PDF《E01. 材料先进制备加工技术》

1 E01.

材料先进制备加工技术 分会主席:刘雪峰、谢建新、刘峰、刘永长、管仁国 E01-01(Keynote) 探索与思考:薄板坯连铸连轧技术三十年 毛新平 宝钢股份中央研究院 E01-02(Invited) 奥氏体耐热钢成形与加工过程组织演化规律 刘永长 天津大学 S31042 钢是在 25Cr-20Ni 型奥氏体耐热钢的基础上添加 Nb、N 等合金元素获得的,较高的 Cr 含量使其抗蒸汽氧化性 能和抗高温腐蚀性能优于传统的 18Cr-10Ni 型钢,高温服役时第二相沉淀强化作用使其具有优异的高温持久强度,被广泛应 用于超超临界火电机组的过热器和再热器上.S31042 钢成形与加工过程的析出相有 M23C

6、NbC 相、NbCrN 和σ相,其中 主要析出相为弥散分布于晶内的 NbCrN 相,M23C6 相在晶界和界内均有析出,形貌分别为链状和颗粒状,高温服役中还会 析出硬脆金属间化合物 σ 相,这里系统总结了冷轧、线性摩擦焊及热处理过程碳化物的析出与演化规律,旨在为奥氏体耐热 钢组织设计和热强性提高提供有效指导. 关键词:奥氏体耐热钢;

冷轧;

线性摩擦焊;

时效;

沉淀强化 E01-03 高强高导铜铬系合金成分优化与水平连铸基础研究 付华栋,徐胜,谢建新 北京科技大学 Cu-Cr-Zr 合金具有优异的力学和导电性能,是高速铁路接触线和超大规模集成电路引线框架的理想材料.然而该合金在非真 空条件下熔炼时 Zr 元素极易氧化烧损,且与石墨等炉衬材料发生反应,导致合金成分精确控制难度大、铸锭均匀性和一致性差. 上述特点导致合金需真空熔炼、后续加工工艺流程长、生产效率和成材率低等一系列问题.本文旨在寻找一种 Zr 元素的替代元素 开发新型可非真空熔炼的Cu-Cr-X合金, 探明合金凝固、 变形及热处理过程的组织性能演变规律, 为开发一种新型高强高导Cu-Cr-X 合金的高效制备加工技术奠定基础.相关研究结果如下:微量 Ag 元素的添加可以使 Cu-Cr 合金的抗拉强度达到 515.6 MPa,导电 率为 84.6% IACS, 综合力-电性能与 Cu-Cr-Zr 合金相当. 通过热冷组合铸型水平连铸技术实现了 Cu-Cr-Ag 合金的短流程高效制备, 连铸主要工艺参数为:熔体温度为

1250 °C,热型温度为

1275 °C,连铸速度

80 mm/min.以热冷组合铸型水平连铸工艺制备的表 面质量良好、人字状柱状晶组织 Cu-Cr-Ag 合金板坯为对象,无需固溶处理,经冷轧变形 92.5%、450 °C 保温 1.5 h 时效处理后, 合金带材的抗拉强度为 505.1 MPa,导电率为 81.6% IACS、综合力学-电学性能优良、制备加工工艺简单. 关键词:Cu-Cr 系合金;

HCCM 水平连铸;

轧制变形;

时效处理 E01-04 利用等径角挤压制备高强高导 CuCrZr 合金 佟运祥,王玉,张殿涛,李莉 哈尔滨工程大学 CuCrZr 合金由于其具有高强度、优异的导电特性、良好的疲劳性能与热稳定性而获得广泛关注.因此,CuCrZr 合金已 经获得了众多工业应用并在很多领域表现出潜在的应用价值,例如电阻焊电极、高铁接触线等.然而,多数工程应用通常要 求合金兼具高强度与高导电特性.本文主要利用一步等径角挤压制备高强高导 CuCrZr 合金.等径角挤压在

450 °C 经过

8 道次挤压后,晶粒尺寸细化至

300 nm 左右,略大于室温等径角挤压样品的晶粒尺寸.同时

450 °C 挤压合金中含有大量的纳 米尺寸的析出相.随挤压道次增加,CuCrZr 合金的显微硬度增加.室温等径角挤压样品的导电率随挤压道次增加而降低, 而450 °C 挤压合金的导电率随挤压道次增加而增大.

450 °C 等径角挤压可获得兼具高强度和高导电率的 CuCrZr 合金, 这主 要可归结为晶粒细化与纳米尺寸的析出相强化基体,而析出相的形成可增加导电率. 关键词:CuCrZr;

等径角挤压;

力学性能;

导电率

2 E01-05 新型 Fe-Cu 复合材料的设计及性能研究 战再吉,李鑫,曹海要 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室 铜合金具有良好的导电性、但其强度低耐磨性差,高温下容易发生软化,限制了其在工业中的使用.通过添加陶瓷强化相 会提高铜合金复合材料强度,但是由于第二相粒子的电子散射作用会大幅降低导电性.随着航空、航天、交通等高新技术领域 的发展,增加了对铜合金的综合性能要求,常规材料和制备工艺已经难以满足需求.基于粉末冶金液相烧结技术设计一种新型 Fe-Cu 复合材料,以尺寸均匀呈密排堆垛方式的 Fe 合金粉为强化相,Fe 合金粉末间隙以液相 Cu 进行填充形成导电骨架结构;

为了进一步达到强化作用,对Fe 合金粉末的成分进行设计,使其能在淬火后形成马氏体等组织.通过调整 Fe 和Cu 的含量比 例制备出新型 Fe-Cu 合金,协调控制材料的导电性和力学性能.采用真空热压液相烧结技术制备出 Fe-Cu 复合材料,优化其制 备工艺.研究了铜含量,导电骨架尺寸对导电率和力学性能的影响;

进一步对材料进行强韧化热处理,研究了热处理工艺对材 料组织和力学性能的影响;

在此基础上进行了高速载流摩擦磨损性能研究.研究表明:含50wt.%Cu 的复合材料导电率能达到 31% IACS,抗拉强度达到

457 MPa.对含 37wt.%Cu 的复合材料进行强韧化处理,调质后铁基组织为回火索氏体,Fe 和Cu 界 面结合良好,抗拉强度为

588 MPa,导电率达到 20% IACS 以上.材料高速载流摩擦磨损试验表明,由于 Fe-Cu 合金强度的提 高使其磨损抗力显著提高,在大载荷或者高滑动速度下,磨损机制为粘着磨损;

载流条件下摩擦磨损机制主要为粘着磨损. 关键词:Fe-Cu 复合材料;

导电率;

力学性能;

摩擦磨损 E01-06 低铼镍基单晶高温合金热处理过程组织演变及合金元素均质化 苏香林

1 ,许庆彦

1 ,王润楠

1 ,许自霖

1 ,刘世忠

2 ,柳百成

1 1.清华大学 2.中国航发北京航空材料研究院 涡轮叶片是航空发动机核心热端转动部件,使役环境最恶劣、应力最复杂、结构最复杂、要求最严格,其承温能力直接 决定航空发动机的热动力效率和推重比.镍基单晶合金具有高的室温和高温强度、良好的塑性和断裂韧性、优异的高温抗蠕 变抗疲劳性能、良好的高温抗氧化抗热腐蚀性能、良好的高温组织稳定性和使役可靠性,成为涡轮叶片制造的首选材料.为 提高单晶叶片的承温能力和高温蠕变抗力,以Re、Ru 和Ir 的添加为标志,国外镍基单晶合金已从第一代发展至第七代.同时,因Re、Ru 和Ir 的储量稀缺和价格昂贵,通过合金成分优化设计,在保证性能水平前提下,创制低 Re 和无 Re 合金也 成为镍基单晶合金发展重点并取得重要进展.单晶叶片定向凝固时先形成枝晶干后形成枝晶间,枝晶干富集 W、Re 等γ相形成元素,枝晶间富集 Al、Ta 等γ′相形成元素,枝晶干至枝晶间存在成分梯度、微观偏析严重、枝晶间存在非平衡结晶相. 枝晶干至枝晶间成分不均匀导致枝晶干至枝晶间主强化相形核生长不协调及成分、 尺寸和形貌不均匀, 影响叶片高温使役热 强性和热稳定性.热处理是单晶叶片成性核心工艺,通过热处理固溶铸态粗大 γ′相、消除共晶、均质化叶片, 再经高温和低 温时效使叶片的主强化相尺寸、形貌、分布、体积分数达到最佳配合, 从而使叶片获得最佳使役性能.镍基单晶合金定向凝 固后微观偏析严重, 某些低熔点相形成合金元素在热处理过程发生由枝晶间至低熔点相的反常上坡扩散, 导致叶........