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关键词: Nb-Ti微合金钢; 相间析出; Vickers硬度; 高分辨透射电子显微术; 取向关系; 错配度;
DOI：10.12074/202303.00473V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：采用热膨胀实验研究了等温温度对Nb-Ti 微合金钢组织、性能及析出行为的影响规律, 利用TEM对不同温度等温后试样的析出行为进行观察和分析. 结果表明, 不同温度等温后试样中均可观察到相间析出碳化物, 且降低等温温度可显著细化相间析出碳化物所在面面间距、相间析出碳化物所在面内析出物间距及相间析出碳化物尺寸. 具有层状分布特征的相间析出碳化物所在面呈现弯曲和平直2 种形态, 其中平直型相间析出碳化物所在面平行于铁素体的{011}, {012}, {013}和{035}面. 经HRTEM确定相间析出碳化物具有NaCl 型晶体结构, 晶格常数为0.434 nm, 且与铁素体基体符合Baker-Nutting(B-N)关系, 经EDS分析确定相间析出碳化物为(Nb, Ti)C. 利用Orowan机制对析出强化量进行估算, 结果表明不同等温温度下析出强化量均大于300 MPa.
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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: K416B镍基合金; 拉伸行为; 变形特征; 断裂机制;
DOI：10.12074/202303.00586V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：在不同温度对高W含量K416B镍基合金进行拉伸性能测试及组织形貌观察, 研究了温度对合金拉伸行为的影响规律. 结果表明, 在20~800 ℃, 合金的屈服强度与抗拉强度随着温度的升高而增加, 高于800 ℃后, 合金的拉伸性能逐渐降低. 合金室温拉伸变形特征为位错剪切γ′相或以Orowan机制越过γ′ 相, 且切入γ′ 相位错可分解形成层错. 随着温度升高, 合金基体内的位错密度逐渐增加, 其中, 800 ℃拉伸时, 合金基体内形成高密度位错缠结, 可起形变强化作用, 是合金具有较高拉伸强度的主要原因. 随着温度进一步升高, 切入γ′ 相的位错数量增加, 致使合金强度逐渐降低. 在中低温条件下, 裂纹主要沿大尺寸M6C碳化物处萌生与扩展, 致使合金发生脆性断裂. 而高温拉伸期间, 合金主要以微孔聚集方式沿g +γ′共晶界面发生连接开裂, 是合金发生韧性断裂的主要原因.
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关键词: 二元晶体相场模型; Kirkendall效应; 相界; 空位; Kirkendall空洞;
DOI：10.12074/202303.00596V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：采用二元晶体相场模型研究了Kirkendall 效应诱发的相界空洞的形成及扩展过程. 模拟结果表明: 对于取向差角较小的相界, 空洞向原子迁移率高的一侧(a 相) 方向移动, 空洞的形状由最初的平行四边形向六边形演化, 空洞周围原子湮没速率大于产生速率, 从而造成空洞扩大, 空洞扩展过程中伴有相界的移动及相的长大和缩小. 对于取向差角较大的相界, 空洞还会沿相界方向扩展, 使得空洞连通, 将相界割裂开, 割裂后的两侧相界呈现锯齿状. 扩散过程中, 体系的自由能逐渐降低. 对于取向差角较小的相界, 原子迁移率差值增大, 自由能下降无明显差异. 对于取向差角较大的相界,原子迁移率相差越大, 自由能下降速率越快. 随着相界取向差角的增大, 自由能的下降速率逐渐增大. 相界空洞的模拟结果与实验观察一致.
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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; 晶体塑性; 多晶均匀化; 织构预测; 塑性变形;
DOI：10.12074/202303.00523V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：基于已建立的单晶体塑性模型, 建立了耦合孪生的孪生诱发塑性(TWIP)钢多晶体塑性模型, 该模型采用有限元多晶均匀化处理相邻晶粒间的几何协调和应力平衡条件, 获得了单晶体与多晶体状态变量的关系, 开发了基于ABAQUS/UMAT的计算程序. 采用EBSD研究了TWIP钢拉伸应变分别为0.27 和0.6 时的织构变化, 并对模型进行了应力应变及织构演化的验证. 用该本构模型分别建立了拉伸、压缩和扭转3 种简单加载条件下的有限元模型, 分析了不同变形条件下的宏观力学响应及织构演化规律. 结果表明: 拉伸变形过程中, 应变硬化现象和织构密度水平随应变增加而增强; 在压缩过程中,织构类型随应变增加而发生变化, 但是织构密度水平基本不变; 而在扭转过程中, 当扭转应变较小时, 基本无织构形成, 随着应变增加, 织构逐渐显现出来, 这是因为变形较小时, 圆柱沿径向方向内部变形量较小, 故织构不明显.
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关键词: 镍基高温合金; 盘形锻件; 铸锻工艺; 微观组织; 力学性能;
DOI：10.12074/202303.00556V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：在对一系列高合金化模型合金进行系统比选研究的基础上, 发展了新型的GH4065 变形高温合金, 该合金化学成分与René 88 DT合金类似, 并针对铸锻制备工艺的要求进一步实施了优化. 研制结果表明, 应用三联低偏析熔铸和多重循环热机械处理等新型技术生产的GH4065 合金, 适用于制备先进航空发动机关键热端转动部件, 综合性能完全满足高压压气机盘和低压涡轮盘的工况要求, 必要时可以作为高压涡轮盘的高可靠性、低成本解决方案. 随着变形高温合金材料和制备工艺的发展, 应用铸锻工艺制备的高性能涡轮盘材料能够满足先进航空发动机的技术要求.
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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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关键词: Ni 单晶体; 加工硬化; 塑性变形; 数字图像相关; 非均匀性;
DOI：10.12074/202303.00529V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：通过数字图像相关方法获取全场应变信息, 从应变非均匀性的角度研究Ni 单晶体的加工硬化行为. 首先提出一种适用于描述单晶体变形的数字图像相关方法, 用于准确获取应变场. 拉伸实验结果表明, Ni 单晶体的塑性应变具有显著的局部化特征, 这与滑移带的形成、发展密切相关. 根据应变场的演化特征, 3 种变形机制可被确定, 且发现它们与材料的3 个加工硬化阶段具有一一对应关系. 在位错理论框架下, 两者之间的内在联系得到了合理的解释, 并通过对材料微观结构演化的实验观测得到了很好的验证.
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