摘要：根据性能需求设计组织是金属材料的重要发展方向。本工作提出了金属材料组织定制的新学术理念,其内涵是:基于材料物理本质进行介观尺度设计,建立组织与性能的量化关系,通过逆向精准调制并制备材料组织,满足材料服役性能需求。即,根据服役性能需求,首先进行组织筛选、跨尺度计算与组织要素量化,然后基于热力学和动力学调控进行组织制备,最后进行性能考核,迭代优化,实现组织定制。组织定制的前提是保证金属材料的纯净度和均质性,只有解决了材料的纯净性问题,夹杂物、杂质元素的影响作用才能排除;只有消除了宏观偏析缺陷的影响,材料才能实现均质性,材料的本征性能才能充分体现。本工作以航空发动机轴承用M50 (G80Cr4Mo4V)钢为例,介绍了在控制钢的纯净度和宏观偏析基础上,根据疲劳性能目标要求,指出粗大的共晶碳化物是影响疲劳性能的关键组织,进而对碳化物量化设计,最后通过控制碳化物尺寸、类型、形貌及演化行为满足了疲劳性能需求。随着冶金工业的技术进步,组织定制是金属材料学科发展的必然。依托材料计算与数据科学,在组织定制基础上,未来将逐步优化合金成分设计,实现贵金属元素减量化、微量化直至素化,从而节约资源,发展绿色材料。

摘要：总结了宽砧径向压实工艺(WRF法),该工艺可使应变集中于钢锭中心区域,并满足孔洞闭合所需的最佳高径比条件,因此可高效愈合钢锭的中心缩孔、疏松.基于该方法,针对压机压力较小的情况,提出了单向大变形压实法.该方法通过两个道次的单方向变形将坯料锻造成扁方状,可以使用小压力实现较大钢锭内缺陷的有效愈合.基于界面焊合原理,针对管板类锻件探伤合格率较低的问题,提出了管板类锻件的锻间保温锻造法.利用该方法成功进行了含缺陷管板的修复实验.以上各锻造工艺均经过工业实验验证,证明其可以顺利愈合锻件内的孔洞型缺陷,提高锻件合格率.

摘要：结合水模拟、计算机模拟和X射线实时观察三个不同发展阶段,叙述了铸件充型与凝固由不可见到可见的过程,初步提出了可视化铸造的概念。它是指将计算机模拟与X射线实时观察相结合,进行铸件浇注系统优化设计的新技术。结合实例说明可视化铸造技术的应用将会克服传统的浇注系统设计引起的卷气、夹杂、冒口尺寸过大等缺陷,实现铸件的近终形铸造。

摘要：鉴于液态补缩机制不能解决大高径比铸件中心缩孔疏松缺陷,提出了固态补缩机制.通过分析金属液静水拉力对内孔形核和固相屈服变形的作用,阐明了固态补缩机制的原理,并得出了影响铸件固态补缩能力的主要因素:液体破裂压力值、金属液气体含量以及固相屈服强度.在此基础上,提出了降低铸件在径向上的温度梯度是减少大高径比铸件缩孔疏松缺陷的有效方法.最后,设计了铸件在不同模具温度下凝固的验证实验,证实了固态补缩对于减少大高径比铸件缩孔疏松的作用.

摘要：借助热力学理论计算,设计了固液两相区保温凝固和连续冷却凝固实验,采用OM,SEM,EDS和EPMA等方法,研究了中碳Cr-Mo耐磨钢中Ti N的析出行为及其对凝固组织的影响.结果表明,随着Ti,N含量的增加,Ti N在固液两相区的析出温度逐渐升高.当钢中Ti的质量分数为0.090%,N为0.014%时,Ti N直接在液相区析出.在液固两相区内不同温度保温并水淬凝固后,Ti N主要分布于凝固组织的粗大枝晶间、枝晶前沿和剩余液相区域的等轴晶晶界处.此外,少量Ti N分布在粗大枝晶和等轴晶内.在连续冷却凝固过程中,Ti N析出相的形成温度是影响凝固组织粗细的主要因素.随着Ti含量的增加,Ti N析出相的形成温度升高,钢液实际凝固温度增高,凝固区间增大,局部凝固时间延长,凝固组织的二次枝晶臂间距不断增大;当Ti的质量分数超过0.066%后,Ti N析出相的形成温度与液相线接近或高于液相线,钢液实际凝固温度变化不大,二次枝晶臂间距趋于稳定.

摘要：本文提出试行多级低水头船闸方案(亦称不待航船闸),该方案适用于水头低、运量大的水运发达地区,化一级为多级,从而达到减少待航时间、增加运输能力的目的。

摘要：大型轧辊在铸造中很容易产生缩孔缺陷 ,本文采用Magma软件模拟分析了两种不同工艺下轧辊浇注凝固过程中的温度场变化及产生的缩孔缺陷。由模拟结果可知 ,在原始工艺条件下 ,大型轧辊在凝固过程中 ,在下辊颈和辊身结合部位易产生热节 ,导致集中缩孔。改进工艺后 ,增大下辊颈砂型的激冷能力 ,轧辊上的热节转移到了辊身上部和上辊颈中 ,在此部位产生集中缩孔。由此可以推断出 ,如在轧辊的上辊颈部位增加一个电加热冒口 ,则在辊身与上辊颈的电加热冒口间产生温度梯度 ,缩孔缺陷将转移到电加热冒口中 ,消除轧辊上的集中缩孔。模拟发现 ,金属型在凝固过程中内外壁的温差很大 ,达到 5 0 0℃以上 ,易导致铸件变形 ,因而在优化工艺设计中对上下辊颈进行了覆砂处理。

摘要：实测了核电转子用25Cr2Ni4MoV钢的高温应力应变曲线和热物性参数,基于ABAQUS软件建立了锻造过程孔洞闭合的有限元模型,模拟了不同温度和变形量下的孔洞闭合行为.研究发现,典型的孔洞闭合过程分为3个阶段,即闭合速率减小-增加-再次减小.模拟结果表明,900—1200℃时孔洞几乎在同一压下率(约25%)下闭合,即孔洞闭合对变形温度不敏感.在模拟结果的基础上,进一步设计了孔洞闭合后焊合过程的物理模拟实验,研究了恒应变速率(0.01s^(-1))下压下率(25%-45%)和变形温度(900-1200℃)对闭合孔洞焊合过程的影响.焊合界面的拉伸实验结果表明,较高的温度和闭合后持续的塑性变形能极大地促进闭合界面的焊合,当变形温度大于1000℃,压下率为35%时,闭合界面结合强度可达基体强度,孔洞实现完全焊合;当温度降至900℃时,孔洞需45%的压下率才能完全焊合.最后,基于拉伸断口的形貌,对影响孔洞焊合的因素进行了讨论.

摘要：采用相图计算、焊材设计、焊材制备、现场焊接和焊缝金属解剖的方法,研究Nb含量对Ni Cr Fe-7焊缝金属组织、缺陷和力学性能的影响.结果表明,随焊缝金属中Nb含量增加,焊缝金属晶内MX(M=Nb,Ti,X=C,N)析出相增加,晶界M23C6(M=Cr,Fe)的初始析出温度降低,晶界M23C6析出相减少,且M23C6由多列连续分布转变为单列离散分布;焊缝金属中的高温失延裂纹(ductility-dip-cracking,DDC)的数量和尺寸减少;焊缝金属的强度、塑性和弯曲性能显著提高.

摘要：在应用ViewCast软件模拟实际铸钢支承辊的凝固过程时,发现原始工艺易导致缺陷残留在上下辊颈中。根据计算机模拟结果改进原工艺设计,调整模具壁厚,达到良好效果。通过对原工艺和改进工艺进行模拟对比,模拟结果显示改进工艺可以使辊身与下辊颈快速凝固,整个铸件顺序凝固,从而使缩孔、宏观偏析最重的位置集中在冒口部位。采用底注式切线型内浇道的浇注系统,金属液充型过程平稳。