6-1温度场和热传导的基本概念 6-2热传导微分方程 6-3温度场的边界条件 6-4按位移求解温度应力的平面问题 6-5位移势函数的引用 6-6轴对称温度场平面热应力问题

分别采用X射线衍射、金相显微镜、原子力显微镜和透射电镜等组织表征手段以及室温拉伸和热膨胀系数测试等性能测试方法,对比研究了高温退火、低温时效处理对冷拔Fe-Ni合金丝微观组织演变、拉伸强度以及热膨胀系数的影响.研究结果表明:原始丝材强度高,但是室温热膨胀系数较大;而950℃退火导致晶粒粗化以及位错密度降低,虽然室温热膨胀系数低,但强度不足.相比之下,500℃较低温度的时效处理,能获得最优的强度/热膨胀系数组合(1189 MPa/0.2×10-6℃-1).对Fe-Ni合金丝相应的强化机制以及热膨胀系数的影响因素分别进行了讨论分析,分析结果表明:细晶强化与位错强化是该合金丝的主要强化机制,而热膨胀系数则主要受溶质原子-位错交互作用影响.揭示出,合适的热处理工艺选择对于Fe-Ni合金丝力学性能/热膨胀性能优化具有重要意义

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通过热浸镀法在普碳钢表面成功制备镍基合金涂层.为了提高镍基合金涂层与钢基体之间的结合强度,对镀有镍基合金涂层的基体进行了热处理.研究了热处理前、后结合界面处的显微组织和力学性能.结果表明,与热处理前相比,热处理后界面附近的涂层中析出物长大,界面处存在不连续块状铁的硼化物,界面两侧镍、铁互扩散距离增加,靠近界面的过渡带由5~8μm变为20μm.热处理前、后涂层均由γ-(Fe,Ni)、CrB、Cr2B和Cr3C2等相组成,过渡带相组成为γ-(Fe,Ni)、微量CrB和Fe23(C,B)6.热处理后,显微硬度由界面向涂层内逐渐增加,界面结合强度由140MPa提高到200MPa

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根据热弹性力学理论，建立了渣皮厚度可变的铜冷却壁热-力耦合应力场分布计算模型，从铜冷却壁本体和炉渣-镶砖界面应力分布的角度分析了煤气温度、冷却制度、镶砖材质和炉渣性质等因素对铜冷却壁寿命及挂渣稳定性的影响规律.计算结果表明：煤气温度的升高使铜冷却壁本体应力线性升高，同时挂渣稳定性减弱；铜冷却壁本体应力值及挂渣稳定性均随渣皮厚度增加而呈现先下降后上升的趋势，实际生产中渣皮厚度应维持在30~60 mm之间；冷却水流速的增大会导致铜冷却壁本体应力值小幅上升，但可使挂渣稳定性增强；冷却水温的提升可小幅降低冷却壁本体应力，但会显著降低挂渣稳定性；镶砖热导率的提升和炉渣热膨胀系数的减小均有利于降低铜冷却壁本体应力并增强挂渣稳定性

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采用光纤激光焊接设备对1800 MPa级热成形钢与CR340LA低合金高强钢进行对接激光拼焊，研究了不同激光焊接功率和焊接速度下焊接接头的组织演变规律及热冲压成形性能，并对焊接接头的力学性能和硬度进行了分析。结果表明，3种焊接工艺下激光拼焊原板综合力学性能相差较小，由焊接接头造成的伸长率和抗拉强度的损失均在母材的28.3%和9.1%以内。激光焊接后焊缝区均为粗大、高硬度的马氏体结构；两侧热影响区组织主要为铁素体和马氏体，接头未出现明显的软化区。激光拼焊原板拉伸试样均断裂于CR340LA母材区，距离焊缝12 mm左右，且存在焊缝隆起现象。选取焊接功率和焊接速率分别为4000 W和0.18 m·s?1的焊接试样在高温下进行热冲压成形检测，未出现焊缝开裂，热成形后拼焊板具有良好性能，满足汽车激光拼焊板使用要求，拉伸结果表明，试样断裂位置与未热冲压成形前一致，均位于CR340LA母材区，拉伸过程中，焊缝向高强度母材侧偏移，在弱强度母材侧产生应力集中并缩颈断裂

运用Gleeble-3500热力模拟试验机对700~1200℃温度范围内高锰钢Mn13单独加入钛(质量分数0.10%)、复合添加钛(质量分数0.11%)和钒(质量分数0.20%)后的高温热延性进行测试.采用扫描电镜和X射线能谱分析仪对不同温度下拉伸断裂后试样的断口形貌以及断口处的析出粒子进行了分析.温度-断面收缩率曲线表明在高锰钢中加入0.10%钛后,其断面收缩率出现了一定程度的下降,这表明钛的加入恶化了高锰钢的热延性;在此基础上加入0.20%钒,高锰钢的热延性出现了进一步的下降,即钛和钒的复合加入严重恶化了高锰钢的热延性.利用Thermo-Calc热力学计算软件对单独含钛以及复合含钛钒的高锰钢在700~1600℃存在的平衡析出相进行了计算,计算结果表明Ti (C,N)的平衡析出温度均约为1499℃,远大于其液相线温度,这说明Ti (C,N)在高锰钢的液相中就可以开始析出.扫描电镜-能谱分析结果表明在奥氏体晶界以及三叉晶界处存在大量的Ti (C,N)和(Ti,V) C粒子,这些粒子的出现抑制了动态再结晶的发生,并且加速了晶界附近裂纹的扩展

为了解析出物对经济型双相不锈钢2101热塑性的影响机制,对比了相同工艺下2101和2205双相不锈钢在热变形过程中相界析出物产生的规律.结果表明:2101钢比2205钢的相界处更倾向于产生析出物,促使后续热变形过程中相界产生裂纹,进而影响材料的热塑性.根据热力学相关数据,通过Thermo-Calc和实验测试数据,推导出2101和2205双相不锈钢析出物Cr2N的平衡固溶度公式,计算实验钢中析出物Cr2N的全固溶温度,同时引入Wagner相互作用系数,考虑了Ni、Mn、Mo和Si对固溶度积公式的影响.发现2101双相不锈钢中Cr2N的全固溶温度比2205钢高100℃左右,计算结果和实验结果吻合较好.实际生产过程中必须控制双相不锈钢热轧的终轧温度到全固溶温度以上,否则相界容易产生氮化物析出,影响材料热塑性