针对变形量达86%的锻造Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd(原子分数,%)合金,对其进行热处理获得近层片组织,研究变形合金及其近层片组织的微观组织特征,并进行了室温、700℃和800℃拉伸实验.组织观察发现,近层片组织由层片团、分布于层片团界的β相以及弥散分布于基体的椭圆状Gd析出物组成.层片团的平均尺寸为40μm,层片组织、β相和Gd析出物的体积分数分别为93.73%、5.25%和1.02%.拉伸结果显示,室温下合金试样的平均抗拉强度为865MPa,平均延伸率可达4.17%,700℃时其平均抗拉强度和延伸率分别为643MPa和22%.Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd合金不仅具有与高β相TiAl合金相当的塑性变形能力,且室温塑性也得到显著提高,这主要归因于β相体积分数的下降和Gd化合物对微观组织室温塑性的贡献

对急冷凝固镍基高温合金松散粉末热等静压成型合金中亚稳碳化物及其相间反应进行了研究.随着热处理温度的升高,粉末中合金元素的分布逐渐均匀化,但枝晶间MC能在较高的温度下保持稳定,使Ti和Zr在该处仍有较高含量.原始粉末中枝晶间主要分布着块状和花状的MC型碳化物,在预热处理过程中粉末枝晶间块状碳化物分解,发生M23C6和M6C的析出反应,而花状碳化物的成分及形貌则保持相对稳定.成型合金残余枝晶间分布的碳化物主要由块状M6C和MC及花状MC组成,形变再结晶可以促进枝晶间碳化物的溶解

利用新型全息动光弹,以南芬矿高台阶靠帮控制爆破的现场参数为实验模拟基础,研究了两预裂孔间应力波迭加的动态变化过程。在两炮孔均实行孔底和孔口同时起爆(四起爆点),并对孔底进行加强装药条件下,获得了不同时刻的等差条纹图。发现沿炮孔方向应力波分布有很大不同,提出了初始P波与后出现的S波迭加形成的波是所有波中最重要的部分。研究表明,孔底加强装药是深孔孔底产生预裂效果的关键因素,孔底连线上应力场强度不受端部效应影响

采用扫描电镜、透射电镜及其附带的能谱仪和碳复型萃取技术等多种手段研究了不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒显微组织、枝晶间合金元素偏析和析出相.发现Hf含量可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例,粉末的快速凝固组织形态主要取决于冷却速率和固液界面前沿温度梯度与长大速度的比值.不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒中,Nb、Ti、Zr和Al均富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni均富集于枝晶轴.当Hf质量分数为0.3%时,Ti、Nb、Zr、Hf等强碳化物形成元素的枝晶偏析程度最小.在快速凝固粉末颗粒中,Hf对氧含量比碳含量更敏感,优先形成更稳定的氧化物HfO2

对氢致钢内部疲劳裂纹的萌生和扩展进行了数值模拟.首先用有限元法分析了氢在疲劳载荷作用下向钢中缺陷处扩散富集的过程,然后计算得到氢含量分布结果.根据夹杂理论将氢富集区视为在缺陷附近分布的弹性夹杂,用有限元法计算得到的氢含量场求出夹杂处的应力强度因子,进而建立疲劳裂纹萌生和扩展的判据.比较了在不同加载条件下氢致疲劳裂纹萌生和扩展的规律.用梯形法修正了Sofronis和McMeeking的瞬态扩散有限元公式,发现用梯形法可以缓解加载初期较高的浓度梯度和应力梯度引起的计算结果震荡的情况,这对于计算开裂判据是十分重要的.最后讨论了提高模拟精度和改进模型的方法

研究了铁尾矿高温改性处理对钢渣体积稳定性和胶凝性能的影响,结合X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析等测试方法,对改性钢渣的矿物组成和微观形貌进行了分析.发现铁尾矿的高温改性显著降低了钢渣中游离氧化钙(f-CaO)的含量,提高了钢渣胶凝性能.铁尾矿掺加质量分数为20%和处理温度为1250℃时,钢渣中f-CaO的质量分数由4.84%降低至1.82%,降幅达到62.4%,28d活性指数比原始钢渣体系提高5.6%.铁尾矿掺量由10%增加至30%时,改性钢渣中相继出现镁蔷薇辉石、镁黄长石和钙镁辉石等硅酸盐矿相.高温改性过程促使RO相分解,RO相中的FeO转化为磁铁矿相(Fe3O4)

分别采用解剖、总氧分析(T[O])、原位统计分析、金相显微镜统计分析和小样电解实验研究了16.8 t高压锅炉管钢P12铸锭中夹杂物的分布.发现在铸锭的上中部存在夹杂物数量较低的负偏聚区域,而在中心及尾部中心部位存在夹杂物数量较高的正偏聚区域.为了表征夹杂物的偏聚程度,提出了夹杂物偏聚指数的新概念.总氧分析和原位统计分析结果表明铸锭中下部氧化物夹杂物偏聚指数达到1.4~1.6,而在上中部氧化物夹杂物的偏聚指数为0.5~0.7.金相统计分析和小样电解实验可同时分析钢中氧化物和硫化物等夹杂,其分析结果表明铸锭上中部夹杂物的偏聚指数为0.7~0.8,铸锭中下部夹杂物的偏聚指数为1.15~1.35.铸锭中心及锭尾中心区域氧化物夹杂平均尺寸明显大于其他区域,表明大夹杂物在上浮过程中被结晶雨捕获并沉降到底部是铸坯中下部夹杂物偏聚的主要机制

为了进一步研究20CrMo合金钢在生产过程中夹杂物的演变机理，实现对钢中非金属夹杂物的合理控制，保证生产顺行，提高产品力学性能，针对“BOF→LF→RH→钙处理→连铸→热轧”工序生产20CrMo合金钢全流程中非金属夹杂物的演变规律进行了研究。在LF精炼及RH精炼加钙前钢中非金属夹杂物含有70%以上的Al2O3。钙处理后，由于过量的钙加入到钢液中，夹杂物中CaS质量分数迅速增加至59%，Al2O3质量分数降低至21%。在连铸过程中由于二次氧化的发生，夹杂物转变为CaO?Al2O3，其中含有50%的Al2O3、39%的CaO和10%的CaS，并且夹杂物平均尺寸增加。在钢的冷却和凝固过程中，CaO质量分数降低至5%，CaS质量分数增加至57%，钢中夹杂物转变为Al2O3?CaO?CaS的复合夹杂物，同时含有少量大尺寸的CaO?Al2O3夹杂物。在钢的轧制过程中，夹杂物中CaO含量进一步降低，CaS含量增加，夹杂物平均尺寸增加，形成了CaO?Al2O3与CaS黏结型的复合夹杂物与Al2O3?CaS复合夹杂物。对CaO-Al2O3与CaS黏结型的复合夹杂物的形成原因进行了讨论

基于全尾砂絮凝过程中絮团弦长的测定，分别研究絮凝和沉降两个过程：首先以絮团平均弦长为指标研究不同絮凝条件下全尾砂絮凝行为，再以固液界面初始沉降速率为指标分析不同絮凝全尾砂料浆的沉降行为。探明了不同絮凝条件下全尾砂尺寸演化规律，全尾砂均快速絮凝形成絮团，絮团的平均弦长增长达到峰值后随着剪切时间逐渐下降，直至达到稳定状态。发现全尾砂絮团的平均弦长与絮凝全尾砂料浆固液界面的初始沉降速率随着不同的絮凝条件而不断改变，确定了在本文研究范围内的最优絮凝条件：Magnafloc 5250絮凝剂，全尾砂料浆固相质量分数10%，絮凝剂单耗10 g·t?1，絮凝剂溶液中絮凝剂质量分数0.025%，剪切速率94.8 s?1。最优条件下絮凝过程中絮团平均弦长峰值为620.63 μm，絮凝结束时絮团平均弦长为399.57 μm，絮凝全尾砂料浆固液界面初始沉降速率为4.61 mm·s?1。初步建立了适用于本文全尾砂的基于絮团平均弦长的固液界面初始沉降速率模型，固液界面初始沉降速率随着絮团平均弦长的增加而增加，为实际生产中控制全尾砂絮凝沉降参数以及设备结构优化、提高全尾砂料浆的絮凝沉降效率提供参考

为探索多火次等温锻造对新型粉末高温合金晶粒细化的影响, 本文对实验合金进行了每火次变形量40%左右的三火次等温锻造, 采用商用有限元软件DEFORM 2D模拟锻造过程中的等效应变分布图, 采用电子背散射衍射技术对各火次后的锻坯进行显微组织观察和分析.研究表明: 等温锻造过程中, 锻坯轴向剖面大致分为三个区域, 位于上、下两端面附近的Ⅰ区变形量最小, 位于两侧附近的Ⅱ区次之, 位于剖面中心的Ⅲ区变形程度最大.经过三火次等温锻造后, 锻坯Ⅱ、Ⅲ区再结晶充分, 获得等轴细晶组织, 平均晶粒尺寸2~3 μm.然而Ⅰ区形成再结晶不完全的\项链\组织, 在变形晶粒周围分布大量细小的再结晶晶粒, 变形晶粒内小角度晶界含量较多, 位错密度较高.通过对三火次后的锻坯进行合适的热处理, Ⅰ区\项链\组织得到细化, Ⅱ、Ⅲ区组织发生晶粒长大, 整个盘坯为较均匀的细晶组织, 平均晶粒尺寸为6~8 μm