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关键词: 球墨铸铁; 凝固; 离异共晶; 元胞自动机; 显微组织模拟;
DOI：10.12074/202303.00504V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：改进了前期工作建立的多相元胞自动机(multi-phase cellular automaton, MCA)模型, 模拟以离异共晶方式凝固的球墨铸铁的显微组织演化. 在模型中采用局部溶质平衡法计算石墨和奥氏体的生长动力学, 并在石墨的生长模型中考虑石墨与Fe 的密度比. 该模型可以模拟出与实验观测相符合的显微组织形貌. 应用该模型模拟分析了石墨与奥氏体的相互作用和竞争生长机制, 讨论了冷却速率对凝固结束时石墨球大小和尺寸分布的影响, 将模拟结果与实验结果进行了比较. 结果表明: 奥氏体的析出促进邻近石墨在液相中的生长; 奥氏体和石墨两相的生长受C 扩散控制; 当石墨被奥氏体包围后,生长速度减慢. 此外, 随着冷却速率的增大, 凝固时间缩短, 石墨球平均半径减小, 不同冷速条件下石墨球尺寸分布的变化规律与实验结果吻合较好.
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关键词: 热自压连接; 热应力-应变过程; 束流功率; 显微组织; 力学性能;
DOI：10.12074/202303.00567V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：以电子束为热源, 采用不同的束流功率对TC4 钛合金进行刚性拘束热自压连接, 测试分析了连接接头界面焊合质量、组织和力学性能. 同时, 在实验基础上对刚性拘束热自压连接热应力应变过程进行有限元数值分析, 实验研究和数值模拟相结合分析了束流功率对连接接头界面焊合质量以及组织和性能的影响规律. 结果表明, 束流功率增加, 加热温度、高温区停留时间、高温区体积以及界面金属压缩塑性变形随之增加, 促进界面两侧原子扩散, 界面焊合质量提高. 束流功率显著影响连接接头组织, 小束流功率加热时能获得组织均匀的连接接头, 大束流功率加热时, 界面加热区产生针状a 相, 且a/a相界取向差主要位于59.85°附近, 呈现出在同一b 相晶粒内部产生的特点. 连接接头的力学性能受界面焊合率和加热区组织共同影响, 束流较小时, 界面未焊合缺陷多, 结合强度低; 束流较大时, 加热区发生显著组织转变, 晶粒粗大, 接头塑性差.束流功率为330W时, 接头组织均匀且界面焊合质量好, 获得综合力学性能优异的连接接头.
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关键词: 粉末高温合金; Hf; MC型碳化物; γ′ 相的形态稳定性; 原始粉末颗粒边界;
DOI：10.12074/202303.00583V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：利用FEG-SEM, TEM, AES和EDS分析技术以及物理化学相分析等方法, 系统地研究了微量元素Hf 在镍基粉末高温合金中的作用. 结果表明: Hf以固溶态分布在枝晶间γ固溶体内, 有助于减少原始粉末颗粒边界组织. Hf促进γ′相形态失稳, 导致大尺寸立方状γ′相发生分裂, 更快地进入γ′相低能稳定的择优形态. Hf 主要分布在γ′相和MC型碳化物中, 改变γ′相和MC型碳化物及γ固溶体相间合金元素的再分配, 有利于消除合金的缺口敏感性, 改善合金综合力学性能.
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关键词: TWIP钢; 热变形; 动态再结晶; 本构方程; 组织演变;
DOI：10.12074/202303.00621V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：在变形温度为1223~1423 K及应变速率为0.01~10 s-1的条件下, 利用MMS-300 热模拟试验机开展单道次压缩变形实验, 结合SEM-EBSD和TEM等观察分析技术, 研究了一种高锰奥氏体孪晶诱发塑性(TWIP)钢的高温热变形及再结晶行为, 对其动态再结晶过程中的组织演变规律及其与应力-应变曲线的相关性进行了分析和表征. 结果表明, 该高锰奥氏体TWIP钢的热变形行为对应变速率较敏感; 当应变速率低于0.1 s-1时, 热变形过程中发生动态再结晶; 当应变速率高于1 s-1时, 发生动态回复. 通过回归计算建立了该高锰奥氏体TWIP钢的热变形本构方程, 分析认为动态再结晶过程中的组织演变规律与其应力-应变曲线密切相关. 随着应变量的增加, 晶界迁移诱导再结晶形核; 形变量进一步增加, 产生大量亚晶界; 相邻亚晶界上的位错攀移和滑移等运动使晶界合并, 导致再结晶晶粒形成.
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DOI：10.12074/202303.00582V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：建立了Ti6Al4V合金铸件/铸型界面换热系数(h)的一维反算模型, 从数学及数值模拟的角度研究了型壳热物性参数和热电偶定位等参数对h 计算的影响, 分析了不同参数影响的不同特点, 据此对型壳热物性参数和热电偶定位位置等进行了修正, 提高了h 反算精度. 修正计算参数后的反算结果表明, Ti6Al4V合金熔模铸造条件下, h 的变化可分为4 个阶段: (1)铸件为液态, h 维持约440 W/(m2·K); (2) 铸件表面生成完整凝固层, 此阶段h 下降近60%; (3) 凝固层不断增厚至铸件凝固,此阶段h 下降接近峰值的20%; (4) 铸件凝固后, h 随温度缓慢下降. 在三维模型中对反算得到的h 进行了验证, 得到的模拟温度与实测温度基本吻合, 表明反算得到的h 较为准确, 可以应用于Ti6Al4V合金熔模铸造过程的数值模拟中.
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关键词: Al-Mg-Si-Cu 合金; 汽车板; 预时效; 预变形; 动力学;
DOI：10.12074/202303.00489V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：采用力学性能测试、DSC及TEM研究了预变形对Al-Mg-Si-Cu合金析出行为的影响. 结果表明, 在慢速率升温过程中, 预时效态合金GP区溶解速率均随预变形量的增加而降低, 利用Avrami-Johnson-Mehl方法求得经0, 5%和15%预变形后合金的GP区溶解激活能分别为137.1, 189.5 和141.3 kJ/mol; 若合金经不同预变形后直接进行185 ℃, 20 min 烤漆硬化, 预变形可有效促进沉淀相析出, 提高烤漆硬化增量, 最高达160 MPa, 不过预变形量大于10%时合金烤漆硬化增幅减缓; 此外,经预变形处理后烤漆态合金的GP区溶解速率在一定温度下均较低, 但高于某一温度后, 相应的GP区溶解速率均高于未经预变形处理, 最终获得的ln[(dY/dT)f/f(Y)]-1/T 曲线甚至会出现高激活能向低激活能转化现象; 不过随预变形量增加, β″ 相析出激活能不断降低, 析出速率不断增加.
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关键词: 镍基825 合金; 晶界特征分布; 低ΣCSL晶界; 晶粒尺寸;
DOI：10.12074/202303.00528V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：采用工厂生产线上的冷拔机对镍基825 合金管材进行冷拔加工后再退火, 进行晶界工程(GBE)处理. 利用EBSD和取向成像显微技术(OIM)研究了不同冷拔变形量和不同退火温度对825 合金晶界特征分布(GBCD)的影响. 结果表明, 合金在冷拔变形5%, 1050 ℃退火10 min 时, 低Σ值重合位置点阵(ΣCSL, coincidence site lattice, Σ≤29)晶界的比例可提高到75%以上(Palumbo-Aust 标准), 同时形成大尺寸的“互有Σ3n取向关系晶粒的团簇”显微组织(n=1, 2, 3, ⋯). 随着再结晶退火前冷拔变形量的增加, 晶粒团簇的尺寸减小, 同时低ΣCSL晶界的比例也下降, 并且低ΣCSL晶界的比例随晶粒尺寸的增加而下降. 当合金经过5%的冷拔变形后, 在1050~1125 ℃退火处理10 min 时的晶界特征分布无明显变化, 退火温度对合金的低ΣCSL晶界比例影响较小; 当经过3%, 7%和10%的冷拔变形后, 合金的低ΣCSL晶界比例随着退火温度的升高不断下降.
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DOI：10.12074/202303.00519V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：采用OM, SEM, TEM, EPMA和二次离子质谱(SIMS)等手段, 研究了B对J75 抗氢合金晶界h 相析出的抑制作用机制, 采用饱和热充氢、三维原子探针(3DAP)技术和氢渗透实验方法, 研究了B对合金抗氢性能的影响机制. 结果表明, 不含B合金中存在Ti 的晶界偏聚, 导致晶界h 相在时效过程中析出; 含B合金中, 由于B抑制了Ti 的晶界偏聚, 使h 相难以形核长大, 从而抑制了晶界h 相的析出. B和H原子存在位置竞争关系, B降低合金的氢扩散系数, 阻碍H原子的扩散和迁移, 减少晶界偏聚H原子数量, 抑制氢致裂纹形成.
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关键词: 显微计算机断层成像; 磁控溅射; 透射靶材; W薄膜;
DOI：10.12074/202303.00462V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：根据端窗透射Micro-CT靶材的理论模型设计了W-Al 透射靶材的基本结构, 结合Geant4 计算模拟软件和Müller 的靶温升计算模型分别确定了W靶面和Al 基体的厚度. 以YXLON光机的W-Al 透射靶材结构参数为依据, 采用磁控溅射法在Al 基体表面分别制备了厚度为2, 5 和8 mm的W薄膜, 并借助SEM进行微观形貌分析, 得到了致密度和均匀度均较好的W薄膜靶面. 借助YXLON的X射线管, 对3 种不同厚度靶材的X射线出射率及其对应所需功率进行了实验研究, 结果表明: W靶面的最佳厚度是5 mm, 此时, 靶材的X射线出射率最大且产生X射线所需的功率最小. 在此基础上, 进行了X射线出射率和X射线成像效果的对比实验, 结果表明: 无论在X射线出射率及其所需功率方面, 还是在X射线成像效果方面, W靶面厚度为5 mm的W-Al 透射靶材的性能均优于YXLON W-Al 透射靶材, 能够满足Micro-CT 所需的高质量靶材的应用要求.
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关键词: 奥氏体不锈钢; 表面强化; 低温表面渗碳; C扩散; 陷阱-去陷阱模型;
DOI：10.12074/202303.00524V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：针对316L奥氏体不锈钢表面强化, 进行了低温表面渗碳实验并测量了渗后试样渗碳层内C浓度沿深度方向的分布. 建立了以“陷阱-去陷阱”质量传递机制为基础的动力学模型, 认为Cr 原子在C的扩散过程中对C原子具有陷阱作用, 利用该模型计算出渗后试样中C浓度沿渗层深度方向的分布, 并与实验结果进行比较. 结果表明, 实验测得的C浓度沿渗层深度方向的分布形状呈现凸状, 与简单Fick定律得出来的结果不同, 而基于“陷阱-去陷阱”模型得到的计算结果与实验结果符合较好, 表明陷阱作用在C扩散过程中起重要作用. Cr 原子通过对C原子陷阱作用, 降低C的扩散系数, 对实验数据拟合得到C的去陷阱激活能为165 kJ/mol. 所提出模型仅适用于未发生碳化物析出的低温渗碳, 且并未考虑扩散应力的影响.
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