回火温度对Cr-Mo-V系高强度钢力学性能的影响并非单调变化.在低于500℃时,随着回火温度的升高,实验钢的硬度、强度和应变硬化指数降低,塑性和韧性提高在500-630℃的温度范围内,由于二次硬化效应,实验钢的硬度、强度和韧性变化不大.对单轴拉伸实验过程的能量分析表明,在450℃附近回火时有一能量低谷,而在585℃附近回火时有一能量高峰.在单轴拉伸状态下,断裂受裂纹扩展控制.

采用对称拉压低周疲劳方法在轴对称工业纯铁试样中引入了临界长度约为30 μm、穿越铁素体晶界的内部微裂纹,随后在1173 K温度下对试样分别进行2和5 h的真空加热处理结果表明,随保温时间的延长,穿晶疲劳微裂纹扁椭圆型的二维纵剖面首先在表面扩散与晶界扩散的耦合作用下在晶界处分隔为两部分,随后在表面扩散单独作用下演化为由多个球形空洞组成的球洞串截面形态.由于晶界在退火过程中的迁移运动,晶界上裂纹演变形成的空洞最终被遗留在晶粒内部.建立了体扩散控制下的晶粒内部空洞的收缩模型,与实验观察结果对比表明,该模型能够很好地预测晶内空洞的收缩愈合过程.

从变形使孕育期缩短的角度,讨论了形变诱导相变的发生条件,计算了不同变形条件下几种成分的低碳钢变形过程析出铁索体的开始温度Ar3d,发现同样变形条件下,碳含量越低的钢种,其Ar3d越高;同一成分钢种,随着变形量增加或变形速率减小,Ar3d提高.基于相变动力学理论,在形核速率计算中充分考虑变形和过冷的双重作用,探索了低温变形诱导铁素体相变的动力学模型.用该模型进行的计算机模拟结果和实验结果吻合良好,表明这种理论处理方法可用来模拟这种相变过程.

用Friedman法研究了非等温DSC条件下燃烧合成反应Ti+3Al→TiAl3的复杂反应动力学.该合成反应并非单步合成反应,而是有中间相TiAl出现的多步反应.它包含三个子过程,其激活能分别为109,175和89 kJ/mol.控制反应速度的这三个过程分别对应反应初期的Ti(固)和Al(液)间的直接反应、中期的Ti-Al扩散偶中Al通过TiAl3层的扩散以及反应后期的TiAl-Al扩散偶中Al通过TiAl3层的扩散.

用Gleeble 1500热模拟实验机进行了低碳钢不同温度下变形后自动落入水中的淬火实验,组织分析表明铁素体的组织形态在一定温度下发生了明显变化.结合变形后冷却过程膨胀曲线的测量结果,确定实验条件下应变诱导相变发生的上限温度为830℃左右.利用喷水淬火法试样冷却速度分布不均匀的现象,确定低碳钢变形后抑制铁素体析出的临界冷却速度为400℃/s,并采用此方法确定了应变诱导相变的上限温度.结合实验结果对应变诱导铁素体相变机制及发生的温度条件进行了分析.

利用EET理论计算了钛合金β固溶体的价电子结构,并用相结构因子nA,F,σN,ρ L V及键络空间分布nα讨论了合金元素对β钛合金相变点、拉伸延性及变形能力的影响,进而在电子结构层次上初步揭示了高合金化β钛合金作为大截面锻件使用时拉伸延性低的本质原因.

用扫描电子显微镜对18Cr-18Mn-0.7N高氮奥氏体钢低温断裂途径进行了观察,证实该钢低温脆断中裂纹既可穿晶扩展又可沿晶界和退火孪晶界扩展仔细观察发现裂纹更容易在晶界和退火孪晶界形成并沿这些晶界扩展.对断面与侧面组织的双面观察表明,退火孪晶界断裂、沿晶断裂和穿晶断裂分别形成光滑平面状断裂刻面、光滑曲面状断裂刻面和粗糙不平的断裂刻面.

研究了K40S钴基高温合金在700℃和900℃温度条件下由应变控制的高温低周疲劳行为.对循环应力-应变数据和应变-疲劳寿命数据进行了分析,进而给出了K40S合金在此温度范围的疲劳参数.结果表明:与传统X-40合金相比,K40S合金具有优异的抗高温低周疲劳性能;合金的应力-应变响应行为在700℃时,呈现为循环强化,而在900℃时,为初期强化随后软化,且随着总应变幅的增加,强化效果均增强.上述行为归因于循环形变过程中位错-位错,位错-析出相及固溶原子间的相互作用.

研究了K40S钴基高温合金在700℃和900℃温度条件下由应变控制的高温低周疲劳行为,对疲劳断口形貌进行观察,结果表明:在高温低周疲劳加载条件下,K40S合金疲劳裂纹萌生机制为表面滑移带开裂与表面碳化物相界面开裂的综合作用;疲劳裂纹萌生与扩展方式为穿晶型,瞬断区呈现枝晶断裂特征;碳化物可作为障碍,阻碍疲劳裂纹的扩展,且为主要的二次裂纹策源地;K40S合金高温低周疲劳断裂为机械疲劳与高温环境氧化共同作用的结果.

研究了A3钢以及16Mn钢经预腐蚀处理,置于北京大气腐蚀曝晒站长期曝晒1 a、2 a后的腐蚀产物的组成.结果表明:尽管预污染气氛不同,曝晒时间不同,但腐蚀产物具有相似的组成,而且主要都由α型羟基氧化铁、γ型羟基氧化铁和δ型羟基氧化铁组成.相同条件下,曝晒1 a与2 a的腐蚀产物组成基本相同;两种碳钢曝晒后内层腐蚀产物的组成基本相同,但外层有所不同.

研究了在25℃、相对湿度为80%的条件下,NaCl和低浓度SO2的协同效应对A3钢初期大气腐蚀行为的影响.分析了该条件下A3钢的初期大气腐蚀动力学,证实了NaCl和低浓度SO2的协同效应导致腐蚀明显加剧,腐蚀失重远大于两者各自存在时引起的腐蚀.同时应用扫描电镜(SEM/EDAX)、X射线衍射(XRD)和Fourier变换红外光谱(FTIR)对A3钢表面形貌和腐蚀产物进行了分析.阐述了NaCl和SO2协同效应的腐蚀机理.

制备了以316L为基的不同Mo含量的不锈钢,在精制环烷酸和含环烷酸的油中分别进行了静态和冲蚀实验.结果表明:316L基不锈钢在高温环烷酸介质中具有很好的抗腐蚀和冲蚀性能.随Mo含量增加,不锈钢的环烷酸腐蚀速率和冲刷腐蚀速率均逐渐减小.流体冲刷明显加剧不锈钢的环烷酸腐蚀.综合考虑不锈钢的抗蚀性能及机械性能,在设计抗环烷酸腐蚀和冲蚀的新型不锈钢时,Mo含量应保持在5%(质量分数)左右.

在20钢表面电刷镀快速Ni层作为过渡层,然后采用双层辉光离子技术将Ni-Cr-Mo-Cu合金进行多元共渗,对形成的复合镀层在5%HCl溶液中进行了电化学腐蚀性能测试.利用XRD,扫描电镜以及EDX对渗层的组织结构和合金元素及碳元素在渗层中的分布进行了分析.结果表明:预先刷镀快速Ni镀层再进行双层辉光多元渗Ni Cr-Mo-Cu的复合渗镀层的耐蚀性能明显优于双辉多元渗Ni-Cr-Mo Cu以及单独电刷镀Ni镀层的耐蚀性能.分析认为,由于双辉多元共渗中的温度效应,使刷镀的Ni镀层与20钢基材之间互扩散,有效地降低渗镀层中的碳含量,从而使多元共渗Ni-Cr-Mo-Cu与刷镀的Ni镀层双层复合渗镀层具有较好的耐蚀性能.

通过电解充氢后除气,即可在304奥氏体不锈钢中引入不同数量的氢致马氏体(ε+α',其中ε占2/3),同时并未明显改变试佯的强度和位错密度.氢致马氏体使304不锈钢脆化,塑性损失随马氏体含量升高而升高.在沸腾MgCl2溶液中慢应变速率拉伸实验表明,随氢致马氏体含量升高,应力腐蚀敏感性也升高;但当马氏体总量超过10%之后,应力腐蚀敏感性逐渐趋于一个稳定值.

采用爆炸喷涂技术在M38G合金上制备热障涂层,分析了涂层的结构、形貌、显微硬度,并对涂层的氧化性能进行了研究.结果表明,爆炸喷涂制备的热障涂层均匀、致密,高温氧化过程中,陶瓷层与粘结层界面处生成了连续的Al2O3膜,使TBCs具有良好的抗高温氧化性.

本文研究了磁场退火对CoFeNiNbSiB非晶薄带巨磁阻抗(GMI)效应的影响样品在不同条件下进行了退火热处理.结果表明,在300℃下经横向磁场退火处理后获得了最佳的软磁特性,从而得到了最大的GMI效应.在800 kHz的交变电流频率下,得到了236%的最大磁阻抗比.在低场下,材料的磁阻抗磁场灵敏度达到1152%/mT.

采用渗流铸造法制备出了钨丝增强ZrAlNiCuSi块体非晶复合材料,在压缩条件下复合材料表现出弹性-完全塑性的应力应变行为,和未复合的大块非晶相比,总应变量提高600%以上非晶复合材料塑性提高的原因是钨丝阻碍了非晶基体剪切带的滑移,诱发多个剪切带的产生,同时滑移的面积增大的结果.复合材料的破坏方式与钨丝体积分数有关,在体积分数小于40%时一般为剪切破坏,大于60%时为纵向劈裂破坏,介于(40-60)%之间时,在钨丝与界面结合良好的情况下,趋于剪切破坏,否则为劈裂的破坏方式.

对称循环载荷作用下Zr55Al10Ni5Cu30块状非晶合金的循环疲劳特性的测试表明,完全非晶试样在常应力幅循环载荷作用下出现了轻微的循环软化现象.非晶基体中析出的细小淬态相使试样出现了更加明显的循环软化现象,而且细小淬态相在循环载荷作用下有从非晶基体向外突出的趋势,在淬态相与非晶基体的界面处还出现了微裂纹.但是带有粗大晶相块状非晶试样在循环形变过程中循环软化现象又变得不是很明显.

在Ti6Al4V表面通过激光熔覆工艺原位合成TiC/Ti金属基复合材料涂层,其基体组织结构随表层预置合金粉末成分的变化而改变.采用单摆划痕装置测试原位合成TiC/Ti复合材料涂层的冲击磨粒磨损性能.结果表明,与基材Ti6A14V相比复合材料激光熔覆层的抗冲击磨粒磨损性能提高了2倍,且随表层预置粉末中Cr3C2含量的增加,反应生成的TiC含量增加,涂层抗冲击磨料磨损性能提高.

含有强化相Mg2Si的镁合金,是一种可望在汽车发动机和传动零部件应用的低成本耐热镁合金汉字状的Mg2Si颗粒相的细化是这种合金能够进一步应用到砂铸和金属型铸造的关键.本文重点研究了合金元素Sb对Mg2Si颗粒相及其基体组织的细化效果及其细化机制.结果表明:Sb的加入,通过合成异质晶核核心,促进了细小弥散分布的Mg2Si颗粒的形成;此外,Sb的加入,同时也进一步细化了基体组织;显微组织的改善导致了合金室温及其高温(150℃)下机械性能的提高.

采用SEM,EDS等对融渗工艺制备的C/Ti比x分别为0.6、0.7、0.8和0.9的四种不同TiCx/Ni3Al复合材料进行了研究,证实Ti元素向金属相存在较强的扩散,而Ni和Al元素几乎没有向陶瓷相中扩散,扩散的结果形成了两相界面之间直接的原子结合,增加了复合材料相界面结合的强度和韧性.利用纳米压痕技术研究了复合材料相界面附近的纳米硬度H和弹性模量E,二者在相界面附近均呈连续梯度分布特征,并且TiC0.7/Ni3Al复合材料在界面处具有较高的纳米硬度值.

利用热力耦合有限元程序FORMT,对PM René 95合金中等尺寸(外径尺寸约为630 mm)涡轮盘的等温锻造工艺进行了模拟式设计.结果表明,采用TZM钼基合金模具,在1050℃以接近10-3s.的应变速率进行闭式模锻和开式模锻,模具材料均能满足使用要求,且开式模锻设备最大载荷不超过31×103kN;采用K21合金模具,在1000℃以相同条件等温成形,模具材料因变形热效应及边界摩擦引起温升而失效且所需设备吨位相对较大.