使用十四烷基膦酸(TDPA)介孔模板剂,用水热合成法制备出不同晶粒长度的多级孔ZSM-22分子筛,使用XRD、XRF、SEM、TEM、NH3-TPD、N2吸附/脱附、固体NMR以及Py-IR等手段对其表征,研究了正十二烷加氢异构化性能。结果表明,添加TDPA能构筑分子筛的介孔结构并优化酸性分布。在5L规模稳定合成出多级孔ZSM-22,使用这种多级孔分子筛制备出贵金属双功能催化剂并考察其正十二烷的加氢异构化反应性能。结果表明,nTDPA/SiO2 = 0.0170时合成的ZSM-22分子筛实现了酸性性能和孔结构,使其平均晶粒长度减小至200 nm并具有适宜的酸强度和酸量分布。正十二烷转化率达到83%时异构选择性提高到68%,与常规ZSM-22催化剂(58%)相比提高了10个百分点。
用高速凝固制备紧密排布结构大模组制备DD5单晶高温合金并在模组中添加石墨隔热材料将其优化,研究了这种单晶的温度场和凝固组织。结果表明,与无隔热材料的模组相比,改进后的模组制备的单晶棒的一次枝晶间距从497 μm减小到378 μm并使γ/γ′共晶相细化,共晶相体积分数从7.0%降低到4.7%,W、Re、Al、Ta等元素的偏析程度有所降低,枝晶干和枝晶间的γ'相平均尺寸有所减小,且枝晶干和枝晶间的γ'相尺寸趋于一致。这表明,改进后的模组能提高高速凝固中的温度梯度和单晶凝固过程中温度场的均匀性,有利于保持单晶凝固过程中固液界面的平直而使凝固组织更均匀致密。
以聚丙烯(PP)为基体、以炭黑(CB)为导电填料、以烯烃嵌段共聚物(OBC)为弹性体,使用双螺杆挤出机进行熔融共混制备了不同OBC含量的半导电屏蔽材料。根据CB在这种材料中的形态、熔融-结晶行为和电阻率的温度系数,研究了OBC含量对其性能的影响。结果表明,提高OBC含量可增强这种材料的正温度系数(PTC)效应,OBC的含量(质量分数,下同)为21%时其PTC强度最低,系统的IPTC值为0.2435并保持了较低的电阻率。这种材料的室温电阻率为24.29 Ω·cm,最大值为42.55 Ω·cm。对这种材料微结构的分析结果表明,CB选择性地分布在OBC中,OBC含量的提高有利于CB的均匀分散。OBC含量为21%的材料,其综合性能最优。
制备一种低成本应变-时效2300 MPa级中锰钢(Fe-0.34C-7.4Mn-1Si-0.2V),热轧前对试样施加4%的预应变,热轧后分别在200 ℃回火20 min、1 h和2 h并分析其中奥氏体的体积分数、晶粒尺寸、位错密度以及烘烤硬化(BH)效应的变化,研究了预应变和回火时间对其组织和性能的影响。结果表明:预应变使热轧后的试样中奥氏体的体积分数由31%降低到约8%。回火时间的延长使奥氏体的晶粒尺寸由0.4 μm增大到1 μm,屈服强度从2198 MPa提高到2311 MPa,均匀延伸率稳定在9.1%~10.3%。这种钢的BH效应显著,BH值由460 MPa (20 min)增大到573 MPa (2 h),其原因是碳原子扩散形成的Cottrell气团对位错的钉扎。屈服强度提高的原因,是预应变产生了位错强化和烘烤硬化效应,两者的协同作用使这种钢在较宽的回火时间窗口(20 min~2 h)内保持优异的性能。这种应变-时效中锰钢的性能对回火时间的敏感性较低,工艺窗口宽。
将TC4合金高速电加热到不同温度和保温不同时间,系统研究了这种合金显微组织的演化。结果表明,随着电加热温度的升高和保温时间的延长,TC4合金中β转变组织的尺寸增大和体积分数提高;当温度较低/保温时间较短时,平均晶粒尺寸随着温度的升高或保温时间的延长先减小后增大;在保温时间较长或温度较高的条件下,晶粒尺寸随着温度的升高/保温时间的延长而增大。与传统热处理工艺相比,这种组织演化是在极短时间内完成的,表明高速电加热能高效率调控合金的显微组织。
在MA754合金中添加W、Mo、Zr等组元并优化Y2O3的含量,将其制备成气雾化粉末和机械合金化粉末。分别以这两种粉末为原料用“热等静压(HIP)+锻造+热处理”工艺制备两种新型镍基ODS合金,对比研究制粉工艺对其各工艺阶段的微观组织和拉伸性能的影响。结果表明,用机械合金化制备的MA4合金与M1合金相比,Y-Zr-Al-O和Y-Al-O中的纳米氧化物更加弥散均匀,MA4合金HIP态的组织其致密性优于用气雾化制备的M1合金。锻造后,MA4合金中第二相颗粒的尺寸比M1合金更细小且分布更均匀,对晶界钉扎增强能良好地抑制晶粒长大。固溶处理和固溶+时效处理使MA4合金的强度略有降低,但是延伸率大幅度提高。与M1合金相比,各工艺阶段MA4合金的强度均优于M1合金,而且固溶和固溶+时效后前者比后者的抗拉和屈服强度提高的比例增大。由锻态、固溶态到固溶+时效态,MA4合金的抗拉强度比M1合金分别高13.7%、13.1%和19.9%,屈服强度分别高24.1%、30.8%和59.0%;MA4合金的延伸率低或略比M1合金的低,固溶+时效处理后仅比M1合金低12.9%,但是MA4合金的硬度比M1合金的高。时效处理后MA4合金的组织均匀性良好,而M1合金的晶粒异常长大使其组织不均匀,这是其力学性能变化的原因。结果表明,机械合金化更适于制备镍基ODS合金。
研究了GH4065A高温合金的铸态组织、元素偏析、合金相的初熔温度以及均匀化处理对其组织的影响。结果表明,在铸态合金的γ枝晶间析出了γ+γ′共晶、硼化物和TiN等相,还发现η-Ni3(Ti,Nb)和Ni5Zr相。用金相水淬法测定了其中各相的初熔温度和凝固顺序。用EDS点分析法测定了合金中不同元素的偏析系数,发现Nb、Ti、Mo和W元素严重偏析。制定的三阶段热处理制度降低了元素的偏析系数,使其残余偏析指数降低到小于1.2。
对高碳含量H13钢进行热处理并表征其微观组织和力学性能,研究了钢中析出的碳化物对其硬度和耐磨性的影响。结果表明,这种高碳H13钢在1030、1040、1050和1060 ℃固溶后淬火,其硬度主要决定于未溶的碳化物和马氏体中的碳含量,而其回火硬度与马氏体中析出的二次碳化物有关。回火后析出二次碳化物的含量随着固溶温度的提高其变化规律是:先显著提高后降低,然后略有提高,在1040 ℃固溶后达到最大值。二次碳化物含量的变化规律,与回火后H13钢的硬度和耐磨性的变化趋势相同。在1040 ℃固溶后H13钢的耐磨性最好,磨损量最小(2.61mg)。