摘要：含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的近中性模拟土壤浸出液(NS4)中的腐蚀行为,为耐微生物腐蚀管线钢的优化设计提供依据。结果表明,随着Cu含量的升高,含Cu管线钢的抗菌性能和耐蚀性能均有所提高;当Cu含量从0增加到0.70%时,试样表面的点蚀坑密度从714 cm^(-2)下降到244 cm^(-2);当Cu含量达到1.34%时,点蚀坑密度进一步下降到67 cm^(-2);含Cu钢在腐蚀过程中持续释放的铜离子在接菌环境中的杀菌作用和其对腐蚀产物层的改善作用,以及其在无菌环境中所形成的Cu2O等保护性腐蚀产物是含Cu管线钢具有优异耐蚀性能的关键原因。

摘要：天然鱼鳞由于具有独特的组织结构而表现出优异的力学性能,可为金属材料的组织结构优化设计提供有益启示。本工作利用Mg熔体浸渗不锈钢纤维编织骨架的方法,制备了具有类似天然鱼鳞的正交层合板和双螺旋层合板结构的镁基仿生复合材料,并选用二维平面随机取向结构作为对比,表征了复合材料的相组成、微观结构以及在室温与200℃条件下的力学性能,揭示了其微观结构与力学性能之间的关系。结果表明,镁基复合材料中不锈钢纤维能够起到显著的强化作用,并且其力学性能与微观结构密切相关。与二维平面随机取向结构相比,类鱼鳞仿生结构表现出更高的拉伸强度和塑性,并且能够通过不锈钢纤维从Mg基体中拔出促进变形和消耗能量。特别是,类鱼鳞双螺旋层合板结构在室温条件下塑性更高,而在高温条件下强度更高,其不同取向的纤维之间能够协调变形,诱导裂纹发生偏转,并减弱变形和损伤的局域化程度。

摘要：针对燃气涡轮叶片超温运行可能引发的合金劣化问题,对燃气涡轮叶片用IC10合金超温(1070~1250℃)、拉/压应力(30~90 MPa)条件下的微观组演化进行系统分析。结果表明:无应力超温热暴露过程中IC10合金中二次γ′相的退化方式主要包括球化、粗化和回溶,随着热暴露温度的升高及热暴露时间的延长,在γ/γ′相界面能降低的驱动下,二次γ'相形状由花状向圆方状及球状演变。二次γ'相的面积分数随温度的升高及时间的延长逐渐降低。在高于1225℃下热暴露时间超过50 h后,二次γ'相完全回溶。随着温度的升高和时间的延长,二次γ'相尺寸逐渐增加,γ'相粗化符合由元素扩散控制的Lifshitz-Slozov-Wagner理论。在超温有应力热暴露过程中,随着温度的增加,γ'相筏化现象逐渐加剧。拉应力促进γ'相沿垂直于应力轴的方向出现N型筏化,压应力则促进γ'相沿平行于应力轴的方向出现P型筏化。相对于压应力,拉应力状态下γ'相筏化进程更加迅速。根据超温及应力条件下IC10合金的组织演化图谱可对服役后叶片的服役工况进行反向判定。

摘要：通过设计型壳保温方式改变合金冷却速率,分析了冷却速率对一种等轴晶镍基铸造高温合金K4750显微组织和室温拉伸性能的影响。设计的4种型壳保温方式包括填砂、试棒不包保温毡、包单层保温毡和包双层保温毡,型壳试棒处的冷却速率大小顺序为:试棒不包保温毡≥填砂>包单层保温毡≥包双层保温毡。标准热处理后,型壳填砂的试棒室温抗拉强度最高(1115 MPa),试棒不包保温毡次之(1095 MPa),包单层保温毡与包双层保温毡最差(分别为950和952.5 MPa)。室温屈服强度、延伸率和断面收缩率变化规律与室温抗拉强度相同。采用OM、SEM以及EBSD等方法表征合金显微组织,发现型壳填砂、试棒不包保温毡、包单层保温毡和包双层保温毡的试棒晶粒均为等轴晶,平均晶粒尺寸分别为176、167、325、315μm。填砂和试棒不包保温毡合金冷速较快,形成的细小等轴晶在应力条件下易于协调变形,凝固过程形成的MC型一次碳化物更细小且主要呈块状,有利于抑制变形时微孔洞、裂纹的扩展,显著提高了合金室温拉伸性能。相反,型壳包单层和双层保温毡的合金冷速较慢,形成的大尺寸等轴晶不利于晶粒间的协调变形,析出的大尺寸长条状MC型一次碳化物促进孔洞、微裂纹的萌生与扩展,使合金室温强度和塑性均显著下降。

摘要：通过设计不同初轧温度及变形量,研究了不同热轧工艺参数及轧后热处理对核级718合金组织和拉伸性能的影响。结果表明,在初轧温度低于1150℃且热变形量低于90%的条件下,组织中出现大量拉长晶,并降低合金的延伸率;当初轧温度达到1150℃或热变形量达到90%时,可以得到均匀的等轴晶组织。轧后板材进行990℃固溶处理后,δ相析出并对晶界产生钉扎作用,形成了混晶显微组织且在标准时效处理后在315℃时屈服强度、抗拉强度均值可达到1050 MPa和1238 MPa,断后伸长率高达26%;当进行1020℃固溶处理后可得长大的等轴晶粒,标准时效处理后在315℃时屈服强度、抗拉强度均值可达到985 MPa和1175 MPa,断后伸长率高达29%,显示出良好的强韧性。

摘要：本文采用分子动力学模拟的方法,研究了具有软-硬两相结构异质性的非晶合金在拉伸变形过程中剪切带的传播机制.发现剪切带由软相区向硬相区传播时,会在界面处发生停滞并在随后的传播过程中发生剪切路径的改变.这种结构的差异性使软硬两相发生不同步的屈服行为,导致剪切带的不连续传播行为.此外,发现硬相区中的微观结构的不均匀性导致应力和局部熵的不均匀分布,剪切变形区域会选择在大局部应力和高局部熵的区域发生.本工作不仅加深了对剪切带在软-硬两相结构异质性非晶合金中传播机制和行为的认识,并对设计开发具有更优力学性能的非晶合金材料具有启发作用.

摘要：将不同粒径(13μm和32μm)的Al粉在不同温度用粉末冶金加热挤压工艺制备出复合材料15%SiC/2009A1,用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)和电子万能试验机对其表征,研究了Al粉的粒径对其微观组织和力学性能的影响。结果表明,用小粒径Al粉在任一温度热压制备的复合材料其强塑性都优于用大粒径Al粉的材料。其原因有:一,大粒径Al粉使SiC颗粒分布不均匀;二,在用大粒径Al粉制备的复合材料中Cu、Mg元素扩散不均匀,与引入的Fe、O元素生成大尺寸难溶相;三,用大粒径Al粉制备的复合材料中SiC颗粒与铝基体的界面结合较弱(尤其是热压温度较低时),在拉伸变形过程中大量SiC颗粒与铝基体脱粘。用两种粒径Al粉制备的复合材料,随着热压温度的变化其断裂方式不同。用小粒径Al粉在不同温度热压制备的复合材料,其断裂方式均为铝基体的韧性撕裂和SiC颗粒断裂。用大粒径Al粉制备的复合材料低温热压时其断裂方式为SiC-Al界面脱粘,热压温度提高可改善界面结合,使断裂方式变为铝基体的韧性撕裂和SiC颗粒断裂。热压温度为580℃用两种粒径Al粉制备的复合材料力学性能最佳,尤其是用小粒径Al粉制备的材料其抗拉强度、屈服强度分别达到556 MPa、381 MPa,延伸率达到9.2%。

摘要：综述了国内外铝合金车轮生产工艺研究现状,阐述了铸旋铝合金车轮成形工艺的研究历程和最新进展。探索了旋压工艺在车轮成形方面的应用,包括普通旋压和强力旋压,冷旋和热旋。通过现阶段成形工艺发展趋势,对铝合金车轮铸旋成形工艺的未来研究方向提出建议:材料力学性能方面应提高合金的初始力学性能、保证可靠性等;在毛坯设计方面,应加大对有限元应用研究及对开口角度继续深入研究;在工艺选择方面应在实际生产中对不同道次、不同数量旋轮的旋压进行研究等,对模拟参数的设定应从热力耦合和模拟工艺更贴近实际工况等方面突破;在对成品车轮的研究方面探索热处理的合理时间及分析损伤机理等。

摘要：目的建立可靠的模拟方法,以更高效地预测颗粒增强铝基复合材料(PRAMC)粉末热等静压中的形状变化和不同部位致密度的差异,解决传统实验试错方法适用性差且费时费力的问题,满足批量应用的需求。方法以45%(体积分数)SiCp/6092Al复合材料为研究对象,构建了能预测粉末热等静压成形过程的有限元模型。使用Gurson-Tvergard-Needleman(GTN)模型作为粉末本构模型,建立了粉末尺度的代表性体积单元(RVE)对GTN模型进行修正。结果通过对比GTN模型计算结果与实验结果,发现修正后的GTN模型能更准确地预测模型的最终变形尺寸,与修正前相比,相对误差降低了1.6%~2.9%。使用修正后的GTN模型对杯形回转体零件的热等静压成形过程进行预测,最终形状的计算结果与实验结果的相对误差仅为0.2%~3.1%,致密度分布的相对误差在0.5%以内。在探究包套厚度对热等静压过程的影响时发现,随着包套厚度的增大,热等静压过程中的屏蔽作用增强,内部粉体致密度下降。结论为PRAMC热等静压近终形制备的形状和致密度控制问题提供了有限元预测工具,辅助优化了热等静压工艺和包套设计,降低了颗粒增强铝基复合材料热等静压近净成形过程开发的试错成本。

摘要：目的研究双模CNT/Al复合材料在塑性加工过程中的微观结构演变行为。方法通过ABAQUS/Python二次开发,对双模CNT/Al复合材料代表性体积单元(RVE)进行参数化建模,并基于显式动力学求解器和欧拉-拉格朗日耦合技术,对双模CNT/Al复合材料RVE模型的单向压缩过程和挤压过程进行数值模拟分析。结果单向压缩模拟结果显示,结构心部异质区两侧的等效塑性应变较大,结构边缘基体区域的等效塑性应变相对较小;最大等效应力位于结构边角处的基体区域,而结构心部异质区的等效应力则相对较小。通过对异质区材料和形态的影响规律进行分析发现,当异质区为粗晶材料时,其变形后的形态更趋于扁平,而当异质区为细晶材料时,其变形后的形态更接近椭圆。通过挤压过程的模拟,实现了对变形过程中双模组织结构变化的分析,模拟结果显示,材料表面与模具贴合良好,异质区随变形的进行被不断拉长,部分异质区由于拉伸程度过大,甚至出现了分离的情况。结论提出的模拟方法为双模CNT/Al复合材料的挤压变形工艺设计和变形后组织结构预测提供了有效手段。