在不同压下率轧制工艺条件下,通过观察复合界面显微组织、界面特征、剪切试验和断口形貌,对比分析压下率对热轧不锈钢复合板复合界面组织及结合强度的影响。结果表明不锈钢复合板界面结合良好,近界面碳钢侧内有宽约80μm的铁素体带,随着总轧制压下率的增加,碳钢侧铁素体组织晶粒逐渐细小、均匀化,晶界的面积也越来越大,可有效地提高不锈钢复合板的强度。但较大的压下率使碳钢侧晶体发生不同程度的晶内滑移,产生加工硬化现象,且随压下率的增加,晶内滑移更加明显,在铁素体中出现滑移带。通过系列剪切试验发现,复合板结合强度随总压下率的增加呈增加趋势,增加的趋势逐渐减缓,其断裂方式为脆性断裂+韧性断裂,最大剪切强度可达459.6MPa,远高于标准中规定的210MPa。

为了解决传统涂层制备工艺不能兼顾涂层质量和生产效率的难题,基于PLC控制技术,研制了高效感应重熔自动化设备,实现了感应加热温度的自动化控制及感应重熔的高效化。利用该自动化设备制备了镍基感应重熔涂层,分别与采用火焰喷焊、等离子喷焊技术制备的涂层进行了微观组织、显微硬度对比分析,并对三种制备工艺的经济性及生产效率进行了对比分析。结果表明,与火焰喷焊涂层和等离子喷焊涂层相比,感应重熔涂层的微观组织更加致密细腻、孔隙率较小、显微硬度较高;其直接生产成本仅为火焰喷焊、等离子喷焊的30.6%、46.3%,而生产效率远高于其他两种工艺。因此,设计的高效感应重熔自动化设备不仅能够保障涂层质量,而且具有较高的生产效率和较好的经济性。

采用光纤激光对304奥氏体不锈钢进行焊接,获得成型良好的激光焊接接头,利用光学显微镜、超景深、显微硬度计等分析检测手段,对304不锈钢焊接接头的微观组织特点、力学性能及断口特征进行了研究并进行相应的分析。结果表明,在激光焊接过程中,由于焊缝冷却速度较快,焊缝组织主要以垂直于熔合线的柱状晶的形态存在,焊缝中心组织以等轴晶为主,热影响区不明显;接头硬度分布不均匀,焊缝处硬度最高,热影响区未发生明显软化;焊接接头抗拉强度为711.5MPa,接头拉伸后断于焊缝,拉伸性能达母材拉伸性能的97.5%,可应用于各种工程。

采用光纤激光器对6mm厚的304不锈钢进行焊接试验,通过对不同工艺参数下的焊接接头显微硬度、拉伸性能及显微组织进行测试与观察,研究激光功率、焊接速度对焊接接头中心等轴晶晶粒大小、柱状晶宽度的影响规律以及力学性能的影响规律。结果表明焊接接头硬度都比母材大,热影响区的硬度与母材接近;增大激光功率或减小焊接速度,焊缝柱状晶宽度以及中心等轴晶晶粒都逐渐增大,焊缝显微硬度逐渐减小,焊缝抗拉强度先增大后减小;当激光功率为2.9KW时,焊缝抗拉强度达到最大值711.5MPa,抗拉强度与母材强度接近,继续增加激光功率,焊缝组织粗化,焊接接头抗拉强度降低。

冷作模具成型压力大、应力状态复杂,在工业生产中常常伴随过度磨损、疲劳失效等问题出现,因此在Cr12模具钢表面进行了软氮化工艺处理基础上,对比分析了有无氮化处理对材料硬度、表面耐磨性的影响,探讨了氮化处理前后表面的摩擦磨损特性。结果表明氮化处理后Cr12钢出现由白亮层(厚度约3μm)和扩散层(深度达20μm以上)组成的渗氮层,其中白亮层氮元素含量较高,而在扩散层氮元素沿深度方向呈递减分布;Cr12钢氮化前后表面平均维氏硬度由HV50=504.8提高到HV50=653.4,磨损量由42969.6μm3减少到3068.1μm3,表明气体软氮化处理对Cr12钢表面硬度与耐磨性能均有显著提高;氮化处理的磨损表面以磨粒磨损为主,而未氮化处理磨损表面的疲劳剥落特征显著,并伴有强烈的氧化磨损现象。

研究了固溶温度对固溶态和固溶+时效态NF709奥氏体耐热钢微观组织和力学性能的影响。结果表明，随固溶温度升高，钢中晶粒明显长大，一次析出相尺寸、数量均减小。700℃短时(<300h) 时效处理，颗粒状M23C6相沿晶界析出，呈断续分布; 超过1000h时效后，M23C6相明显粗化，并沿晶界呈链状分布; 随初始固溶温度升高，3000 h 时效态试样晶内细小Z相和MX相的密度增加，尺寸变化不大。固溶温度对时效态试样的硬度和高温强度影响显著，1250℃固溶+700℃×3000h时效态钢的高温(700℃)屈服强度达35MPa，比1100℃固溶+700℃×3000h时效态钢的强度(205MPa)高出14.6%。晶界上 M23C6相的粗化和晶内细小Z 相、MX相的数量差别是造成这一性能差异的原因。

针对航空航天工业中广泛应用的近a TA15钛合金，开展了不同热处理参数下的双重热处理实验研究。利用背散射电子技术（Electronic backscatter diffraction, EBSD）表征了不同热处理参数下微观组织形貌特征和晶体学取向分布及规律。对比分析了热处理处保温时间对微观组织形貌及取向分布的影响规律。揭示了双重热处理过程中球化的等轴晶粒，条状次生as晶粒及b转变组织的形成演化过程；分析了不同组织间的晶体取向与位置分布关系。研究表明：双重热处理过程中一次保温时间对等轴初生ap形貌及分布等影响较大；热处理过程中球化的等轴晶粒来源于未转变的ap 相；二次保温时间对as形貌、尺寸等具有显著影响；二次保温过程中细条状as表现为先增长再增厚的生长模式；ap与相邻的as晶体学取向关系表现出一定的统计性规律。

基于黄陵二号煤矿的井下特殊环境,为有效解决液压支架因腐蚀与磨损等问题对矿井生产安全带来的隐患,利用激光熔覆技术对液压支架(材料以27SiMn钢为主)蚀损表面进行修复,修复材料为铁基合金粉末。利用配有能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对铁基合金熔覆层的显微组织进行分析测试;显微硬度仪对铁基合金复合熔覆层的硬度进行分析评估;中性盐雾试验对修复涂层的耐腐蚀性进行测试。结果发现,激光熔覆制备铁基合金修复层具有较好的微观组织,Cr等微合金化元素含量较高,层间界面结合良好;熔覆层硬度(527.4±20 HV_(0.1))较基体(261.2±20 HV_(0.1))得到大幅提升;在经过长时间盐雾腐蚀后,熔覆层表面仅出现一个锈点,说明熔覆层具有很好的耐腐蚀性能,能够大幅提高液压支柱的服役寿命,保障井下安全生产。

通过重热模拟和透射电镜实验研究了3种含有不同Mo和W量的9Cr耐热钢焊缝金属的微观组织结构。实验结果表明,Mo元素的加入能起到对基体固溶强化作用,不利于获得单一的马氏体组织,W稳定相的作用远不如Mo元素,采用W元素来替代Mo是可行的。

近年来，高温低塑性难变形合金盘类件应用越来越广泛，为解决此类高温件的精确成型并减少切削量，世界各国进行了大量先进成型工艺的探讨。其中等温辗压工艺以其省力，无需超大型水压机加工，成型精度高，微观组织易控制等显著优点，受到人们越来越多的重视。等温辗压，即在炉内控温条件下用数对辗压头对高温合金进行精密辗压成型。它是一种连续局部加载的成形方法。它适应于盘类、饼类和带法兰的轴类件的成形。因为等温辗压是局部加载成形工艺，因此可以大大降低变形力，具有省力的优点，可以用较小设备成形较大尺寸的工件。实践证明，加工相同工件，其辗压力仅是常规锻造方法变形力的1／5～1／20。同样，由于等温辗压是局部加载，