轧后控冷至650℃时,能够避开魏氏组织形成的区间,同时屈服强度为478MPa,抗拉强度为641MPa,伸长率达到25.3%,屈强比0.74,0℃冲击功高达164J,实现了强度、韧性和塑性的平衡,各项力学性能指标均能满足API SPEC 5L—2012标准要求.     

喷射沉积6066Al/SiC_p复合材料

采用多层喷射沉积技术制备了6066Al/SiC_p板材和锭材,研究了轧制、挤压工艺和热处理制度对该材料组织和力学性能的影响。研究结果表明,SiC颗粒在基体中分布均匀,结合良好,界面无明显反应区;轧制和挤压是对喷射沉积材料有效的致密化工艺并能改善SiC颗粒在基体中的存在状态;材料在T6态获得拉伸强度为640MPa,屈服强度为580MPa,弹性模量为133GPs,延伸率为9.4％的优良力学性能。     

Nd对含堆垛层错的铸态Mg–12Gd–2Zn–xNd–0.4Zr合金组织和力学性能的影响

镁合金以其高比强度、高比刚度、低密度等优点在航空航天、交通运输等领域显示出越来越大的潜力。但在实际使用过程中,镁合金仍存在塑性差、绝对屈服强度偏低、拉压不对称等问题。为了研究稀土元素Nd对镁合金显微组织和力学性能的影响与强化机制,本文以Mg–12Gd–2Zn–xNd–0.4Zr合金为研究对象,分别添加0, 0.5wt%, 1wt%的Nd元素。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、透射电镜和XRD研究Nd对Mg–12Gd–2Zn–xNd–0.4Zr合金显微组织的影响,通过拉伸试验机、纳米压痕仪和显微硬度计测试了合金的力学性能。结果表明:显微组织主要由α–Mg基体、共晶相和堆垛层错(SFs)组成;Nd的加入对晶粒细化和组织均匀化起着重要作用。随着Nd添加量的增加,合金的拉伸屈服强度和显微硬度增加,压缩屈服强度降低,导致合金的反向拉压不对称性减弱。当Nd含量为1wt%时,合金的力学性能最好,其抗拉强度和抗压强度分别达到194 MPa和397 MPa,压缩屈服强度和拉伸屈服强度比值降低为1.05。     

低碳钢低温轧制工艺实验研究

在实验轧机上进行低碳钢的低温轧制实验,并利用力能参数模型对低碳钢低温轧制时轧机能力进行校核计算。实验结果表明,加热温度从1200℃降至1150℃时,低碳钢的微观组织都是铁素体和珠光体,晶粒直径减小了1.3μm;试样的屈服强度提高了9MPa,抗拉强度提高了6MPa,延伸率下降了1.5个百分点,力学性能仍符合标准要求。校核结果表明轧机设备能力能够满足低温轧制需要。     

晶界形貌、织构对AZ31镁合金各向异性的影响

采用金相观察、织构分析、拉伸实验等方法,研究了变形工艺、晶界形貌及织构对AZ31镁合金屈服强度及延伸率各向异性的影响.结果表明:轧制过程会使晶粒拉长而产生平直晶界,当拉伸应力方向与平直晶界走向成45°时,AZ31镁合金总是表现出低屈服强度和高延伸率;除了织构之外,晶界形貌也在一定程度上影响着镁合金的力学性能;当拉伸应力与平直晶界走向成0°或90°时,基面滑移的Schmid因子和拉伸孪晶是影响镁合金力学性能的主要因素.     

两类剪切屈服面的非饱和土BBM模型对比研究

针对使用椭圆形剪切屈服面的非饱和土BBM弹塑性模型计算抗剪强度偏低的问题,提出了非饱和土水滴形剪切屈服面函数,对原模型进行了改进,将水滴形屈服面扩展到非饱和土中,提出了非饱和土水滴形剪切屈服面函数,采用相关联的流动法则改进了BBM模型。通过对同一组试验的数值模拟,对比研究了改进模型的合理性以及与原模型的差别,结果表明,在控制吸力条件的三轴压缩状态下采用水滴形屈服面的改进BBM模型对非饱和土强度及变形的计算更为合理。     

多道次等径角轧制对AZ31镁板组织性能的影响

对AZ31镁合金进行多道次等径角轧制,并分析其微观组织、宏观织构和室温力学性能.结果表明,随着轧制道次的增加,板材的晶粒组织出现交替细化与粗化的现象,并直接影响板材后续退火组织的大小和均匀性.由于累积剪切变形的作用,等径角轧制后板材的基面织构明显弱化.七道次等径角轧制后基面极轴出现沿轧向分离,板材屈服强度降低约54%,而伸长率提高约43%.基面织构弱化和晶粒细化是等径角轧制板材塑性提高的主要原因.     

尺寸不规则度梯度分布参数对泡沫金属单轴拉伸力学性能的影响研究

采用数值模拟的方法,定量研究了尺寸不规则度参数为连续梯度分布时,泡沫金属在单轴拉伸下的力学性能;通过对比形状不规则度相同但尺寸不规则度不同的模型结果,明确了尺寸不规则度是影响泡沫金属力学性能的重要因素。结果表明,不规则度连续梯度变化的3D Voronoi模型是横观各向同性材料,单轴拉伸时胞孔局部变形显著;梯度参数影响梯度方向和非梯度方向的力学性能,且对梯度方向的单轴拉伸屈服强度和破坏强度尤其突出,呈二次函数关系,存在最优解。通过对比尺寸不规则度不同但形状不规则度相同的3D Voronoi模型单轴拉伸力学性能,发现梯度方向比非梯度方向的屈服强度和破坏强度受尺寸不规则度的影响更明显,不同于单轴压缩,尺寸不规则度参数是影响单轴拉伸力学性能的重要细观结构参数。对细观结构对多胞材料力学性能的影响研究进行了完善,有助于多胞材料的优化设计。     

轧制冷却工艺对低合金调质钢力学性能的影响

通过采用不同的轧制和冷却工艺并进行再加热淬火和回火处理，分析各状态下的组织和力学性能以及不同轧态组织的再加热奥氏体化进程，研究了轧制冷却工艺对低合金调质高强钢力学性能的影响规律.结果表明，控制轧制能够增加轧态组织的原奥氏体晶界面积，提高再加热奥氏体形核率，得到较细化的再加热淬火组织，并且能够提高回火后的强韧性能.实验钢轧后连续水冷条件下得到马氏体组织，而空冷条件下得到的粒状贝氏体组织内碳元素分布不均匀，有利于提高再加热淬火回火后的强度.实验钢在控制轧制中断冷却工艺下能获得最佳的调质态力学性能.     

Zn对5083合金显微组织和力学性能的影响

研究了5083合金添加1.5%~5%Zn(质量分数)对合金显微组织和力学性能的影响.通过SEM和EDS对铸态、均匀化处理后和轧制态合金的微观组织进行了表征并测试轧制态合金的拉伸性能.结果表明:铸态合金随Zn含量的增加偏析程度增加,金属间化合物主要为富Mg和富Zn相.均匀化处理后的合金具有良好的轧制性能,均匀化处理后合金金属间化合物量明显减少,部分未溶金属间化合物是Mg_2Si和Al_3Fe相.轧制显著降低晶粒尺寸,轧制试样的晶粒尺寸约150 nm.随着Zn含量增加轧制态合金的屈服强度和抗拉强度增加,延伸率有所下降.     

Mn含量波动对 DH36高强度船板钢力学性能影响的数学模型

通过对国内某钢厂DH36高强度船板钢轧制成型之后的成品板材进行研究,利用数学模拟的分析方法,建立了DH36高强度船板钢主要化学成分与基本力学性能之间关系的数学模型,并在此基础上重点分析了各元素随Mn含量的变化对力学性能产生的影响。结果表明：在相关成分允许的波动范围内,Mn元素对冲击功的影响主要呈斜率为负的直线关系,对屈服强度、抗拉强度、断面收缩率的影响也均呈直线关系,但斜率规律与其他元素的含量有关,需具体分析。     

基于宏观塑性变形的热轧板带力能模型

从宏观塑性变形的角度,通过对轧制过程中动量变化的分析,提出了板带轧制的力能分析的微分形式和积分形式,建立了轧制力和轧制力矩的理论公式。该公式摒弃了传统公式中采用过多的经验系数,清晰地揭示了轧制力、轧制力矩、金属屈服强度、摩擦因数等各变量之间的相互关系,使得咬入角、中性角等有关变量的物理意义进一步明确。最后通过对一次实际轧制过程的仿真计算初步验证了本文公式的正确性。     

稀土元素钐添加对镁合金轧制边裂影响的研究

针对镁合金板坯轧制过程中出现的边裂问题,结合稀土元素改善合金组织的特性。镁合金中先添加不同量的Sm(钐元素),然后进行铸造挤压制成坯料,再分别进行冷轧和温轧实验,分析轧后镁合金板坯组织和力学性能。研究表明:温轧和冷轧条件下,添加稀土元素Sm后镁合金板坯轧制边裂问题得到了较好的改善;随着稀土元素Sm添加量的增大,镁合金板坯的屈服强度增大,延伸率减小。     

TiN晶体尺寸与其力学性能的第一性原理研究

 纳米多晶体材料因其独特的力学性能而成为当前材料科学领域的研究热点之一,尤其是晶粒尺寸对其力学性能的影响倍受关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,模拟计算了晶粒尺寸为0.6387—2.332nm的TiN的力学性能,得到应力应变关系及屈服强度。计算结果表明,随着晶粒尺寸的增加,TiN的屈服强度降低,晶粒呈现软化趋势。通过对应力-应变曲线分析可知：TiN在应变5%处开始屈服,其屈服强度大约为21.5GPa;抗拉强度发生在应变约为15%时,且随着晶粒尺寸的增加,抗拉强度降低。本文对照了屈服极限的计算值和有限元方法的拟合值,讨论了实验中TiN表面的微观结构与硬度、弹性模量的关系。研究表明,TiN试样中的缺陷对其硬度和强度有很大影响。     

高应变速率轧制工艺对7050铝合金组织及力学性能的影响

为了获得高体积分数小角度晶界和低体积分数再结晶组织以提高铝合金综合性能,探索了高应变速率轧制工艺对7050铝合金微观组织与力学性能间的影响,采用电子背散射分析、透射电镜等手段研究了不同工艺条件下的小角度晶界体积分数和动态析出相特征. 研究结果表明,采用高应变速率轧制工艺能获得较高体积分数的小角度晶界,小角度晶界的比例随应变速率的增大而增大,但随轧制温度的升高而降低. 当轧制参数为370 ℃/20 s-1时,小角度晶界比例高达95.6%. 轧制参数为400 ℃/20 s-1的板材经470 ℃/0.5 h短时固溶及120 ℃/24 h时效处理后,有较好的综合力学性能,其中抗拉强度为530 MPa,屈服强度为442 MPa,断裂伸长率为19.1%. 在相同轧制温度下,应变速率为20 s-1时的力学性能优于应变速率为10 s-1的样品.