对鞍钢采用氧气顶吹转炉(BOF)冶炼、非调质工艺开发的N80级油井管用钢进行了系统的工艺设计、实验室研究、工业实验及工业生产研究.提出了V、N微合金化取代常规淬火和回火工艺,设计了非调质N80的化学成分,确定了符合鞍钢氧气转炉大规模生产非调质N80的冶炼工艺以及各工序的工艺控制要点,特别是确定了实际工况下氧气转炉终点碳、氧、温度的回归公式以及VD底吹增氮动力学模型等关键工艺要点.连续生产的实测数据分析结果表明:非调质N80冶炼工艺稳定可行,化学成分、冶炼工艺设计合理,力学性能和使用性能均满足API Spec 5CT及油井管生产的特殊要求

采用Thermo-Calc热力学模拟计算与实验相结合的方法,优化设计了一种V、Ta微合金化的低活性F/M钢12Cr3WVTa,经1 050℃水淬及780℃回火后对其显微组织及析出相进行光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察以及能谱分析.实验钢淬火回火后显微组织由回火马氏体和少量δ铁素体相组成,析出相主要为M23C6和MX相(M=V,Ta;X=C,N),其中M23C6主要分布于回火马氏体板条界和相界,而MX弥散析出于回火马氏体板条内以及δ铁素体内.实验钢室温和高温(600℃)拉伸力学性能良好,600℃下材料抗拉强度为507 MPa,屈服强度为402 MPa,满足超临界水冷堆用包壳管的拉伸性能要求

采用真空感应熔炼法制备Cu-6%Ag和Cu-24%Ag,并进行退火和时效处理,观察了合金中析出相与基体的位向关系及界面结构,分析了析出相对合金强化和导电特性的影响.析出相与Cu基体之间具有(100)Cu//(100)Ag及〈110〉Cu//〈110〉Ag位向关系,存在半共格界面,在(111)面上平均每隔9个晶面间距出现一个刃型位错以协调点阵错配.析出相与Cu基体这种特定的位向关系及界面结构能有效地阻碍基体中位错的运动,在产生析出相强化作用的同时几乎不影响合金的电传导行为.随Cu-6%Ag时效时间的延长,析出相数量增多,合金硬度显著上升而电阻率持续下降.时效过程中析出相数量、形态及界面结构是导致合金力学和电学性能变化的主要原因

设计了一种新型1500MPa级Si-Mn-Cr-Ni-Mo多组元系低合金、超高强度工程结构钢,研究了回火温度对直接淬火钢组织与力学性能的影响.结果表明,抗拉强度随回火温度的升高而不断降低,屈服强度随回火温度升高先升高后下降,延伸率和冲击功均随回火温度升高呈现先升高、后降低、再升高的变化趋势.分析认为,回火过程组织演变的物理机制一方面包括板条马氏体和位错亚结构的回复、再结晶软化过程,另一方面包括残余奥氏体的分解与马氏体中过饱和碳的脱溶及析出第2相的强化机制综合作用.250℃回火后,板条马氏体内析出ε碳化物;400℃回火后ε碳化物明显粗化,产生回火脆性;600℃回火后部分析出相在奥氏体中形核,在马氏体基体内长大和粗化,最终形态为近似球形,另一部分析出相在马氏体内形核、生长,呈现椭球形或矩形

以Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr(原子分数,%)气雾化预合金粉末为原料,采用粉末注射成形工艺制备了Ti舢合金材料,研究了该TiAl合金脱脂工艺对脱脂坯碳氧残留量和组织的影响规律及烧结工艺对烧结体显微组织、密度和压缩性能的影响规律.结果表明:在脱脂温度600℃、保温时间为1h和真空脱脂气氛条件下脱除坯体中剩余粘结剂,坯体中残余碳氧含量(质量分数)分别为0.059%和0.12%;脱脂温度从600℃升到1000℃,粉末由枝状组织转变为近γ组织;烧结温度在1410~1450℃,保温时间在1h以内,烧结体可以快速致密化;在1450℃保温30min,烧结体相对密度可以达到95%,烧结体的抗压强度为2105MPa,压缩率达到30.9%,接近铸态合金力学性能;随烧结温度升高,烧结体中的γ相逐渐减少,组织由近片层组织逐渐转变为全片层组织

通过试验研究含初始损伤混凝土在硫酸盐腐蚀和干湿循环共同作用下的性能,分析了不同初始损伤程度混凝土随腐蚀时间的增加,其质量、超声波传播速度、强度、单轴压缩应力应变曲线以及声发射活动的变化,运用损伤力学对腐蚀损伤进行定量评价和参数拟合,基于声发射特性建立含初始损伤混凝土的腐蚀受荷损伤模型并进一步分析其损伤演化过程,借助环境扫描电镜与电子能谱技术观测分析受硫酸盐腐蚀作用初始损伤混凝土微结构的变化,揭示其损伤机理.试验结果表明,随着腐蚀时间的增加,不同初始损伤程度混凝土的质量、超声波传播速度和强度均呈先增大后减小,初始损伤程度增加会加速混凝土在腐蚀作用下物理力学性能的劣化,其影响存在阈值,分别以抗压强度、超声波速为损伤变量可以建立混凝土的腐蚀损伤劣化方程,并进一步得出不同损伤表达式间的函数关系;相同腐蚀时间下,初始损伤的增加使声发射活动减弱且产生明显的声发射的时间滞后;初始损伤下,基于声发射特性的混凝土损伤演化过程可分为初期压密阶段、损伤稳定演化阶段和损伤加速发展阶段3个阶段;初始损伤的增加使混凝土内部腐蚀反应更为活跃,微裂纹网络体系比无初始损伤状态下更加发达,呈现龟裂状延伸和扩展,进而改变了混凝土的宏观物理力学性质

通过单轴热压缩试验,结合扫描电镜以及X射线衍射技术,研究了动态相变前奥氏体晶粒状态对基于动态相变的热轧Nb-V-Ti微合金化TRIP钢复相组织状态及力学性能的影响.与动态相变前奥氏体晶粒为等轴状条件下相比,动态相变前奥氏体晶粒为拉长状条件下,动态相变得到的铁素体转变量较大,最终复相组织中贝氏体含量较少且团径较小,马氏体含量较少,但对残余奥氏体含量及其含碳量影响不明显.与不含微合金化元素的基于动态相变的热轧TRIP钢相比,Nb-V-Ti微合金化TRIP钢的屈服强度和抗拉强度明显提高,而延伸率有所降低

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

采用水平连铸直接复合成形工艺制备了断面尺寸为50 mm×30 mm×3 mm×R4 mm的铜包铝复合棒材,通过多道次平辊轧制和精整拉拔,制备了断面尺寸为60 mm×8 mm的铜包铝复合扁排,研究了合理的轧制工艺、扁排的力学和导电性能.结果表明:扁排的最终轧后宽度与侧边部开裂具有相关性,可通过轧制过程的压下量分配和轧制温度控制扁排宽度,从而防止边部开裂.合理的轧制温度为室温至200℃.在室温平辊轧制时,较为合理的轧制制度为5道次平辊轧制,第1道次压下率为20%左右,最大道次压下率为30%左右.轧后经1道次精整拉拔,可获得外形尺寸精确、表面质量良好的铜包铝复合扁排.经退火处理后,铜包铝复合扁排电阻率为2.084×10-8Ω·m,抗拉强度为122.7 MPa,延伸率为22.0%,界面剪切强度为25.9 MPa

将25Cr5MoA/Q235钢板复合板坯加热到800~1100℃,经保温后轧制1道次,压下量为50%~70%,制成25Cr5MoA/Q235钢热轧复合板试样.用材料力学性能试验机测试复合板试样复合界面的剪切强度,用光学显微镜和扫描电镜观察界面的组织.结果表明:当轧制温度在900~1000℃时,有利于25Cr5MoA/Q235钢的复合;道次压下量对25Cr5MoA/Q235钢复合板界面结合强度影响非常大,道次压下量大,有利于形成更多洁净、活化的新生表面,并且可以细化晶粒,提高复合板的结合强度;金属组织中晶粒的梯度变化,有利于提高双金属复合材料的结合强度