热加工工艺杂志

热加工工艺杂志2023年第14期

• 碳纤维复合芯导线缺陷检测技术现状及进展

  李一林, 晏井利, 宋光明, 陈大兵, 丁辉,

  碳纤维复合芯导线有着低密度、高强度、高弹性模量、低线损等诸多优点，可以大幅度提升线路的运输容量，但是因为不耐弯折与其他人为因素使得其内部存在各种缺陷，最终导致断线事故的发生，严重危害线路的运行安全。分析了碳纤维复合导线的应用现状，总结了几种碳纤维复合芯导线的常用无损检测技术，针对各种技术的原理和特点进行了分析，简要叙述了相关技术的优点与不足。最后指出碳纤维复合芯导线的无损检测技术依然需要大量的研究工作。

• 微弧氧化和磁控溅射复合膜研究进展

  安凌云, 孟雷超, 王钊, 康迪菘, 舒贵辉, 常成功,

  微弧氧化和磁控溅射均作为较新的表面防护技术，具有一定的优越性，但也不可避免地存有缺点。因此，两技术的复合受到了研究者的关注。介绍了微弧氧化和磁控溅射制备膜层时各自成膜机理以及膜层的特点，着重归纳并总结了两技术结合时制备的复合膜的研究进展，并对其发展趋势进行了展望。

• 元素掺杂对高熵合金力学性能影响的研究进展

  高炜, 余竹焕, 阎亚雯, 费祯宝, 刘旭亮, 王晓慧, 杜伟,

  高熵合金因展现出优异的耐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性以及高温力学性能等，成为近年来最具发展潜力的新材料之一。目前，高熵合金的发展已取得显著进展，但由于其组成元素较多，元素配比多元化，在发展过程中暴露出一系列问题，如对高熵合金微观结构及性能的认知不足；元素掺杂对高熵合金性能影响研究尚不全面，影响机理尚不明确等。这些问题严重影响高熵合金应用于工程实际的速度，因此对国内外已有关于元素对高熵合金力学性能影响研究的分析与总结显得至关重要。分析了元素掺杂对高熵合金力学性能的影响，探讨了合金元素在高熵合金体系中的作用，指出了高熵合金发展过程中的不足，提出了高熵合金后续发展的方向，并对高熵合金的发展前景进行了展望，以期为新型高性能高熵合金的研发提供理论基础。

• 钛及钛合金表面自纳米化技术研究现状

  王楠楠, 任柯旭, 邱然锋,

  钛及其合金材料凭借优良性能被广泛应用在航空航天等领域。复杂的运行工况对钛合金的综合性能提出了更高要求。表面纳米化技术通过在表面制备纳米晶结构层，可显著改善材料表面性能。介绍了钛及钛合金表面自纳米化相关技术的研究现状，对相关工艺的加工方式以及材料的变形机理进行了阐述，分析了各种表面自纳米化技术的工艺特点。最后，针对现有研究中存在的问题，对今后的研究工作进行了展望。

• 钛合金表面激光熔覆耐磨涂层材料的研究进展

  徐倩, 刘艳, 丁涛,

  激光熔覆技术能有效改善钛合金表面性能，材料的选择对提高钛合金表面耐磨性至关重要。综述了近年来钛合金表面不同耐磨材料体系的研究现状，讨论了钛合金表面激光熔覆耐磨涂层存在的问题。最后，展望了钛合金表面激光熔覆耐磨涂层材料和技术的发展方向。

• 考虑位错硬化效应的P92钢晶体塑性模拟研究

  王新宇, 申俊杰, 郭祥如, 乔吉新, 赵庆权, 何彪,

  基于晶体塑性理论，建立了考虑位错硬化效应的P92耐热钢晶体塑性有限元模型。应用模型模拟了P92钢在拉伸过程的塑性变形行为，进一步探究了不同滑移系开动对塑性变形的影响。结果表明：P92钢变形后应力应变、位错密度和形变储存能呈现不均匀分布，证实晶粒发生不均匀的塑性变形。其中位错运动是塑性变形的载体，在晶界处存在位错塞积导致应力应变集中和形变储存能升高；同时塑性变形受滑移系开动的影响，对比模型在不同滑移系统开动下的拉伸曲线，得出110<111>作为主滑移系统在单轴拉伸变形过程中起决定性作用。

• 合金元素对低碳钢热变形行为影响的研究

  苗京涛, 周昌磊, 黄素霞, 李河宗, 樊育东,

  为了探讨Cr元素在结构钢塑性变形过程中的作用，采用Gleeble-1500热模拟实验机对低碳钢进行单向压缩实验，变形温度为730～1000℃，应变速率为0.01～10 s-1，总变形量为0.8，获得了相应的真应力-真应变曲线以及热变形组织，分析讨论了它们的高温变形特征以及合金元素对细化晶粒的作用。结果表明：由于Cr元素的影响，使得两种钢在750～800℃的流变应力变化趋势有所不同；同时，Cr元素的存在，提高了动态再结晶的临界应变量，有利于铁素体形核并抑制晶粒长大，起到细化晶粒的作用。

• 基于LASS0-MBAS-ELM的海底多相流管道CO2内腐蚀速率预测

  骆正山, 李蕾, 王小完,

  针对海底多相流管道CO2内腐蚀发生频繁，检测难度大的问题，建立基于套索回归（LASSO）和多种群甲虫天牛须优化算法（MBAS）的极限学习机（ELM）预测模型，以提高预测效率及预测精度。以LASSO回归筛选腐蚀影响因素，提取关键指标，降低预测输入维度；采用MBAS对ELM的输入权值及隐层阈值进行修正，避免因随机设置造成的不稳定性。以我国海南东部某海底油气管道的50组数据为例，通过MATLAB模拟仿真，分析预测结果，并与其他两种模型对比。结果表明：温度、pH值、流体流速和CO2分压是影响该类型管道腐蚀的关键因素。LASSO-MBAS-ELM模型的预测结果与实际值拟合度更高，其均方根误差、平均绝对误差及平均绝对百分误差分别为0.089%、0.079%和3.068%，均优于对比模型。所提出的方法在数据有限的情况下，仍具有良好的可靠性和稳定性，为准确掌握海底管道腐蚀状况提供了新的思路；同时为海洋油气运输系统日常运行维护提供了参考依据。

• 两种典型煤矿用镐型截齿的微观组织与耐磨性研究

  张佳豪, 刘萌萌, 吉鹏, 杜双明, 刘二勇, 蔡辉, 杜慧玲,

  截齿是煤矿开采损坏率最高的配件，其故障将会导致整个采煤工作的中断。研究选择某型号进口截齿和国产截齿为研究对象，采用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）对截齿的熔覆层、齿体、钎焊层和硬质合金等部分的显微组织和化学成分进行分析。随后，选择三体磨料磨损和动载荷冲击磨料磨损工况分析熔覆层的三体、冲击磨料磨损行为。结果表明：熔覆层的性能与WC增强相的含量和尺寸密切相关，其中高含量、大尺寸WC不仅改善了截齿熔覆层的硬度，还提升了截齿的低冲击三体抗磨损作用，耐磨性提升达63.28%。此外，提升截齿钎焊层的抗剪性能有助于降低截齿的脱齿、掉齿问题。因此，要综合从齿头、钎焊层、熔覆层和齿体等部分进行截齿的改善，最终实现截齿性能的综合提升。

• 铋元素对316L奥氏体不锈钢高温塑性的影响

  刘海涛, 田安福, 黄运红, 王维, 汪宙, 朱新伟,

  通过高温锻造和Gleeble高温拉伸实验研究了含铋316L奥氏体不锈钢的高温塑性变形性能，并结合OM和SEM-EDS分析了铋元素影响其高温塑性的作用机理。结果表明，铋元素在实验钢中主要以微米级和纳米级尺寸铋金属夹杂物的形式存在，提高钢的可切削加工性能。含铋实验钢在高温锻造和高温拉伸过程中易于发生晶界开裂，高温塑性较差，850～1000℃实验温度断面收缩率均在40%以下。分析原因，这主要与铋的晶界偏聚有关，高温下晶界偏聚的铋颗粒将以液态的形式存在，显著降低了晶界结合力，进而导致沿晶脆性断裂。

• 铝合金经Si离子辐照后的力学性能及微观组织变化研究

  王星雨, 卞伟, 郭丽娜, 陆燕玲, 李德辉, 彭顺米,

  采用核用LT21铝合金作为研究对象，用1.2MeVSi5+对其进行辐照实验，并通过SEM、TEM和纳米压痕等手段，对辐照后材料的微观结构和力学性能变化进行分析。结果表明，经1.2MeVSi5+辐照后，铝合金中析出二次相，二次相主要由硅和铁元素构成，且样品辐照后有明显的硬化趋势。LT21合金是使用在101堆重要的结构材料，研究其离子辐照后的变化规律有利于101堆退役工作的开展与进行，并为后续堆内辐照后铝合金的研究提供对照。

• 铜锰铝合金的高温塑性变形行为研究

  彭成章, 彭昭玮, 左思,

  通过高温拉伸和热模拟压缩试验，研究了铜锰铝合金的高温塑性变形行为。结果表明：在350℃以下，合金有较好的热稳定性，抗拉强度达860 MPa以上，但伸长率几乎为零；当温度提高至400℃后，合金强度开始降低，伸长率显著增加，材料的韧脆转变温度为365.84℃。在较高应变速率或较低温度时，试验合金的真应力-应变曲线发生“颤振”现象；在较低应变速率（0.001s-1）和较高温度（650℃）时，材料发生显著软化；在500～600℃，合金的流变应力和应变速率满足幂指数关系。

• 热压烧结制备碳化钛增强石墨烯/铜复合材料的力学及其摩擦性能探究

  廖婷婷, 江万勇, 陈嘉鑫,

  为了提高石墨烯在铜基体中的润湿性，以铜为基体、石墨烯为增强体，添加碳化钛，探索TiC对石墨烯/铜的力学性能及其磨损界面的影响。首先，通过真空热压烧结（950℃，20MPa）制备不同TiC含量（0、0.24%、0.50%）的Cu-TiC-graphene复合材料，然后进行硬度和拉伸强度等力学性能检测，并通过往复式磨损研究了其摩擦磨损性能。研究结果表明：TiC的加入，可以提高石墨烯-铜的硬度（74.2 GPa）、抗拉强度（47.1 MPa），降低摩擦系数（<0.2），减少磨损量。

• 合金元素Sr对镁/铝复合界面微观组织的影响

  叶丹, 朱永长, 王红英, 伊洪勇, 刘金汉,

  采用固-液复合铸造技术制备出了纯镁/纯铝复合材料，通过SEM、XRD等检测技术研究了纯镁中加入1.5wt% Sr元素对复合材料界面的影响。结果表明：纯镁/纯铝复合界面镁铝发生共晶反应生成共晶组织（α-Mg+Al12Mg17），即界面处存在大量脆性相Al12Mg17和Mg2Al3相且沿着界面（温度梯度降低方向）并垂直于Al侧向着Mg侧生长，在镁基体处脆性相部分呈现出鱼骨状，带有一定方向性聚集。加入Sr元素后，复合界面处脆性相不仅数量减少，其形貌也发生改变，不再出现密集的Al12Mg17和Mg2Al3呈鱼骨状聚集，复合材料界面处垂直生长的脆性相减少甚至消失。

• 热轧镁/铝复合板的组织演变与拉伸性能研究

  BASHIR Muhammad Umar, 李莎, 刘志栋, REHMAN Atta Ur, ALI Usman, 王涛,

  在不同压下率（40%、45%和50%）条件下采用普通平辊热轧技术制备了镁/铝复合板，并对50%压下率下制备得到的复合板进行了不同温度的退火处理，分析了不同压下率和不同退火温度对界面组织和拉伸性能的影响。结果表明，单道次轧制后，未经退火处理时，镁/铝复合板界面结合良好，无裂纹、金属间化合物出现。随着轧制压下率的增加，轧制态试样的抗拉强度提高。当压下率为50%时，最大抗拉强度为278 MPa。在50%的压下率下，随着退火温度的升高，镁/铝复合板的金属间化合物厚度增加。但是随着退火温度的升高，抗拉强度降低，当退火温度为350℃时，抗拉强度最低为220 MPa。

• 激光冲击强化对TA15钛合金小孔结构残余应力和疲劳性能的影响

  韩培培, 焦清洋, 赵栋, 孙汝剑, 车志刚,

  采用激光能量30 J、圆形光斑φ4 mm，冲击2次工艺对TA15钛合金小孔结构进行激光冲击强化，研究激光冲击强化对小孔结构残余应力和疲劳性能的影响。结果表明：激光冲击强化后TA15钛合金表面显微硬度最高达402 HV，相对于母材提高了约9%且冲击硬化层深度为0.8 mm；激光冲击强化后在材料表面引入高达-908 MPa的残余压应力，相比于喷丸强化提高了54%；激光冲击强化残余压应力层深度可达1 mm，明显大于喷丸强化残余压应力层深度0.28 mm，较高的残余压应力可以抑制疲劳裂纹的萌生和扩展，而较深的残余压应力层有利于降低裂纹扩展速率，延长裂纹扩展寿命。激光冲击强化可有效提高TA15钛合金小孔结构在385 MPa应力水平下的疲劳寿命，相比于未强化试样的疲劳寿命增益在86%～337%，明显优于喷丸强化后疲劳寿命增益。这是由于残余压应力可降低裂纹扩展的门槛值和裂纹尖端的有效应力强度因子，使疲劳裂纹源从孔内壁转移至试样的上/下表面，同时减小疲劳条带间距。

• 钼含量对Cr3B7Mox合金化涂层组织及性能的影响

  刘德鑫, 张红星, 张蕾涛, 张伟樯, 王雪松, 戴娇燕, 徐金富,

  采用激光合金化技术，在45钢基体上制备了Cr3B7Mox合金化涂层，研究了钼含量对涂层的组织及性能的影响。结果表明：涂层组织为Fe-Cr、Fe2B、Fe-Mo、CrxFey相；随着钼含量的增加，涂层底部的组织由粗大的胞柱状晶向细小的胞状晶转变，涂层心部的组织由粗大的柱状晶转变为树枝状的多边形枝晶，涂层表层的组织由胞状晶转变为多边形的细小等轴晶；涂层的硬度呈下降趋势；涂层的磨损率先减后增，并且其耐磨性最好，为0.72×10-14 m3/（N·m）。涂层的磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损结合的形式。

• 电解液成分对AZ80镁合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

  吴瑜, 陈刚, 王红杰, 杨晓禹, 钱坤明, 徐恒秋, 朱利萍,

  为提高AZ80镁合金的耐蚀性，采用微弧氧化技术在镁合金表面原位生长氧化膜，主要研究电解液成分Na2SiO3和NaOH浓度对微弧氧化膜耐蚀性的影响。借助X射线衍射仪和能谱仪分析氧化膜的化学组成；借助扫描电镜分析氧化膜的微观形貌；采用中性盐雾试验表征氧化膜的耐蚀性。结果表明：镁合金氧化膜耐蚀性随Na2SiO3浓度的增加，先提高后下降，随着NaOH浓度的增加而提高。最优电解液配比下制备的氧化膜经96 h中性盐雾试验未发生腐蚀，这种优异的耐蚀性归因于表面生成的Mg2SiO4陶瓷相和自封孔结构。

• 球墨铸铁激光熔覆Hastelloy C276气孔缺陷与耐蚀性研究

  张羽昊, 吴影, 邓爱林, 刘艳, 陈辉,

  为替代价格高昂且难加工的整体镍基合金材料在腐蚀环境中的应用,采用激光熔覆技术在球墨铸铁QT500-7基体上制备Hastelloy C276合金涂层。研究了激光功率和扫描速度对涂层气孔率及稀释率的影响；采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、显微硬度计和电化学工作站对该涂层组织、硬度及耐蚀性能进行研究。结果表明：在所选工艺参数下，涂层与基体均能形成良好冶金结合，无裂纹缺陷。随着激光功率增大或激光扫描速度增大，该涂层稀释率及气孔率均呈增大趋势。该涂层组织以树枝晶为主，物相主要由γ-Ni固溶体及碳化物M23C6、M3C7、Ni6Mo6C组成。该涂层的平均硬度为379.38 HV，达到了基体的1.98倍。在3.5 wt% NaCl溶液中Hastelloy C276合金涂层自腐蚀电位高于球墨铸铁且自腐蚀电流密度低于球墨铸铁，线能量越低的工艺参数制备的涂层耐蚀性越好。

• 过渡层TiO2含量对2197铝锂合金/Al2O3-TiO2复合涂层等离子喷涂残余应力影响的有限元分析

  章凯羽, 汪云徽, 吴泽衡, 谷添乐, 何茂春, 樊欣怡,

  采用有限元模拟方法，研究了成分分别为Al2O3-10% TiO2、Al2O3-20% TiO2、Al2O3-30% TiO2和Al2O3-40% TiO2的过渡涂层对以2197铝锂合金为基底、NiAl为粘结层和以Al2O3-5% TiO2为陶瓷顶层的整体模型残余应力的影响及其规律。结果表明，随着过渡层TiO2含量的增加，喷涂涂层的等效残余应力急剧增大。过渡层TiO2含量对过渡层与粘结层界面径向残余应力影响最大：随过渡层TiO2含量从10%增加到40%，该区域最大径向残余拉应力由1.74 MPa增加到5.33 MPa。过渡层TiO2含量对过渡层与顶层界面残余应力影响较小。最大径向残余应力出现在陶瓷顶层的轴心位置，最大轴向残余应力集中在涂层结合界面接近边缘的区域。工业上建议使用TiO2含量较少的过渡层以减小喷涂涂层的残余应力，提升喷涂涂层的强度。

• 316L钢表面LZS/CMAS玻璃陶瓷梯度涂层残余热应力有限元分析

  万毅, 肖尊奇, 黄群英, 罗林, 姜志忠,

  基于玻璃陶瓷具有良好的高温稳定性、抗腐蚀性和耐磨性等特点，设计了Li2O-ZnO-SiO2/CaO-MgO-Al2O3-SiO2玻璃陶瓷梯度材料涂层以提高铅基反应堆泵叶轮用316L钢抗铅铋冲刷腐蚀的能力，并延长其服役时间。采用有限元软件ANSYS，分析了梯度涂层层数N、厚度H和层间Li2O-ZnO-SiO2/CaO-MgO-Al2O3-SiO2成分分布指数p对涂层与基体界应力的影响及规律，并与单层涂层的残余热应力进行了对比分析。结果表明：梯度涂层对缓和残余热应力效果较为明显；当取梯度层层数N=3、涂层厚度H=0.6 mm、成分分布指数p=0.6时，残余热应力缓和效果较优。此模拟分析结果可为该涂层的优化设计提供理论指导。

• 钛合金表面激光熔覆Ti-Al/WC涂层组织与性能的研究

  张林, 肇威, 隋欣梦, 张维平,

  为改善钛合金表面耐磨性不足的问题，在钛合金表面制备Ti-Al/WC复合涂层，利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）对熔覆层的物相及显微组织进行分析，使用显微硬度计及摩擦磨损实验对涂层性能进行测试。结果表明：未添加WC时，熔覆层为柱状晶组织，主要由α2-Ti3Al及γ-TiAl组成。添加WC后，熔覆层组织呈等轴晶状，组织中出现（α2+γ）片层结构，随着WC添加量的提高，大量原位生成的TiC在熔覆层中弥散分布，提高了熔覆层的显微硬度，熔覆层平均硬度约为基体的1.4～1.9倍。当WC含量为20 wt%时，TiC呈树枝晶状或花瓣状在熔覆层中弥散分布，结合区冶金结合良好，没有裂纹、气孔等缺陷，此时熔覆层具有最佳的耐磨性，约为基体的4.2倍。

• 深冷处理参数对65Mn钢组织和性能的影响

  张豪羽, 张卫国, 李旭东, 潘文杰, 夏绪宇, 蒋红静,

  利用XRD、SEM、硬度仪和摩擦磨损试验机等研究了不同深冷处理温度和处理时间对65Mn钢显微组织、硬度和磨损性能的影响。结果表明，随着深冷处理时间的延长和深冷处理温度的降低，65Mn钢中马氏体的含碳量先减小后增大，深冷处理时间对含碳量的影响更显著；马氏体、渗碳体和托氏体等显微组织细化；65Mn钢的硬度呈先增加后减小的趋势；深冷处理后，65Mn钢以磨粒磨损为主，同时伴有粘着磨损，深冷处理使65Mn钢的摩擦系数略有升高，但是磨损率显著降低。

• 时效对冷轧6201铝合金硬度及导电性能的影响

  赵兴华, 边丽萍, 侯洁, 刘星, 杨磊, 梁伟, 赵兴国,

  采用重力铸造方法制备了高Mg、Si含量的6201（Al-0.81Mg-0.79Si）合金。经550℃×1 h固溶处理、水淬、室温3道次82.6%压下量轧制后，在130℃合金再经不同时间（8～48 h）的时效处理，考察冷轧后低温时效对合金微观组织、硬度和导电性的影响。结果表明，固溶处理导致合金元素溶于基体产生晶格畸变，硬度明显增加、导电率急剧下降。轧制产生高密度位错和非平衡空位，诱导纳米析出相形成，硬度急剧增加、导电率稍有下降。130℃×8 h时效加速了高密度共格纳米析出相析出，达到峰值时效，合金硬度最大，导电性显著提高。24 h及更长时间时效，导致析出相偏聚，非共格析出相形成，产生过时效和析出饱和，合金硬度显著下降直至保持不变。随时效时间的延长，位错、空位等缺陷持续湮灭，合金的导电性持续增加。

• 退火温度对轧制态Fe-11Cr-2.5Mo-1Ni-0.1Zr双相阻尼合金在不同预应力下阻尼性能的影响

  周椤, 颜家振, 李宁, 罗明亮, 陈康为,

  在真空环境下对轧制态Fe-11Cr-2.5Mo-1Ni-0.1Zr进行3种不同退火温度的热处理，通过TA Q800动态机械分析仪研究了不同退火温度下合金在不同恒定预应力下的阻尼性能。结果表明：随预应力的增加，阻尼合金的阻尼性能衰减。经950℃退火后，阻尼衰减的幅度最小；经900℃退火处理后，在24 MPa预应力下，合金获得最优异的阻尼性能。通过扫描电镜观察到合金经退火处理后获得以铁素体为基体、马氏体为析出相的双相组织；经光学显微镜观察到，随退火温度的增加，合金中获得的马氏体相的含量随之增加。

• 激光选区熔化成形TC4钛合金的热处理组织演变机理

  丁小明, 高星, 张宁, 蒋波,

  以SLM成形TC4钛合金为研究对象，通过观察金相形貌和进行能谱分析，研究了固溶时效热处理过程中激光选区熔化（SLM）成形TC4（Ti6Al4V）钛合金组织的演变机理。结果表明：经800℃/2 h/FC热处理后，沉积态SLM成形TC4钛合金中马氏体已完全分解。经950℃/2 h/WQ热处理后，亚稳态的β基体上生成了针状马氏体α'，合金元素（如Al、V）有明显扩散，较多的V元素迁移到β基体中，形成过饱和β固溶体。在随后的时效过程中，马氏体α'发生分解，形成了片状α相，晶界出现α相的形核长大，形成了断续的晶界α相（αGB）。次生α相（αS）从亚稳态的过饱和β基体中析出，颗粒状β相围绕着αS相弥散分布，形成了β转变组织。试样的整体组织由断续αGB、球状α、网篮状α及β转变组织组成。

• 退火温度对含铜、银抗菌不锈钢组织和耐腐蚀性能的影响

  高建新, 孙晓萱, 李杭, 李运刚,

  对冷轧后含铜、银抗菌不锈钢进行1000、1050、1100℃的退火处理，观察退火温度对组织的影响；使用电化学工作站测得极化曲线和电化学阻抗谱，探究3种不同退火温度对耐腐蚀性能的影响。结果表明：随着退火温度的升高，奥氏体晶粒逐渐长大；退火温度为1050℃时，不锈钢的耐腐蚀性能最好。

• 退火温度对钼锆合金组织和力学性能的影响

  张晓, 王快社, 卜春阳, 庄飞, 武洲,

  采用粉末冶金法制备钼锆合金，研究了不同温度退火后钼锆合金的微观组织和力学性能变化。结果表明，钼锆合金的起始再结晶温度为1100℃，终了再结晶温度为1300℃；随着退火温度的升高，钼锆合金的硬度与抗拉强度降低，在1400℃退火，钼锆合金硬度和抗拉强度值最低，硬度为50.36 HRA、抗拉强度为420 MPa。

• 淬火介质表面换热系数的计算方法与应用

  隋佳丽, 李新生, 肖桂勇, 谷国超, 许文花, 刘永超, 吕宇鹏,

  表面换热系数是淬火过程数值模拟中的关键参数。淬火介质下的表面换热系数是大型风电主轴42CrMo4钢淬火过程模拟的重要边界条件之一，也是评定淬火介质冷却能力的主要参数。结合试验测得不同介质（水、油）的冷却曲线，通过研究对比反传热法、数值法和比拟法，测定了42CrMo4钢不同淬火介质下的表面换热系数。对比淬火模拟和相同条件下的试验，结果表明，采用反传热法获得的模拟边界条件精度高，其计算值与实测结果吻合较好。

• 晶界工程对硼微合金化S31254超奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀性能的改善研究

  杨硕, 梁小红, 梁超雄, 韩培德,

  采用晶界工程对硼微合金化S31254超奥氏体不锈钢的组织进行优化，研究硼微合金化对其抗晶间腐蚀（IGC）性能的影响。结果表明：首先冷压变形9%，然后在1170℃退火10 min后，试样产生的退火孪晶数量最多。经过晶界工程处理材料的孪晶界在长时间的硫酸铁-硫酸试验（48 h）后，腐蚀显著减轻。证实了孪晶界能有效地中断随机大角度晶界网络的连通性，从而提高硼微合金化超奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀性能。

• 固溶和时效处理对TB9钛合金显微组织及力学性能的影响

  尚庆慧, 郭金明, 王国栋, 薛少博, 苏艳妮, 马保飞,

  借助光学显微镜和室温拉伸试验，研究了固溶和时效处理对TB9钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明：固溶温度越高，β晶粒尺寸越大，α相逐渐回熔到基体中，晶界开始消失，抗拉强度由929 MPa逐渐降低至885 MPa，塑性变化不大。随着时效温度的升高，显微组织中逐渐有针状α相析出，且在β相中的分布更趋向于均匀；强度明显降低，当时效温度升高100℃时，抗拉强度下降超过300 MPa，屈服强度下降达270 MPa。

• 基于热力耦合模型与原料退火模拟实验的立体卷铁心退火工艺优化

  张坤鹏, 赵鹏飞, 豆瑞锋, 黎先浩, 周良, 温治,

  退火热处理是减小立体卷铁心(卷铁心)残余应力和降低空载损耗的必要手段。实际退火过程中，无法实时测量卷铁心内部温度和应力分布，难以准确制定退火工艺。根据卷铁心的材料特性和卷取工艺，建立了卷铁心的各向异性热力耦合模型，开展了卷铁心原料的退火模拟实验，获得了取向硅钢片的最优退火周期；基于卷铁心温度和实验结果，优化了退火周期，使退火时间缩短了约600 min；分析了应力、塑性应变与炉温间的关联性，并给出了卷铁心退火工艺的优化方案。

• 加氢循环压缩机活塞杆断裂失效分析

  魏来, 汤赫男, 周营, 王明辉,

  加氢循环压缩机是加氢装置中关键的动力设备，加氢循环氢压缩机运行过程中最容易出现的故障是活塞杆断裂，而其断裂原因往往各不相同，针对不同情况下活塞杆的失效原因，避免其失效对加氢装置机组的安全运行具有重要意义。针对某氢循环压缩机活塞杆发生断裂失效问题，通过对断裂后的活塞杆进行宏观和微观组织形貌观察、化学成分分析、金相组织分析、断面硬度测试，研究活塞杆断裂失效的原因。结果表明：活塞杆组织成分符合标准，断口无疲劳断裂的典型特征和应力腐蚀断裂的典型特征，而是由于氢渗入金属内部引起的氢致破坏断裂。

• Mn-V低合金钢冲击韧性低原因分析

  刘奇奇, 吴润,

  以Mn-V低合金钢为研究对象，对经不同热处理后冲击性能不合格的试样进行断口和组织分析，结果表明，热轧态魏氏组织和带状组织是造成材料冲击韧性不合格的主要原因，正火后消除了魏氏体组织和部分条带状组织，但由于冷速控制不当产生了大量的M/A岛块状组织，M/A岛与铁素体界面发生解理开裂，它破坏了基体的连续性，造成冲击韧性极低而易断裂。经920℃淬火+650℃回火的调质处理后，带状组织几乎完全消失，主要是多边形铁素体和回火索氏体，其韧性极高，改善了材料的冲击韧性。