發(fā)布時間：2017-03-29 13:10

  本文關(guān)鍵詞：高性能因瓦合金的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Fe-36Ni因瓦合金因具有極低的線膨脹系數(shù)被廣泛用作天平搖臂、激光準(zhǔn)直儀腔體、儀器儀表等零部件材料,但強(qiáng)度很低(Rel≤300MPa,Rm≤500MPa)大大限制了其工業(yè)化應(yīng)用。近年來,隨著遠(yuǎn)距離輸電倍容量導(dǎo)線用殷鋼芯材、液化天然氣船用殷鋼薄板和航空復(fù)合材料用殷鋼模具等新產(chǎn)品需求量的大幅度增加,要求因瓦合金在具有低膨脹特性的同時,還必須具有高的強(qiáng)度。本研究在因瓦合金Fe-36Ni-0.3C的基礎(chǔ)上,首先借助FactSage熱力學(xué)軟件計算了分別添加適量Ti、Nb、Mo、Cr四種合金元素的因瓦合金平衡態(tài)顯微組織,發(fā)現(xiàn)緩慢冷卻后,它們分別有初生碳化物TiC,NbC,Mo2C、Mo6C,Cr23C6生成,其溶解溫度范圍分別為:1200~1430℃,1390~1430℃,700~900℃、1020~1220℃,700~1080℃。在此基礎(chǔ)上,煉制了相應(yīng)成分的試驗(yàn)用鋼,我們發(fā)現(xiàn)添加合金元素Ti、Nb、Mo、Cr后,材料中均有第二相生成,并且晶粒得到細(xì)化。其中,添加1.2%Ti的2#鋼和添加1.2%Nb的3#鋼中第二相析出比較集中,熱軋后成帶狀組織,偏析比較嚴(yán)重。添加上述合金元素后,鋼的軋態(tài)力學(xué)性能都有所提高,與此同時,材料的膨脹系數(shù)都有所增大,Ms都降低。其中,加入4.0%Mo的4#鋼的力學(xué)性能提高最為明顯,Rel=524.2MPa,Rm=689.1MPa,A=46%,而添加Cr元素的5#鋼的膨脹系數(shù)增大最為明顯(?(25~100℃)=3.43×10-6/℃)。Mo合金化的4#鋼(Fe-33.72Ni-4.41Mo-0.26C)經(jīng)1050℃×1h固溶處理后,第二相基本溶解,晶粒度較小(5.5級),但力學(xué)性能與膨脹性能均有所下降。再經(jīng)過525℃時效處理后,其晶界及亞晶界處有Mo2C析出,且隨著時效時間的延長,Mo2C的析出量增多(Mo2C尺寸在50nm左右),Tc緩慢提高。其中,經(jīng)過1050℃×1h固溶處理以及525℃×3h時效處理后,該鋼的綜合性能最佳,?(25~100℃)=2.58×10-6/℃,Rel=558.2MPa,Rm=817.1MPa。與常規(guī)Fe-36Ni合金相比,?(25~100℃)只升高了72%左右,但強(qiáng)度卻大幅度提升,Rel與Rm分別提高了86%和63%。Cr合金化的5#鋼(Fe-33.73Ni-6.41Cr-0.19C)經(jīng)1000℃×1h固溶處理后,第二相基本溶解,晶粒度也較小(6.7級),但力學(xué)性能有所下降。再經(jīng)過425℃時效處理,只在晶界處觀察到Cr的碳化物析出。該鋼經(jīng)1000℃×1h固溶處理+425℃×7h時效處理后綜合性能最佳,Rm=644.4MPa,Rel=370.2MPa,A=47.8%,?(25~100℃)=3.26×10-6/℃。比較而言,Cr合金化后的5#鋼綜合性能低于Mo合金化后的4#鋼。
【關(guān)鍵詞】：因瓦合金 低膨脹材料 沉淀強(qiáng)化 合金化 時效
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG132.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 因瓦合金的研究現(xiàn)狀及趨勢10-13
• 1.3 因瓦效應(yīng)及及其影響因素13-15
• 1.3.1 因瓦效應(yīng)機(jī)理13-15
• 1.3.2 因瓦效應(yīng)的影響因素15
• 1.4 因瓦合金的性能特點(diǎn)及強(qiáng)化機(jī)制15-17
• 1.4.1 因瓦合金的性能特點(diǎn)15-16
• 1.4.2 因瓦合金的強(qiáng)化機(jī)制16-17
• 1.5 本課題的研究目的和意義17-19
• 第二章 因瓦合金成分設(shè)計及優(yōu)化19-30
• 2.1 合金元素在因瓦合金中的作用19-21
• 2.2 FactSage熱力學(xué)計算及合金成分的優(yōu)化21-28
• 2.2.1 熱力學(xué)計算的必要性及原理21-22
• 2.2.2 熱力學(xué)計算對合金成分的優(yōu)化22-28
• 2.3 本章小結(jié)28-30
• 第三章 材料的制備及表征方法30-34
• 3.1 因瓦合金的制備30-31
• 3.2 試驗(yàn)表征方法31-34
• 3.2.1 顯微組織觀察及晶粒度測定31
• 3.2.2 力學(xué)性能的測定31-32
• 3.2.3 膨脹性能的測定32-33
• 3.2.4 磁性能的測定33-34
• 第四章 熱軋態(tài)因瓦合金的顯微組織和性能34-40
• 4.1 試驗(yàn)用鋼的顯微組織34-38
• 4.2 本章小結(jié)38-40
• 第五章 Mo對因瓦合金顯微組織和性能的影響40-53
• 5.1 固溶處理對 4#因瓦合金顯微組織及性能的影響40-44
• 5.2 時效處理對 4#因瓦合金顯微組織及性能的影響44-52
• 5.3 本章小結(jié)52-53
• 第六章 Cr對因瓦合金顯微組織和性能的影響53-63
• 6.1 固溶處理對 5#因瓦合金顯微組織及性能的影響53-56
• 6.2 時效處理對 5#因瓦合金顯微組織及性能的影響56-61
• 6.3 本章小結(jié)61-63
• 第七章 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-69

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