采用共存理论、动力学分析和实验验证的方法,研究转炉冶炼超低碳钢吹炼末期炉渣成分对终点[C]含量的影响规律,建立1853-1973 K时终点[C]与炉渣成分和温度的回归模型.结果表明：FeO活度受温度影响较小,主要受炉渣成分的影响;脱碳动力学条件主要受炉渣成分和温度的影响.炉渣碱度增加,终点[C]含量升高;渣中FeO含量增加,终点[C]含量迅速降低,渣中FeO质量分数应控制在12.0%-18.0%之间;渣中MgO质量分数在7.0%-13.0%范围内逐渐增加,钢液中[C]质量分数增加值不足0.01%;随着温度的增加,钢液中[C]含量降低.回归模型对冶炼超低碳钢的转炉终点[C]含量的预判平均误差率为±15.25%,[C]含量误差在±0.01%以内的炉次占69.19%

应用压缩实验研究置氢Ti-6Al-4V合金的室温力学行为,采用OM、SEM分析了氢对钛合金组织的影响和断口形貌特征,探讨了置氢钛合金组织和室温变形行为之间的相关性.结果表明:氢的固溶强化作用使置氢Ti-6Al-4V合金硬化效应增加,但适量的氢可以显著降低其压缩屈服强度和弹性模量,且断裂时发生的变形量增加,此时合金组织为α+β的双态组织,当合金中产生粗大的β晶粒时,断裂时发生的变形量显著降低;氢的加入促进了合金中斜方马氏体α″的生成;置氢Ti-6Al-4V合金的室温压缩断口为延性沿晶断裂或脆性沿晶断裂和解理型穿晶断裂两种断裂方式的混合断口

采用Gleeble-1500热/力模拟试验机进行压缩试验,研究了不同变形条件下微量稀土对T91耐热钢动态再结晶行为的影响.分析绘制了稀土加入前后实验钢的真应力-真应变曲线、再结晶-温度-时间图、再结晶图及功率耗散图,并计算了高温下实验钢的再结晶激活能.在变形温度为850~1100℃,变形速率为0.004~10 s-1变形条件下,变形温度越高和变形速率越低,动态再结晶越容易发生.稀土加入会产生固溶强化,稀土元素与碳原子发生交互作用,且在晶界处或晶界附近偏聚,使变形抗力与峰值应变均增大,再结晶激活能由354.6 kJ·mol-1提高到397.2 kJ·mol-1.另外,稀土会显著推迟再结晶发生时间,扩大再结晶的时间间隔,推迟再结晶动力学过程

利用紧束缚分子动力学的方法,模拟了球形和立方体金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能.研究表明,原子数为108,256的立方体纳米微粒的稳定结构是非晶态,而其他尺寸的球形和立方体形微粒则是面心立方结构.对于晶态结构,在一定的形状下,金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能随着微粒尺寸的减小而降低;而在微粒原子数一定时,球形金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能的变化量分别要小于立方体形微粒的相应变化量.由于晶体-非晶转变对于最近邻原子间距的影响非常明显,因此最近邻原子间距可以作为晶态和非晶态纳米微粒的一个判据.通过线性拟合模拟数据,定量地给出了形状对于最邻近原子间距变化量的贡献为总变化量的2%,而对于结合能的贡献为总变化量的15%.本文模拟的最近邻原子间距的数值与文献上报道的实验结果符合得很好

用包括奥氏体γ相和两个碳氮化物相三相溶解度间隙平衡处理的方法计算了V-Ti-N微合金非调质油井管钢中的碳氮化物析出.计算结果表明,此钢奥氏体中的析出模式为1473℃时TiN即开始析出;其后部分TiN逐渐转变为复合(TixV1-x)(CyN1-y)颗粒,而其他的TiN直到低温仍保持其化学性质;最后富V-C的V (CxN1-x)在846℃开始析出.实验数据验证了这种析出模式.计算结果支持了中碳含钒微合金钢中800℃以下奥氏体中的析出对其后的奥氏体分解相变具有明显的调控作用的观点

为提高不锈钢材料的耐冲蚀磨损性能,以Ni46合金粉末为原料,采用等离子熔覆工艺在不锈钢1Cr18Ni9Ti基材上制备镍基合金涂层,分析了熔覆层的显微组织以及物相形貌和相结构等,测定了涂层的显微硬度.使用旋转圆盘实验机研究了Ni基等离子熔覆合金涂层在砂浆中的冲蚀行为.结果表明:材料的冲蚀磨损性能受到材料基本力学性能的限制,高硬度镍基涂层的抗冲蚀性能最好,在相同实验条件下其磨损率由小到大排列顺序为镍基涂层>0Cr13Ni5Mo>1Cr18Ni9Ti;镍合金层中奥氏体基体的固溶强化和硬质相有效抵御砂砾的冲击,是Ni基等离子熔覆合金层具有高抗冲蚀性能的主要原因

利用Fact Sage热力学软件Phase Diagram和Equilib模块分别计算了CaO含量对CaO-Al2O3-22% MgO-1% SiO2-2% FeO系液相线的影响以及CaO、调渣剂CaF2和B2O3单独或复合添加对Al2O3-MgO-25% CaO-1% SiO2-2% FeO系1700℃液相量的影响.通过差热分析测定了现场实验炉渣的熔化开始温度和结束温度,验证了理论计算变化规律.结果发现:电铝热法生产FeV的炉渣中CaO质量分数应该控制在25%左右,此时熔化性能较好;调渣剂CaF2的调渣效果好于B2O3,且Al2O3/MgO质量比较高时二者不能复合使用;考虑到工业应用效果和环境保护,CaF2添加量应控制在2%~5%

以GaN和(Ga1-xInx)P半导体的金属有机物气相外延生长(MOVPE)为例分析了V族气源物质NH3和PH3热分解对半导体化合物外延生长成分空间的影响.根据外延生长过程中NH3和PH3实际分解状况,建立了气源物质不同分解状态下的热力学模型,进而应用Thermo-calc软件计算出与之对应的成分空间.计算结果与实验数据的对比表明:GaN和(Ga1-xInx)P半导体的MOVPE过程的热力学分析必须根据V族气源物质NH3和PH3的实际热分解状况,进行完全平衡或限定平衡条件下的计算和预测,完全的热力学平衡分析仅适用于特定的温度区段或经特殊气源预处理的工艺过程

为了开发新一代冷轧低合金超高强钢，利用连续退火实验机对Ti-0．12％、Nb-0．076％的冷轧低合金超高强钢进行连续退火实验，设计了760~830℃四种不同退火温度，研究了退火温度对实验钢的相组成、晶粒尺寸和力学性能的影响．在800℃退火、400oC过时效的条件下，可得到铁素体和少量贝氏体的组织，铁素体晶粒尺寸约为1．4μm，屈服强度可达700MPa．同时利用扫描电镜和透射电镜观察到钢中存在大量纳米尺寸的亚晶结构、少量位错以及纳米级的Ti、Nb的析出物．这些微结构单元对强度有较大的提升作用．

通过氢渗透测试、氢扩散模拟以及氢含量测试技术研究X70钢在模拟4 MPa总压,0.2 MPa氢气分压煤制气环境下的充氢过程,并通过冲击韧性测试、裂纹扩展测试以及缺口拉伸和慢应变速率拉伸测试方法,从不同角度分析X70钢母材和焊缝组织在模拟煤制气含氢环境下的力学性能.结果表明,在总压4 MPa,0.2 MPa含氢煤制气环境中,X70钢表面存在吸附氢原子并能扩散进入X70钢内部,达到稳态后内部的可扩散氢质量分数为1.9×10-7;与空气中的原始性能比较,X70钢焊缝和母材的冲击性能、缺口拉伸和慢应变速率拉伸强度、塑性以及材料的损伤容限均未发生下降;在实验煤制气环境中,X70钢具有较低的氢脆风险