本文研究了锰矿直接合金化过程中锰氧化物与钢液间的作用。碱度和钢中含硅量是影响还原反应的主要热力学因素,无论是FeSi还是SiC作还原剂,锰的还原速度均处于10-5mol Mn/s·cm2数量级。但SiC的溶入速度对还原过程有影响,反应5~15min基本趋于稳定,SiC作还原剂时,还原反应的表观反应级数开始为1,而后有所升高

以液态合金的多相结构模型为基础,对电脉冲作用下高硅铝合金熔体结构变化进行了热力学分析,并研究了电脉冲作用下Al-22%Si合金凝固组织的显微硬度以及凝固相变点的变化.实验结果表明,电脉冲促进了呈\胶体\状态存在的Si粒子在Al-22%Si合金熔体中的分解,提高了熔体的均匀程度,部分消除了来自Si原料的遗传性;电脉冲孕育处理提高了Al-22%Si合金熔体的过冷能力,增加了Si粒子在基体组织中的过饱和度,提高了基体的显微硬度;Al-22%Si合金基体显微硬度值的变化显示熔体对于电脉冲频率的响应比较敏感

海洋工程用特厚板钢通常要求具有良好的淬透性,合理设计此类钢化学成分是改善其淬透性的主要方法之一.传统钢成分设计大多以实验为主,耗费巨大.本文以热力学计算软件Thermo-Calc和材料性能计算软件JMat Pro为工具,采用计算、预测与实验相结合的研究模式,对含B微合金化特厚板钢进行成分优化,以期获得高淬透性能.使用Thermo-Calc计算了B微合金化钢的热力学平衡析出相.通过对析出相的析出温度、析出量及相间关系分析,阐述了此类钢的成分设计原则,给出了可获得高淬透性的B微合金化钢的设计成分.采用JMat Pro对设计钢淬透性进行预测,预测结果很好地说明了设计钢成分的合理性.经过淬透性实验和化学相分析,进一步肯定了优化设计结果.理论计算与实验结果表明高铝含量有利于改善硼微合金化钢淬透性

利用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析对采用真空感应熔炼和保护气氛电渣重熔双联工艺生产的617B合金电渣锭进行组织分析、析出相和元素偏析情况研究.依据残余偏析指数模型通过Dictra热力学软件计算提出七种不同的均匀化制度，并结合均匀化后的组织分析和热模拟压缩试验，确定了617B合金的最终均匀化制度.结果表明：经双联工艺生产的617B合金电渣锭中存在枝晶和元素偏析，其中Mo和Ti是主要的偏析元素；电渣锭组织的晶内存在较多的块状碳化物，表现为多种碳化物共生生长.经过1210℃保温48h均匀化处理后，枝晶和元素偏析基本消除，晶内的块状碳化物部分溶解，且均匀化后的合金表现出良好的塑性

利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱分析(EDS) 并结合热力学及动力学计算结果对采用真空感应熔炼和电渣重熔二联工艺生产的GH5605合金电渣锭的枝晶形貌、元素偏析和析出相进行分析.探索了合金的高温扩散退火制度并结合差示扫描量热仪(DSC) 和热压缩模拟实验分析高温扩散退火前后的合金特征.结果表明: GH5605合金中的枝晶和元素偏析情况较轻, 主要偏析元素是Cr和W并在枝晶间处偏聚, 电渣锭中的主要析出相包括奥氏体、晶界M23C6以及晶内和晶界处的奥氏体与M23C6板条状共晶相.经1210℃/8 h扩散退火处理后枝晶和元素偏析基本消除, 共晶相基本回溶

基于原子和分子共存理论建立计算Al-Ti二元合金系结构单元质量作用浓度的热力学模型.利用文献报道的2073、2173和2273 K下Al-Ti二元系的活度计算了生成Al3Ti、AlTi和Al11Ti5反应的平衡常数,并进一步得到其标准摩尔吉布斯自由能的表达式.使用文献报道的不同温度下Al-Ti二元合金系全浓度范围内组元Al和Ti的活度aAl和aTi与原子和分子共存理论定义的质量作用浓度NAl和NTi进行比较.结果表明:在Al-Ti二元合金熔体全浓度范围内计算得到的质量作用浓度NAl和NTi与文献报道的活度符合很好.同时,计算得到的Al-Ti二元合金系中结构单元Al3Ti和Al11Ti5的平衡物质的量与其质量作用浓度的关系呈\棒状\,而结构单元AlTi的平衡物质的量与其质量作用浓度的关系呈\纺锤\形

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对R5系泊链钢在400~1600℃存在的平衡析出相进行了热力学计算,并讨论了合金元素对平衡析出相的影响.结果表明,R5系泊链钢中平衡析出相主要为M23C6、M6C、MX和AlN,其中M为Cr、Fe、Mn、Mo、Nb、Ni和V等,X为C、N和空位Va等.在此基础上讨论了合金元素C、Cr、Mo和Nb对M23C6相、M6C相及MX相的平衡摩尔含量和平衡析出温度的影响,优化了新型R5系泊链钢的合金体系及热处理工艺,提出新型R5系泊链钢的最佳热处理工艺为920±30℃淬火和600±30℃回火,其中金属元素Mo的质量分数以0.45%为佳

含铝低密度钢由于其较好的综合力学性能和低密度特征引起结构钢领域研究人员的广泛关注.本文利用ThermoCalc热力学计算软件结合TCFE 7数据库,计算中锰中铝含量Fe-Mn-Al-C钢在不同温度的热力学平衡状态,总结其两相区相比例的变化规律,通过平移和修正等处理方法,绘制针对中锰中铝钢合金成分和相设计的类Schaeffler相图.结合马氏体转变温度的计算讨论对应不同合金成分条件下相种类存在可能,并通过已有材料的相比例和相形貌实验结果分析绘制的类Schaeffler相图的准确性和适用性.绘制的Fe-Mn-Al-C类Schaeffler相图可以直观地提供不同合金成分所对应的相比例、相种类等信息,可用于新型含铝低密度钢的合金设计

采用称重法、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了可伐合金(Fe-29Ni-17Co)在模拟现场N2/H2O二元气氛下的氧化行为.可伐合金在1000℃不同露点的N2中氧化的增重曲线表明其氧化动力学遵循抛物线规律.XRD和SEM分析显示了在上述条件下表面氧化物的组成和形貌.通过热力学计算说明可伐合金在现场的N2/H2O二元气氛下氧化时,外界空气会渗入炉内增加氧分压,导致表面氧化物中不可避免存在α-Fe2O3.在露点温度较高和氧化时间较长时,生成α-Fe2O3的数量会超过Fe3O4

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对Nb-Ti微合金化热成形钢的微观组织进行观察,采用Kahn撕裂试验对其韧性和撕裂性能进行了研究,并利用Thermo-Calc热力学软件对其析出行为和析出粒子成分进行分析计算.结果表明,含碳质量分数0.13%的热成形钢在Nb-Ti微合金化后的组织为马氏体,和传统热成形钢(22MnB5)相比其奥氏体晶粒、板条块和板条束都得到细化,并且其抗拉强度达到1500 MPa以上,撕裂强度和单位面积裂纹扩展能分别达到1878 MPa、436 kN·m-1.在950℃奥氏体化时,Nb-Ti合金元素几乎全部以析出粒子形式存在,能有效阻止奥氏体晶粒长大.另外在基体中主要存在两种析出物,一种是尺寸在100~200 nm的Ti (C,N);另一种是纳米级别的钛铌复合碳氮化物,能有效强化基体,提高强度