N材料先进制备加工技术

N・材料先进制备加工技术分会主席：谢建新、曲选辉、刘雪峰r*2Rr*2R2的关系，单元N1：5月19日上午主持人：谢建新，李元元08：30---09：00am*N1多场作用下金属粉末成形烧结一体化方法的研究进展李元元，李小强，杨超；华南理工大学机械与汽车工程学院为了探索高致密、高性能、短流程、节能和低成本的金属粉末成形与烧结方法，分别对电-热-力三场和电-磁-热-力四场作用下的粉末成形与烧结机理、关键技术以及相应装备进行了研究。研制出一套集电、磁、热、力多个场作用下的粉末成形与烧结一体化设备；建立了多个场作用下的粉末成形与烧结模型；明晰了场间的交互作用机理和烧结机理；优化了多场作用下碳化钨、钨基、钛基、铁基等粉末的成形和烧结一体化工艺；证实在电-热-力三场作用基础上耦合交变磁场可改善温度场分布，进一步促进粉体致密、改善烧结组织与性能。研究表明，多场作用下的粉末成形烧结一体化方法在制备优质粉末冶金材料和零件方面优势显著。09：00---09：30am*N2多元多相合金及其结构件铸造过程的凝固基础介万奇；西北工业大学凝固技术国家重点实验室本文从我国古代铸造技术的发展说起，概括了凝固理论与技术的应用背景和发展历程。宏观总结了自20世纪50年代以来现代凝固理论与技术的发展。进而分析了近年来多组元合金凝固理论及技术研究的新进展，这些进展主要体现在以下3个方面：(1)将热力学原理与扩散动力学的分析相结合，进行多元合金凝固过程的分凝行为、凝固路径和相析出规律的预测；(2)采用二元合金凝固扩展模型、界面寻踪模型和相场分析等方法，进行多元合金凝固过程生长形貌演变规律的研究；(3)铸锭与铸件宏观凝固过程的模拟研究。进而指出了凝固理论与技术研究的4个重点发展方向，即：(1)多元多相合金非平衡凝固行为的热力学与动力学耦合理论；(2)多元多相合金凝固过程的多层次表征及跨层次耦合；(3)多元多相合金非平衡凝固过程中熔体-界面-传输的协同调控原理；(4)电磁场及高能束作用下多元多相合金的凝固行为及其控制原理。最后介绍了作者关于多组元合金凝固的4个方面的研究工作，即：铸锭与大型铸件中的宏观偏析；枝晶凝固中固相分数变化与微观偏析；三组元合金的凝固模型；II—VI族化合物半导体晶体生长过程中的分凝与偏析。09：30---09：50amN3双流浇注连续铸造工艺参数对凝固液穴的影响郑小平，张卫文，邵明；华南理工大学双流浇注连续铸造技术(DSPCC)是一种“液-液复合”制备层状金属复合材料的新兴工艺，其特点是两股液态金属熔体通过对流传质形成具有毫米级微观尺度、成分与组织梯度过渡的冶金结合界面。本文利用双流浇注连续铸造技术制备了7075/6009铝合金梯度复合铸锭，分析了铸造温度、铸造速度、节流孔径、内导管插入结晶器深度这四个双流浇注连续铸造工艺参数对结晶器内凝固液穴的影响，并利用内层合金元素扩散来表征铸造工艺参数，研究了内层合金元素扩散与凝固液穴的关系，结果表明：在7075/6009合金的双流浇注连续铸造过程中，铸造温度、节流孔径和铸造速度显著影响着凝固液穴的深度和宽度，而内导管插入结晶器深度变化对液穴宽度与深度的影响较小。内层合金元素扩散与凝固液穴存在2Rq(RqvAhppAhvcssc通过试验结果与理论计算分析反映了基本一致的变化规律。09：50---10：10am休息10：10---10：30am N4钛铁矿制备Ti(Cx,N1-x)粉C/N的控制研究陈敏，汤爱涛，刘胜明；重庆大学Ti(Cx,Nl-x)粉C/N是影响其性能重要因素之一。本文通过X射线衍射分析、扫描电镜分析和化学分析等手段研究原料配比、球磨工艺、反应合成工艺对以钛铁矿和石墨为原料制备碳氮化钛晶格常数的影响规律，研究C/N的控制。研究结果表明：配碳量越高，TiCl-xNx中的C/N比越高，反应合成温度越高C/N比越高。随着反应过程中保温时间的延长，真空球磨对C/N比的影响较小，空气中球磨混料在后续的烧结过程中随着保温时间的延长，C/N比显著降低。10：30---10：50amN5Cu/Ni水套材料的制备及其界面结合特性的研究周毅，林波，张卫文；华南理工大学机械与汽车工程学院国家金属材料近净成形工程技术研究中心水套材料的选择是决定炼铁高炉、有色冶金炉中炉壁传热效果的关键，直接影响高炉的寿命、生产效率和能耗。工业实践中大量使用的是铸铁和铸钢冷却水套，铜冷却水套是水套的发展趋势，目前得到广泛应用的是采用机加工方法制造的纯铜水套，采用铸造法制备预埋纯铜管或其他合金管的新型水套材料还处在研究开发阶段。本文的目的是研究一种预埋纯镍管的新型Cu/Ni水套材料，重点分析不同浇注温度下铸铜水套材料的基体与预埋Ni管的界面结合特性，如界面结合强度、原子扩散行为等。结果表明：在1120°C、1170°C和1220°C三个浇注温度下，随着浇注温度的升高，界面处扩散层厚度增加。当浇注温度过高(1220°C)时，基体铜中的气体含量增加，并易于富集于Ni管的表面，降低界面的结合强度。1170C浇注温度下获得了约为162MPa的最佳界面剪切强度。10：50---11：10amN6EW75镁合金的电化学腐蚀行为张新，张奎，李兴刚，邓霞，李永军，马鸣龙；北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室采用阳极极化和电化学阻抗谱(EIS)技术研究了EW75镁合金的电化学腐蚀行为.阳极极化结果表明：EW75镁合金在中性NaCl溶液中发生活化溶解，随Cl-浓度增加，腐蚀速率增加;在不同pH溶液中，随pH值增大发生由活化溶解向自钝化的转变，临界值为pH=10.5.电化学阻抗谱结果表明：在Ecorr-100mV电位下，阻抗谱由单一容抗弧组成，等效电路为Rs(QRt)，表征析氢反应过程;在Ecorr电位和Ecorr+100mV电位下，阻抗谱由高频容抗弧和低频感抗弧组成，等效电路为Rs(QRt(LRL))，感抗弧的出现表明电极反应过程中存在中间产物Mg+。11：10---11：30amN7非均匀温度场对难变形合金管坯高速热挤压过程的影响规律程明，张士宏，王瑞雪；中国科学院金属研究所难变形合金诸如高温合金、钛合金、高强钢等材料的管材广泛应用于航空、航天、石化等重要工业领域。由于难以采用热穿孔的方式进行加工而降低了生产效率。采用热挤压方式进行难变形合金管坯的加工具有变形组织均匀、强度高、节省材料、降低加工成本等优势。但合金对温度和变形速度敏感、高温变形抗力高等特点也会对材料的流动特征、挤压管材的组织状态、模具的受力磨损及使用寿命等带来影响。本研究就挤压管坯加热温度及其均匀性在热挤压过程中的影响进行分析。结果表明，在其他工艺条件相同的情况下，随加热温度的升高，挤压力近似线性降低。这主要是由于材料高温变形行为受到温度变化的影响比较显著。而对于挤压前管坯径向上已存在明显温度梯度的情况进行模拟与实验研究，发现管坯的初始非均匀温度场严重影响到挤压过程中合金的流动状态，容易形成表面裂纹缺陷甚至断裂等情况。根据模拟与实验结果，通过调整热挤压工艺，成功获得了质量良好的典型难变形高温合金管材。单元N2：5月19日下午主持人：介万奇，张士宏01：30---02：00pm*N8铜管铸轧技术的研究进展张士宏，刘劲松，程大勇；中国科学院金属研究所铜管铸轧技术已成为空调（ACR）铜管主导制造技术，我国是世界最大的空调生产国，也是世界最大空调铜管生产国。铜管铸轧技术在十几年前自中国最先实现产业化，目前在生产工艺、工装模具、主要设备、产品种类、生产过程控制、产品质量管理等方面都取得了重大进展，达到了国际先进水平。作者所在团队自2001年以来与国内主要铜管生产企业进行研发合作，对于铜管铸轧各主要工序与设备进行了长期技术攻关与创新研究，实现了铜管铸轧工艺与管理的科学设计，并研制了新型设备与工装。本文主要介绍一下内容：（1）铜管铸轧技术原理（2）行星旋轧过程中的材料流动与动态再结晶（3）铜管退火温度场计算及组织预测（3）B10镍铜合金管材的铸轧加工技术（4）四辊行星轧机及其应用02：00---02：30pm*N9Al对钛铁矿原位合成铁基复合材料还原过程的影响汤爱涛，刘胜明，潘复生；重庆大学材料科学与工程学院以天然矿物钛铁矿（FeTiO3）、C（石墨）、铝粉、铁粉为原料，采用铝热、碳热还原法，实现合成与烧结一体化，氮气气氛下烧结制备（TiCN+Al203）/Fe复合材料。研究了Al元素的加入及其加入量对钛铁矿原位合成铁基复合材料还原过程的影响。研究表明：FeTiO3-Al-C-N2体系中Al先与钛铁矿发生反应生成钛的中间产物TixOy和Al2O3,接着C、N2与TixOy反应，最终产物中主要存在三相，即TiCN相、Al2O3相和Fe的固溶相。此外，当体系中铝的含量过高时，产物中会出现AlN相。02：30---02：50pmN10硅对热处理态M2高速钢中共晶碳化物的影响王维青，潘复生，汤爱涛；重庆大学高速钢中碳化物的类型、形貌、数量和分布等是决定高速钢的性能的重要因素，尤其是共晶碳化物，而合金元素以及热处理对碳化物有明显的影响。本文通过金相、扫描电镜、X射线衍射分析的方法研究了硅对热处理态M2高速钢中共晶碳化物的影响。通过电渣重熔制备不同Si含量的M2高速钢铸锭，Si含量分别为0.3,0.8，1.6和2.4（wt%）。对电渣锭进行780°CX10h的退火以及1165°CX2.5h的热处理。研究结果表明，退火态高速钢铸锭中共晶碳化物成连续或半连续网状分布于枝晶间，随着Si含量的增加，共晶碳化物从片层状M2C变为鱼骨状M6C,共晶碳化物的数量有所变化。在1165C6保温2.5h的热处理过程中，片层状M2C碳化物分解为MC和M6C碳化物，在后续变形中破碎为细6小的碳化物颗粒，0.8%Si的M2高速钢中碳化物的尺寸稍小些。而鱼骨状M6C在热处理过程中形态上6没有变化，在后续变形后仍有尺寸较大的块状碳化物，这对性能不利。02：50---03：10pmN11双金属气压顶出充芯连铸工艺的研究梁贺，臧勃林，吴春京；北京科技大学采用自制研究设备，运用气压顶出充芯连铸法，通过确定合理的工艺参数，制备出外径为12mm,内径为8mm的铅包锡和铜包铝双金属复合棒坯。复合棒坯连续稳定，表面质量良好，包覆层厚度均匀，界面实现了冶金结合。对铜包铝双金属复合棒坯后续拉拔加工，获得了直径为0.95mm铜包铝复合导线，通过对其力学性能和导电性能进行检测，性能高于传统相同直径铜包铝复合导线。03：10---03：30pm休息03：30---03：50pmN12铁粉温高速压制成形的研究陈进，肖志瑜；华南理工大学机械与汽车工程学院温高速压制（WHVC）是一种结合温压和高速压制为一体的粉末冶金成形方法，通过冲锤冲击上模冲产生的冲击波使加热的温粉末迅速成形。该方法很好地结合了温压和高速压制的优点，同时粉末中不添加润滑剂，粉末加热温度可不受润滑剂的限制。得到的压坯比传统高速压制密度要高。本文以铁粉为原料，利用自行设计制造的一套利用重力势能驱动的温高速压制成形装置研究铁粉的成形规律，采用正交实验的方法研究了落锤冲击高度、模具加热温度、装粉量对铁基冶金材料的温高速压制成形的压坯密度以及生坯强度的影响，为优化铁基冶金材料的最佳温高速压制工艺提供一定的参考依据。03：50---04：10pmN13FatiguePropertyofCu-12wt%AlAlloysFabricatedbyContinuousUnidirectionalSolidification黄海友，聂铭君，栾燕燕，谢建新；北京科技大学Inthispaper,thetensilemechanicalpropertiesandfatiguestrengthofsingle-crystallineandcontinuous-columnar-grainedCu-12wt%Alalloyrodspreparedbyverticalcontinuousunidirectionalsolidification(OCC)technologywereinvestigatedandcomparedwiththosepropertiesofpolycrystallineCu-12wt%Alalloypreparedbyconventionalcasting.Theresultsoftensilemechanicaltestindicatedthatsingle-crystallineandcolumnar-grainedsampleshadmoreexcellentmechanicalpropertiescomparingwiththepolycrystallinealloy.Forsingle-crystallinesamples,theelongationwas8.7%andthetensilestrengthupto717MPa,whichwastwiceasmuchasthatofpolycrystallinesamples(332MPa).Forcolumnar-grainedsamples,thetensilestrengthwas380MPaandtheelongationreached24.2%,whichwas6.5timesasmuchasthatofpolycrystallinealloy(3.7%).Thefatiguestrengthsofsingle-crystalline,columnar-grainedandpolycrystallinealloysweremeasuredbyusingdescentmethod,whichwere413MPa,303MPa,256MPa,respectively.Comparedwiththeconventionalcastingpolycrystallinesamples,thesingle-crystallineandcontinuous-columnar-grainedsampleshadhigherfatiguestrength.Thefatiguestrengthofsingle-crystallinesampleswas1.6timesasmuchasthatofpolycrystallinesamplesandhigherthancontinuous-columnar-grainedsamples.ComparedwiththeagingstateQBe2.0bronze(tensilestrength1250MPa,fatiguestrength200MPa),thetensilestrengthofsingle-crystallineCu-12wt%Alalloywas2/3ofthatofQBe2.0,butthefatiguestrengthwastwice.04：10---04：30pmN14奥氏体不锈钢管坯二辊斜轧穿孔裂纹的形成及控制张凯，宋仁伯；北京科技大学材料科学与工程学院奥氏体不锈钢圆管坯高温塑性差，易开裂，在穿孔过程中内壁经常出现裂纹（内裂）。相关文献研究了管坯的化学成分、a相、穿孔工艺对裂纹的影响，认为虽然管坯质量对穿孔内裂产生一定的影响，但产生内裂的主导原因还在穿孔工艺上。但是由于其工艺参数的调整在实际生产中较难把握规律，造成了产品成本高，生产周期长，开发新产品困难等问题。本文用有限元软件ANSYS/LS-DYNA根据某钢厂提供的锥形二辊斜轧穿孔机的实际几何参数，建立了三维有限元模型，并以OCrl8NilOTi奥氏体不锈钢为例，模拟了穿孔过程。管坯在斜轧穿孔时，受曼乃斯曼效应影响，管坯心部容易过早出现孔腔，孔腔如果提前出现就容易在穿出的毛管内外表面产生裂纹、分层、内折等缺陷。由于孔腔形成是由于中心部分金属受到交变切应力和很大的拉伸应力作用的结果。中心破裂属于韧性-脆性断裂。根据第一强度理论，模拟中设置了最大拉应力单元失效准则判断孔腔是否提前出现。管坯旋转前进到顶头，受顶头作用，材料也会屈服破坏，产生断裂。根据第四强度理论，模拟中同时设置了Vonmises等效应力失效准则。在ANSYS/LS-DYNA中，同时设置上述两种单元失效判据，模拟了穿孔过程，得到了各阶段管坯的应力应变云图和金属的流动规律，显示了裂纹的形成与分布；并得到轧制时存在打滑现象，易对管坯外表面质量产生影响，实际生产时还会加剧轧辊的磨损，使生产效率降低，应当尽量控制打滑；实际生产中存在两轧辊磨损程度不同或更换频率不同导致两轧辊表面摩擦系数不同，模拟得到两轧辊表面摩擦系数的差异容易在管坯外表面引起裂纹；同时得到了管坯倾斜进入孔型时对管坯的影响。本文对实际生产中管坯的裂纹控制具有很好的参考价值。04：30---04：50pmN15粉末冶金高钒冷作模具钢不同热处理状态析出相的研究李小明，况春江；安泰科技股份有限公司粉末冶金高钒冷作模具钢中的微细析出相对其性能有重要影响，本文采用电解的方法提取了粉末冶金高钒冷作模具钢中的析出相，并对不同热处理状态合金的析出相进行了定量分析，用X射线衍射、扫描电镜、激光粒度、X射线小角衍射、ICP等方法对析出相的种类、形态、粒度分布和成分进行了分析。研究发现合金的析出相为V6C5,淬火态试样中一次析出碳化物尺寸大多处于0.631》m-2.512Mm之间。回火态合金中有大量细小的二次析出相，其尺寸在10nm-96nm之间，二次析出相占总析出相质量分数29.7%。析出相中除C、V元素外，还存在Mo、Cr、Fe三种元素，相比一次析出相，二次析出相中Cr、Fe的含量较高。单元N3：5月20日上午主持人：曲选辉，刘雪峰08：30---09：00am*N16退火对银包铝丝材界面与力学性能的影响刘新华，刘雪峰，谢建新；北京科技大学新材料技术研究院银包铝复合丝材在航空航天、仪器仪表领域应用广泛。本文采用冷静液挤压和拉拔的方法制备了银包铝丝材，研究了退火对所制备的丝材界面与力学性能的影响。结果表明，在150°C30分钟以下退火时，界面无明显新相生成，而200C以上退火时则有明显的新相生成；界面中新生成的相主要为Ag3Al电子化合物（M相）。退火温度和退火时间对界面的影响规律不同：随退火温度增加，无论在哪一退火时间下，界面层厚度均增加比较显著；而同一退火温度下，尤其是在退火温度较低时，增加退火时间时，界面厚度增加并不明显，但退火温度提高时，界面层厚度随退火时间增加的趋势加快，退火温度是界面层厚度的敏感因素;经150C、200C和300C退火30分钟后的厚度分别为5〜7pm、7〜9pm和10〜12pm。银包覆层和铝芯在界面附近的成分受退火影响，温度低于200C时，成分变化不明显，退火温度高于200C时，成分明显随距离变化；低于300C时扩散过程以银向铝中扩散为主，但当温度升咼到300C时，铝也开始明显向银一侧扩散。退火对银包铝丝材的力学性能有明显的影响，在150C和200C退火时，随着退火时间增加，丝材强度先增大后减小，而在300C退火时，随着退火时间增加，丝材强度一直增大;退火对丝材延伸率影响的规律与强度变化的规律相反。造成银包铝丝材力学性能上述变化规律的主要原因是其力学性能受退火软化、界面扩散相变以及由于扩散导致的包覆层和芯材合金化三种机制共同作用，在较低退火温度和较短退火时间的条件下，退火软化起主要作用，而在较高退火温度和较长退火时间条件下扩散相变和合金化起主要作用。09：00---09：30am*N17集成计算材料工程及其在铸件开发过程中的应用张瑞杰，曲选辉;北京科技大学集成计算材料工程被定义为将计算手段所得的材料信息，与产品性能分析和制造工艺模拟相结合。其中包含了产品开发所需的多种信息：材料微观组织模型、微观结构—性能模型、材料数据库、成本分析模型等等，目标是在产品真正投产之前，通过集成计算过程使材料选择、加工制造和产品设计优化成为一个整体系统。预期可以实现更有效的探寻新材料、尽可能发掘新材料的潜力、优化制造工艺系统的各个环节、减少产品研发时间和成本。本文将重点结合铝合金铸件的生产工艺，介绍集成计算材料工程在铸件开发过程中的应用。铸件生产过程中主要有熔炼、浇铸、凝固、固溶、时效等主要的工序，这些工序中发生的主要物理现象在尺度上跨度很大，因此需要在不同尺度范围内对铸件生产过程中的物理现象进行建模，比如：充型、凝固微观组织形成、次生相溶解、强化相析出等等。建立不同尺度微观组织模型对产品性能的影响模型，并且建立不同尺度模型之间的连接关系，定量研究不同工序对后续工序及最终产品性能的影响。并且根据对铸件生产全工艺过程的分析，反馈在材料选择、铸造、时效等环节中对产品性能影响的负面因素，实现对整个铸造工艺各个工序的优化。最后，本文简要介绍目前集成计算材料工程在其他产品开发过程中的应用情况，并且讨论集成计算材料工程的广泛应用所面临机遇与挑战。09：30---09：50amN18搅拌摩擦加工细晶AZ91镁合金的组织和力学性能研究王赛香，张大童;华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心搅拌摩擦加工技术（FSP）是在搅拌摩擦焊（FSW）基础上发展起来的一种新型剧塑性变形技术，在细晶金属材料制备方面具有较大的应用潜力。本文研究了铸态AZ91镁合金经搅拌摩擦加工后的显微组织和力学性能。显微组织观察表明，合金经FSP加工后粗大的铸态树枝晶变成细小的等轴晶粒，在旋转速度400r/min、行走速度60mm/min加工条件下a（Mg）晶粒尺寸约为3pm；位于晶界处的粗大卩相（Mgy）转变为细小颗粒相。显微硬度及拉伸力学性能测试结果表明，经搅拌摩擦加工后材料的硬度、抗拉强度和断后伸长率均显著提高；在旋转速度600r/min、行走速度60mm/min时搅拌区的平均硬度、抗拉强度和断后伸长率分别为83HV、317.6MPa和21.6%（母材的分别为63.8HV、112.4Mpa和16.6%）。拉伸断口分析表明，铸态合金属脆性断裂，而搅拌摩擦加工合金由于晶粒明显细化，断裂表面存在较多的韧窝，属韧性断裂。09：50---10：10am休息10：10---10：30amN19纳米水基板带钢轧制液摩擦特征与润滑性能研究孙建林，王冰，武元元；北京科技大学材料科学与工程学院全新概念的水基纳米润滑是当前板带钢冷轧生产应对节能减排的重要措施之一，为此论文以几种典型的纳米粒子为例，通过修饰与分散，制备了板带钢水基轧制液。借助SEM、XRD、四球摩擦试验机和四辊轧机，分析测试了纳米粒子的形貌特征、摩擦学性能、轧制润滑性能及轧后板带钢表面质量。实验结果表明：粒径在10-50nm的纳米Cu、纳米Fe3O4、纳米MoS2等金属纳米粒子表现出优异的摩擦学性能，由此制备的水基轧制液具有无毒环保、轧制润滑性能好、轧后表面质量优等特点。另外还初步分析了纳米润滑机理，为纳米润滑在材料加工中的应用提供理论指导。10：30---10：50amN20不锈钢表面阴极微弧电沉积氧化铝涂层的制备及组织性能研究薛文斌，金乾，杜建成；北京师范大学核科学与技术学院射线束技术与材料改性教育部重点实验室以ai（no3）3乙醇溶液为电解液，利用阴极微弧电沉积技术在304不锈钢表面制备了80gm厚的氧化铝涂层。采用扫描电镜和X射线衍射分析了涂层的形貌、成分和相组成，测试了涂层的抗高温氧化及电化学腐蚀性能，并探讨了阴极微弧沉积氧化铝涂层的机理。涂层由Y-Al2O3和的a-Al2O3组成。涂层中含有少量的Fe、Cr、Ni元素，表明膜/基界面附近的不锈钢基体在微弧放电作用下也参与氧化铝涂层的沉积和烧结过程。具有氧化铝涂层的不锈钢在800€恒温氧化速率降低将近1倍，同时它的腐蚀电位有所提高，腐蚀电流密度降低1个数量级，其耐腐蚀性能得到提高。10：50---11：10amN21高分子链的冷流和去拥挤（unjamming）转变薛奇；南京大学化学化工学院高分子科学与工程系高分子材料的加工通常需要在远高于其玻璃化转变温度时才可进行，这一过程将消耗大量能源、导致聚合物降解污染环境并且使材料难以再回收利用。我们发现当增大高分子链间邻近度时，单独通过施加压力就可以使高分子链在远低于比量热法测得的玻璃化转变温度时发生流动。此时相比于自由体积的理论,体系的玻璃化转变温度不但没有升高,反而降到了测试的温度。而这一现象与近年来凝聚态物理中的一个重要课题即拥挤（Jamming）理论密切相关，通过拥挤相图我们发现，在玻璃体系中，堆积密度、施加的负载与体系的温度这三个因素共同决定了体系所处的状态。这为我们研究高分子的玻璃化转变以及高分子材料加工提供了新的思路。11：10---11：30amN22脉冲强磁场下的电磁成形技术邱立，李亮，吕以亮；华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心（筹）电磁成形技术是利用脉冲电磁力驱动工件成形的高速率加工技术，其具有改善成形性能、减少起皱、提高成形范围等优点，是轻合金等难成形材料成形技术的研究热点。但现有电磁成形技术因驱动线圈强度不够，只能提供10T左右的磁场，加工工件的厚度一般小于2mm，这严重限制了电磁成形技术的发展。本文借鉴脉冲磁体的设计理论及优化技术，结合电磁成形驱动线圈自身的特性，成功研制出可提供40T磁场的高强度驱动线圈，并建立了一套脉冲强磁场电磁成形设备系统。选用2a12铝合金板，利用该系统已完成：1、2mm厚80mm*160mm方形盒拉延。实验表明，电磁板材成形以流动形式变形，拉延高度为20mm，变形后的板材最薄处为1.88mm。2、5mm厚内孔翻边。预孔直径为30mm,翻边高度为18mm,—次翻边系数为0.55。3、8mm厚冲孔。冲孔直径为50mm，—次放电完成，断面光滑无毛刺。选用0.1mm厚铜箔，利用该系统已完成：1、一次完成多孔冲裁。在直径为100mm的铜箔上完成直径从2mm到16mm的一系列冲孔。2、完成微结构成形。在铜箔面上切割出一条0.19mm宽的线槽。实验证明，脉冲强磁场技术能有效提高电磁成形的加工能力，拓展了其实现工业应用的前单元N4：5月20日下午主持人：杨院生，李家好01：30---02：00pm *N23热力学和原子相互作用势计算Cu-Zr-Ni系统的非晶形成范围崔苑苑，李家好，柳百新；清华大学材料科学与工程系Cu-Zr-Ni块体金属玻璃系统由于其良好的非晶形成能力和优异的机械性能，成为了理论和实验研究的典型系统。在Cu-Zr-Ni块体金属玻璃的研究中，存在一个基础性的问题，即非晶形成范围。由于金属玻璃制备过程中动力学因素的限制，结构复杂的金属间化合物难以形核和长大，与非晶相竞争的主要是结构简单的固溶体。因此，研究Cu-Zr-Ni系统非晶形成范围的问题，就可以转化为比较非晶和过饱和固溶体的相对稳定性，从而确定Cu-Zr-Ni系统的最大过饱和固溶度，进而确定Cu-Zr-Ni系统的非晶形成范围。本研究采用基于原子相互作用势的分子动力学模拟，模拟过程的关键是如何描述原子之间的相互作用，即构建合适的Cu-Zr-Ni系统的原子相互作用势。为此，本研究使用实际存在的金属间化合物的物理性能进行拟合，同时采用改进的TB-SMA势形式，从而保证在整个计算范围内能量及其导数都连续光滑。将构建的原子相互作用势应用于Cu-Zr-Ni系统的分子动力学模拟，预测了Cu-Zr-Ni系统的成分三角形可以划分成三类区域，即晶态区、非晶态区以及晶态-非晶态共存区。同时采用分子静力学计算出Cu-Zr-Ni系统晶态区的非晶和固溶体能量差，从能量角度预测了最优的非晶成分区域。02：00---02：30pm *N24OriginoflathyferriteinAISI304stainlesssteelduringdirectionalsolidification付俊伟，杨院生；中国科学院金属研究所FormationandevolutiondetailsoftheskeletalferriteinAISI304stainlesssteelwereinvestigatedbyliquidquenchinganddirectionalsolidificationtechniques.TheoriginoflathyferriteinAISI304stainlesssteelwasconfirmed.Experimentalresultsshowedthatacoupledmicrostructure,consistingofthinlathyferriteandaustenite,solidifieddirectlyfromthemeltwithoutdendriteferritewiththewithdrawvelocityof150口m/s.Du&ngtheformationofthecoupledmicrostructure,solutesCrandNiarerejectedintoliquid.Assolidificationproceeds,retainedliquidtransformsintoausteniteandlathyferritebecomescoarsegradually.Whensolidificationiscompleted,solid-statetransformationfromferritetoaustenitetakesplace.Thethinnerferriteinthecoupledmicrostructureisconsumedbythesolidstatetransformation.Themicrostructureatroomtemperatureiscomposedofthinferriteandaustenite.Theferriteisparallelarrangementintheaustenitematrix.Formationofthetwo-phasecoupledmicrostructureisanalyzed.02：30---02：50pm N25基于FVM的分流模非稳态挤压过程数值模拟研究程磊，谢水生，黄国杰；北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室由于空心铝型材分流模挤压过程中金属流动及变形的复杂性，采用基于拉格朗日网格描述的有限元法进行数值模拟时，研究对象仅局限于形状简单、截面尺寸和挤压比小的空心型材，对于大断面复杂截面铝型材分流模挤压过程的数值模拟尚未见报道。针对上述问题，采用基于欧拉网格描述的有限体积法，实现对大型材分流模非稳态挤压过程的数值模拟，不仅可以完整的模拟分流模挤压焊合过程，而且具有计算时间短、模拟精度高的优点，是进行大型复杂截面铝型材挤压焊合过程研究的一种十分有效方法。02：50---03：10pmN26喷射轧制工艺参数对铝带材固相分数和孔隙率影响规律的模拟研究刘允中，李凤仙，谢金乐；华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术中心喷射轧制是一种金属半固态近净成形新技术，将熔体雾化、喷射沉积、双辊热轧有机结合，可在一步工序内从液态金属直接制备高性能金属板带材，对喷射轧制过程中铝合金材料的固相分数和孔隙率进行模拟研究有助于揭示致密化机理和指导工艺优化。初步建立了喷射轧制过程中熔滴雾化和沉积阶段的凝固和动力学模型，对喷射轧制中沉积阶段孔隙的形成规律进行了分析，结果表明可通过减小沉积时的孔隙率和在轧制阶段提供必要的厚度减薄率以获得致密材料。研究了喷射轧制主要工艺参数（如：熔滴飞行距离、气体初始速度、过热度和熔体质量流率）对7050铝合金带材沉积与成形过程中平均固相分数、孔隙率和厚度减薄率的影响规律，对致密化过程进行了理论分析。在此基础上对喷射轧制的主要工艺参数进行了优化，可使沉积材料有最低的孔隙率，且能稳定连续制备致密带材。03：10---03：30pmN27轧辊喷淬热处理过程温度的测量与计算机控制李莎，刘增辉，赵永龙；北京科技大学针对喷淬过程中水雾、水膜、氧化铁皮及其他干扰对辊身表面温度测量的影响，本文采用红外测温仪配用自行设计的空气吹扫装置实现了喷淬过程辊面温度的测量，并选用峰值保持+复合滤波的数字滤波方法对所测温度进行抗干扰处理。以红外测温仪实测辊面温度为控制参数，根据实际温度与目标温度的差值情况，通过调节喷淬机的冷速，实现喷淬过程中按照轧辊的目标温度曲线进行控制，提高了轧辊的喷淬质量。03：30---03：50pmN28稀土纳米材料的应用进展张文毓，侯世忠；洛阳船舶材料研究所本文概述了稀土纳米材料的研究现状，重点介绍了稀土纳米材料在发光材料、永磁材料、陶瓷、催化剂、贮氢材料、环保材料等领域的应用,对其发展前景进行了展望。希望对稀土纳米材料有所了解。稀土纳米材料的研究与应用将有助于发现新性质，开拓新材料，已成为当前的研究热点。稀土元素特殊的电子构型使其具有特殊的光、电、磁性质。而被誉为新材料的宝库。纳米技术与稀土相结合形成的新型材料包括稀土纳米陶瓷、催化剂、永磁材料、发光材料、防晒材料、生物医药材料等。这些新型材料在信息、生命科学等领域必将发挥重要的作用。因此开展稀土纳米材料的研究、应用与开发将是一次新的机遇，对于我们稀土大国具有重要的意义。稀土纳米材料研究现状包括：稀土纳米粉体、稀土化合物纳米薄膜、稀土纳米结构的陶瓷、稀土纳米复合与组装、稀土纳米磁性材料、稀土纳米催化剂、稀土纳米发光材料、稀土纳米光学材料。目前开发研究和应用的领域包括:.稀土发光材料、.纳米超导材料、.稀土纳米磁性材料、.稀土高性能陶瓷、.稀土纳米催化剂、稀土紫外线吸收剂、稀土精密抛光、稀土纳米贮氢材料、稀土纳米环保材料、稀土纳米薄膜材料、稀土纳米合金等。近年来，随着纳米技术的问世，纳米技术与稀土相结合形成的新材料使稀土的应用增加了不少新的内涵，发挥出其更大的潜能。在新的前沿技术方面,又发现了稀土不少新的应用。稀土纳米材料在21世纪必将发挥越来越重要的作用。更重要的是发挥稀土纳米材料的优异特性，开发其新的应用。墙展NP1Mn对Mg-6A1合金挤压棒材组织与性能的影响张志强，乐启炽，崔建忠；东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室本文对不同Mn含量的Mg-6Al进行反向挤压，考察Mn对Mg-6Al镁合金挤压棒材组织与性能的影响。研究结果表明，在试验范围内随着Mn含量的增加Mg-6Al-xMn合金挤压棒材晶粒逐渐变小，硬度有增大的趋势；挤压棒材的抗拉强度、屈服强度和延伸率均随着Mn含量的增加现增加后降低。Mn含量为0.5%的挤压棒材抗拉强度和屈服强度最高，分别为293MPa、173MPa；Mn含量为0.7%的挤压棒材延伸率最大，达20%。NP2钎焊工艺对铝合金真空钎焊焊缝组织的影响高飞，陈召松，赵飞；贵州永红航空机械有限责任公司铝合金真空钎焊时钎焊工艺对焊缝组织性能有重要影响，其中焊缝中大量存在的Si偏聚组织是影响焊缝强度不高的主要原因。本文采用15min-90min六种不同钎焊保温时间和595°C-620°C六种不同保温温度对铝合金散热器进行真空钎焊试验，通过光学显微镜、扫描电镜、X射线能谱仪、硬度试验等研究确定保温时间和保温温度对焊缝组织的影响关系。结果表明，随着钎焊保温时间的延长和适量的提高保温温度，焊缝间的元素扩散越来越充分，Si偏聚形状由原来的树枝状向点状转变，当钎焊工艺为615C保温75min时，焊缝组织中只有少量点状Si偏聚组织，绝大部分为固溶体，钎料对母材有少量溶蚀，结合更为牢固，工艺较佳。NP3减少承压铸件的铸造缺陷，提高铸件检漏合格率白素春；中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司我们所生产的铝合金筒体铸件技术条件要求铸件表面不能有夹渣、针孔、缩孔、缩松等缺陷，并且需要承受FS6气密性检验，水压试验1.22Mpa，筒体铸件结构复杂，尺寸大，壁厚不均，铸造热节偏多，容易产生铸造缺陷。在实际生产过程中，筒体铸件铸造缺陷多，打压合格率50%左右，通过对大型铝合金铸件铸造特点的分析，根据生产实践经验，利用树脂砂造型，采用底注式浇注系统，总结出一套有效的提高大型铝合金铸件承压件检漏合格率的有效方法。NP4一种涡轮导向叶片无余量精铸工艺研究韩宏；中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司航空发动机涡轮导向空心叶片是航空发动机重要零件，其无余量叶片精密铸造技术含量高，目前生产工艺尚不成熟不能满足批产需求。本文总结了对该类叶片精铸的工艺研究，包括了对该类叶片生产工艺的陶瓷型芯制造工艺、浇注系统设计、制壳工艺、浇注工艺、振动光饰工艺等方面进行的试验工作。通过研究，摸索出了一套适合航空发动机涡轮导向空心叶片的无余量精铸工艺路线，获得了合理的工艺参数，成功研制出首批合格叶片并参加了试车考核，为该类叶片实现批产应用奠定了技术基础。NP5异型截面铝材穿孔针挤压成形规律的数字化研究李峰，徐永超，初冠南；哈尔滨理工大学材料科学与工程学院为了揭示异型截面铝型材穿孔针挤压成形规律，以导弹尾翼构件为例，本文采用非线性有限元对其过程进行了三维热力耦合模拟，系统地分析了工艺条件对温升变化、附加拉应力及成形载荷的影响规律，研究结果表明：在低速挤压范围内，坯料上最高温度峰值均呈减小趋势变化，且随着挤速的增加，最高温度峰值的降幅随之减小，而模口处轴向附加拉应力的数值则相应地增大；成形过程中模口处的轴心部位为高温区，随着轴心距的增加，温度值呈梯度减小的趋势变化；且随着压下量的增加，温度减小的梯度趋势逐渐变缓，藉此为异型截面材穿孔针挤压成形的工艺设计及变形流动控制提供理论依据。NP6MechanismofStainlessSteelMachinabilityImprovementbyAddingCopper张孟仪，ZhiminZhong；国核电站运行服务技术有限公司本文主要研究在4Crl3钢中添加铜和硫以改善其切削性能。在4Cr13钢中添加铜所起到的效果和添加硫相似。应用扫描电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)对4Cr13Cu中易切削相的分布和尺寸进行观察研究，研究结果发现易切削相的组成为铜-石墨复合相，该相弥散分布在钢的基体中，大小约为10nm。经切削试验发现，铜-石墨复合相起到润滑颗粒的作用，润滑了切削刀具，减少了刀具磨损量，从而提高了不锈钢的切削性能。NP7钌金属溅射靶材烧结工艺研究罗俊锋，丁照崇，王欣平；北京有色金属研究总院采用热压、放电等离子烧结及直接热压等烧结工艺制备了钌金属靶材，通过微观结构与氧含量分析对比了三种工艺方法对钌金属靶材制备的影响。结果表明，随着制备温度的升高钌靶晶粒尺寸增大，氧含量降低；通过工艺优化，三种方法均能得到密度达到99%以上的钌靶；放电等离子烧结与直接热压工艺都具有快速成型的特点；放电等离子烧结制备的钌靶组织均匀性最好。NP8低碳钢变形奥氏体相变后铁素体晶粒尺寸的数值计算贠冰，孙建林，高雅；北京科技大学材料科学与工程学院摘要：根据热力学理论和形核生长理论，对低碳钢在奥氏体非再结晶区变形后，连续冷却过程中的组织演变进行了数值分析。铁素体相变动力学模型是根据“形核长大”和“位置饱和”机制，采用Cahn的相变动力学理论和Scheil叠加原理建立的；同时计算了铁素体的晶粒尺寸。模型的预测结果与实验数据基本相符。NP917-4PH不锈钢粉凝胶注模成形工艺的研究刘小婷，邵慧萍，郭志猛；北京科技大学新材料技术研究院本文对17-4PH不锈钢粉末进行了凝胶注模成形的研究，比较研究了水基和非水基凝胶体系的工艺参数对其性能的影响。结果表明：非水基凝胶体系的浆料具有较好的流变学性能，且烧结制品具有更高的致密度和力学性能。在非水基凝胶体系中，单体的浓度直接影响其成形坯体强度，在最佳工艺条件下，其生坯的抗弯强度可达38MPa；烧结体密度随着单体浓度的增大呈先增后减的趋势；在一定温度下，烧结体密度随烧结温度的增高而递增。在1350r保温2小时真空烧结条件下，凝胶注模成形出的不锈钢力学性能优良，晶粒尺寸适中，烧结体的相对密度达98.7％，抗拉强度可达1058.9MPa，并可成形出形状复杂的较大尺寸的不锈钢坯体。NP10板料V形弯曲中凸模深度对弯曲影响规律的研究董文正，林启权，李彦涛；湘潭大学机械工程学院板料V形件弯曲变形过程一般分为正向自由弯曲，正、反向弯曲和校正弯曲三个阶段，由于在弯曲成形过程中工件的内外层从拉应力过渡到压应力有弹性变形存在，工件在卸载后内、外层纤维因弹性恢复而分别伸长和缩短，结果使得工件弯曲的曲率和角度发生显著变化，产生弹性回跳或弹性回复现象，从而降低了影响工件的成形精度。本文首次提出了弯曲凸模深度（即弯曲凸模斜壁直边的长度）这个概念，推倒弯曲凸模深度与模具结构参数之间的计算公式及基于凸模深度的回弹公式。并利用有限元软件Deform对弯曲成形过程进行了数值模拟，分析了凸模深度对成形过程的影响规律，发现弯曲结束阶段板料出现明显的“分流面”，并通过理论分析计算出分流面的精确位置，对实际生产过程具有重要的指导意义。NP11激光直接沉积TB6钛合金的成形性研究于承雪，李怀学，景财年；北京航空制造工程研究所通过激光熔化同轴输送的TB6钛合金粉末，分析了激光直接沉积TB6钛合金的成形缺陷、显微组织和力学性能。结果表明：气孔和未熔合是激光直接沉积TB6钛合金典型的两种缺陷，气孔形貌呈圆球形，随机分布于成形件内部；未熔合缺陷呈现不规则形状，主要分布在沉积层的层间和道间。激光直接沉积TB6钛合金的显微组织主要以等轴晶为主，其沉积态的拉伸断口为沿晶/穿晶混合断裂方式。激光直接沉积TB6钛合金沉积态的拉伸强度与其锻件相当，其沿沉积、扫描、搭接等三个方向的拉伸强度相差不大，约为各向同性。热等静压导致激光直接沉积TB6钛合金的拉伸强度降低约200MPa,而塑性提高2倍。该结果对调控激光直接沉积钛合金的组织与性能具有重要意义。NP12放电等离子烧结制备高性能WC/(Fe-Cu-Ni-Mo-C)合金材料赖燕根,李小强,陈健；华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心采用高能球磨方法制备了WC/(Fe-Cu-Ni-Mo-C)合金粉末,通过放电等离子烧结技术将其快速固结成形，研究了该合金粉末的烧结行为，并对不同WC含量的烧结样品进行了密度、硬度及横向断裂强度的测试，同时分析了试样的显微组织和断口形貌。结果表明：试样的密度接近全致密，硬度及横向断裂强度随WC含量的增加呈先增后减的变化趋势，当WC质量百分比含量为10%,烧结温度为850°C及烧结压力为50MPa时,所得试样的密度达到8.09g/cm3,硬度值为HRC57及横向断裂强度为2780MPa；该烧结材料的显微组织以珠光体为主，另外还包含块状铁素体、奥氏体及弥散分布的WC硬质颗粒相，断口形貌呈现出典型的韧窝特征。NP13喷射轧制过程中沉积物形貌的数值模拟李凤仙，刘允中，罗霞；华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术中心对喷射轧制过程中轧辊表面的沉积层厚度和形貌进行深入研究，可使喷射轧制具有最大的沉积效率，且能稳定连续生产致密带材。在喷射轧制中雾化后的熔滴沉积到轧辊表面形成沉积层，沉积层增长到一定厚度达到稳态后，其形貌将保持不变。采用坐标追踪方法，建立了雾化后熔滴沉积到轧辊表面的质量流率分布、厚度和形貌模型，可较好地预测不同工艺参数下沉积层的几何尺寸和形貌，并对咬入角进行了定性的分析。研究了工艺参数(如轧辊半径、轧辊转速、参考位置处最大质量流率、轧辊间距、喷射距离等)对沉积物几何特征的影响，结果表明：最大质量流率、轧辊半径、轧辊转速对沉积物厚度和形貌有显著影响，在此基础上采用正交实验法对主要工艺参数进行了优化。NP141350铝合金与纯铜异种材料的搅拌摩擦焊接头组织与性能的分析李夏威，张大童；华南理工大学采用搅拌摩擦焊对3mm厚的1350铝合金和纯铜板材进行了对接，并对接头的组织和性能进行了分析.试验结果表明在搅拌头旋转速度为1200rpm，焊接速度为80mm/min且铝合金位于后退侧，纯铜位于前进侧时能得到内部组织致密、无缺陷的接头.在铝合金和纯铜侧均发现了热影响区、机械热影响区和搅拌区，热影响区的晶粒略有长大，机械热影响区的晶粒发生了较大的弯曲和变形，搅拌区的组织为明显的动态再结晶的组织.接头处没有金属间化合物生成，结合界面处铝、铜元素仅发生少量的扩散.搅拌区的垂直于焊接方向的横截面上的显微硬度基本介于铝合金和纯铜之间.接头抗拉强度为73Mpa，断后伸长率为1.7%，拉伸试样断裂区位于搅拌区铝-铜结合面，断口扫描照片显示铝合金侧有少量的韧窝及撕裂棱存在，其余断裂表面形貌较为平坦，为脆性断裂.NP15ZrO2/Al90Mn9Ce1核壳结构复合材料的SPS制备及其性能研究张迪，王明罡，赵占奎；长春工业大学先进结构材料教育部重点实验室用放电等离子(SparkPlasmaSintering)法烧结表面包覆10wt%ZrO2纳米粉末的微米Al90Mn9Ce1合金复合粉末,得到高致密的陶瓷结构,内充金属合金的块体复合材料,烧结温度仅为520C.该材料由蜂窝状封闭ZrO2陶瓷壳壁和Al90Mn9Ce1合金核体组成，核壳单元尺寸约为10~40pm,壳壁厚2~3pm.烧结后材料的抗压强度达到525MPa,显微硬度达到316Hv.这种ZrO2/Al90Mn9Ce1复合材料的成功制备,为新型陶瓷/金属复合材料的设计提供了新思路.NP16AZ91D镁合金等离子喷涂NiCoCrAlY/AZ50的工艺研究芦笙，翁志平，陈静；江苏科技大学本文利用大气等离子喷涂技术(APS)在AZ91D镁合金表面成功地制备了NiCoCrAlY/(A12O3+50wt%ZrO2,简称AZ50)复合陶瓷涂层。采用正交试验设计，以结合强度为指标，优化了AZ50复合陶瓷涂层的工艺参数并通过OM、SEM、XRD等分析方法对涂层的微观组织结构进行了研究。研究表明：喷涂功率、送粉量、喷涂距离、主气流量和喷涂次数对喷涂的性能有重大的影响；AZ50复合涂层由a-A12O3,Y-A12O3,t'-ZrO2,t-ZrO2和c-ZrO2组成，呈典型的层片状结构并含有少量的气孔和微裂纹,涂层和基体的结合处是涂层最薄弱的环节。NP17AZ91D镁合金等离子喷涂NiCoCrAlY/陶瓷涂层的工艺和性能芦笙,陈燕,陈静；江苏科技大学材料科学与工程学院本文利用正交试验对AZ91D镁合金等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层的工艺参数进行优化,研究喷涂次数对涂层结合性能的影响规律,确定优化的工艺参数及最佳喷涂次数。借助OM、SEM、EDX等手段,对涂层显微组织进行观察分析,并对涂层的硬度进行了测量。结果表明,工艺参数对涂层结合强度有重要影响,其主次关系的顺序为：电源功率＞送粉量＞喷涂距离＞主气流量。随着喷涂次数的增加,即涂层厚度的增加,结合强度减小。断裂均发生在过渡涂层处,且各元素含量在界面处均发生突变,没有明显的扩散现象。镁合金表面喷涂陶瓷层后硬度明显提高。NP18P对铁素体区热轧Ti-IF钢组织和性能的影响研究景财年,刘敬广,王作成；山东建筑大学对两种不同磷含量的普通Ti-IF钢和高强Ti+P-IF钢，在800r铁素体区经4道次热轧、模拟罩式退火后,测量了退