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Hf含量对NiAl-39V(Dy)共晶合金组织及高温压缩性能的影响

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中国稀土学报 2024年

作者：郝彦超张建飞丁国岑耀东王东梅白洋刘小鱼内蒙古科技大学材料科学与工程学院包头稀土新材料技术研发中心

本文采用真空非自耗电弧熔炼炉制备NiAl-39V(at.%)-0.05Dy(wt.%)-xHf(at.%)(x=0，0.05，0.1，0.3，1)系合金。利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM) 、能谱仪(EDS)和Gleeble-1500D热模拟机分析合金相组成、组织及高温压缩性能。结果表明，不同Hf含量的合金均由NiAl/V共晶胞组成。随Hf含量的增加，共晶胞逐渐变小，共晶胞层片组织逐渐细化，晶界处失稳程度和晶胞间区域面积增加。Hf添加到0.3%后，共晶胞界析出富Hf相，增加到1%时，胞界处同时析出富Hf相和Ni2AlHf相，且富Hf相呈不连续状分布。Hf的添加，整体提高合金系高温强度，当Hf含量增加至1%时，合金高温压缩性能达到最高(360.18MPa)，其热激活能为36801.87J/mol，较0Hf合金激活能降低，高温压缩时最大应力所对应的最大应变向左偏移，动态再结晶易发生，共晶胞细化和Ni2AlHf的析出强化，导致高温压缩性能提升。

关键词： NiAl-V共晶合金组织形态高温压缩激活能

珠光体钢轨钢连续冷却转变曲线测定及组织分析

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金属热处理 2024年第2期49卷 66-70页

作者：张乐蒋宏利谢本昌王东梅岑耀东陈林内蒙古科技大学材料与冶金学院(稀土学院) 内蒙古包头014010

利用L78淬火膨胀仪绘制了珠光体钢轨钢过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。结合显微组织分析与硬度试验结果,研究了珠光体钢轨钢在连续冷却过程中的显微组织和力学性能变化。结果表明,试验钢的临界温度是:Ac_(1)=735.3℃,Ac_(cm)=812.2℃,Ar... 详细信息

利用L78淬火膨胀仪绘制了珠光体钢轨钢过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。结合显微组织分析与硬度试验结果,研究了珠光体钢轨钢在连续冷却过程中的显微组织和力学性能变化。结果表明,试验钢的临界温度是:Ac_(1)=735.3℃,Ac_(cm)=812.2℃,Ar_(1)=697.9℃,Ar_(cm)=773.8℃。将试验钢以10℃/s升温至860℃保温10 min完成奥氏体化后冷却,当冷速在3℃/s及以下时,组织为珠光体与局部铁素体;当冷速在4~8℃/s时,组织为珠光体与少许马氏体;当冷速在11℃/s及以上时,组织为马氏体与残留奥氏体。且没有发生贝氏体转变。综合分析该钢轨钢的组织转变及硬度变化,应选择4~8℃/s之间的冷却速率,以形成细化的珠光体组织及少量马氏体组织。

关键词：珠光体钢轨钢连续转变曲线热处理工艺微观组织显微硬度

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U75V重轨钢弯曲疲劳裂纹扩展行为

材料工程 2023年第1期51卷 122-129页

作者：岑耀东郭曜珲马潇陈林包喜荣内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

为明确珠光体钢轨的疲劳裂纹扩展行为,测定U75V重轨钢轧态和热处理态两种条件下的三点弯曲疲劳裂纹扩展速率,采用光学显微镜、扫描电镜、EBSD对钢轨的微观组织、片层、断口形貌及裂纹扩展轨迹进行观察。结果表明:轧态和热处理态钢轨的... 详细信息

为明确珠光体钢轨的疲劳裂纹扩展行为,测定U75V重轨钢轧态和热处理态两种条件下的三点弯曲疲劳裂纹扩展速率,采用光学显微镜、扫描电镜、EBSD对钢轨的微观组织、片层、断口形貌及裂纹扩展轨迹进行观察。结果表明:轧态和热处理态钢轨的疲劳辉纹平均间距分别为253,215 nm,轧态钢轨的疲劳断口呈现解理台阶与河流花样形貌,且河流花样趋于合并,而热处理态钢轨的疲劳断口呈现大量的解理台阶及较多的微裂纹和撕裂棱,河流花样以支流为主;热处理态钢轨的疲劳裂纹扩展速率远低于轧态,到达裂纹失稳阶段也较滞后;轧态和热处理态钢轨的疲劳裂纹扩展都是以穿晶断裂为主的穿晶断裂和沿晶断裂混合扩展方式进行,轧态和热处理态钢轨的珠光体片层间距分别为272,148 nm,其中热处理态钢轨的珠光体片层细密且方向多样,存在显著的珠光体团簇,裂纹扩展轨迹中出现较多的分支裂纹和裂纹桥接现象,对扩展起到阻碍作用,是热处理态钢轨抗疲劳裂纹扩展能力优于轧态的重要原因。

关键词：重轨钢疲劳断裂裂纹扩展显微组织

不同热处理条件下贝氏体钢的微观组织和疲劳裂纹扩展

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金属热处理 2022年第2期47卷 153-158页

作者：董瑞陈林岑耀东包喜荣内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

以贝氏体钢为研究对象,设计了4种热处理工艺,研究了不同热处理工艺下试验钢的显微组织及疲劳裂纹扩展速率。结果表明,热轧态试验钢的微观组织以粒状贝氏体为主,其上分布有少量的板条贝氏体、马氏体和粗大块状M/A岛,残留奥氏体的体积分数... 详细信息

以贝氏体钢为研究对象,设计了4种热处理工艺,研究了不同热处理工艺下试验钢的显微组织及疲劳裂纹扩展速率。结果表明,热轧态试验钢的微观组织以粒状贝氏体为主,其上分布有少量的板条贝氏体、马氏体和粗大块状M/A岛,残留奥氏体的体积分数为16.2%,但稳定性较差,裂纹能够直接穿过粗大的块状M/A岛继续扩展,疲劳裂纹扩展速率最快。经900℃奥氏体化+空冷后,显微组织以板条贝氏体和马氏体为主,M/A岛仍为粗大的块状,残留奥氏体含量减少至12.3%,疲劳裂纹扩展速率略有降低。经900℃奥氏体化+380℃盐浴等温30 min+空冷后,显微组织以细密、有序的板条贝氏体为主,残留奥氏体含量减少至10.2%,以薄膜状伴生在板条贝氏体间,板条状贝氏体及板条间的残留奥氏体薄膜会使裂纹端钝化、分叉、偏折,阻碍裂纹扩展的能力增强;经350℃回火240 min后,显微组织以马氏体和板条贝氏体为主,残留奥氏体含量比热轧态略微降低,为14.9%;而经450℃回火240 min后,显微组织以板条状贝氏体为主,其上分布有少量的马氏体,残留奥氏体体积分数减少至8.6%,也以薄膜状伴生在贝氏体板条间,同时有大量的碳化物析出,裂纹扩展速率最慢。

关键词：贝氏体钢热处理微观组织残留奥氏体疲劳裂纹

道岔贝氏体钢轨轧后冷却过程的弯曲变形及微观组织演变规律

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机械工程学报 2023年

作者：岑耀东陈林包喜荣李晓娜内蒙古科技大学材料与冶金学院

道岔钢轨由于具有非对称的横断面特征使其轧制、热处理、矫直等工艺非常复杂，生产难度极大。针对道岔贝氏体钢轨的平直度和残余应力兼顾问题，通过Gleeble-1500热模拟试验机测定了CCT曲线，采用扫描电镜(Scanningelectron microscope,S... 详细信息

道岔钢轨由于具有非对称的横断面特征使其轧制、热处理、矫直等工艺非常复杂，生产难度极大。针对道岔贝氏体钢轨的平直度和残余应力兼顾问题，通过Gleeble-1500热模拟试验机测定了CCT曲线，采用扫描电镜(Scanningelectron microscope,SEM)观察了不同冷速下的微观组织，利用有限元软件进行了相变前与相变区间控制冷却的模拟计算。结果表明，当未变形的奥氏体以0.05～1℃/s的冷速连续冷却时，随着冷速的增快，组织由粒状贝氏体逐步转变为马氏体。当变形处理的奥氏体以0.2～2℃/s的冷速连续冷却时，随着冷速的增快，组织由粒状贝氏体逐步转变为大量马氏体+少量板条贝氏体；相变区间控制冷却采用轨头表面中心冷至500℃，再由500℃冷却到300℃(钢轨表面冷速0.4℃/s)，然后空冷至室温可得到的贝氏体量为35.6%，纵向最大拉应力、最大压应力及最终Y方向和Z方向的弯曲挠度均符合要求。相变前控制冷却采用轨头表面中心冷至500℃(轨头上表面及非工作侧和轨腰冷速3℃/s，轨头工作侧3.5℃/s)，再由500℃空冷至室温后可得到99.3%贝氏体组织的同时，最终残余应力值及弯曲挠度均符合要求。通过控制冷却实现了减小弯曲变形度和降低矫后残余应力的目的。

关键词：道岔钢轨贝氏体控制冷却组织

微合金化钢轨淬火工艺的优化及其疲劳裂纹扩展行为研究

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机械工程学报 2022年第14期58卷 233-240页

作者：陈林戴宇恒崔健伟周庆飞岑耀东内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010 内蒙古第一机械集团有限公司包头014032

为定量化分析微合金化与淬火工艺、裂纹扩展的关联性,寻找修正钢轨淬火时所产生自回火现象的方法,通过对GGX-G重轨钢和自行开发设计的微合金元素重轨试验钢在8℃/s淬火冷速与8℃/s淬火冷速自回火后展开疲劳裂纹扩展试验,结果表明:未热... 详细信息

为定量化分析微合金化与淬火工艺、裂纹扩展的关联性,寻找修正钢轨淬火时所产生自回火现象的方法,通过对GGX-G重轨钢和自行开发设计的微合金元素重轨试验钢在8℃/s淬火冷速与8℃/s淬火冷速自回火后展开疲劳裂纹扩展试验,结果表明:未热处理态下,试验钢疲劳寿命优于GGX-G钢11万次;在经8℃/s冷速及8℃/s冷速自回火工艺后,由77万次均提升至107万次,自回火未影响试验钢的疲劳寿命,仍有良好的疲劳性能;淬火后试验钢在Ⅱ区均出现的慢速扩展区,且自回火后试验钢的?K范围更高,微合金化后的钢轨对自回火所造成的疲劳性能降低有着优良的抗性;淬火工艺后的试验钢均优于国标要求,且8℃/s淬火冷速与8℃/s淬火冷速自回火的疲劳断口未见差异,同样表明自回火对试验钢的综合疲劳性能影响甚微,有着良好的抗自回火能力。通过向钢轨中添加一定的微合金元素,不仅提升了淬火后钢轨的疲劳性能,同时也修正了自回火对钢轨性能的影响。

关键词：合金元素重轨钢淬火工艺自回火裂纹扩展

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异种钢电阻塞焊工艺优化及接头性能分析

焊接学报 2017年第7期38卷 109-114页

作者：岑耀东陈芙蓉内蒙古工业大学材料科学与工程学院呼和浩特010051

采用一种新型复合焊接工艺——电阻塞焊对1.5 mm等厚TRIP980高强钢/SPCC低碳钢板进行焊接,利用正交试验优化其焊接参数,随后增加焊前预热,分析对比无预热和焊前预热两种条件下较优焊接参数时接头的力学性能及组织、硬度特点.结果表明,... 详细信息

采用一种新型复合焊接工艺——电阻塞焊对1.5 mm等厚TRIP980高强钢/SPCC低碳钢板进行焊接,利用正交试验优化其焊接参数,随后增加焊前预热,分析对比无预热和焊前预热两种条件下较优焊接参数时接头的力学性能及组织、硬度特点.结果表明,各焊接参数对接头的拉剪载荷影响程度由大到小依次为焊接电流、填充物直径、焊接时间及电极力;在电极头端面直径为8 mm的条件下,填充物直径为5.5 mm时的接头力学性能优于其它直径;相同焊接参数时,焊前预热塞焊接头的拉剪载荷比无预热提高7%以上;两种条件下较优焊接参数时,焊前预热塞焊接头的熔核偏移量小于无预热,熔核和熔合区的硬度比无预热时有所下降,熔合区脆硬马氏体组织比无预热少;焊前预热塞焊接头断口为韧性断裂,无预热塞焊接头断口为脆性断裂;其主要机理是,预热减小了熔核区金属过热倾向,使熔核扩展均匀,熔合区脆硬组织减少,有利于接头强度的提高.

关键词：高强钢异种钢电阻塞焊

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电阻缝焊数值模拟研究进展

焊接学报 2016年第2期37卷 123-128,134页

作者：岑耀东陈芙蓉内蒙古工业大学材料科学与工程学院呼和浩特010051 包钢(集团)公司集团管理部包头014010

电阻缝焊过程的热影响区随着滚轮电极的旋转而不断移动,熔核彼此搭迭,形核过程处于封闭状态且无法观测,焊接参数及性能比点焊更加难以准确计算.数值模拟作为一种功能强大的分析手段,解决了电阻缝焊领域中传统分析方法无法解决的问题,越... 详细信息

电阻缝焊过程的热影响区随着滚轮电极的旋转而不断移动,熔核彼此搭迭,形核过程处于封闭状态且无法观测,焊接参数及性能比点焊更加难以准确计算.数值模拟作为一种功能强大的分析手段,解决了电阻缝焊领域中传统分析方法无法解决的问题,越来越受到焊接研究人员的重视.文中综述了国内外近几年来的研究成果,对比了电阻缝焊与电阻点焊的特点,总结出电阻缝焊过程中电流场、温度场、应力场(应变场)三大领域的数值模拟方法,以及焊后焊缝形状、焊缝跟踪、无损探伤等智能控制技术,并对这些方法的原理进行了分析和探讨,提出开发多参数、多变量综合数学模型是将来电阻缝焊数值模拟技术的研究重点.此外,指出发展与先进的在线实时监控系统及无损检测技术相适应的数值模拟技术将是电阻缝焊重要的研究方向.

关键词：电阻缝焊数值模拟电流场温度场焊缝形状

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超声冲击处理冷轧钢板缝焊接头的疲劳性能

焊接学报 2017年第6期38卷 115-119页

作者：岑耀东陈芙蓉内蒙古工业大学材料科学与工程学院呼和浩特010051

用窄搭接电阻缝焊机对汽车用SPCC(冷轧低碳普通钢板)进行焊接,采用超声冲击仪对缝焊接头进行处理;通过拉压疲劳试验、X射线应力分析仪、OM、SEM对处理和未处理的缝焊接头疲劳性能和组织进行测试和观察分析对比.结果表明,未经超声冲击处... 详细信息

用窄搭接电阻缝焊机对汽车用SPCC(冷轧低碳普通钢板)进行焊接,采用超声冲击仪对缝焊接头进行处理;通过拉压疲劳试验、X射线应力分析仪、OM、SEM对处理和未处理的缝焊接头疲劳性能和组织进行测试和观察分析对比.结果表明,未经超声冲击处理的缝焊接头经5×104次交变载荷作用即在焊趾区萌生裂纹,裂纹与载荷方向呈45°;经超声冲击处理过的缝焊接头经1.88×106次交变载荷作用未发生断裂;超声冲击处理使缝焊接头表层晶粒细化并形成塑性变形层,降低了其表面的微裂纹缺陷造成的应力集中,使表面残余拉应力变为了压应力,有利于改善缝焊接头的疲劳性能.

关键词：超声冲击处理电阻缝焊疲劳性能应力集中淬硬线裂纹