2011年31卷3期

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论文
置氢钛合金粉末模压成形-烧结改性机理
田亚强, 侯红亮, 任学平
2011, 31(3): 1-7.
[摘要](33) [PDF 1555KB](0)
摘要:
采用置氢TC4钛合金粉末模压成形+保护气氛下烧结工艺,研究了置氢TC4合金粉末模压成形-烧结后合金的组织性能的变化规律,提出了采用置氢钛合金粉末成形与钛合金热氢处理技术相结合的新工艺路线制备合金。结果表明:随着置氢量的增加和烧结温度的升高,置氢TC4合金粉末模压成形烧结体致密度均呈逐渐增高趋势;烧结体组织由明显的魏氏体组织向双态的过渡状组织转化,片层状组织尺寸变薄、针状的组织变细、等轴颗粒组织愈来愈多;烧结体退火后组织较退火前明显的均匀化和细化,烧结体退火后压缩屈服强度均呈增大趋势,真空退火除氢后氢含量则达到了安全使用水平,其中置氢量0.42%(质量分数)TC4合金粉末烧结体致密效果好、力学性能高。
电渣重熔连续定向凝固René88DT合金的组织与热变形行为
付锐, 陈希春, 任昊, 冯涤
2011, 31(3): 8-13.
[摘要](27) [PDF 1499KB](0)
摘要:
自行设计开发了适合工业化生产高纯净,低偏析,无宏观缺陷铸锭的电渣重熔连续定向凝固技术(ESR-CDS)的设备和工艺,利用该技术成功制备了直径为Ø150mm的René88DT合金定向凝固铸锭。采用XRD测试了定向凝固柱状晶的生长取向,结果表明,ESR-CDS René88DT铸锭柱状晶择优生长方向为<100>系晶向;ESR-CDS铸锭与传统ESR铸锭相比,枝晶组织生长方向保持一致,二次枝晶臂均匀细小,元素偏析程度低,且晶间一次析出相呈颗粒状,尺寸细小;等温热压缩实验结果表明,ESR-CDS René88DT合金热压缩试样在1100℃,0.05~0.1 s-1应变速率下可达到70%以上压缩变形量并获得均匀细小的动态再结晶组织;ESR-CDS René88DT合金铸锭经等温锻造制备出了Ø170mm×73mm的饼坯件,锻压变形量超过70%,饼坯件除上下两端的变形死区外均发生了动态再结晶,晶粒尺寸约50μm。
ZK60镁合金均匀化过程中的组织演变
何运斌, 潘清林, 刘晓艳, 李文斌
2011, 31(3): 14-20.
[摘要](47) [PDF 2318KB](0)
摘要:
采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析和X射线衍射研究了ZK60镁合金铸态的显微组织以及均匀化过程中的组织演变与成分分布。结果表明:ZK60铸态合金中枝晶偏析严重,在晶界和枝晶边界处存在大量的非平衡共晶相,其主要成分为α-Mg和Mg7Zn3;经过均匀化处理后,合金中的非平衡相随温度的升高和时间的延长逐渐溶解,但温度高于420℃后发生过烧,最佳均匀化处理制度为400℃/12h,该制度与均匀化动力学方程所得结果基本一致。
微量元素P对NiAl-34Cr合金显微组织和力学性能的影响
齐义辉, 李慧, 杨旭光, 郭建亭
2011, 31(3): 21-25.
[摘要](31) [PDF 1150KB](0)
摘要:
采用真空非自耗电弧炉熔炼了四种P含量(0.005%,0.02%,0.05%,0.15%(质量分数))的NiAl-34Cr-xP合金。铸态合金的组织均含有NiAl相和Cr相,为典型的胞状树枝晶组织,且随着P含量的增加胞状树枝晶的平均尺寸逐渐减小。在P含量为0.05%和0.15%的合金中还存在Cr3P相。均匀化热处理后合金的共晶胞尺寸与铸态合金相比稍有增加。均匀化热处理均使同种成分合金的硬度降低,且温度越高,硬度降低越多,原因是高温处理使Cr相聚集长大和共晶胞尺寸变大。
添加稀土Sm,Cu对机械合金化诱发过饱和Ag90Ni10固溶合金的影响
吴皖燕, 王文芳, 刘亮, 吴玉程
2011, 31(3): 26-30.
[摘要](39) [PDF 1246KB](0)
摘要:
用XRD,SEM,TEM等分析手段研究了机械合金化诱发过饱和Ag90Ni10固溶体的形成以及添加稀土Sm、合金元素Cu对合金化过程的影响。随后研究了过饱和Ag90Ni10和添加Sm、Cu的合金粉末在加热脱溶过程中晶格常数及晶粒尺寸变化。并对合金粉末压制烧结后的组织、密度、硬度、电阻率等性能进行了分析。结果表明,球磨60小时获得纳米晶的AgNi复合粉末,Ni在Ag中的最大的固溶度为2.87at%。稀土Sm、合金元素Cu的加入都加快了合金化过程,细化粉末最终尺寸,稀土Sm的效果尤其明显。Cu的添加则提高烧结后合金的密度、电导率及硬度。
添加微量Sc对Mg-3Li合金高应变率变形行为的影响
沙桂英, 孙晓光, 刘腾, 朱宇宏, 冯晓刚
2011, 31(3): 31-34.
[摘要](39) [PDF 1596KB](0)
摘要:
利用Hopkinson压杆对Mg-3Li和Mg-3Li-1Sc合金进行了高应变率冲击实验,分析了添加少量Sc对Mg-3Li合金冲击变形行为及其应变率效应的影响。结果表明,在1350s~3000s-1应变率范围内,两种合金的动态应力-应变行为均表现出显著的应变率强化效应。但随应变率继续升高,合金的动态变形行为转为应变率弱化效应。在1350~3500s-1应变率下,Mg-3Li-1Sc合金比Mg-3Li合金的动态屈服强度显著提高。在高应变率冲击条件下,晶内滑移和孪生产生的加工硬化及微裂纹的产生、扩展致使二种合金的动态变形行为先呈现应变率强化效应而后呈现为应变率弱化效应。添加少量Sc后Mg-3Li合金显微组织的细化和细小弥散MgSc相的形成,是显著提高Mg-3Li-1Sc合金冲击变形抗力的主要原因。
新型超高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金热压缩变形的流变应力行为
臧金鑫, 郑林斌, 张坤, 陶乐晓
2011, 31(3): 35-39.
[摘要](43) [PDF 1789KB](0)
摘要:
采用热力模拟试验方法进行热压缩变形试验,研究了一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金在变形温度为300~450℃,应变速率为0.001~1s-1,压缩变形程度为50%条件下的流变应力行为。结果表明,变形温度和应变速率对合金流变应力的大小影响显著,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大。采用统计回归方法建立了该合金的热压缩变形流变应力本构方程,其热变形激活能Q=169.92kJ/mol。
13Cr4Mo4Ni4VA钢复合化学热处理过程渗层组织性能演变
江志华, 佟小军, 孙枫, 王广生, 李志
2011, 31(3): 40-45.
[摘要](33) [PDF 1547KB](0)
摘要:
对13Cr4Mo4Ni4VA钢进行了表层复合化学热处理,即在渗碳硬化层的基础上再进行渗氮处理,形成复合硬化层。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EMPA)及显微硬度梯度测试等方法对复合化学热处理过程组织性能的演变规律进行探索研究。结果表明,13Cr4Mo4Ni4VA钢在复合化学热处理过程中,碳氮原子吸收和扩散使表层的碳氮浓度梯度分布,从而导致从表面到心部组织性能梯度变化,呈现不同的界面层;在不同热处理阶段,不同的界面层热处理响应不同,导致渗层不同组织、硬度分布和演变。碳氮复合化学热处理工艺和以往的单一渗碳、渗氮以及氮碳或碳氮共渗有本质区别,其不仅使表面硬度达到超硬化(>70HRC),而且渗层深,具有优异的梯度结构,承载能力强。
添加Ni+Nb中间层的钛合金与不锈钢扩散焊工艺研究
李鹏, 李京龙, 熊江涛, 张赋升, 霍立鹏
2011, 31(3): 46-51.
[摘要](45) [PDF 1039KB](1)
摘要:
分别采用常规工艺和阶梯状工艺的方法,对添加Ni+Nb复合中间层的TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢真空扩散焊进行了研究。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)以及能谱分析(EDS)对接头的组织结构、元素分布进行了分析,测试了接头的力学性能并分析了断口形貌和元素分布。结果表明,通过添加Ni+Nb中间层成功阻止了Fe-Ti金属间化合物生成,接头界面过渡区组织自不锈钢侧依次为Fe-Cr-Ni固溶体、Ni-Nb反应层、剩余Nb及Nb-Ti固溶体。阶梯状工艺下接头的结合质量明显优于常规工艺下的接头,在阶梯状工艺上限温度900℃条件下接头抗拉强度达到了396MPa,断口分析表明,接头断裂于Ni-Nb形成的反应层,该反应层是由Ni3Nb和少量Ni6Nb7金属间化合物组成的混合层,为接头过渡区关键环节。
氢对TC4钛合金电子束焊接头疲劳裂纹扩展速率的影响
刘鹏涛, 赵秀娟, 刘昕, 齐健, 陈春焕, 王亚军, 任瑞铭
2011, 31(3): 52-55.
[摘要](34) [PDF 1162KB](0)
摘要:
采用充氢CT试样对TC4钛合金电子束焊接头的室温疲劳裂纹扩展速率进行了测定,并对试样断口和接头各区显微组织进行了观察。试验结果表明:充氢母材试样在低速扩展区和失稳扩展区的da/dN相对于未充氢试样有明显的提高,但不同氢含量之间差别不大,在稳态扩展区(Paris区),氢对da/dN的影响很小。充氢焊缝试样在整个裂纹扩展过程中的da/dN明显提高,且随着氢含量的增加而增加。断口分析结果表明氢的加入使得材料脆性增大,促进了裂纹的扩展。在Paris区,组织结构的转变对da/dN的影响显著,电子束焊接头焊缝的针状马氏体组织比层片状α+β组织具有更高的抵抗裂纹扩展的能力。
铁素体不锈钢TIG焊接头组织与性能研究
国旭明, 柳春恕, 袁进伟
2011, 31(3): 56-59.
[摘要](37) [PDF 846KB](0)
摘要:
研究了焊接热输入和微合金元素铌对铁素体不锈钢TIG焊接头组织及性能的影响。实验结果表明,随着焊接热输入的增加,焊接热影响区的粗晶区和焊缝区中铁素体晶粒明显粗化,降低了焊接接头的强度和塑性。铁素体不锈钢中加入少量的铌元素,通过钉扎晶界和拖曳晶界移动的双重作用,阻碍了粗晶区和焊缝区中铁素体晶粒的长大,提高了焊接接头的强度和塑性。
AZ91D镁合金表面激光等离子复合喷涂Al-Si/Al+Al2O3涂层的研究
钱建刚, 张家祥, 王纯, 李淑青
2011, 31(3): 60-64.
[摘要](33) [PDF 1093KB](0)
摘要:
利用一种全新的激光等离子同时复合喷涂加工技术,成功在AZ91D镁合金表面制备了Al-Si/Al+Al2O3涂层,并研究了激光功率对涂层结构和性能的影响。利用SEM、光学显微镜法、XRD、显微硬度计等分析测试手段研究了在不同激光功率下的涂层形貌、孔隙率、相组成、显微硬度。结果表明:Al-Si过渡层明显改善了涂层与基体的结合,当激光功率为1800W时,涂层中未熔颗粒最少,涂层最致密;涂层仅存在Al和稳定态α-Al2O3两种相,没有残留的亚稳态γ-Al2O3相;涂层的孔隙率随着激光功率的增加而降低,由4.5%降低到2.6%,但激光功率超过1800W时,涂层孔隙率不降反而增加;喷涂后,硬度由HV0.0555增加到HV0.05275,涂层表面的显微硬度最大,并随激光功率的增加而增加,但当激光功率增加到2000W时,涂层硬度不再增加反而略有降低。
辅助摩擦电铸Ni-Mn合金的力学性能
李学磊, 朱增伟, 朱荻
2011, 31(3): 65-70.
[摘要](34) [PDF 777KB](0)
摘要:
利用一种新的电铸技术——游离粒子辅助摩擦电铸技术进行Ni-Mn合金的电铸试验。研究了工艺参数对Ni-Mn合金电铸层显微硬度和拉伸性能的影响规律。试验结果表明,游离粒子的辅助摩擦作用和电铸层中的锰元素共同影响着电铸层的力学性能。随着阴极旋转速率的提高,电铸层中锰含量不断增加,且游离粒子对电铸层的摩擦、挤压作用随之加强,电铸层的显微硬度和抗拉强度都不断提高;随着电流密度的提高,电铸层中锰含量也不断增加,电铸层的力学性能发生波动。在一定锰含量范围内,随着电铸层中锰含量的增加,电铸层的力学性能也随之提高。中温退火处理后,当电铸层中锰含量较低时,电铸层将会出现再结晶现象,晶粒尺寸增大,其力学性能下降,当锰含量高于0.2%(质量分数),其力学性能要高于热处理前。
复合材料层压板低速冲击和准静态压痕损伤等效性的研究
闫丽, 安学锋, 蔡建丽, 张代军, 益小苏
2011, 31(3): 71-75.
[摘要](45) [PDF 905KB](2)
摘要:
通过对低速冲击试验和准静态压痕试验进行对比,获得了冲击能量(准静态压痕力)与层压板损伤面积、损伤宽度和凹坑深度的三组对应关系。分析表明,损伤面积、损伤宽度和凹坑深度均可作为损伤参数来建立低速冲击和准静态压痕损伤的等效性。当冲击能量或准静态压痕力达到一定值后,三组对应关系曲线上出现拐点,两类试验的拐点相差很小,且两类试验的变化趋势相同,初步说明了用准静态压痕试验替代低速冲击试验是可行的,同时在较低冲击能量(拐点值之前)下准静态压痕力近似等于相对应的冲击能量下冲击过程的最大接触力。对两类试验过程进行分析,准静态压痕试验的初始分层载荷较冲击试验稍低,但两类试验过程中载荷的变化趋势相同,进一步说明了低速冲击试验和准静态压痕试验损伤的等效性。
透明塑料板件注射-压缩成型模拟研究
李毅超, 张宜生, 李德群
2011, 31(3): 76-80.
[摘要](35) [PDF 1307KB](0)
摘要:
在非线性数值算法基础上,采用水平集方程、动量方程与能量方程进行多物理场全耦合计算的方法,对非对称几何板件的注射-压缩成型过程进行了模拟分析。结果表明,注射-压缩工艺较传统注射工艺能够显著降低制成件收缩率;成型过程中熔体的纤维流线长度与温度变化会对制件收缩率产生影响。较短的纤维流线,较均匀的温度分布能够获得更小、更均匀的收缩率。
升温速率对聚丙烯腈纤维预氧化反应的影响及诱导期的研究
于美杰, 徐勇, 王成国, 朱波, 林雪, 谢奔
2011, 31(3): 81-85.
[摘要](35) [PDF 1183KB](0)
摘要:
用差示扫描量热仪(DSC)研究了聚丙烯腈/衣糠酸共聚物纤维在氧化性气氛(空气)和非氧化性气氛(氩气)下环化反应和氧化反应受升温速率的影响,分析了这两种反应之间的相互作用和反应机理;结合傅里叶红外光谱(FTIR)对DSC回收样品的分析研究了环化反应的诱导期。结果表明,环化反应的引发存在一定的诱导期,升温速率越快,诱导期越长;在缓慢升温条件下,氧的充分扩散使一部分氧化反应与环化反应可以同时进行;在预氧化初期,氧化性气氛具有引发环化反应、缩短环化反应诱导期的作用,而在预氧化后期则阻碍环化,这种阻碍作用随着升温速率的提高而逐渐减弱。
ODA/TPER共聚型聚酰亚胺的合成及其性能研究
晁敏, 寇开昌, 吴广磊, 张教强, 张冬娜, 蒋洋
2011, 31(3): 86-89.
[摘要](36) [PDF 1080KB](0)
摘要:
使用二元酐均苯四甲酸二酐(PMDA)与不同摩尔比例的两种二元胺4,4'-二氨基二苯醚(ODA)和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPER)共聚制备了一系列聚酰亚胺(PI)薄膜,并通过乌氏粘度计、X-射线衍射仪(XRD)、环境扫描电镜(SEM)、热失重分析(TGA)对其性能进行了分析表征。结果表明,TPER的引入使PI薄膜由非晶状态转化为半结晶状态,TPER分子中的柔性链提高了PI薄膜的韧性,并且当TPER含量较少时,由于结晶的综合作用,得到的PI薄膜表现出优异的热稳定性,N2气氛下5%失重温度达到558℃。
HMDI-PTMEG基透明聚氨酯弹性体热老化机理研究
郭新涛, 厉蕾
2011, 31(3): 90-94.
[摘要](35) [PDF 1169KB](0)
摘要:
以PTMEG,HMDI,1,4-BDO,TMP为原料,DBTDL为催化剂,按n(PTMEG):n(HMDI):n(1,4-BDO、TMP)=1:3:2的比例,采用两步法合成了透明聚氨酯弹性体,对弹性体进行150℃热老化试验,通过DSC,FTIR,13CNMR等手段对弹性体的热老化机理进行了研究,对FTIR,13CNMR的谱峰进行了归属。结果表明,热老化后弹性体的热力学性质发生了较大改变,醚键的氧化破坏是聚氨酯弹性体结构和性能发生变化的主要原因。
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