中间夹层与碳钢和不锈钢复合板的制备工艺与性能研究

以Mg-Cu-Al合金作为中间夹层材料,研究了热轧法制备不锈钢/碳钢复合板的工艺,探讨了不同的实验轧制温度、轧制速度、中间夹层厚度、变形量以及二次轧制参数对其显微组织的影响,并对铝合金中间夹层两侧的扩散层的厚度、显微硬度及组织进行了测定,对复合板的拉伸及剪切性能进行了测试.实验结果表明,在首次轧制温度600℃~635℃,轧制速度8~24 mm/min,中间夹层厚度0.6~0.9 mm,变形量14%~28%,二次轧制温度660℃~680℃,轧制速度16~24 mm/min,变形量21%~35%工艺条件下,复合板碳钢侧扩散层厚度可达61μm,不锈钢侧扩散层厚度可达50μm,显微硬度达到HV0.0251 000;扩散层主要由Fe2Al5相组成;复合板的抗拉强度达到526 MPa,剪切强度达到85 MPa.     

中间夹层与碳钢和不锈钢复合板的制备工艺与性能研究

以Mg-Cu-Al合金作为中间夹层材料,研究了热轧法制备不锈钢/碳钢复合板的工艺,探讨了不同的实验轧制温度、轧制速度、中间夹层厚度、变形量以及二次轧制参数对其显微组织的影响,并对铝合金中间夹层两侧的扩散层的厚度、显微硬度及组织进行了测定,对复合板的拉伸及剪切性能进行了测试.实验结果表明,在首次轧制温度600℃～635 ℃,轧制速度8～24 mm/min,中间夹层厚度0.6～0.9 mm,变形量14%～28 %,二次轧制温度660℃～680 ℃,轧制速度16～24 mm/min,变形量21%～35 %工艺条件下,复合板碳钢侧扩散层厚度可达61 μm,不锈钢侧扩散层厚度可达50 μm,显微硬度达到HV0.025 1 000;扩散层主要由Fe2Al5相组成;复合板的抗拉强度达到526 MPa,剪切强度达到85 MPa.     

焊接修复对铁素体不锈钢焊接接头组织和性能的影响

通过拉伸、弯曲、冲击、硬度、金相组织分析等试验,对不同焊修次数T4003铁素体不锈钢焊接接头的组织和性能进行研究.试验结果表明:焊修一、二次对T4003铁素体不锈钢焊接接头的抗拉、弯曲和冲击性能均影响不大;不同焊修次数T4003铁素体不锈钢焊缝的显微组织为奥氏体+δ铁素体;熔合区的显微组织为铁素体+马氏体,晶粒粗大;母材的显微组织为块状铁素体,沿轧制方向成条状分布.焊接修复对T4003铁素体不锈钢焊接接头的粗晶区宽度、晶粒度与马氏体含量的影响不大.不同焊修次数T4003铁素体不锈钢焊接接头焊缝的显微硬度相近,母材显微硬度大致相同,热影响区显微硬度的变化不大.     

EA4T车轴钢的超声冲击表面强化

利用超声冲击设备对EA4T车轴钢进行了表面强化处理.采利用金相显微镜和透射电镜表征了车轴钢表面结构的变化,并对超声冲击处理前后试样表面粗糙度和显微硬度进行了分析.结果表明:经超声冲击处理后,试样表面发生了剧烈的塑性变形,晶粒明显细化,显微硬度呈梯度化.随着超声冲击功率的增加,变形层厚度增加,粗糙度减小,表面硬度增大;与未经超声冲击处理的试样相比,在超声冲击功率180瓦作用下,表面粗糙度降低了6.5倍,试样的表面硬度提高了25%,变形层厚度大约为80μm.     

硅灰对钢纤维-水泥石界面黏结强度影响

通过自制模具实现了对钢纤维从水泥石基体中拔出的实验测试,得到基体混凝土中钢纤维体积掺量为0~1.2%、硅灰取代水泥质量掺量为0~12%时钢纤维拉拔荷载-位移曲线图,通过显微硬度和SEM试验,测试得到了钢纤维-水泥石界面纤维硬度及界面区微观形貌特征。在测试基础上,提出了界面黏结拉拔韧性概念,并计算得到了界面黏结强度和拉拔韧性,分析了硅灰对界面黏结强度、拉拔韧性、界面显微硬度和微观形貌特征的影响规律。研究结果表明,硅灰改善了钢纤维-水泥石界面黏结性能,使界面黏结强度提高了10.7%~44.2%;界面区显微硬度提高了7.4%~38.8%,界面最薄弱层与钢纤维表面的距离由普通混凝土的60μm缩小到40μm,且硅灰掺量越大,效果越好;硅灰使钢纤维拉拔时峰值荷载对应的位移下降了4.1%~25.9%;对于不同掺量的钢纤维混凝土,钢纤维拔出韧性的最佳硅灰掺量为6%~9%。     

纳米压痕法测定Ni52.2Mn24.4Ga23.4马氏体的力学性能

利用纳米压痕法测定了Ni52.2Mn24.4Ga23.4单个晶粒内马氏体的力学性能.实验表明:加载过程中马氏体产生弹性与塑性变形,且随着载荷的增大,材料的变形方式逐渐以塑性变形为主,并伴随有不同程度的蠕变.Ni52.2Mn24.4Ga23.4单个晶粒上两片马氏体的平均弹性模量分别为82.15GPa、88.0GPa;平均硬度值分别为3.91Gpa、3.60GPa,不同马氏体片的力学性能存在差异.     

纳米压痕法测定Ni52.2Mn24.4Ga23.4马氏体的力学性能

利用纳米压痕法测定了N i52.2Mn24.4Ga23.4单个晶粒内马氏体的力学性能.实验表明:加载过程中马氏体产生弹性与塑性变形,且随着载荷的增大,材料的变形方式逐渐以塑性变形为主,并伴随有不同程度的蠕变.N i52.2Mn24.4Ga23.4单个晶粒上两片马氏体的平均弹性模量分别为82.15GPa、88.0GPa;平均硬度值分别为3.91Gpa、3.60GPa,不同马氏体片的力学性能存在差异.     

316L/16MnR不锈钢与容器钢爆炸复合板性能

针对316L/16MnR不锈钢与容器钢爆炸复合板,选取合理的爆炸焊接参数,对其性能进行系统的试验研究.研究表明,复合板在爆炸复合及正火状态下的界面结合率、界面剪切强度、界面粘结强度、拉伸、冷弯、冲击、扭转、硬度、金相、晶间腐蚀及对接接头的组织和性能等,均获得了满意的效果.热处理后复合钢板的各项技术指标均超过了美国、日本、德国等各国国家标准所规定的指标要求,可用于制造工业领域中的压力容器等设备.     

316L/16MnR不锈钢与容器钢爆炸复合板性能

针对316L/16MnR不锈钢与容器钢爆炸复合板,选取合理的爆炸焊接参数,对其性能进行系统的试验研究.研究表明,复合板在爆炸复合及正火状态下的界面结合率、界面剪切强度、界面粘结强度、拉伸、冷弯、冲击、扭转、硬度、金相、晶间腐蚀及对接接头的组织和性能等,均获得了满意的效果.热处理后复合钢板的各项技术指标均超过了美国、日本、德国等各国国家标准所规定的指标要求,可用于制造工业领域中的压力容器等设备.     

深冷球磨及真空热压制备块体Al及Al-Al_2O_3纳米晶体材料

利用深冷球磨及真空热压技术制备块体Al及Al-Al2O3纳米晶体材料,采用X射线衍射测定晶粒尺寸,利用扫描电镜对材料的微观组织进行观察,并测定了所制备材料的显微硬度和抗拉性能.研究结果表明:经深冷球磨14 h后,Al粉末颗粒的平均晶粒尺寸由50μm变化到43 nm.块体纳米Al晶体材料的显微硬度随烧结温度升高而下降,加入纳米Al2O3颗粒后显微硬度约为粗晶纯Al显微硬度的4倍;块体纳米Al晶体材料的抗拉强度极限σb为265 MPa,加入纳米Al2O3颗粒后的抗拉强度为322 MPa,比纳米纯Al晶体材料提高了22%.     

深冷球磨及真空热压制备块体Al及Al-Al2O3纳米晶体材料

利用深冷球磨及真空热压技术制备块体Al及Al-Al2O3纳米晶体材料,采用X射线衍射测定晶粒尺寸,利用扫描电镜对材料的微观组织进行观察,并测定了所制备材料的显微硬度和抗拉性能.研究结果表明:经深冷球磨14 h后,Al粉末颗粒的平均晶粒尺寸由50 μm变化到43 nm.块体纳米Al晶体材料的显微硬度随烧结温度升高而下降,加入纳米Al2O3颗粒后显微硬度约为粗晶纯Al显微硬度的4倍;块体纳米Al晶体材料的抗拉强度极限σb为265 MPa,加入纳米Al2O3颗粒后的抗拉强度为322 MPa,比纳米纯Al晶体材料提高了22%.     

6082-T6铝合金双面搅拌摩擦焊焊接接头组织及性能

对6082-T6铝合金搅拌摩擦焊焊缝的组织和力学性能进行研究,采用搅拌摩擦焊(FSW)对厚度为30 mm的6082-T6铝合金进行双面对接焊,焊后沿板厚方向每隔4 mm切割试样,切割为7层,研究由焊缝表层至底部性能的变化.结果表明,焊缝整体的抗拉强度为199. 34 MPa,为母材的64. 3%,伸长率为7. 8%;第1层到第7层抗拉强度依次为203. 13、194. 20、182. 73、169. 40、179. 15、191. 58、202. 07 MPa;正面焊缝焊核区纵向0~15 mm的显微硬度分布为下降趋势,与之相同反面焊缝焊核区纵向0~15 mm的显微硬度分布也呈现下降趋势.上部轴肩产生的摩擦热自上到下不断降低,是造成中下部工件性能下降的主要原因.     

1.4003铁素体不锈钢焊接接头的组织和力学性能

通过室温拉伸、室温弯曲、冲击、维氏硬度等试验以及金相分析对1.4003铁素体不锈钢焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究.试验结果表明:用熔化极混合气体保护焊焊接的1.4003接头,其抗拉强度高于母材,弯曲性能良好,HAZ处冲击功较低且随温度的降低急剧下降.焊缝区的硬度低于母材,熔合线附近硬度值有波动,过热区硬度没有明显下降.焊缝组织是以奥氏体为主的铁素体+奥氏体双相组织,焊接热影响区过热区铁素体晶粒粗大,是导致该部位韧性下降的主要原因.     

1.4003铁素体不锈钢焊接接头的组织和力学性能

通过室温拉伸、室温弯曲、冲击、维氏硬度等试验以及金相分析对1.4003铁素体不锈钢焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究.试验结果表明：用熔化极混合气体保护焊焊接的1.4003接头,其抗拉强度高于母材,弯曲性能良好,HAZ处冲击功较低且随温度的降低急剧下降.焊缝区的硬度低于母材,熔合线附近硬度值有波动,过热区硬度没有明显下降.焊缝组织是以奥氏体为主的铁素体＋奥氏体双相组织,焊接热影响区过热区铁素体晶粒粗大,是导致该部位韧性下降的主要原因.     

304不锈钢/铝扩散焊接界面组织与性能

以304不锈钢钢板作为基材,工业纯铝板作为过渡层,用真空扩散焊接的方法制备304不锈钢/铝/304不锈钢复合试样.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仅对界面组织、化学成分、断口形貌和组成相进行分析.通过硬度和剪切试验测定界面的显微硬度和剪切强度.结果表明,不锈钢/铝界面发生了原子互扩散,生成了多种脆性金属间化合物,并在原子扩散界面形成了不同层次的过渡组织.扩散层厚度随着加热温度的升高和保温时间的延长而增大.界面显微硬度值显著增大,剪切强度随着保温时间的延长先增加后降低.     

镍基合金粉末氧乙炔火焰喷焊层的组织研究

通过SEM、EDS等手段,研究了GFNi01、GFNi02、GFNi03三种镍基自熔性合金粉末氧乙炔火焰喷焊层的组织、表面硬度及喷焊层的维氏硬度分布.结果表明,喷焊层中强化相质点分布较为均匀.喷焊层与基材界面的硬度呈梯度分布,GFNi03喷焊层硬度最高.喷焊层与基材界面处明显存在合金元素的扩散.     

镍基合金粉末氧乙炔火焰喷焊层的组织研究

通过SEM、EDS等手段,研究了GFNi01、GFNi02、GFNi03三种镍基自熔性合金粉末氧乙炔火焰喷焊层的组织、表面硬度及喷焊层的维氏硬度分布.结果表明,喷焊层中强化相质点分布较为均匀.喷焊层与基材界面的硬度呈梯度分布,GFNi03喷焊层硬度最高.喷焊层与基材界面处明显存在合金元素的扩散.     

Ti/Al扩散焊接界面的组织与性能

以纯钛TA2为基材,纯铝箔为过渡连接层,在不同工艺参数条件下采用真空扩散焊方法进行焊接,对焊接后试样界面的组织、化学成分、断口形貌和组成相进行分析.结果表明,钛/铝界面附近形成钛铝金属间化合物的显微硬度值比钛基体和铝基体的硬度值都大;550、600、650℃时各试样的断裂位置均为铝基体或者钛铝扩散层;加热温度为600℃保温时间为120 min时剪切强度达到最大,最大值为86 MPa.     

两种焊接工艺下过共析钢轨接头的冲击磨损性能

为研究闪光焊、铝热焊两种焊接工艺下过共析钢轨焊接接头的冲击损伤演变行为以及性能差异,在自制的冲击磨损试验机上对过共析钢轨焊缝、热影响区软化部位及母材进行了不同冲击次数下的模拟实验. 研究结果表明:随着冲击次数的增加,钢轨焊接接头的冲击磨损均经历着塑性变形、点蚀破坏和疲劳剥落的过程,冲击损伤是疲劳磨损和氧化磨损共同作用的结果;由于焊接工艺导致的接头组织结构和力学性能的差异,热影响区软化部位冲击时塑性变形最严重,磨损体积和磨损率最大,抗冲击性能最差;由于对闪光焊焊接接头进行了焊后正火热处理,其组织结构及抗冲击性能明显优于铝热焊;硬度对焊接接头的抗冲击性能有显著影响,硬度越高,抗冲击性能越好,疲劳剥落出现的时间越晚.      

纳米金属Ni的塑性变形机制

为了深入探讨纳米金属的力学性能特别是塑性变形机制，对纳米金属Ni进行了不同程度的冷轧变形．通过x射线衍射分析和透射电镜观察对纳米金属Ni的微观结构和变形机制进行了研究，并对不同变形量下的晶格常数进行了计算．研究表明，随变形量增大，纳米晶体的晶粒尺寸逐渐增大，从最初的16．6nm增大到28．7nm，这种增长是由于部分方向（区域）晶粒长大的结果；变形量较小（小于30％）时，位错的活动与晶粒旋转是的变形主要方式，变形量较大（超过30％）时，晶界发射不全位错与孪晶的交互作用协调变形；纳米Ni的平均晶格常数为0．3533nm，略高于粗晶Ni的晶格常数．