热加工工艺杂志

热加工工艺杂志2023年第8期

• Ti-Sn-HA骨科材料的发展现状

  韦凤贵, 杨剑冰, 谭翔云, 阳习雨, 庞兴志,

  材料科学的突破性进展，为生物医学的发展提供了更多的可能。由于Ti/HA具有的优良力学性能、生物相容性和活性，Ti/HA在生物医用材料领域备受青睐，但Ti/HA材料仍存在不少问题。主要介绍了Ti/HA存在的界面问题及改善方法，介绍了几种Ti-Sn合金在生物医用材料方面的应用，并对Ti-Sn/羟基磷灰石复合材料进行了展望。

• 磁控溅射技术制备氮化钛薄膜的研究进展

  高正源, 杨栋, 孙程锦, 卢再亮, 孙鹏飞,

  氮化钛薄膜具有出色的涂层性能，如高硬度、低电阻率和良好的耐蚀耐磨性等，在汽车、航空航天和生物医学中有着广泛的应用。磁控溅射技术因其成本低、沉积速率高以及绿色环保等优势，成为氮化钛薄膜制备的主要技术之一。综述了磁控溅射工艺参数对氮化钛薄膜择优取向、晶粒大小、膜层厚度、相组成和力学性能等的影响规律和作用机制。另外，还讨论了掺杂元素的种类、浓度和不同的退火温度对氮化钛薄膜组织结构与性能的影响。最后，提出了磁控溅射制备氮化钛薄膜的研究难点，并展望了未来磁控溅射技术制备氮化钛薄膜的发展方向。

• Ti-6Al-4V钛合金热处理性能的研究进展

  潘婷, 李东亚, 成明, 吴一帆, 王爽, 刘海青, 李天煜,

  从热处理工艺对Ti-6Al-4V（TC4）钛合金的显微组织、力学性能及摩擦磨损性能等的影响这些方面，综述了该合金的热处理研究进展，对热处理过程中合金的性能变化进行了梳理，总结了合金在不同热处理工艺后的组织及性能，以期为热处理在钛合金的相关研究和应用提供参考。

• YSZ热障涂层的综合性能提升途径和展望

  董屹盛, 李靖, 姜志超, 张庆军,

  氧化钇稳定氧化锆热障涂层（YSZ TBCs）综合性能优异，是当前航空航天领域应用最为广泛的热障涂层。传统的YSZ TBCs难以在1200℃以上长期服役，有必要采取措施进一步提升其性能。简要介绍了YSZ TBCs的发展历史，重点从掺杂改性、结构优化、工艺优化等方面对YSZ TBCs的性能提升途径进行了综述，最后根据YSZ TBCs的研究现状对未来的发展方向进行展望。

• P91钢在高温蠕变过程中的组织及硬度演化

  张开, 王学, 倪满生, 刘俊建, 杜成超,

  进行了P91钢在650℃/70 MPa下的加速蠕变试验，利用布氏硬度计、SEM、TEM和EDS表征了其在蠕变过程中的组织及硬度变化，分析了组织演化对硬度降低的影响。结果表明：P91钢硬度在蠕变前期（小于40%蠕变寿命）下降较为缓慢，在蠕变中后期的下降幅度明显增大，蠕变2935 h后的硬度由222 HB下降至175 HB。蠕变过程中的组织退化机制为位错密度显著降低，晶粒尺寸明显增加，M23C6聚集长大，逐渐丧失马氏体板条形貌。位错强化的降低是P91钢硬度下降的主要原因。

• 6082铝合金热变形及微观组织模拟研究

  李小占, 刘萍萍, 田世伟, 江海涛,

  以6082铝合金为研究对象，在Gleeble热模拟实验机上对该合金进行热压缩模拟实验，其变形温度和变形速率的范围分别为300 ～500℃和0.1～10 s-1。在分析金属高温变形微观机理的基础上，以位错密度变化率为内变量建立了6082铝合金高温变形时的微观组织模型。利用遗传算法确定了模型中的材料参数，并对模型的可靠性进行测试。结果表明：该模型预测精度达5.43%，可较好描述铝合金高温变形过程中的微观组织演变行为。

• 镀锌钢和碳钢在江西省的大气腐蚀行为

  田旭, 李想, 裴锋, 刘欣, 贾蕗路, 周友武, 李志美, 王敏,

  基于江西省大气环境情况，在工业污染区和乡村2种环境中选取4个地区有代表性的变电站，通过2年现场实际曝晒试验研究了镀锌钢和碳钢的大气腐蚀行为，在1 a、2 a各取1次样，利用腐蚀失重和能量色散谱法（EDS）研究镀锌钢和碳钢的失重规律和腐蚀机理。结果表明：江西省的大区腐蚀等级为C3，属中等；工业污染区对大气腐蚀的影响大于乡村；在2a试验周期内，镀锌钢和碳钢前1a的腐蚀速率明显高于后1a的。

• 铌含量对H13钢微观组织和性能的影响

  闫永旺, 范秀风,

  采用金相显微镜和硬度仪，研究了铌含量对H13钢组织和硬度的影响。结果表明，在860℃退火后，随铌含量的增加，均匀而细小的颗粒状或球状碳化物分散在微铌H13钢铁素体基体上，晶粒不断细化，组织更加均匀。在860℃下等温球化退火后，硬度随铌含量的增加而增大，铌含量为0.10%的试样硬度最大，硬度达74.2 HRC。

• 基于RF-MEA-Elman的埋地腐蚀管道剩余寿命精度预测研究

  骆正山, 张维宏, 王小完, 张新生,

  针对传统腐蚀管道预测方法适应性差及精度低等问题，提出一种随机森林算法（RF）、思维进化法（MEA）及Elman相结合的模型（即RF-MEA-Elman模型）。首先采用RF对管道数据预处理，运用MEA对Elman神经网络的权值和阈值参数进行寻优，以此建立腐蚀管道剩余寿命组合预测模型。选取某一管段为例，借助MATLAB进行仿真训练与预测。结果表明，该模型与其他两种传统单一模型相比误差小且有更高的预测精度及泛化能力，为管道剩余寿命研究提供了新思路，也为油气输送系统风险防范和维修管理提供了参考依据。

• Fe元素微量添加对Al-5Ni高导热合金性能及流变行为的影响

  钟扬霖, 胡永俊, 王康, 李文芳, 王志玉, 廖忠淼,

  Al-Ni近/共晶合金兼具高强韧和高导热性能，Ni在Al中的共晶成分点较其他常见过渡族元素更高，其铸件在热管理材料领域具有可观的应用潜力。研究了微量添加Fe元素对Al-5wt% Ni合金的微观组织、导热系数、力学性能和流变行为的影响。结果表明，Al-5wt% Ni中添加0.1wt% Fe元素可实现α-Al晶粒的显著细化，（α-Al+Al3Ni）共晶组织球化且第二相分布更为均匀。当Fe元素添加量在0.1wt%时，Al-5wt% Ni合金导热系数和力学性能同步提升,导热系数由211.4 W/（m·K）提升到218.8 W/（m·K），抗拉强度由132.5 MPa提升到170.9 MPa。通过高温熔体库埃特粘度仪表征合金熔体流变行为，发现添加0.5wt% Fe元素在Al-5wt% Ni合金中会导致该液态熔体粘度上升，但645℃时其剪切稀薄特性更强。

• 18CrNiMo7-6合金钢的动态本构参数确定

  徐广涛, 卢凤强, 吴少洋, 罗健,

  为了弥补18CrNiMo7-6合金钢动态力学性能及动态本构模型研究的不足，采用MTS伺服疲劳试验机、基于DIC的高温拉伸试验系统以及分离式霍普金森压杆（SHPB）装置，获取了该材料在不同应变率、温度下的应力-应变关系。结果表明：18CrNiMo7-6合金钢具有明显的应变率强化效应和温升软化特性。选用Johnson-Cook（J-C）本构模型描述18CrNiMo7-6合金钢的动态力学性能，基于试验数据，标定了该材料的J-C模型参数，并通过SHPB试验的有限元模拟验证了所得参数的可靠性。以应变硬化项和应变率强化项耦合的形式对J-C本构模型进行修正。修正后的模型与试验数据吻合程度更高，可为实际工程中的数值模拟问题提供参考。

• 高密度脉冲电流处理对6N01铝合金组织和性能的影响

  王贯盈, 孙卓彬, 梁永梅, 彭珍珍, 梁志敏,

  探讨了电流密度对6N01铝合金晶粒、拉伸性能、硬度和强化相的影响。结果表明，试样经150、200、250 A/mm2的脉冲电流处理后均发生晶粒细化，电流密度为200 A/mm2时，晶粒的细化效果最好。随着电流密度的增大，6N01铝合金塑性逐渐增加，强度和硬度逐渐下降。电流密度为250 A/mm2时，原始态的伸长率由12.3%增长至13.6%，屈服强度由254.6 MPa降至117.3 MPa，抗拉强度由286.3 MPa降至190.9 MPa，硬度由87 HV降至53 HV。电流密度和处理时长均对Portevin-Le Chatelier（PLC）效应存在影响，电流密度越大或处理时长越长，PLC效应越显著。高密度脉冲电流处理可导致强化相快速溶解，且溶解程度随电流密度的增加而增大。

• 碳微合金化对低成本钛合金组织及力学性能的影响

  王志天, 相志磊, 马小昭, 韩竟俞, 陈子勇,

  研究了碳含量对α+β型低成本钛合金Ti-4.5Al-3.5Zr-2Fe微观组织、室温力学性能的影响。结果表明:碳元素的引入细化了原始β晶粒，导致铸态凝固组织由魏氏转变为网篮组织。当碳添加量为0.1wt%～0.3wt%时，TiC相由细小近等轴状变为短棒状和长条状。980℃热轧后，合金强度提升，塑性最高可达15%，力学性能明显改善。这是由于轧制过程中组织破碎晶内大量位错塞积，通过EBSD织构分析发现随着碳含量增加，织构强度减小，TiC相为α相的再结晶提供了形核质点。其中Ti-4.5Al-3.5Zr-2Fe-0.1C合金在室温下表现出良好的强度和断裂伸长率匹配。

• 不同碳含量伪共析钢温轧组织与力学性能研究

  吝冉, 郝义兵, 冯运莉, 杜金亮,

  通过SEM和拉伸实验研究了不同碳含量伪共析钢温轧后的组织与力学性能。结果表明：热水淬火后的伪共析钢中的铁素体随碳含量的增加而减少，珠光体含量增加。经500℃温轧后，35和45钢中的铁素体沿轧向呈长条状分布，而55钢中铁素体则为断续条带状分布。并且55钢中渗碳体破碎程度也最大，渗碳体分布也最为弥散，45钢中相较于35和55钢渗碳体破碎程度最小。随着碳含量的增加，钢的强度升高，塑性降低，屈服强度最高的55钢可达1308 MPa，总延伸率最高的35钢可达6.4%。但是就综合性能而言，45钢的强塑比最佳，其性能甚至达到了低合金钢的水准。

• Al/Cu复合材料的制备与性能优化

  张利军, 张晓波,

  采用电沉积工艺结合两次热轧工艺制备Al/Cu复合材料，对冷轧态变形后Al/Cu复合材料和时效后冷轧态Al/Cu复合材料的微观组织、室温拉伸性能和断口进行分析。结果表明，冷轧态Al/Cu复合材料界面结合良好，Cu以颗粒形式存在，时效后颗粒均匀分布在铝基体中，但时效温度为150℃和180℃时，组织中出现了微裂纹；冷轧变形后Al/Cu复合材料的力学性能有显著的提高，对冷轧态复合材料进行时效处理后得到，随着时效温度的升高，复合材料的强度明显下降，但80℃-10 min时效后复合材料的强度下降较小，说明此时Al/Cu复合材料中过饱和固溶体的析出弥补了位错的消失，使得复合材料强度得以保持。

• AlSi10P/7075铝基复合材料的微观结构和阻尼性能研究

  王一博, 江鸿杰, 刘崇宇, 黄宏锋, 秦芳诚, 张平,

  采用搅拌摩擦加工技术制备AlSi10P/7075铝基复合材料，并对其微观组织、力学性能和阻尼行为进行研究。结果发现，AlSi10合金增强颗粒在复合材料基体中分布均匀，部分增强颗粒被破碎为细小颗粒；铝基复合材料中存在α-Al、Si和MgZn2物相，且没有发生界面反应；AlSi10P/7075铝基复合材料最大抗拉强度为391 MPa，比铝基体低14%，其断裂方式为韧性断裂；AlSi10P/7075铝基复合材料的阻尼性能优于7075铝基体的；在360℃时，AlSi10P/7075铝基复合材料的内耗值为0.131，比7075铝基体的高21%，AlSi10P/7075铝基复合材料的储能模量低于7075铝基体的。

• TiB含量对真空热压烧结制备汽车用钛基材料性能的影响

  方新祥, 袁翔,

  为了获取钛基材料中TiB优选含量，研究和分析了TiB含量对汽车钛基材料性能的影响。在钛基材料试样中添加不同含量的TiB增强体颗粒，采用真空热压烧结制备了不同TiB含量的汽车钛基材料试样，并进行了试样室温拉伸性能和高温氧化性能的测试与分析。结果表明：当TiB含量由0.5vol%增至13vol%，试样拉伸性能和高温氧化性能均先提高后下降。当TiB含量为0.5vol%～8vol%时，试样拉伸断口为准韧性断裂；当TiB含量为10.5vol%和13vol%时，试样的拉伸断口均为准解理断裂。TiB含量优选为8vol%时，此时，试样的抗拉强度为1103 MPa、断后伸长率为19.36%，经600℃×24 h高温氧化后，单位面积氧化增重为6.3 g/cm2。

• 多孔氧化铝颗粒对铝基复合材料弹性模量的影响

  崔岩, 黄植, 曹雷刚, 杨越, 刘园,

  选用平均粒径70 μm的多孔氧化铝颗粒作为增强体，采用无压浸渗法制备Al2O3p/Al复合材料，研究多孔Al2O3颗粒对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明，复合材料多孔氧化铝体积分数、抗弯强度和弹性模量分别为30.27vol%、317.31 MPa和137.32 GPa。有限元分析表明，相同体积分数致密氧化铝颗粒对应的复合材料弹性模量仅为106.58 GPa，采用多孔氧化铝可以在不增加增强相体积分数的前提下提升材料的弹性模量。

• 基于正交综合平衡法的CoCrFeMnNi高熵合金等离子熔覆工艺参数优化

  魏仕勇, 彭文屹, 鲍蓉蓉, 赵文超, 康依凡, 陈斌,

  采用正交试验优化了等离子熔覆工艺参数，并在Q235钢基体上制备了CoCrFeMnNi高熵合金涂层。利用XRD、SEM、EDS以及显微硬度计等分析优化后熔覆层组织和性能特征。结果表明，工艺参数对熔覆层稀释率影响程度依次为熔覆速度、弧电流和送粉气流量，对熔覆层显微硬度影响程度依次为弧电流、熔覆速度和送粉气流量。综合极差和熔覆层宏观形貌分析，得到最优工艺参数组合为：弧电流70 A，熔覆速度7 mm/s，送粉气流量8 L/s。在此工艺条件下，熔覆层表面无裂纹，熔覆表层主元素分布均匀，物相主要由类Ni型简单结构的FCC相组成；熔覆层稀释率为17.86%，熔覆层表面显微硬度分布比较均匀，而截面显微硬度受组织结构影响呈梯度变化。

• 热喷涂-感应熔焊制备镍基合金涂层的组织与电化学腐蚀分析

  曲作鹏, 张贝贝, 王磊, 田欣利, 王永田, 赵祎璠, 王海军,

  采用超音速火焰喷涂在20G钢表面制备了NiCrBSi系自熔合金涂层，随后采用高频感应重熔技术对表面涂层进行了重熔处理。为了研究镍基涂层的耐腐蚀性能，用锅炉常用钢20G作为对照，用电化学测试方法，结合X射线衍射仪（XRD）、能谱分析仪（EDS）等分析技术对涂层的物相组成、成分分布及腐蚀参数等进行了分析。研究表明，感应熔焊技术制备的镍基自熔合金涂层组织较为致密，经感应重熔后，消除了涂层中的层状结构，涂层与基体之间形成冶金结合；与20G相比，制备的镍基涂层具有较低的腐蚀电流密度和较高的极化阻抗，说明镍基涂层作为保护层显著提高了20G的耐蚀性能。

• 基材预热对钴基合金激光熔覆层组织与性能的影响

  杨文斌, 李仕宇, 肖乾, 陈道云, 张博, 夏金龙, 王溯,

  采用Co基合金粉末在基材（ER9车轮材料）未预热和预热200℃下分别进行激光熔覆，通过光学显微镜（OM）、扫描电电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）及维氏硬度计，研究了预热对熔覆层组织结构、元素/物相组成及硬度变化的影响规律。结果表明：基材未预热和预热处理后熔覆层组织主要由γ-Co、Cr23C6相构成，但基材预热可提高γ-Co衍射峰强度。基材预热可以获得无裂纹的熔覆层，但晶粒尺寸有所增大。基材未预热和预热处理后熔覆层的硬度平均值分别为464.2、329.8 HV，均高于基材的硬度（293.2 HV）。

• 激光表面重熔Al-17Si合金组织与耐磨性研究

  陈德旭, 张艳, 李涛, 吕红生, 张静,

  对Al-17Si合金进行激光表面重熔处理，研究激光功率和扫描速度对合金组织变化和摩擦磨损性能的影响。研究结果表明，Al-17Si表面重熔层厚度随激光输出功率增大而增大，随扫描速度增大而减小；初晶Si尺寸随激光输出功率增大明显减小，随扫描速度增大略有增大；摩擦磨损系数和磨损量随激光输出功率增大而减小，随扫描速度增大而增大。当前实验条件下，激光表面重熔Al-17Si合金最佳工艺参数为输出功率250 W、扫描速度600 mm/min。

• 纳秒激光诱导超疏水316L不锈钢表面的制备及其耐腐蚀性能研究

  王帅, 于世胜, 于庆华, 申云磊, 陈列, 刘顿,

  为改善316L不锈钢在海洋环境中的耐腐蚀性能，采用纳秒光纤激光对试样表面进行刻蚀，该方法能制备得到接触角大于160°，滚动角小于3°的超疏水不锈钢表面。白光干涉仪和SEM扫描电子显微镜的结果表明，增大激光功率不仅会提高试样表面的粗糙度，还会形成明显的微米级的条状突起/凹坑结构和球状结构，这为超疏水表面的建立提供了结构支撑。未处理的316L不锈钢表面的腐蚀电流密度为1.316×10-6 A·cm-2，而使用100 W的激光功率制备的超疏水试样表面的腐蚀电流密度为1.349×10-7 A·cm-2，缓蚀效率为89.75%，表明所制得的不锈钢表面具有良好的耐腐蚀性能。

• 水蒸气对GH3600合金高温氧化行为的影响

  李宁, 马赛, 秦春, 李涌泉,

  研究水蒸气对GH3600合金高温氧化行为的影响。采用热重分析仪完成合金在900℃不同水蒸气含量空气中24 h的高温氧化试验。对氧化试样的氧化膜表面形貌、横截面微观结构及元素分布进行了分析。结果表明：在所有试验条件下形成的氧化膜均由外层的NiO和内层的Cr2O3组成。在氧化环境中加入水蒸气可明显改变氧化过程的动力学和氧化层结构。

• 预置工艺参数对铜基自润滑复合材料熔覆层的影响

  缪喆宇, 高义民, 王怡然, 李文博, 施庆峰, 亓云飞,

  道岔滑床板是轨道交通线路的重要部件之一，其正常工作是列车运行安全的基本保证。目前我国的滑床板采用Q235钢，需要人工定期涂油养护，该方法受服役环境影响明显，成本大，同时存在污染环境、操作安全等隐患。拟选用具有耐磨耐蚀性能良好的铜基自润滑材料，使用不同的预置法工艺进行试样制备与熔覆实验，对床板进行表面强化。对比预置法制备的试样情况与熔覆性能，最终获得适合的预置法工艺以及相应的工艺参数。

• TC4钛合金激光熔覆高熵合金的温度场数值模拟

  王世清, 史冰园, 金峰,

  采用软件模拟在TC4基体上激光熔覆AlCoxCrFeNixTiB高熵合金粉末温度场分布情况，得到了恒定熔覆速率不同熔覆功率下的温度分布云图和同一节点温度热循环曲线、温度变化速率曲线，计算出模拟所得熔池宏观形貌几何尺寸，并完成了实验验证。结果表明：其他条件不变时，激光熔覆功率由1000 W增至1300 W时，熔覆最高温度从1892.6℃增至2278.1℃，实验熔池宽度由3.36 mm增加到3.84 mm，增加了14.28%；基材熔化深度由0.65 mm增加到1.01 mm，增加了55.38%。在功率P=1300 W、进给速度V=5 mm/s时，得到了最佳熔池形状。

• Y2O3对316L不锈钢激光熔覆层耐磨性和耐蚀性的影响

  贾升, 张帆, 边兰, 杨德林, 张广顺, 王茜, 张峻巍,

  采用半导体激光器在316L不锈钢基体表面熔覆不同质量百分比Y2O3的316L不锈钢粉末。采用金相显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对熔覆层的组织和物相成分进行分析，同时对熔覆层的耐蚀性和耐磨性能进行试验。结果表明：该熔覆层由γ-(Fe,Ni)固溶体和CrFe7C0.45碳化物等物相组成，熔覆层从上到下依次分布着等轴晶、柱状晶和平面晶。Y元素主要在晶界处偏聚，少量弥散分布在晶内。添加Y2O3能明显提高316L不锈钢熔覆层的耐蚀性和耐磨性，但是添加Y2O3超过一定含量对熔覆层的耐蚀性和耐磨性的强化效果降低。

• 试样遮挡方式对316 L钢离子碳氮共渗渗层均匀性及防腐性能的影响

  罗建东, 李冉, 林育周,

  为了改善离子碳氮共渗（PNC）过程中的边缘效应，研究了316L钢在同一工艺条件下常规离子碳氮共渗（R-PNC）、试样有部分遮挡下碳氮共渗（PC-PNC）、试样在完全遮挡下碳氮共渗（CC-PNC）时，渗层的均匀性及耐蚀性。利用光学显微镜（OM）、原子力显微镜（AFM）、CHI660E型电化学工作站等对渗层结构及耐蚀性能进行了表征。结果表明：R-PNC时，渗层边缘效应明显，试样中心无渗层，耐蚀性较差；PC-PNC时，渗层的均匀性及耐蚀性得到改善，但试样中心仍有无渗层点；CC-PNC时，试样渗层厚度显著增加，边缘效应基本消失，耐腐蚀性比PNC及PC-PNC大幅提升。遮挡方式可改变渗镀过程中试样表面的电场分布、离子运动方向与离子能量等，从而改善渗镀中存在的边缘效应。遮挡板与渗镀面之间的间距为8～10 mm时，有良好的渗镀效果，最佳遮挡间距为8 mm，优化工艺已获得生产应用。

• 时效强化X-750镍基合金低周疲劳性能计算及寿命预测

  屈华鹏, 张宏亮, 王留兵, 冯翰秋, 吴冰洁, 陈海涛, 郎宇平, 宋丹戎, 许斌,

  研究了核反应堆堆内弹簧用0Cr15Ni70Ti3AlNb（X-750）镍基合金材料时效强化状态下在室温至650℃范围内的低周疲劳性能，并采用Manson-Coffin和郑修麟本构关系式对疲劳性能数据进行了计算和分析。结果表明：与M-C经典关系式相比，在室温、350、500和650℃条件下，郑修麟关系式获得了更高的拟合一致性，采用该关系式对X-750合金疲劳寿命的预测精度相对更高。

• 均匀化热处理对选区激光熔化GH4169合金不同成形方向组织和力学性能的影响

  周标, 黄帅, 张学军, 郭绍庆,

  采用激光选区熔化技术成形GH4169试样。研究了与基板平行的x-y成形方向、与基板垂直的z成形方向以及与基板成45°成形方向的试样，且采用了3种热处理制度：标准固溶+时效，及真空状态下分别在1040、1100℃下保温1.5 h均匀化处理后再进行标准的固溶+时效处理。研究了不同成形方向及不同热处理状态对试样微观组织及拉伸性能的影响。结果表明：与基板平行的x-y成形方向的增材试样为细小的“胞状”晶粒结构，与基板垂直的z方向成形试样的微观组织为柱状枝晶结构，与基板成45°方向的成形试样微观组织中有胞状晶和柱状晶。经过均匀化处理的GH4169合金，组织缺陷可在一定程度上得以消除，有利于提高激光选区熔化增材GH4169合金试样的综合力学性能。

• 镁处理船板钢热循环过程中组织的细化机制研究

  李明达, 孙立根, 马振云, 王博, 雷鸣,

  为了研究镁处理船板钢在热循环过程中组织细化的机制以及第二相粒子析出的规律，采用高温激光共聚焦显微镜（CLSM）对镁处理船板钢的热循环过程中显微组织的变化进行动态原位观察，并通过扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和金相显微镜（OM）研究不同冷却速率下诱发IAF的夹杂物演变规律。并从错配度的角度，分析IAF在夹杂物上的形核机制。结果表明：试验条件下，镁处理试验钢中的钉扎粒子能够有效抑制奥氏体晶粒的粗化，并且在降温阶段，钢中夹杂物能够诱发出IAF，有效细化组织。对于试验钢而言，降温速率为5℃/s时，夹杂物对IAF的诱发效果最佳。能够诱发IAF的夹杂物的核心是在钢液脱氧合金化过程中形成，夹杂物表面的MnS是在焊接热循环过程中二次析出附着于复合夹杂物表面，这也从理论上验证了夹杂物的扫描电镜分析结果。

• 加热工艺对含Nb共析钢轨钢奥氏体化及固溶行为的影响

  杨大巍, 邓勇, 董雪娇, 李晓煜,

  研究了不同加热温度、不同Nb含量对共析钢轨钢奥氏体化过程及晶粒尺寸变化的影响，计算了NbC平衡固溶于奥氏体固溶度积公式，采用SEM和EDS分析了含Nb未溶第二相分布位置和形貌。结果表明，1150℃以下，Nb含量对奥氏体晶粒尺寸影响显著，且成线性增长；在1250℃以内，Nb含量的增加对奥氏体晶粒尺寸的影响不显著；修正得到NbC平衡固溶于奥氏体固溶度积公式；不同加热温度下含Nb不溶相的位置和形貌存在差异，在1150℃以下，NbC多分布在奥氏体晶界处，形貌为不规则长条状；在1250℃加热温度下，NbC+微量TiC颗粒少量分布在奥氏体晶界处，大多数分布在晶内，形貌多为较规则菱形或方块状。

• 深冷次序对75Cr1合金钢显微组织、力学性能和耐磨性的影响

  杨境华, 孔令男, 陈志国, 魏祥,

  探讨了深冷次序对75Cr1合金钢显微组织、硬度、抗拉强度和冲击韧性以及耐磨性的影响。结果表明，淬火后立即进行深冷+回火处理，较先回火后深冷处理所获得铁素体尺寸更加精细，细小碳化物数量更多。此外，淬火后立即进行深冷+一次回火处理的力学性能显著优于其它工艺的力学性能，其硬度为471.5 HV，抗拉强度为1360.5 MPa，冲击韧性为16.2 J/cm2。深冷次序不改变75Cr1合金钢的磨损失效机制，都是磨粒磨损和粘着磨损混合机制，但淬火后立即进行深冷+一次回火处理的耐磨性最好，其平均摩擦系数为0.84，磨损率为6.52×10-5 mm3·（N·m）-1。

• 某内穿插HDPE修复集油管线爆裂失效分析

  肖雯雯, 王震, 刘冀宁, 张菁, 龚秋红,

  针对某内穿插HDPE修复集油管线在扫线打压作业过程中发生爆裂失效的现象，通过宏观分析、理化性能测试、扫描电镜、X射线能谱及X射线衍射等手段，研究了该管段失效的原因。结果表明，该管材化学成分、金相组织、屈服强度和拉伸强度均符合标准要求，但因为服役老化，引起塑性明显低于标准材料。尽管进行了内穿插HDPE修复，管道的内外腐蚀造成管壁明显减薄，承压极限仅为5.3 MPa，扫线打压过程中因下游堵塞，造成了爆裂失效。