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Evolution of microstructure and properties of a novel Ni-based superalloy during stress relief annealing

International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials 2024年第8期31卷 1876-1889页

作者： Lei Jia Heng Cui shufeng yang Shaomin Lü Xingfei Xie Jinglong Qu Collaborative Innovation Center of Steel Technology University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China State Key Laboratory of Advanced Metallurgy University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Beijing GAONA Materials&Technology Co. Ltd.Beijing 100081China High-Temperature Materials Institute Central Iron and Steel Research InstituteBeijing 100081China

We discussed the decrease in residual stress,precipitation evolution,and mechanical properties of GH4151 alloy in different annealing temperatures,which were studied by the scanning electron microscope(SEM),high-resolution transmission electron microscopy(HRTEM),and electron backscatter diffraction(EBSD).The findings reveal that annealing processing has a significant impact on diminishing residual *** the annealing temperature rose from 950 to 1150℃,the majority of the residual stresses were relieved from 60.1 MPa down to 10.9 ***,the stress relaxation mechanism transitioned from being mainly controlled by dislocation slip to a combination of dislocation slip and grain boundary ***,the annealing treatment promotes the decomposition of the Laves,accompanied by the precipitation ofμ-(Mo_(6)Co_(7))starting at 950℃ and reaching a maximum value at 1050℃.The tensile strength and plasticity of the annealing alloy at 1150℃ reached the maximum(1394 MPa,56.1%)which was 131%,200%fold than those of the as-cast alloy(1060 MPa,26.6%),but the oxidation process in the alloy was accelerated at 1150℃.The enhancement in durability and flexibility is primarily due to the dissolution of the brittle phase,along with the shape and dispersal of theγ′phase.

关键词： GH4151 alloy annealing treatment residual stress precipitation evolution strength mechanical properties

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Competitive oxidation behavior of Ni-based superalloy GH4738 at extreme temperature

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International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials 2024年第1期31卷 138-145页

作者： Hui Xu shufeng yang Enhui Wang Yunsong Liu Chunyu Guo Xinmei Hou Yanling Zhang State Key Laboratory of Advanced Metallurgy University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Institute for carbon neutrality University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China

A high thrust-to-weight ratio poses challenges to the high-temperature performance of Ni-based superalloys. The oxidation behavior of GH4738 at extreme temperatures has been investigated by isothermal and non-isothermal experiments. As a result of the competitive diffusion of alloying elements, the oxide scale included an outermost porous oxide layer (OOL), an inner relatively dense oxide layer (IOL), and an internal oxide zone (IOZ), depending on the temperature and time. A high temperature led to the formation of large voids at the IOL/IOZ interface. At 1200℃, the continuity of the Cr-rich oxide layer in the IOL was destroyed, and thus, spallation occurred. Extension of oxidation time contributed to the size of Al-rich oxide particles with the increase in the IOZ. Based on this finding,the oxidation kinetics of GH4738 was discussed, and the corresponding oxidation behavior at 900-1100℃ was predicted.

关键词： Ni-based superalloy GH4738 extreme temperature competitive oxidation oxidation mechanism oxidation kinetics

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Cerium oxide inclusion nucleation mechanism based on classical nucleation theory and two-step nucleation

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Journal of Rare Earths 2024年第4期42卷 793-802页

作者： Yutang Li Jun Wang Linzhu Wang Chaoyi Chen shufeng yang Junqi Li Xiang Li School of Materials and Metallurgy Guizhou UniversityGuiyang550025China State Key Laboratory of Public Big Data Guizhou UniversityGuiyang550025China School of Metallurgical and Ecological Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing100083China Department of Materials&Metallurgy Engineering Guizhou Institute of TechnologyGuiyang550003China

It is challenging to assess the mechanism responsible for the nucleation of inclusions in metals at high *** present work therefore systematically investigates the nucleation of cerium oxide inclusions according to classical nucleation theory and a two-step nucleation *** nucleation rates and nucleation radii of these inclusions are obtained,and the results demonstrate a considerable difference between theoretical and experimental *** the basis of a two-step nucleation mechanism,(CeO_(2))_(n) and(Ce_(2)O_(3))_(n)(n=1-6)clusters were constructed and the thermodynamic properties of both these clusters and of cerium oxide nanoparticles were *** addition,the entropies and heat capacity changes of cerium oxides were determined using first principles calculations and are found to be consistent with literature *** present data indicate that the cerium oxide inclusion nucleation pathway can be summarized as[Ce]+[O]→(CeO_(2))n/(Ce_(2)O_(3))_(n)→(Ce_(2)O_(3))_(n)→(Ce_(2)O_(3))_(2)→core(Ce_(2)O_(3)crystal)-shell((Ce_(2)O_(3))_(2) cluster)nanoparticles→(Ce_(2)O_(3))bulk.

关键词： Cerium oxide inclusion Classical nucleation theory Two-step nucleation mechanism First principles Rare earths

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Imaging the western boundary of the Sichuan Craton from multiple geophysical observations

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Journal of Earth Science 2024年

作者： Qihang Yin Xi Xu Xiaodong yang Xuhua Shi Lei Wu Andrew V.Zuza Liu yang Hefeng Tian Yuanhai Shu shufeng yang Nevada Bureau of Mines and Geology， University of Nevada China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Natural Resources，China Geological Survey School of Earth Sciences， Zhejiang University Research Center for Structures in Oil and Gas Bearing Basins， Ministry of Education Key Laboratory of Ocean and Marginal Sea Geology， South China Sea Institute of Oceanology， Innovation Academy of South China Sea Ecology and Environmental Engineering， Chinese Academy of Sciences School of Mechanical and Electrical Engineering， Hubei Open University

The boundary between the cratonic and orogenic lithospheres is one of the most significant seismogenic zones characterized by strong lithospheric deformation. As the essential tectonic block bounding the eastern Tibetan Plateau， the Sichuan Craton (SCC) resists the eastward escape of Plateau’s crustal materials， resulting in the uplift of the Songpan-Ganzi Block (SGB) and the crustal deformation of the Longmenshan tectonic belt (LMTB). To uncover the compressional structures and deformational mode of the LMTB and SCC， it is crucial to determine the precise location and geometry of the western boundary of the SCC. To address this issue， the lithospheric properties of the obduction SGB， the underthrusting SCC， and the LMTB were analyzed using a series of geophysical data， including seismic reflection profiles， magnetotellurics， aeromagnetics， gravity， and seismic tomography. The crust of the SGB is characterized by low magnetism， low seismic velocity， low resistivity and low Bouguer gravity， while that of the SCC features non-uniform high magnetism， high seismic velocity， high resistivity and high Bouguer gravity. The LMTB， as the boundary between the SGB and SCC， shows the geophysical characteristics similar to the SCC along the southern and central segments. The integration of all these geophysical observations suggests that the SCC’s western boundary follows the Yingxiu-Beichuan fault along the northern segment， without obvious underthrust. However， this boundary is located west of the Wenchuan-Maoxian fault zone along the southern and central segments， with distinct westward wedging/underthrusting. The irregular geometry of the SCC’s western boundary can further explain the variation in structural deformation along the LMTB. By comparing the differences in crustal thickness and lithospheric strength between the SGB and SCC， this study suggests that the varying crustal strength between tectonic blocks may be the controlling factor for the irregular geometry of the

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长水口和稳流器对中间包冲击区流动影响的对比研究

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钢铁研究学报 2024年第5期36卷 598-606页

作者：杨成虎张江山李权辉杨树峰刘青北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京100083 南京钢铁股份有限公司研究院江苏南京210035

冲击区通常是连铸中间包内部湍流强度最大的区域,最易发生卷渣和二次氧化,是设计和优化中间包流场的重点。采用物理和数值模拟相结合的方法对比研究了不同长水口、稳流器及其组合对冲击区流动特征的影响规律。结果表明,所构建的中间包... 详细信息

冲击区通常是连铸中间包内部湍流强度最大的区域,最易发生卷渣和二次氧化,是设计和优化中间包流场的重点。采用物理和数值模拟相结合的方法对比研究了不同长水口、稳流器及其组合对冲击区流动特征的影响规律。结果表明,所构建的中间包流动模型对比验证结果较好;与直筒型长水口相比,喇叭型长水口较大的内径具有较好的降低流股速度的效应,出口速度降低近一半,冲击区最大湍动能从0.0198m^(2)/s^(2)降低到0.0054 m^(2)/s^(2)。稳流器则会增强冲击区主流股区域的湍动能,改变流体运动方向,并通过能量耗散降低流体到达液面的流速。稳流器与喇叭型水口的组合方案可以有效结合长水口的降速效应和稳流器的耗散效应,冲击区液面最大流速降至0.036m/s,死区比例也降低明显。

关键词：中间包冲击区长水口稳流器湍动能

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真空粉末锻造成型FGH95合金的流变行为和组织演变

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航空材料学报 2024年第2期44卷 133-142页

作者：李楠陈竞炜曲敬龙贾建盛利文杨树峰北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412000 北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081 株洲万融新材科技有限公司湖南株洲412000

利用Gleeble-3800热模拟试验机对真空粉末锻造成型FGH95合金的高温变形行为进行研究,在变形温度为1090~1170℃、应变速率为0.01~10 s^(−1)条件下进行热压缩实验,得到相应条件下流变应力-应变曲线,采用EBSD分析变形条件对真空粉末锻造成... 详细信息

利用Gleeble-3800热模拟试验机对真空粉末锻造成型FGH95合金的高温变形行为进行研究,在变形温度为1090~1170℃、应变速率为0.01~10 s^(−1)条件下进行热压缩实验,得到相应条件下流变应力-应变曲线,采用EBSD分析变形条件对真空粉末锻造成型FGH95合金微观组织演变的影响。在考虑温度、应变速率、应变量对合金流变行为的影响后,选择Arrhenius方程建立真空粉末锻造成型FGH95合金的本构模型,得出真空粉末锻造成型FGH95合金的材料参数,拟合出材料参数和应变量之间的关系并对得出的本构方程进行验证。结果表明:采用真空粉末锻造成形工艺制备的FGH95合金,在热变形过程中的流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的升高而升高。变形后组织内的再结晶晶粒的尺寸随着温度的升高而减小,随着应变速率的降低而增大。经过计算得出变形激活能Q为685.7787 kJ·mol^(−1),真空粉末锻造成型FGH95合金流变应力的预测值和实验值的误差为6.33%,预测值和实验值吻合较好。

关键词： FGH95合金高温变形本构模型动态再结晶

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SiC_(p)/Al复合材料超声振动划痕试验及仿真研究

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工具技术 2024年第9期58卷 35-41页

作者：王峰徐文博黄红涛杨树峰郑机所(郑州)传动科技有限公司中原工学院

针对SiC_(p)/Al复合材料加工质量较差的问题提出了超声振动辅助微尺度加工的策略。通过Python软件构建了SiC陶瓷颗粒随机分布的有限元模型,对普通刻划和超声刻划两种条件下陶瓷颗粒和铝合金基体的材料去除机理进行分析。在有限元仿真分... 详细信息

针对SiC_(p)/Al复合材料加工质量较差的问题提出了超声振动辅助微尺度加工的策略。通过Python软件构建了SiC陶瓷颗粒随机分布的有限元模型,对普通刻划和超声刻划两种条件下陶瓷颗粒和铝合金基体的材料去除机理进行分析。在有限元仿真分析的基础上,设计了维氏压头超声振动刻划试验,对刻划力、划痕表面形貌和表面粗糙度进行了研究。研究结果表明:普通刻划过程中主要为SiC陶瓷颗粒的脱离和压入,超声刻划过程中主要为陶瓷颗粒破损;超声振动可以有效降低刻划力和划痕粗糙度,从而提高SiC_(p)/Al复合材料的加工质量;普通刻划和超声刻划试验的刻划力均值分别为12.818N和9.258N,仿真和试验之间刻划力的误差为8.7%;普通刻划和超声刻划试验的粗糙度均值分别为0.933μm和0.581μm,仿真和试验之间粗糙度的误差为5.5%。

关键词：铝基碳化硅超声振动划痕试验有限元仿真材料去除机理

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复合搅拌工艺电弧炉熔池混匀与界面传质特性

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钢铁 2024年第2期59卷 85-98页

作者：张福君杨树峰刘威孙烨焦傲腾李京社北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083

全废钢电弧炉冶炼过程中缺失C-O反应,加之熔池呈浅碟型,单一搅拌方式搅拌强度低,反应动力学条件差,是制约电弧炉高效冶炼的主要原因之一。为了改善电弧炉冶炼过程熔池内动力学条件、提高冶炼效率,采用物理模拟方法,研究了单一搅拌方式... 详细信息

全废钢电弧炉冶炼过程中缺失C-O反应,加之熔池呈浅碟型,单一搅拌方式搅拌强度低,反应动力学条件差,是制约电弧炉高效冶炼的主要原因之一。为了改善电弧炉冶炼过程熔池内动力学条件、提高冶炼效率,采用物理模拟方法,研究了单一搅拌方式形成的流场特性,在此基础上进一步探究了不同复合搅拌组合条件下熔池混匀与界面传质特性,探究最佳的复合搅拌方式。研究结果表明,氧气射流、侧吹形成的流场相似,主要分布在熔池上部和中上部,复合搅拌不能消除单一搅拌形成的弱搅拌区域;底吹形成的流场可以贯穿整个熔池,但在远离流股中心处和底部仍然存在弱搅拌区域,与射流复合搅拌可以大幅提高搅拌效果,平均混匀时间为53~86 s。在射流和底吹复合搅拌的死区部位添加侧吹喷枪,形成“三元”复合搅拌,可以进一步强化熔池搅拌效果,平均混匀时间为31~68 s,远低于“二元”搅拌,但熔池内部混匀效果与钢-渣界面传质效果对搅拌工艺参数要求并不一致,甚至相反。综合在“三元”搅拌条件下的冶金效果,1组和5组综合冶金效果最佳。

关键词：电弧炉水模拟复合搅拌混匀时间传质速率

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山西省晋中市猪刚地弓形虫的感染情况及基因型鉴定

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中国寄生虫学与寄生虫病杂志 2024年第3期42卷 367-371,383页

作者：李静杨树峰高文伟刘卿朱兴全郑文斌山西农业大学动物医学学院太谷030801 云南农业大学动物医学院云南省高校兽医公共卫生重点实验室昆明650201

目的了解山西省晋中市猪刚地弓形虫的感染情况和基因型现状,为猪弓形虫病的防控提供依据。方法 2021年从山西省晋中市太谷区、平遥县、昔阳县采集猪淋巴组织和肌肉组织,用动物组织提取试剂盒提取样品基因组DNA,半巢式PCR扩增弓形虫B1... 详细信息

目的了解山西省晋中市猪刚地弓形虫的感染情况和基因型现状,为猪弓形虫病的防控提供依据。方法 2021年从山西省晋中市太谷区、平遥县、昔阳县采集猪淋巴组织和肌肉组织,用动物组织提取试剂盒提取样品基因组DNA,半巢式PCR扩增弓形虫B1基因并测序。运用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)方法,扩增弓形虫阳性样品和8个参考虫株的SAG1、 5′-SAG2、 3′-SAG2、 alter. SAG2、 SAG3、BTUB、GRA6、c22-8、c29-2、L358、PK1和Apico等12个位点,用限制性内切酶对扩增片段进行酶切,将弓形虫阳性样品的酶切产物与8个弓形虫国际参考虫株进行对比,通过条带大小确定基因型。结果山西省晋中市130只猪共检出37份弓形虫阳性样品,阳性率为28.5%(37/130)。其中,太谷区阳性率为32.7%(18/55),平遥县阳性率为26.0%(13/50),昔阳县阳性率为24.0%(6/25)。猪淋巴组织的弓形虫阳性率为33.0%(33/100),肌肉组织的弓形虫阳性率为13.3%(4/30)。在37份弓形虫阳性组织中,1个样品成功扩增和酶切出所有位点,鉴定为ToxoDB#9;1个样品成功扩增和酶切出8个位点,疑似ToxoDB#9、ToxoDB#20或ToxoDB#137;3个样品成功扩增和酶切出6个位点,疑似ToxoDB#9、ToxoDB#20或ToxoDB#137;1个样品成功扩增和酶切出8个位点,疑似TypeⅠ、ToxoDB#27或ToxoDB#35;1个样品成功扩增和酶切出6个位点,疑似TypeⅠ、ToxoDB#24、ToxoDB#27或ToxoDB#35。结论本研究对山西省晋中市猪弓形虫感染情况进行了分子检测和基因型鉴定,阳性率较高,淋巴组织阳性率高于肌肉组织,PCR-RFLP鉴定出ToxoDB#9基因型和疑似ToxoDB#9、TypeⅠ基因型样品。

关键词：山西省猪弓形虫分子检测基因型鉴定

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结构化网格快速生成工具的开发及其在冶金模拟仿真中的应用

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工程科学学报 2024年第2期46卷 218-229页

作者：张江山刘昱宏杨树峰李东岳赵梦静李京社刘青北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京100083 东岳流体有限公司北京100195 中国国际工程咨询有限公司冶金建材业务部北京100048

结构化网格在模拟计算高精度、复杂问题时具有更高的计算准确度和更好的收敛性,但其划分难度大且耗时较长,如何快速生成高质量结构化网格是进行CFD(Computational fluid dynamics)等模拟计算领域的前沿问题.根据冶金容器的几何结构特征... 详细信息

结构化网格在模拟计算高精度、复杂问题时具有更高的计算准确度和更好的收敛性,但其划分难度大且耗时较长,如何快速生成高质量结构化网格是进行CFD(Computational fluid dynamics)等模拟计算领域的前沿问题.根据冶金容器的几何结构特征,引入了参数一体化建模+网格划分的理念,利用Python脚本快速批处理数据和开源CFD软件OpenFOAM的优势,成功开发了适用于冶金反应器的网格快速生成工具.以钢包–中间包–结晶器及其附属连接装置为例,进行了案例分析测试.结果表明,该工具软件生成的结构化网格在扭曲度和正交性等方面质量较高,可以满足各类模拟仿真的需求.该工具在解决冶金容器几何结构更新和网格分布调整方面相比于传统前处理方法可以在几十秒内快速生成高质量结构化网格.此外,开发了便于用户使用的图形用户界面,界面中仅需输入关键的几何结构和网格参数,即可对冶金容器快速便捷地生成相应的结构化网格,有效提升了前处理的简易度和效率.这一工具软件有望应用于冶金数字化和智能化转型发展的多种场景,并为其提供有效的软件支撑.

关键词：结构化网格参数化模拟仿真工具软件数智化

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