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42CrMo棒材轧后冷却过程组织转变的计算机模拟

刘才 , 高林 , 王玉峰 , 张志新

钢铁

针对国内某钢厂42CrMo棒材组织难以控制的问题,通过实测42CrMo棒材的等温转变曲线(TTT),结合相变动力学和热力学的知识提出了相关的组织转变数学模型,进而利用有限元分析软件ANSYS以及提出的数学模型,对42CrMo棒材轧后冷却全过程的温度场及组织转变过程进行了计算机模拟,所得温度场及组织转变模拟结果与实测结果吻合较好,较准确地反映了42CrMo棒材在实际生产中的温度场及组织变化,表明此方法对组织控制及冷却工艺制度的制定具有一定的指导作用,可大大减少试验浪费,经济及环保效益显著。

关键词: 有限元分析 , 温度场 , 42CrMo , 棒材 , 等温转变曲线(TTT) , 组织转变 , 模拟

高铌TiAl合金与陶瓷型壳的界面反应

林秀德 , 薛祥义 , 钟宏 , 张铁邦 , 李金山

稀有金属材料与工程

研究了高铌TiAl合金Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y (at%)分别与Al2O3/ZrO2/Y2O3坩埚的界面反应.测得界面反应层的厚度分别为40,170和20 μm.研究中最大的发现在于Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y(at%)合金在3种坩埚中凝固后显微组织的转变.经测定该合金在3种坩埚中凝固获得的试样中氧含量分别为0.35,0.41和0.11 (at%).由于在合金熔化和凝固过程中,坩埚中的氧元素扩散进入合金基体,较高的氧含量导致合金显微组织发生转变,在与Al2O3和ZrO2坩埚反应的合金中发生了包晶反应.作为对比,选取一种低铌含量的TiAl合金Ti-49.5Al-2Cr-2Nb.经测定在3种坩埚中反应的氧含量分别为0.40,0.63和0.25 (at%),但是组织却没有明显的差异.

关键词: 高铌TiAl合金 , 界面反应 , , 组织转变

Mg-Ni-Y-La非晶合金微观结构转变及电化学性能研究

任雯羡 , 李双寿 , 林万明 , 刘春莲 , 杨广林

稀有金属

采用铜模喷铸法制备了Mg60Ni23.6Y0.5La15.9块体非晶合金,并对其微观组织结构及电化学性能进行了研究.用XRD和SEM对Mg60Ni23.6Y0.5La15.9非晶合金在充放电过程中的微观结构进行分析.采用自动充放电测试系统对Mg60Ni6Y0.5La15.9非晶合金电化学性能进行了测试.结果表明:在吸氢放氢过程中合金的非晶态结构逐步转变为晶态,并且随着循环的进行逐渐形成了Mg2NiH4、Mg2Ni和Mg(OH)2相.电化学性能测试结果表明:Mg60Ni23.6Y0.5La15.9非晶合金电极的放电容量变化过程可以分为4个阶段,其最大放电容量达到410.5mAh/g,从而说明非晶结构有可能是非晶电极达到最大放电容量的关键因素.

关键词: Mg60Ni23.6Y0.5La15.9合金 , 非晶 , 微观结构转变 , 电化学性能

低温钢筋穿水冷却工艺

王倩 , 潘红波 , 阎军 , 孙维 , 郭湛

钢铁 doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140622

根据低温钢筋穿水冷却工艺特点,利用现场实测数据并结合理论分析得到不同规格低温钢筋穿水冷却过程中的对流换热系数。采用MSC Marc有限元软件与现场试制结果对低温钢筋穿水冷却过程进行了研究。研究了冷却水流量、终轧温度、穿水时间等工艺参数对低温钢筋温度场和组织演变的影响。模拟结果表明:当冷却水流量为120 m3/h时,钢筋芯部开始有珠光体转变;当冷却水流量为400 m3/h时,钢筋芯部无铁素体转变;冷却水流量为160~200 m3/h时,所获得的组织为针状铁素体与贝氏体。终轧温度增加50℃,出水冷装置后钢筋表面温度约增加10℃,返红温度约增加30℃;在200 m3/h水流量下冷却1.2 s,终轧温度为1050℃时,其芯部组织为针状铁素体与细小的贝氏体。在相同水压与水流量条件下,随着穿水速度的增加,淬透层深度减小,返红温度增加。

关键词: 低温钢筋 , 温度场 , 对流换热系数 , 组织演变 , 淬透性

TiC0.81N0.48和TiC0.61N0.44O0.15涂层的热稳定性能

朱丽慧 , 张雨萌 , 彭笑 , Peter Leicht , 刘一雄

材料研究学报

用中温化学气相沉积工艺制备TiC0.81N0.48和TiC0.61N0.44O0.15涂层,用显微维氏硬度计测定TiCN和TiCNO涂层的硬度,用X射线衍射仪和激光拉曼光谱仪分析涂层的结构,研究了TiCN和TiCNO涂层在700℃真空退火后的组织结构转变对硬度的影响.结果表明:真空退火后TiC0.81N0.48和TiC0.61N0.44O0.15涂层的硬度先下降,然后趋于稳定.TiC0.81N0.48和TiC0.61N0.44O0.15涂层在700℃真空退火时,C原子从TiCN晶格析出后先形成sp3C;随着退火时间的延长,sp3C逐渐向sp2C转变;随后sp2C团簇增加,无序程度降低,TiCN逐渐分解为TiC和TiN相.硬度的降低,是由于涂层内缺陷密度的减少使应力释放,还与高温下TiC0.81N0.48和TiC0.61N0.44O0.15涂层组织结构的转变,特别是sp3C和sp2C的形成有关.与TiC0.61N0.44O0.15涂层相比,在700℃真空退火时TiC0.81N0.48涂层组织转变的进程加快,热稳定性能较差.

关键词: 材料失效与保护 , TiCN涂层 , 热稳定性 , 相转变 , 硬度

超重力场燃烧合成TiC-TiB2凝固陶瓷组织与性能

黄雪刚 , 张龙 , 赵忠民 , 潘传增

复合材料学报

通过调整反应体系中Ti、 C及B之间的原子摩尔比, 采用超重力下燃烧合成工艺, 制备出TiB2系列摩尔分数的TiC-TiB2复合陶瓷。利用场发射扫描电镜(FESEM)观察了复合陶瓷微观组织, 研究了TiB2成分对复合陶瓷力学性能的影响。结果表明: 随着TiB2摩尔含量增加, 陶瓷基体逐渐从TiC球晶组织转化为TiB2片晶组织, 在TiB2摩尔分数为50%时, 可获得细晶乃至超细晶TiC-TiB2复合陶瓷, 而且残留于基体上的α-Al2O3夹杂量也最低。陶瓷相对密度、 Vickers硬度与弯曲强度均在50%TiB2(摩尔分数, 下同)时呈现最大值, 而陶瓷断裂韧性则在66.7% TiB2时出现最高值。陶瓷断裂模式为TiC穿晶断裂与TiB2沿晶断裂的混合模式, 且随TiB2摩尔分数增加至66.7%, TiC穿晶断裂倾向显著减弱而TiB2沿晶断裂倾向明显增强。TiC-TiB2细晶及超细晶凝固组织的获得使TiC-50%TiB2复合陶瓷在小尺寸TiB2片晶诱发的裂纹偏转、 裂纹桥接及片晶拔出增韧机制作用下, 具有最高的弯曲强度及较高的断裂韧性。

关键词: TiC-TiB2 , 复合陶瓷 , 组织转化 , 细晶组织 , 断裂行为 , 增韧机制

晶体相场模拟晶界预熔及熔化

卢艳丽 , 牧虹 , 侯华欣 , 陈铮

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00554

利用晶体相场模拟晶界的预熔以及熔化现象,研究不同取向差角度时,预熔及熔化的微观组织形貌,并且采用过剩质量方法定量计算预熔及熔化时晶界处液相薄膜宽度.研究表明,在接近熔点时,晶界处预先出现一层液相薄膜,液相膜的形态与晶界处的取向差角度有关.当取向差角为大角晶界时,液相膜沿晶界均匀稳定分布;当取向差角为小角晶界时,若干由液相区包围的独立位错均匀分布在晶界处,随着温度逐渐接近熔点,晶界处发生结构转变:独立位错两两合并,原来小的液相区也相应合并成为较大的“液相池”.这种结构转变不仅出现在预熔时,而且发生在过热状态下,在液相宽度曲线图上表现为宽度“跳跃”性增大.同时,晶体相场模型计算得到的临界润湿角θc为12°,较Read-Shockley理论所得的数值更接近实际结果.

关键词: 晶界预熔化 , 液相薄膜宽度 , 结构转变 , 晶体相场

不同冷速下Q1100高强钢焊接热影响区粗晶区的组织转变特征

方俊飞 , 徐震霖 , 斯松华 , 相小草

机械工程材料 doi:10.11973/jxgccl201701022

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对 Q1100高强钢的焊接过程进行模拟,采用热膨胀法结合显微组织与硬度测试,绘制了该钢的模拟热影响区连续冷却转变曲线(SHCCT 曲线),研究了不同冷却速率下焊接热影响区粗晶区的组织转变特征和硬度变化规律。结果表明:在模拟焊接条件下,该钢的奥氏体化温度明显高于平衡状态下的奥氏体化温度;当冷却速率低于2℃?s-1时,热影响区粗晶区为全贝氏体组织;当冷却速率为2~12℃?s-1时,热影响区粗晶区为贝氏体和马氏体的混合组织;当冷却速率超过12℃?s-1时,热影响区粗晶区得到全马氏体组织;随着冷却速率增加,焊接热影响区粗晶区的硬度逐渐增大。

关键词: 高强钢 , 热影响区粗晶区 , 组织转变 , SHCCT曲线

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