工程材料和热处理 1概论 2金属材料的力学性能 3常用的工程材料 4钢的热处理 5表面精饰 6材料的选用原则 7零件的几何精度

系统运用材料物理学、弹性力学、热力学、工程测试技术的理论知识以及有限元数值仿真、实验分析等方法,研究高温应变片热输出误差的影响因素并得出补偿修正模型.首先根据材料电阻温度效应理论及热膨胀理论研究了高温应变片热输出的耦合特性,建立耦合作用下高温应变片的热输出模型,得到了构件、胶层和应变片三者耦合作用下应变片热输出的理论表达式;然后根据材料的电阻温度效应推导出不同栅丝材料的电导率参数,利用有限元仿真得到不同材料栅丝的热输出特性,选择其中的两种栅丝材料作为本文的研究对象得到其在耦合作用下的热输出并与实验数据对比,相对误差小于7%.最后基于理论模型和实验结果,建立了高温应变片热输出补偿模型,补偿修正后结果与理论值误差在9%以内,补偿效果良好

采用热态改质方法可直接将冶金熔渣制备成高附加值材料,从而实现熔渣的\热\\渣\双利用,因此这一方法在熔渣资源化利用领域中已成为研究热点.本文选取熔融钢渣和河沙分别为典型熔渣和改质剂,模拟计算分析在1600℃熔渣内掺入改质剂的过程中改质剂掺量对改质熔渣显热的影响,并对研究结果进行工业试验验证.研究表明：随着改质剂掺入,改质熔渣显热呈现先增加后减小的趋势;随改质剂掺量由5%增加到11%时改质熔渣显热反而增加,当改质剂掺量为11%时改质熔渣显热达到最大.从熔渣显热利用和改质效果综合考虑,改质剂掺量的理论最佳区间为11%~19%.现场试验表明,掺入12%左右的河沙后,改质熔渣流动性好,冷却渣安定性等性能改善显著

对钛/钢组坯进行冷轧预复合成形，将钛/钢预复合板感应加热至热轧温度后单道次热轧成形制备了钛/钢复合板，研究了感应加热温度对钛/钢复合板的界面组织和界面结合性能的影响。结果表明，冷?热轧制复合法制备的钛/钢复合板的界面结合紧密，没有孔洞和间隙。钛/钢复合板由于感应加热和热轧的时间较短（<5 s），钛/钢界面仅有少量硬化层碎块，没有金属间化合物析出。钛/钢复合板的界面Ti和Fe元素扩散层宽度随感应加热温度增大而增大，950 ℃时界面扩散层宽度达到8 μm。在感应加热温度为750 ~ 950 ℃的条件下，钛/钢复合板的界面结合良好

提高带钢层流冷却控制模型的精度,关键是建立精确的对流换热系数与冷却工艺之间的关系.采用有限差分法和反向热传导法,获得了实验条件下钢板表面的对流换热系数及表面温度.研究了不同水流量(0.9~2.1 m3·h-1)对换热系数与表面温度变化规律的影响.在层流冷却过程中,对流换热系数与表面温度呈非线性关系;在距离驻点70 mm内,水流量对换热系数随表面温度变化规律没影响;远离驻点70 mm外,对流换热系数比随远离冲击区驻点距离的增加而减小.采用所确定的换热系数计算得到的温降曲线与实测曲线吻合较好

为了减少高炉冷却壁的铜消耗量,降低单个铜冷却壁的价格,在保证高炉冷却效果的基础上,开发了一种薄型的铜冷却壁.为了测定该薄形铜冷却壁的冷却性能,设计了热态实验进行模拟实验.在未挂渣的情况下,当炉温为1200℃时,冷却壁冷面和热面的平均温度分别为72℃和135℃.当有热冲击的情况下,冷却壁冷面和热面的温度差变化不大.加快流速对降低冷却壁温度影响不大.当热面挂渣时,冷却壁的热流密度急剧降低,而且冷却壁热面温度随炉温变化很小.经过热态实验,薄型铜冷却壁的温度分布和热流密度基本符合高炉实际生产要求

基于国内转底炉直接还原炼铁在起步阶段亟待解决的热工系统问题，分别以系统分析、热模拟实验和数值模拟为手段，对转底炉分段热工参数进行了研究.建立了转底炉冶金模型和热模型（涉及变量83个、参数20个），模拟计算结果表明，每生产1t金属化球团，需铁精粉1213kg，消耗煤粉283kg、煤气615kg.基于转底炉分区域系统分析，分别进行了预热段、加热段、还原段条件下的热模拟实验研究，确定出不同工况下（nC：nO=0.8~1.2）含碳球团于各段的实时还原进度，并依据含碳球团自还原吸热与热工参数的匹配，确定出各段燃料供应参数.使用Fluent模拟软件对分段热工参数进行了验证，结果表明分段热工参数设计合理，能有效实现转底炉的分段职能，为转底炉的优化设计提供了基础

为了研究中国核电主管道铸造不锈钢Z3CN20-09M的热老化,在300、350和400℃下,对Z3CN20-09M进行了长达30000h的加速热老化实验.对不同热老化时间下的样品进行了冲击性能和铁素体纳米硬度测定.以夏比冲击功作为热老化脆化参量,利用拟合的方法得出该材料的热老化激活能为51.962kJ·mol-1.通过热老化因子P得出了用夏比冲击功表示的热老化脆化动力学公式.利用热老化激活能和热老化动力学公式预测了Z3CN20-09M在实际运行温度下服役40a内的夏比冲击功和铁素体显微硬度变化.预测结果表明在运行5a内是该材料韧性迅速下降的时期,随后的运行过程中下降过程趋缓

采用NETZSCH DIL 402C高温热膨胀仪对三种不同化学成分的钢种在30-1150℃温度范围内的热膨胀特性进行了测量，得到线性热膨胀和瞬时线膨胀系数随温度的变化曲线。对实测的热膨胀值进行定量计算和对比分析后发现，钢在加热过程中的线性热膨胀及瞬时线膨胀系数随温度的变化过程可分为室温至相变区、固态相变区和高温奥氏体区三个阶段，每个阶段碳含量对热膨胀的影响程度不同。在整个升温过程中，物理热效应引起的热膨胀占主导作用，不同钢种的物理热膨胀总量基本相同，而相变引起的收缩量大约占整个膨胀绝对变化量的16%，且收缩总量随碳含量的增加而减少，导致最终不同钢种试样的膨胀量不同

在Gleeble-3800热模拟试验机上进行大变形等温压缩试验,研究Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的高温热变形行为和显微组织,分析材料流变应力与变形温度和应变速率的关系,建立热变形过程的本构方程和热加工图.该材料的流变应力随着温度的升高而下降,随应变速率的增加而增加;用双曲正弦函数式可描述其在热变形过程中的流变应力,热变形活化能为487.21k J·mol-1;热加工图显示的适宜加工区间为温度1000-1100℃,应变速率0.1-1 s-1.在热模拟试验基础上进行该钢种锻造工艺的有限元模拟,并结合热加工图分析初锻温度和加工道次对于锻件温度和应变速率的影响,得出适宜的模锻工艺参数为初锻温度1000-1100℃,锻造道次15次