2011年31卷1期

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论文
置氢TC4钛合金粉末烧结材料高温流变行为及组织演变
田亚强, 侯红亮, 任学平
2011, 31(1): 1-6.
[摘要](31) [PDF 1114KB](1)
摘要:
采用热压缩试验研究了置氢量0.42%(质量分数)TC4钛合金粉末烧结材料在温度850~1000℃和应变速率0.001~0.10 s-1范围内的流变行为和组织演变,分析了该合金烧结材料在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得置氢TC4钛合金粉末烧结材料高温压缩变形的应力指数和变形激活能分别为3.97和507.35 kJ/mol,表明置氢TC4钛合金粉末制品在高温变形过程中均发生了动态再结晶。组织观察发现,在β相区变形时,β晶粒随金属流动方向明显被拉长、变形;在α+β相区变形时,β相的组织变化基本同其在β相区变形时一样,只是β相再结晶过程加剧;在α相区变形时,原始的双态组织中α相组织发生再结晶,初生的α相含量逐渐减少。
碳含量对15-5PH沉淀硬化不锈钢板材的组织与性能的影响
刘振宝, 梁剑雄, 杨志勇, 古立新, 张秀丽, 孙常亮
2011, 31(1): 7-12.
[摘要](30) [PDF 972KB](0)
摘要:
采用真空感应炉试制3炉不同碳含量的15-5PH沉淀硬化不锈钢,通过热模拟的方法确定了该钢的板材最佳轧制温度区间为900~1100℃,研究了碳含量对钢的相变点温度及力学性能的影响,并观察了时效态的微观组织。结果表明,随着含碳量的增加钢的相变点温度逐渐降低,在时效处理后含碳量较低的1#钢强度均高于2#钢和3#钢,且具有良好的韧塑性;随着时效温度的升高,含碳量较高的2#钢,3#钢中生成的逆转变奥氏体量及生成速率均高于1#钢,这是其强度低于1#钢的主要原因,钢的时效态组织为板条马氏体+少量逆转变奥氏体组织,以及大量的、细小的富Cu相,富Cu相的析出是该钢主要的强化方式。通过上述分析,本文将1#钢的化学成分及工艺参数作为15-5PH沉淀硬化不锈钢工程化的基准,为该钢的工业化生产的顺利实施提供可靠的数据。
热连轧Ti-6Al-4V合金的蠕变行为及影响因素
田素贵, 包宪宇, 于慧臣, 刘洋, 赵忠刚, 陈礼清, 刘相华
2011, 31(1): 13-19.
[摘要](26) [PDF 2095KB](0)
摘要:
通过长期时效、固溶+时效处理和蠕变性能测试,研究了处理工艺对热连轧Ti-6Al-4V合金蠕变行为的影响。结果表明,在400℃,575MPa条件下,热连轧态合金有较低的蠕变寿命,经长期时效和亚温固溶时效处理后,合金的蠕变寿命由70h分别提高到230h和548 h。热连轧态Ti-6Al-4V合金的组织结构由类条状α相和网状β相组成;经长期时效处理后,在α相中析出大量粒状α相;而经亚温固溶+时效处理后,合金中形成的高固溶度等轴α相和高体积分数的"网篮"组织,是使合金较大幅度提高蠕变寿命的主要原因。在蠕变期间,热连轧合金的变形机制是α相中发生位错滑移;而固溶+时效处理合金的主要蠕变机制是波浪状<a+c>位错发生锥面滑移。随蠕变进行,合金中α相内发生高密度位错的束集,及发生动态再结晶以细化晶粒,其中细小α相和"网篮"组织的共同作用,是使合金具有较高蠕变寿命和较好塑性的主要原因。
FGH4096合金的动态再结晶与晶粒细化研究
谢兴华, 姚泽坤, 宁永权, 郭鸿镇, 陶宇, 张义文
2011, 31(1): 20-24.
[摘要](30) [PDF 1363KB](2)
摘要:
使用Gleeble-1500D热模拟试验机对热等静压态FGH4096合金进行变形温度1080~1140℃,应变速率0.02~1s-1,变形量15%,35%和50%的等温压缩实验。通过观察微观组织,分析了粉末高温合金动态再结晶的组织演化规律,并通过透射电镜研究了再结晶的形核位置。当变形量在35%及以下时,得到不完全再结晶组织,即"项链"组织;当变形量大于50%时,得到完全的动态再结晶组织。动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高和应变速率的降低而增大。再结晶形核主要在以下三个位置,即原始颗粒边界,再结晶晶粒边界以及孪晶源。最后利用多方向热变形对晶粒的破碎和细化,得到平均晶粒尺寸为4μm的细晶坯料。
120°模具室温8道次ECAP变形纯钛的组织演化
杨西荣, 赵西成, 王成, 王幸运, 刘晓燕
2011, 31(1): 25-30.
[摘要](29) [PDF 897KB](0)
摘要:
在室温下以等径弯曲通道变形(ECAP)技术制备超细晶工业纯钛,利用光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)研究室温ECAP变形纯钛微观组织演变过程,并讨论纯钛室温ECAP变形的显微组织演化机制。结果表明:显微组织演化分为3个不同阶段,分别对应3种不同机制:第一阶段在真应变ε≤1.27时,为位错滑移和孪生交互作用细化机制,形成含有高密度位错和孪晶的板条状组织;第二阶段在真应变量1.27<ε<
2. 54时,为动态回复细化机制,晶粒进一步细化至~0.25μm,形成典型的变形亚晶组织;第三阶段在真应变量ε≥2.54时,为不平衡晶界的转动细化机制,形成平均晶粒尺寸约为0.2μm的等轴状大角度晶界超细晶组织。
单面射流冲击淬火参数对7050铝合金厚板冷却的影响
曹盛强, 熊创贤, 邓运来, 张新明
2011, 31(1): 31-35.
[摘要](20) [PDF 1186KB](0)
摘要:
研究了喷嘴直径(D)、相邻喷嘴距离(L)和喷射压力(P)对驻点区和紊流区换热的影响。结果表明:在高压(500kPa)下,紊流区心部换热效果比驻点区心部强;当喷嘴直径和喷射压力一定,相邻喷嘴距离对厚板冷却有影响,距离越小,相邻涡对互相干扰越大,紊流区冷却强度加大;当L/D=8~14时,从470℃冷至300℃的平均冷却速率出现波谷,L/D=14~20间出现波峰。
TC4钛合金超音频直流脉冲TIG焊
许海鹰, 齐铂金, 张伟, 赵海涛
2011, 31(1): 36-40.
[摘要](24) [PDF 1052KB](0)
摘要:
首先对超音频直流脉冲TIG焊的特点进行了介绍,重点分析了的峰值电流、脉冲频率等关键工艺参数对超音频直流脉冲TIG焊电弧轴向等离子流力的影响规律。采用频率不同的几组超音频直流脉冲TIG焊工艺及常规直流TIG焊工艺分别焊接了2.5mm厚的TC4钛合金。用X-射线探伤检测焊缝中的气孔缺陷,根据检测结果,分析了超音频直流脉冲TIG焊过程中,能够加速气泡逸出熔池的几种作用机制;对于无缺陷的接头,检测了接头的拉伸力学性能,观察了拉伸断口SEM照片。结果表明:在脉冲频率60kHz,80kHz时,超音频直流脉冲TIG焊工艺能使TC4钛合金焊缝中的气孔缺陷出现的几率减少;随着脉冲电流频率提高,焊接接头的断后延伸率得到了显著提高。
工艺参数对搅拌摩擦焊7022铝合金残余应力及耐磨耐蚀性能的影响
汪洪峰, 左敦稳, 邵定林, 李光, 董春林
2011, 31(1): 41-47.
[摘要](23) [PDF 2012KB](0)
摘要:
采用不同的焊接参数对10mm厚7022铝合金进行搅拌摩擦焊研究。利用X射线应力分析仪检测焊接试样的残余应力分布;利用摩擦磨损试验机对焊缝试样进行磨损性能研究,并通过三维形貌仪观察其磨损形貌;利用pH=5的Na2SO4溶液对焊接试样进行腐蚀试验,并通过SEM观察其表面腐蚀形貌。结果表明:各参数下焊接试样的残余应力均较小,最大和最小残余压应力分别为-97MPa和-0.011MPa;最大残余拉应力为80MPa和9.3MPa;从磨损形貌观察到焊缝试样摩擦磨损过程比较稳定,磨损凹槽表面较均匀,磨损主要形式为粘着磨损和塑变磨损组合;焊接试样主要腐蚀形式为点腐蚀,腐蚀产物主要为Al,Zn和Mg的氧化物及硫酸铝等。对比各参数焊接下的试样,得出在搅拌头转速为400r/min,焊接速率为30mm/min时焊接的试样残余应力最小,磨损程度最小和耐腐蚀性能最好。
热机械工艺对Ti-1023合金组织和力学性能的影响
费跃, 常辉, 商国强, 寇宏超, 朱知寿, 张丰收, 周廉
2011, 31(1): 48-51.
[摘要](26) [PDF 1730KB](0)
摘要:
系统研究了热机械工艺对Ti-1023合金组织与性能的影响,获得了较好的热机械工艺。结果表明:对Ti-1023合金进行双重时效(300℃/8h+500℃/16h)处理,低温时效过程中析出的过渡ω相为高温时效过程中次生α相的析出提供均匀的形核点,从而获得弥散分布的次生α相;对该合金进行热轧变形,获得细小的β晶粒组织,同时变形过程中产生的缺陷为随后时效过程中的相变提供形核位置,使析出的次生α相更加弥散、细小;因此变形和双重时效共同作用可以使合金在显著提高强度的同时保证塑性的提高。Ti-1023合金经845℃,45%的热轧变形并双重时效(300℃/8h+500℃/16h)处理后具有理想的显微组织特征。
锆微合金化6013型铝合金的抗晶间腐蚀性能
张福豹, 许晓静, 吴桂潮, 王彬, 罗勇, 宋涛, 程晓农
2011, 31(1): 52-55.
[摘要](32) [PDF 517KB](0)
摘要:
研究了一种锆微合金化6013型铝合金(Al-1.35%Mg-1.03%Si-0.895%Cu-0.539%Mn-0.112%Zr-0.436%Zn)(质量分数)的抗晶间腐蚀性能。结果表明:经470℃/24h均质化处理,变形量约150%的压缩变形加工,560℃/2h的固溶处理和151℃/8h+191℃/8h时效处理后,锆微合金化6013型铝合金具有良好的抗晶间腐蚀性能。按GB/T7998—87和ASTM G110—92标准进行晶间腐蚀实验,其最大腐蚀深度为227.23μm,明显优于相同实验条件下的6061-T6(560℃/2h固溶处理,160℃/2h时效处理)合金。且锆微合金化6013型铝合金的显微硬度值达147.05 HV,较6061-T6合金高12.81%。分析表明,锆的微合金化作用及合金主成分特点改善了合金的显微组织,使得晶粒细化,析出相断续弥散分布,这是合金抗晶间腐蚀性能提高的主要原因。
颗粒含量及粒度对SiCP/Al复合材料高温变形行为及组织的影响
曾莉, 任学平, 崔岩
2011, 31(1): 56-61.
[摘要](33) [PDF 1346KB](0)
摘要:
采用无压浸渗法制备出不同体份的SiCP/Al复合材料。对该复合材料进行了高温(高于基体熔点)压缩实验。研究了不同颗粒含量及粒度规格的复合材料高温压缩流变规律,利用SEM观察分析了颗粒含量及粒度对复合材料组织的影响。研究结果表明:颗粒含量较高的SiCP/Al复合材料,在高温压缩过程中呈现为塑性流变规律;颗粒粒度规格对复合材料高温压缩的影响呈两个阶段;颗粒含量及粒度对SiCP/Al复合材料高温压缩后组织的影响与其流变规律一致;颗粒含量为55%、粒度规格为F220的SiCP/Al复合材料,在高温压缩过程中呈现伪塑性流动规律,高温压缩对其颗粒分布均匀性及尺寸的作用较其他复合材料明显。
一种改性苯并噁嗪树脂及其玻璃布层压板
郑林, 张驰, 王洲一, 赵培, 刘向阳, 顾宜
2011, 31(1): 62-66.
[摘要](23) [PDF 1518KB](1)
摘要:
将二胺型苯并噁嗪(BOZ-M)与F-51环氧树脂和线性酚醛树脂共混,得到改性BOZ-M玻璃纤维增强层压复合材料基体树脂(BEP),并制备了相应的浇注体和E玻璃布层压板,采用DSC,DMA,TMA等手段考察其固化行为、尺寸稳定性及力学性能等,并采用SEM研究其浇注体断面形貌结构。结果表明,与BOZ-M相比,改性树脂BEP的固化反应向低温移动,凝胶化时间缩短;浇注体玻璃化转变温度提高至220℃,断裂伸长率提高至2.7%,力学性能优异;BEP/E玻璃布层压复合材料常温下具有较高的强度与模量,在180℃热态条件下有很高的力学性能保留率。
改性BMI树脂固化过程的温度控制优化
李都宁, 聂玉峰, 刘运芳, 梁滨, 蔡力
2011, 31(1): 67-72.
[摘要](24) [PDF 1843KB](0)
摘要:
针对以改性双马来酰亚胺树脂(BMI)为基体的树脂膜熔渗(RFI)成型工艺,以三维热传导方程与固化动力学模型为控制方程,采用有限元/有限差分方法对所得方程进行离散求解。为了衡量固化质量,提出了两个新的控制参数,并用于最优固化温度控制工艺的模拟。数值结果表明,构件内部温度与固化度均高于表面,而固化保持温度和起始时间会对构件中温度和固化度的均匀性产生较大影响。数值模拟结果对固化过程的优化设计有重要的指导意义。
复合材料层板冲击损伤特性及冲击后压缩强度研究
林智育, 许希武, 朱伟垚
2011, 31(1): 73-80.
[摘要](19) [PDF 2512KB](0)
摘要:
对两种材料体系(T300/QY8911和T300/5405)/铺层的复合材料层板进行三种支持条件(冲击点无支持、梁凸缘或长桁凸缘支持和肋凸缘支持)、六种冲击能量等级的冲击损伤特性及冲击后压缩强度试验研究。讨论了冲击能量、支持条件等与冲击损伤特性和剩余压缩强度的关系,研究结果表明,冲击表面凹坑深度和冲击损伤面积可用于表征复合材料冲击损伤,而基体裂纹长度不可以用于表征冲击损伤。且随着冲击点背面支持刚度的增加,冲击所造成的损伤随之减小。随着冲击能量的增加,冲击后压缩强度随之减小。在相同的冲击能量作用下,随着冲击点背面支持刚度的增加,冲击后压缩强度也随之增加。
微米铁粉填充硅橡胶复合材料的压阻性能研究
刘曌娲, 张邦文
2011, 31(1): 81-86.
[摘要](29) [PDF 1398KB](0)
摘要:
利用磁场辅助硫化工艺,制备了含有排列的微米铁粉的硅橡胶复合材料,测量了体系的压阻特性。结果表明,该复合材料显示丰富的压阻特性,初始电阻大于1010Ω的体系显示负压阻特性,而小于1010Ω的体系显示正压阻特性;填充了10%,20%,50%(质量分数)铁粉的硅橡胶在加载压力0.2MPa前后出现正压阻渗流转变,电阻变化达103~105Ω个量级,然而,质量分数φ=50%,磁感应强度B=0.2T体系显示线性正压阻特性。初步研究认为,体系压阻行为的复杂性与磁场在基胶中诱导的导电路径构象的多样性有关。
AZ31镁合金早期力学性能退化非线性超声检测
吴斌, 颜丙生, 何存富, 焦敬品
2011, 31(1): 87-92.
[摘要](26) [PDF 1466KB](0)
摘要:
针对镁合金材料早期力学性能退化问题,研究发展了一套可靠的非线性超声系数的测量实验系统,利用该系统测量了AZ31镁合金拉伸和疲劳试件的超声非线性系数。实验结果表明,在拉伸试件进入塑性应变阶段,疲劳试件在疲劳寿命的55%左右之前,超声非线性系数对镁合金材料力学性能退化具有很高的灵敏度。同时利用光学显微镜对拉伸试件的位错滑移带进行了原位微观观察,位错滑移带在塑性阶段随加载应力增大而增多。宏观力学、非线性超声检测和微观观察实验结果表明超声非线性系数作为宏观和微观的桥梁可以表征材料的早期力学性能退化情况。另外在中低周疲劳范围内,加载应力的大小以及拉-拉和拉-压疲劳模式的变化对实验结果没有明显的影响。
各向同性热解炭材料中的缺陷分析和超声检测技术
吴峻峰, 白朔, 张海峰, 贺晔红, 杨坚, 魏天阳, 廉德良
2011, 31(1): 93-96.
[摘要](29) [PDF 782KB](0)
摘要:
利用偏光金相显微镜和超声探伤仪对高性能机械密封用块体各向同性热解炭材料中的缺陷进行表征和无损检测。偏光显微观察发现,各向同性热解炭材料中的主要缺陷主要包括三种:各向异性夹杂、裂纹和各向同性夹杂。超声实验研究表明,利用脉冲反射法超声波检测技术可有效检出各向同性热解炭制件中存在的上述缺陷。目前该技术已成功地用于各向同性热解炭产品的批量探伤。
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