Au-Ag-Al系相图的热力学优化和计算

使用计算相图方法(CALPHAD)计算Au-Ag-Al的三元相图时,三个边际二元相图(Au-Al,Au-Ag,Ag-Al)的准确性对三元相图的计算有很大的影响,目前Au-Al边际二元相图存在着一定的矛盾。在综合评估Au-Al体系实验数据的基础上,优化和计算了Au-Al合金体系的平衡相图,使用置换式溶体溶液模型描述Au-Al体系中液相、Bcc和Fcc相的吉布斯自由能,分别用亚点阵模型(Al)(Au)4、(Al)3(Au)8、(Al)(Au)2、(Al)(Au)和(Al,Au)2(Al,Au)描述AlAu4、Al3Au8、AlAu2、AlAu和Al2Au相,通过Pandat软件优化得到一组各相的热力学参数,计算得到的Au-Al相图与实验数据和热力学数据相吻合。结合Au-Ag和Ag-Al的热力学参数,计算了Au-Ag-Al液相面投影图和等温截面图,液相面投影图显示该三元系存在8个四相平衡反应,对Au-Ag-Al合金的研究具有指导意义。     

无铅锡基钎料合金设计和合金相图及其计算

阐述了无铅钎料合金设计的原则, 讨论了合金相图及其计算在无铅锡基钎料合金设计中的作用. 利用相图计算技术筛选了可能代替Pb-Sn共晶钎料合金的Sn-Zn-In三元(x(Zn)＜0.11, x(In)=0.10～0.14)和Sn-Zn-In-Ag四元(x(Sn)=0.800, x(In)=0.090, x(Zn)=0.075, x(Ag)＜0.049)无铅锡基钎料合金. 初步讨论了用相图计算技术在富Sn四元Sn-Zn-In-Ag无铅钎料合金基础上, 添加Bi, Sb等低熔点金属和微量Ce, La等稀土元素以降低贵金属In和Ag的含量, 进一步提高无铅锡基多元合金钎料的综合性能和性能价格比.     

新型Co基γ-γ′两相高温合金研究进展

综述了L12有序结构沉淀相γ′-Co3(Al,W)强化的新型Co基高温合金的研究进展。重点介绍了在Co-Al-W三元合金的基础上添加不同合金元素后γ-γ′两相合金的典型显微组织、合金的成分偏析行为及高温性能,并展望了新型Co基两相高温合金的应用前景并指出了有待研究的问题。     

氮气雾化喷射沉积变形镍基高温合金

利用氮气雾化喷射沉积技术成功地获得了宇筋骨和变形镍基高温全金柱形坯。沉积坯整体致密、含气量低、成分均匀、组织细化。研究了和应变速率对沉积材料的高温变形抗力、工艺塑性的影响以及热加工和经５种没热处理后材料的显微组织特征。材料的最终力学性能达到或超过同成分的铸锻的标准要求。     

新型镍基粉末高温合金的热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机对新型镍基粉末高温合金FGH98Ⅰ进行了单向热压缩变形试验,研究了其在变形温度为950～1150℃,应变速率为0.0003～1s-1条件下的热变形行为,建立和对比了不同应变量下的应变速率敏感因子m图和功率耗散效率因子η图,并对热加工图进行了组织验证。结果表明:合金的流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低;不同应变量下的η图与m图相似,随着应变量的增大,峰区的η与m值逐渐升高;当真应变为0.5时,在变形温度为1050℃,应变速率为0.0003s-1条件下,η与m达到峰值,分别为40%和25%,合金发生了动态再结晶,晶粒细化且无内裂纹。该结果为FGH98Ⅰ合金实际热加工工艺的优化提供了理论依据。     

Al-Cu-Mg合金相图的计算

应用Levenberg-Marquardt(LM)算法进行了Al-Cu-Mg三元合金相图的计算.计算所得的三元Al-Cu-Mg合金相图与实验相图吻合很好,而且其对初始值的选取不敏感.     

航空发动机用单晶高温合金成分设计研究进展

为适应航空发动机越来越高的燃气工作温度,镍基单晶高温合金的成分在近半个世纪的发展中持续优化,以不断提高合金的综合高温性能.铼(Re)元素的加入发挥了关键的高温强化作用,然而Re的高度稀散和高昂价格急剧增加了合金的应用风险和制造成本,不利于合金的应用发展.本文以镍基单晶高温合金微观组织设计为基础,首先总结了国内外历代单晶...     

新型Co-Al-W合金高温氧化行为研究

研究了γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金,Co-Al-W抗高温氧化性能。利用SEM、EPMA、XRD等方法研究了新型Co-Al-W合金在800℃和900℃空气中静态氧化增重动力学和抗高温氧化机理,并与镍基高温合金Manaurite900相比较。研究发现,在800℃氧化时,9.8W合金抗氧化能力最强,但在900℃时,9.8W和7.5W合金的增重最大,Manaurite900和10.7W的抗氧化能力最好。合金在2种温度下氧化后,表面氧化膜主要由三层构成,即Co氧化物Co3O4组成的氧化膜最外层,Co、Al、W复杂氧化物组成的中间过渡层及Al和Co氧化物组成的氧化膜最内层。     

新型Co-Al-W合金高温氧化激活能研究

钴-铝-钨合金是一种由γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金。测定了该合金在800和900℃下空气氧化增重动力学数据,通过线性拟合得到合金在不同温度下的氧化速率常数。根据氧化速率常数的Arrhenius关系,计算合金在800和900℃高温环境中的氧化激活能。研究发现,7.5W、9W和10.7W合金中9W合金氧化激活能最高;合金元素Mo、Nb、Ta和Ti加入之后,Co-Al-W合金的氧化增重和氧化激活能发生变化,由此可以预测该合金在高温环境中的抗氧化能力。     

新型镍钴基高温合金拉伸性能和变形机制研究

采用SEM、EBSD和TEM研究了室温（25℃）和中温（650、700和750℃）下新型镍钴基高温合金力学性能及其变形机制。结果表明：室温下,合金的屈服强度和延伸率分别是1176 MPa和22.5%,主要的变形机制为大量位错发生滑移,不全位错切割γ′相形成孤立层错。当温度达到650℃时,观察到微孪晶切割二次γ′相和γ基体,以连续层错切割二次γ′相和γ基体变形为主。在700～750℃时,以连续层错和微孪晶同时切割二次γ′相和γ基体为主,并且层错的长度和微孪晶的厚度随温度的升高而增加。650～750℃范围内,切割一次γ′相的机制从APB转变到孤立层错。讨论了中温条件下变形机制随温度的变化以及微孪晶、层错等的形成机制。其中给出了a/6<112>不全位错剪切γ′相形成超点阵外禀层错（SESF）的一种原子互换扩散模型,解释微孪晶的形成过程,为进一步研制高性能水平的新型镍钴基高温合金提供参考。     

相图及其在钛电解新工艺和钛合金设计中的应用

相图是材料设计的指导书、冶金工作者的地图和热力学数据的源泉。简要概述了近年来相图计算研究的进展,举例说明了Ti-C-O三元系及其亚二元系相图在钛电解新工艺研究中的应用及Ti-Al相图在钛合金设计中的应用,并在文献中列出了新的可靠的合金和化合物相图的来源。最后指出,进一步测定Ti-C-O三元系中TiC-TiO固溶体的精确固溶范围及其与其它相的相关系对于直接电解TiO2提取金属钛新工艺的工业化有重要意义。     

高强GH4738合金成分设计计算与验证

高强GH4738高温合金是超大功率烟气轮机/燃气轮机涡轮盘的候选材料,利用Thermo-Calc及JMat Pro软件进行成分设计优化及抗拉强度预测进而实验验证。研究了不同C,Al,Ti及Cr等元素对该合金中相析出规律及其合金力学性能的变化规律;基于计算结果,制备了不同Al,Ti含量的GH4738合金,测试了其室温抗拉强度并对确定的超大型盘件用高强GH4738合金成分进行相分析研究。结果显示,C含量的增加,可促进碳化物M_(23)C_6及MC析出量的增加及其回溶温度的提高,但其对γ?相含量的变化几乎无影响;Al,Ti含量的增加,都可明显提高合金γ?相回溶温度及其析出量,并有利于合金抗拉强度的提高;Cr含量的增加,可提高γ?相的回溶温度,但对其析出量影响不大;影响合金中γ?相回溶温度及析出量的合金元素顺序依次为Al,Ti,Cr;高强GH4738合金成分设计原则为适当降低C含量,提高Al,Ti含量至合金成分范围高限;高强GH4738合金中γ?相占约24.0%,其点阵常数为a_0=0.357~0.359 nm,其组成结构为:(Ni_(0.9236)Co_(0.0415)Fe_(0.0025)Cr_(0.0322))_3(Cr_(0.0972)Al_(0.3585)Ti_(0.5059)Mo_(0.0366)Co_(0.0018))。该研究结果为中国大尺寸GH4738难变形高温合金涡轮盘提供了的成分设计思路。     

相图热力学计算在AM60-XGd镁合金设计中的应用

以相图热力学为基础,计算了Mg-6Al-XGd(质量分数,%,下同)镁合金的垂直截面图,200和500℃的等温截面图。根据相图设计了不同Gd含量的AM60-XGd(X为0%,0.8%,1.2%,1.6%和2.0%)镁合金。并且对不同Gd含量的AM60镁合金进行了显微组织观察、力学性能测试。结果表明,AM60合金组织随着稀土的加入得到细化。合金的抗拉强度和延伸率都得到显著提高。当合金中加入1.6%Gd时,合金表现出最好的显微组织和力学性能。     

抗辊印型冷轧辊用钢的相图计算及热处理工艺优化

采用Thermo-Calc软件计算了抗辊印型冷轧辊用钢的伪二元平衡相图,确定了不同温度下的平衡相种类,预测了其各临界相转变温度,并分析了钢中碳化物种类和析出特性,进而提出了抗辊印型冷轧辊的合理热处理工艺。     

基于GRNN神经网络优选高温合金铸件晶粒细化剂

对镍基高温合金铸件研制出四组元化学细化剂A-B-C-D,针对细化剂的优选问题,采用GRNN神经网络模拟细化剂各组元含量与铸件晶粒尺寸间的非线性关系。研究发现:加入A-B-C-D新型复合细化剂可以明显细化铸件晶粒;细化剂的最佳加入量为0.11wt%A、0.23wt%B、0.14wt%C、0.17wt%D,即组元A-B-C-D的最佳质量配比约为1∶2.1∶1.3∶1.5。     

计算机辅助面向拆卸设计技术的研究

随着回收法律法规的出台、资源保护的需要和消费者环保意识的日益增长,对产品报废后的拆卸回收重利用要求越来越高.针对大部分产品不利于拆卸这个问题,将面向拆卸的设计(Design for Disassembly,DFD)方法引入产品的设计过程中,研究了典型机电产品的DFD方法及基于DFD的再设计方法,并结合计算机辅助工具对落地扇进行了面向拆卸的再设计,落地扇总零件数从74个减少为41个,拆卸总时间减少了48.9%,可拆卸性大大提高.     

机罩前面板三维冲压工艺过程图和三维实体模具设计

以机罩前面板为例,详细介绍了其冲压工艺过程图内容和三维实体模具的设计,并重点阐述了三维冲压工艺过程图的作用和内容以及当今模具发展趋势——三维实体设计．以供同行参考。     

基于粒子群算法的预挤压组合凹模优化设计

针对射孔弹壳体预挤压组合凹模,以降低凹模内壁最大等效应力为优化目标,对组合凹模结构参数进行了优化分析,得到了最佳径向直径比和过盈系数,为组合凹模的设计提供了定量优化的依据.采用拉丁超立方方法,对组合凹模的径向直径比和过盈系数进行抽样,结合数值模拟试验,建立等效应力与组合凹模结构参数的Kriging模型.在此基础上,应用Kriging模型结合粒子群算法,在结构参数的变量空间内进行全局寻优,得到优化的组合凹模结构尺寸.     

大型机械结构件的多学科设计优化(MDO)研究

大型机械结构件的优化设计一直是结构优化设计的一个重要内容,而多学科设计优化(MDO)为其结构优化提供了一条更为系统、精确的方法。本文主要讨论和研究了大型机械结构件MDO中的一些关键技术问题,并以轻型货车EQ1060F驾驶室车身为例,对其进行了多学科结构优化设计,为汽车车身的设计提供了一条新的设计思路。