基于ANSYS Workbench的百米U75V重轨热结构耦合分析

基于传热学理论、摩擦分析理论、以及热弹塑性分析理论等,采用SolidWorks三维建模软件建立60 kg/m重轨模型。采用ANSYS Workbench对重轨终轧后冷却过程进行热结构耦合有限元分析,揭示了温度场,应力 场以及应变场分布情况及变化规律。结果表明,重轨总体温度分布轨头温度最高,轨腰温度次之,轨底温度最低; 重轨出现弯向轨底-弯向轨头-弯向轨底-弯向轨头的变化过程,直到终冷重轨依旧保持着弯向轨头趋势;从整体看, 重轨两端应力小于中段应力,轨底应力大于轨头应力,轨腰应力最小。     

我国典型金属间化合物基高温结构材料的研究进展与应用

金属间化合物是由2种或2种以上金属元素或金属元素与类金属元素按照一定原子比组成的化合物。共价键、金属键共存的特点使得金属间化合物在较长范围内存在长程有序的超晶格结构。在高温下,金属间化合物的位错迁移率相对降低,从而具有较高的高温强度。典型的结构金属间化合物如Ti-Al、Ni-Al、Nb-Si有着优异的高温强度和较低的密度,非常适合应用于航空航天器的高温结构件中。但此类材料也存在室温断裂韧性较低、高温抗氧化性能差等问题,使其在应用上受到限制,也成为该领域研究的难点与重点。本文着重介绍近年来我国Ti-Al、Ni-Al、Nb-Si系结构金属间化合物基合金在高温强化、增韧、抗氧化、制备技术等方面的研究进展与应用现状。     

Nb−Si基超高温合金在900℃下的氧化和热腐蚀行为

对Nb?Si基超高温合金在900℃ 下的氧化和热腐蚀行为进行研究.结果表明:合金的氧化和热腐蚀动力学均由初始的抛物线增长阶段和随后的线性快速增长阶段组成.在氧化的初始阶段(1～50 h),合金表面形成较薄且连续的氧化膜,而在随后的线性阶段,合金表面发生严重的"粉化"现象.合金经热腐蚀后,其线性增长阶段发生得更早,同时在...     

铌基超高温合金表面Si-Al包埋共渗抗氧化涂层的组织形成

通过1000～1150℃Si-Al包埋共渗8h的方法在铌基超高温合金表面制备Al改性硅化物抗氧化涂层,结果表明：实验温度下制备的涂层均具有多层复合结构;不同温度下共渗涂层外层的相组成不同,但最内层均由（Nb,Ti）Al3和（Cr,Al）2（Nb,Ti）组成。1050℃、8hSi-Al共渗在合金表面形成了Al改性的硅化物涂层,其最外层主要为Nb3Si5Al2,依次往内为（Nb,X）（Si,Al）2（X代表Ti,Cr和Hf元素）层、（Nb,X）5Si3层以及最内层;而在1000℃、8h条件下Si-Al共渗形成的涂层以（Nb,Ti）Al3为主,其中含有少量的（Nb,X）5Si3,没有形成以硅化物为主的涂层;在1100℃、8h和1150℃、8h条件下Si-Al共渗形成的涂层外层以（Nb,X）（Si,Al）2为主,但其中Al含量（摩尔分数）仅为2.35%,没有形成Nb-Si-Al三元化合物层。     

Ti-Nb-Si基高温合金表面包埋Si-Cr共渗涂层的组织

采用Si-Cr包埋共渗法在Ti-Nb-Si基高温合金表面制备了Cr改性的硅化物涂层,共渗温度为1250和1300℃,时间为10h。利用SEM,EDS和XRD等检测手段分析了涂层的结构、元素分布及相组成等,并对涂层的形成机理进行了讨论。结果表明:Si-Cr共渗温度为1250℃时,降低渗剂中的催化剂NaF含量会降低Si和Cr的反应扩散速度并且改变了涂层的结构和相组成。催化剂NaF含量为8wt%,涂层外层由(Nb,Ti)Si2及少量(Ti,X)5Si3(X代表Nb,Cr和Hf等元素)组成,中间层由(Ti,X)5Si4组成,过渡层由(Nb,Ti)5Si3组成;降低NaF含量至5wt%,Si-Cr共渗温度仍为1250℃时,涂层外层由(Ti,X)5Si3组成,且有较多孔洞出现,中间层为(Ti,X)5Si4,而过渡层很薄。与渗Si涂层相比,Si-Cr共渗涂层中的裂纹明显减少,但在涂层外层存在较多孔洞且涂层厚度明显减小。提高包埋共渗温度至1300℃时,Cr的反应扩散速度得到提高,且在涂层外层出现了(Nb1.95Cr1.05)Cr2Si3三元相。     

新型稀磁半导体Cd1-xMnxIn2Te4的光学和磁学性能

采用垂直Bridgman法制备出了x＝0.1、0.22和0.4的Cd1-xMnxIn2Te4晶体.采用红外透射光谱法研究了晶体的红外光学特性.用超导量子磁强计测量了样品在温度范围5～300K和磁场强度范围0～5T内的磁化强度.在中红外波段透过率曲线变化很小.随着x的增加Cd1-xMnxIn2Te4的光学带隙移向高能端.磁化率倒数χ-1与温度T的关系曲线在高温区服从居里-万斯定律,在低温下x≥0.22时向下偏离该定律.与具有相同Mn2+浓度的Cd1-xMnxTe晶体相比Cd1-xMnxIn2Te4晶体的交换积分常数较小.     

Nb-Cr系多元合金的组织和性能

采用真空非自耗 真空自耗电弧熔炼的方法制备了Nb-Cr系多元合金的母合金锭;对母合金进行了1450℃,24h 1000℃,24h的热处理;采用三点弯曲方法测试了合金的室温断裂韧性;进行了950℃不同时间的氧化实验.发现热处理后Nbss基体由树枝晶转变为等轴晶,而Laves相Cr2(Nb,Ti,Hf)则由块状转变为边界圆润的棒状;合金的室温断裂机制由电弧熔炼态的解理断裂转变为热处理后的准解理断裂;950℃的氧化产物为CrNbO4、HfO2、TiO2、CrNb11O29和Ti2Nb10O29.     

合金成分及熔炼工艺对多元铌基超高温合金组织的影响

采用真空自耗电弧熔炼和真空非自耗电弧熔炼2种工艺熔炼了4种不同成分的多元铌基超高温合金,研究了合金成分及熔炼工艺对组织的影响规律.结果表明:4种成分的合金均由初生Nb基固溶体枝晶或初生(Nb,x)5Si3(x代表Ti, Cr和Hf元素)块和板条以及Nbss/(Nb,x)5Si3共晶团组成.随着Si含量的升高,组织中Nbss/(Nb,x)5Si3共晶团的含量增多且初生相也从Nbss枝晶转变为(Nb,x)5Si3块或板条.铌硅化物相为γ-(Nb,x)5Si3及β-(Nb,x)5Si3.大块或板条状硅化物内有微裂纹出现.     

合金化对Nb-Ti-Si基合金组织及高温抗氧化性能的影响

在介绍Nb-Ti-Si基合金多元合金化研究进展的基础上,综述了合金化对改善Nb-Ti-Si基合金的微观组织和提高其高温抗氧化性能的作用.     

单晶高温合金中γ′筏形组织的形成及转动

研究了ＮＡＳＡＩＲ１００单晶在高温持久变形中γ′筏形组织的形成及其在缩颈区内的转动，发现γ′沉淀在持久变形初期即沿着垂直于拉伸应力轴的方向相互连结，变形大约５０ｈ后形成了完善的γ′筏形组织，对拉断试样的纵截面进行了扫描电镜观察，发现缩颈区内的γ′筏形组织不再垂直于应力轴，而是绕着应力轴转动，初步提出了γ′筏形组织的形成及转动机理。