快速凝固AlNiCuNd金属玻璃在纳米尺度上的初始晶化行为

采用熔体旋甩法制备了快速凝固Al87Ni7Cu3Nd3金属玻璃,并以等温加热和非等温加热模式处理试样.采用差示扫描量热分析、X射线衍射分析、配有选区电子衍射的高分辨电镜分析等测试手段,研究了富Al非晶合金的晶化过程及其部分晶化的微观结构.研究结果表明:快淬态薄带在微观下完全呈非晶态且分布均匀,但也包含高密度的淬态丛聚或晶籽;快速凝固Al87Ni7Cu3Nd3合金薄带在初始晶化期间从非晶基体中析出的主要是α-Al纳米晶体颗粒.基于初始晶化的部分退火薄带显微组织特征可以描述为:大量的α-Al晶体纳米颗粒均匀弥散分布在残余非晶基体中,α-Al晶体颗粒大多处于相互独立的状态,且呈随机自由取向,但当加热温度太高时,可能会有少量Al3Ni细小颗粒出现;α-Al晶体从非晶中析出是一个包括形核长大的完整过程,在初始晶化初期,α-Al晶体颗粒以极高的速率析出,由于溶质(Ni和Nd等)浓度扩散场所引起的软钉扎作用,α-Al晶体颗粒生长受阻,甚至在后期残留非晶相出现稳定化,初始晶化变得困难;在初始晶化过程中,阻碍α-Al晶体生长的主导动力学机制是软钉扎,而不是几何钉扎.     

纳米Cu析出相及晶界对微合金化钢力学性能的影响

基于弹塑性有限元理论,构建包含纳米Cu析出相及晶界的微合金化钢拉伸理论模型.计算纳米Cu析出相及晶界对微合金化钢力学性能的影响.研究在不同晶粒大小、不同纳米Cu析出相尺寸、不同应变条件下微合金化钢的单向拉伸性能,分析包含Cu析出相及晶界的晶粒变形趋势,探求纳米Cu析出相对基体材料的强化机制.研究结果表明:纳米Cu析出相心部塑性最大,晶界处的塑性低于晶内,且晶内发生塑性应变速率高于晶界;析出相与晶界都能起到增强材料塑性的作用,包含纳米Cu析出相及晶界的多晶模型在晶粒变形过程中,晶界参与协调变形作用.     

X70针状铁素体管线钢析出相

用透射电镜研究了X70针状铁素体管线钢中的析出相.一种是以TiN为主、尺寸较大(50nm～1μm)、外形规则、几乎呈立方体的Ti(Nb)NC复合析出相,其中Ti/Nb比值处于5～12之间.另一种是以NbC为主、尺寸十分细小(小于20nm)、形态为圆形或椭圆形的Nb(Ti)C复合析出相,Nb/Ti比值处于1～6.37之间,衍射分析结果表明其为多晶粒构成.分析表明,尺寸较大的方形析出相在1150℃的温度时已经存在,并且在热模拟过程中变化不大.细小圆形析出相绝大部分是在1100～900℃之间析出,而且与基体保持共格或半共格的关系.V的析出不明显,其作用相对较弱.高温热塑性曲线的测量结果显示,在没有变形情况下,1050℃时析出相开始析出,900～850℃之间析出量达到最大.     

Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu合金铸锭及其均匀化的微结构研究

采用光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)等技术研究Al-7.8Zn-1.6Mg-1.8Cu(7085型)合金铸锭及其均匀化的微结构。研究结果表明:该铝合金铸锭中主要结晶相为分布在晶界的网状Mg(Zn,Al,Cu)2相,晶内有少量微米量级球状和纳米量级条状的Al2Cu结晶相,此外,还有纳米量级Al2Cu和Fe-rich析出相;在均匀化过程中,Al3Zr粒子析出,Mg(Zn,Al,Cu)2相溶解消失,且部分转化成Al2CuMg相;当均匀化温度升高到470℃时,除Fe-rich相和Al3Zr粒子外,其他第二相都溶入基体;于400℃/12h+470℃/12h双级均匀化比于470℃/12h单级均匀化更有利于提高Al3Zr粒子析出的数量和改善其分布均匀性。     

Cu含量对Sn基无铅钎料组织、界面反应影响

研究了Cu含量对Sn-xCu(x=0.7%,2%)、Sn-9Zn-xCu(x-0.2%,10%)两种无铅钎料的基体组织以及与Cu基板短时间钎焊时界面金属间化舍物(IMC)生长行为的影响.结果表明,当Sn-Cu钎料中Cu的含量为2%时,基体中IMC租化为块状的Cu6Sn5相;对于Sn-9Zn-xCu钎料合金,2%Cu元素的加入使得Sn-9Zn基体中长针状的富Zn相转化为Cu5Zn8相以及细小的富Zn相,而当Cu含量达到10%时,钎料基体中的IMC为CuZn相与Cu6Sn5相.在260℃短时间钎焊下,Cu含量的增加加速了Sn-xCu/Cu界面IMC的粗化和生长;而对于Sn-9Zn-xCu/Cu,Cu含量的增加却明显降低了界面IMC的生长速率.同时分析、讨论了界面IMC随钎焊时间变化的生长行为.     

2205双相不锈钢中σ相的析出规律

2205双相不锈钢经过1300℃固溶处理和不同程度的冷轧变形后,在不同温度下保温不同时间后水冷.利用金相显微镜和透射电镜观察试样的组织,用 Image Tool 软件分析组织中σ相的含量,研究2205双相不锈钢中σ相的析出规律.在950℃保温,当冷轧变形量从50%增大到85%时,σ相析出时间从30 min 缩短为3 min.冷轧变形量为85%的试样,在950℃保温,当保温时间从3 min 延长至30 min 时,σ相的体积分数从1.2%增大到11.8% .在 875~950℃保温5 min 后,当温度从875升高至950℃时,σ相的体积分数从8.9%降低至3.6%;在975℃保温5 min 后,组织中不存在 σ相.     

Nb对转K2弹簧钢中MX析出相的影响

采用Thermo-Calc热力学软件,对转K2弹簧钢在400～1600℃存在的平衡析出相及Nb、V在奥氏体相中的固溶规律进行了计算,探讨了各合金元素含量对析出相析出规律的影响,并利用碳萃取复型与透射电镜(TEM)分析了Nb含量对析出相的影响.结果表明:转K2弹簧钢中平衡析出相主要为MX、M7C3、M3C2和AlN;Nb能显著提高MX相的稳定性.TEM分析表明,析出相尺寸变化范围为几纳米到100纳米以上,形态多呈近似球形或圆片状;随Nb含量增加,从低温铁素体中析出的细小颗粒所占比例显著增大,未溶解碳氮化物比例也有所增大,总体而言析出相平均颗粒尺寸得到细化;大颗粒析出相为富Nb的碳化物,而小颗粒为富V的碳化物,这与热力学计算结果相一致.     

核反应堆压力容器模拟钢中富Cu纳米团簇析出早期阶段的研究

采用调质处理后热时效模拟方法,用原子探针层析成像技术研究了核反应堆压力容器模拟钢中富铜纳米团簇的析出过程.模拟钢经880℃加热水淬,660℃高温回火调质处理,并经400℃时效处理1000 h后基体中析出了富铜纳米团簇.使用MSEM(maximum separation envelope method)方法重点研究了富铜纳米团簇在析出早期阶段成分变化规律.结果表明,富铜纳米团簇容易在镍含量较高的位置形核,并随着富铜纳米团簇中铜原子聚集程度的增加,纳米团簇中心处铜含量逐渐增加,镍含量逐渐减少;在纳米团簇与α--Fe基体界面处,镍和锰含量逐渐增加,形成了富镍和富锰包裹富铜纳米团簇的结构.结合实验结果讨论了压力容器钢中合金元素镍及杂质元素磷会增加中子辐照脆化敏感性的原因.     

形变时效组合工艺与Al-1.0Mg-0.5Si-0.8Cu合金腐蚀行为和微观结构的关系

采用硬度测试、晶间腐蚀实验、慢应变速率拉伸实验和TEM表征等手段,选取自然时效、欠人工时效和峰值人工时效3种预时效系统研究了预时效对形变时效组合工艺制备的Al-Mg-Si-Cu合金抗腐蚀性能和微观结构的影响.结果表明:预时效可以调控合金的硬度和抗腐蚀性能,3种预时效处理中峰值人工时效预处理使合金获得了硬度(159 HV)和抗腐蚀性能(最大晶间腐蚀深度为55μm,应力腐蚀敏感指数I_δ为8.3%)的最优结合. TEM结果显示,冷轧引入的高密度位错有效提高了合金的硬度;晶内析出大量纳米级富Cu的板条状Q"相或弯曲连续状析出相,消除了晶界析出相的形成,并大大降低了基体与PFZ之间的电位差,因此显著提高了合金的抗腐蚀性能.自然时效、欠人工时效和峰值人工时效预处理的合金晶内析出程度依次增大,基体与PFZ之间的电位差依次减小,合金的抗腐蚀性能依次升高.     

热处理对超高强铝合金沉积坯微观组织的影响

以喷射沉积技术制备的Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.20Zr-0.30Sc-0.30Ni合金沉积坯为研究对象,采用DSC、XRD、SEM和TEM等分析手段对沉积坯在不同温度下热处理后的微观组织演变进行了研究. 结果表明:室温沉积坯基体中有大量η相粒子;在不同热处理制度下溶质元素会发生回溶或脱溶,从而影响合金组织与性能;在460℃/8h热处理时,依附于富Cu初始η相粒子形成了亚稳态T((Al,Zn)49Mg32)相,该相在490℃/8h热处理后消失;490℃/8h热处理时Al3(Sc,Zr)粒子从沉积坯二次析出,其"钉扎效应"与Cu回溶造成的"晶格畸变"是490℃/8h时沉积坯硬度达到最高值(192 HV)的重要影响因素.     

时效态Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金的拉伸断裂行为

研究了时效显微组织对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金断裂行为的影响.结果表明:473K低温时效时,析出相小而密,由晶界析出相(GBP)引发的微裂纹在晶界处产生并沿晶内的择优取向扩展;温度达到523K时,GBP长大,应力集中仅在某些大尺寸GBP处出现,并引发GBP与基体分离,而产生微孔,微孔的聚集与长大导致了合金的断裂.微裂纹沿着孪晶与基体的界面扩展,在断口形成平滑刻面,而GBP的存在会加剧这一趋势.时效温度升高后,孪晶与GBP数量减少,滑移变形加剧,导致平滑刻面数量减少.     

第二相粒子与织构对高强Cu--Ni--Si系合金薄板各向异性的影响

利用利用X射线衍射、电子背散射衍射和透射电子显微镜等手段研究了Cu-Ni-Si系合金在不同固溶温度下第二相与织构对其平面各向异性的影响.结果表明:随固溶温度的升高,合金强度和伸长率均出现先升高后降低的趋势,且存在明显的各向异性;800℃固溶时,Cu'和S'为主织构,部分形变晶粒诱发少量Brass、Goss和{011}〈511〉取向的形成,使得合金各向异性减弱;高温固溶时(≥850℃),晶粒发生完全再结晶,Cu'和S'织构强度显著增加,Brass等织构减弱甚至消失,各向异性增强;850℃固溶时效后形成δ-Ni2Si析出相,并与基体满足[001]Cu//[110]δ,(010)Cu//(001)δ位向关系,温度进一步增加,第二相析出体积分数降低,有利于改善材料的各向异性.     

Influence of deformation on precipitation in AZ80 magnesium alloy

Precipitates in the conventionally processed (solution treatment followed by aging) AZ80 alloy are coarse, cellular, and incoherent. They nucleate and grow on the basal planes of the matrix or distribute discontinuously in the alloy. Their unique morphology and undesired distribution make them ineffective for precipitation strengthening. This condition, however, can be modified by applying selected deformation and heat treatment conditions. The effect of deformation and heat treatment on the morphology and distribution of precipitates has been studied. Deformation was introduced by hot extrusion, cold rolling, or equal channel angular pressing (ECAP). The microstructures were characterized using scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and X-ray diffraction. The results showed that cold deformation improved precipitation more significantly than hot deformation, and twinning promoted precipitation more effectively than slip. When ECAP was applied, the Bc-route induced more precipitates than the A-route.     

镁合金AZ31动态再结晶行为的取向成像分析

利用背散射电子衍射(EBSD)取向成像技术分析了具有不同初始织构的镁合金AZ31动态再结晶晶粒的取向特征以及与相邻的形变晶粒的取向关系.结果表明:不同初始织构以及不同应变量下动态再结晶新晶粒与形变晶粒的取向都相近,说明动态再结晶以连续方式进行,即亚晶转动方式.随形变量的增加,不同初始织构试样的晶粒都转向基面取向,但菊池带衬度图像显示大的形变晶粒内部很少有亚晶界存在并且菊池带质量高,说明塑性滑移机制仍在起很大作用但在靠近晶界处发生,形变晶粒是通过平行于压缩面方向剪切晶界而逐渐消失的.动态再结晶晶粒与相邻形变晶粒的取向差表明不同初始织构造成不同的取向差,但总的趋势是相同的.     

The precipitation strengthening behavior of Cu-rich phase in Nb contained advanced Fe–Cr–Ni type austenitic heat resistant steel for USC power plant application

Copper has been used as a strengthening element in newly developed Fe–Cr–Ni type austenitic heat resistant steel for inducing Cu-rich phase precipitation to meet high temperature strength requirement for 60°C Ultra Super-Critical (USC) coal fired power plants for many years. However, the precipitation behavior and strengthening mechanism of Cu-rich phase in these advanced austenitic heat resistant steels is still unclear. In order to understand the precipitation strengthening behavior of Cu-rich phase and to promote high strength austenitic heat resistant steel development, 18Cr9 NiCuNb steel which is a Cu-added Nb contained advanced Fe–Cr–Ni type austenitic heat resistant steel has been selected for this study to be aged at 650°C till to 10,000 h. Micro-hardness and room temperature tensile test were conducted after long-time aging. SEM,TEM, HRTEM and three dimensional atom probe (3DAP) technology accompanying with thermodynamic calculation have been used to investigate the Cu-rich phase precipitation behavior during 650°C aging. The experimental results showed that Cu atoms can quickly concentrate in clusters at very early precipitation stage to form the fine nano-size Cu-rich ‘‘segregation areas’within less than 1 h at 650°C. With increasing aging time at 650°C Cu atoms continuously concentrate to Cu-rich segregation areas (clusters) and simultaneously other kinds of atoms such as Fe, Cr and Ni diffuse away from Cu-rich segregation areas to austenitic matrix, and finally to complete the transformation from Cu-rich segregation areas to Cu-rich phase. However, there is only Cu atoms concentration but not crystallographic transformation from early stage of Cu-rich clusters forming to the final Cu-rich phase formation. Even the Cu atom becomes the main composed element after 500 h aging at 650°C the Cu-rich phase still keeps coherent relationship with austenitic matrix. According the experimental results in this study, Cu-rich phase precipitation sequence which starts from the Cu atom segregation followed by the Cu diffusing from matrix to segregation areas and Fe, Cr and Ni atoms diffuse out from Cu-rich areas to matrix without crystallographic transformation is proposed. The Cu-rich phase is the most dispersed phase and contributes the most important strengthening effect among all precipitated phases (M23C6, MX and Cu-rich phase). It has been found that Cu-rich phase is very stable and still keeps in nano-size even for 10,000 h aging at 650°C. The unique precipitation strengthening of Cu-rich phase in combination with nano-size Nb-rich MX phase and grain-boundary M23C6carbide contributes excellent strengthening effect to 18Cr9 NiCuNb austenitic heat resistant steel.     

用三维原子探针研究压力容器模拟钢中富铜原子团簇的析出

用三维原子探针（3DAP）和热时效处理方法研究压力容器模拟钢中富铜原子团簇的析出过程.提高了Cu含量的压力容器模拟钢样品经过880 ℃加热淬火后,在400和500 ℃进行了不同时间的时效处理,显微硬度测试结果表明,在400和500 ℃时效的过程中硬度峰值分别出现在100和5 h.3DAP分析结果显示,样品在400 ℃分别时效100,150和300 h后,富铜原子团簇的数量密度是递增的,从1.5×10²³ m^-3增加到6.2×10²³m^-3,但富铜原子团簇的长大非常缓慢,团簇的最大等效直径只从2 nm增大到了3.5 nm,团簇中的Cu原子数分数 x 为20%,还含有Mn和Ni,并且观察到Mn和Ni在团簇和基体金属的界面处发生明显的富集.     

Fe-28Mn-3Si-3Al TWIP钢变形的微观组织特征

采用扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术对TWIP钢拉伸变形后的组织进行了观察和分析. 研究结果表明,热处理后的TWIP钢中存在60%的退火孪晶,变形后孪晶量减少为32%. 在拉伸过程中,具有退火孪晶的晶粒内部首先发生变形,产生的变形孪晶遗传了退火孪晶的取向. 变形过程中孪晶和位错相互作用、孪晶和孪晶相互作用以及孪晶取向改变引发滑移的综合结果使TWIP钢同时获得高塑性和高强度,因此变形过程中孪生变形是TWIP钢的主要变形机制.     

FTP法测量矩形壳液耦合系统中的重力波

为了测量矩形弹性壳液耦合系统中的重力波的三维外形，实现大变形液体的非接触测量，使用激振器对矩形弹性壳液耦合系统在水平方向进行激振，得到大幅低频重力波、用幻灯机将光栅投影到重力波表面，光栅图像因为重力波的出现会发生变形、采用CCD摄像机和图像采集系统，分别采集到液体表面静止和出现重力波时的光栅图像，经过频域的滤波处理以后，计算得到重力波的三维形貌、结果表明，傅里叶变换莫尔法对实现大变形液体三维形貌的非接触测量非常有效，它提供了一种研究壳液耦合问题的新方法。     

DZ40M合金再结晶形核的唯象行为

以DZ40M合金为研究对象,采用金相组织观察和EBSD晶粒取向分析技术,分析了DZ40M合金的再结晶形核位置与形核后的晶粒取向之间的关系.研究表明:DZ40M合金经压痕变形后,在退火过程中发生的再结晶晶粒主要在初生碳化物周围和枝晶间形核;初生碳化物处形核的再结晶晶粒主要位于〈112〉取向上,而枝晶间形核的再结晶晶粒为〈110〉取向.合金中的二次碳化物M23C6在晶界、亚晶界和位错上析出,能够阻碍再结晶核心的形成.当退火温度低于1423 K时,M23C6的析出数量较多,尺寸小且间距小,可以有效地抑制合金的再结晶形核,降低再结晶形核率.     

Effects of Ag addition on the microstructures and properties of Al-Mg-Si-Cu alloys

Effects of Ag addition on the microstructures, aging characteristics, tensile properties, electrochemical properties, and intergranular corrosion (IGC) properties of Al-1.1Mg-0.8Si-0.9Cu-0.35Mn-0.02Ti alloy were investigated using scanning electronic microscopy and transmission electronic microscopy. The aging process of Al-Mg-Si-Cu alloys was accelerated by the addition of Ag. The strength of peak-aged Al-Mg-Si-Cu alloys was enhanced by Ag addition because of the high density of β"- and L-phase age-hardening precipitates. The corrosion performance of the Al-Mg-Si-Cu alloy is closely related to the aging conditions and is independent of the Ag content. The IGC susceptibility is serious in the peak-aged alloy because of the continuous distribution of Cu-rich Q-phase precipitates along grain boundaries. Ag addition reduces the size of the grain-boundary-precipitate Q phase and the width of the precipitate-free zone and thus results in decreased IGC susceptibility of Al-Mg-Si-Cu alloys.