3J_(33)弹性合金杨氏模量和内耗的研究

用声频共振棒法测试了3J_33弹性合金固溶态和时效态在0—800℃的杨氏模量和内耗。正规时效处理后的内耗约为0.25 X10~(-4),在400℃以下内耗几乎不随温度变化。杨氏模量温度系数约为—301 X10~(-6)/℃。固溶态和时效态在升温中于600℃附近出现一个内耗峰。固溶态降温中于100℃附近出现一个内耗峰。初步判明100℃附近的峰为正马氏体相变内耗峰,600℃附近的峰为反马氏体相变内耗峰。讨论了内耗低和稳定的原因。     

CuZnAl形状记忆合金马氏体相变内耗

研究了从高温淬火的ＣｕＺｎＡｌ合金的马氏体相变内耗；提出了新的内耗表达式： 认为马氏体相变内耗与整体模量 Ｇ 相对于发生马氏体相变的局部区域的模量Ｇ′的 比值有关，淬火缺陷影响局部模量软化；并研究了不完全转变对正、逆马氏体相变内 耗的影响。     

冷变形及退火对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金组织性能的影响

研究冷变形与退火对Ti50Ni45Cu5(原子数分数,%)合金组织及性能的影响。研究结果表明:冷变形使片状马氏体变细,合金强度增加,使合金的马氏体相变温度和逆马氏体相变温度降低,且冷变形越大,相变温度降低越多;马氏体转变开始温度Ms随着母相B2晶粒尺寸减小而降低,利用热力学推导得出了Ms与母相B2晶粒尺寸关系式。经35%冷变形400℃退火1 h后,合金具有优良的综合性能,其马氏体转变开始温度Ms为45.2℃,马氏体转变终了温度Mf为10.3℃,逆转变开始温度As为49.0℃,逆转变终了温度Af为80.0℃,抗拉强度为1 198.29MPa,伸长率为7.9%。冷变形+400℃/1 h退火Ti50Ni45Cu5合金的马氏体片细小,马氏体孪晶亚结构增多,内耗峰增高。合金在变温过程中发生B2-B19′相变,在应变振幅为2×10-5,振动频率为0.5~4.0 Hz,变温速率为2 K/min时产生内耗峰,内耗峰位置与振动频率无关,峰高随着测量频率的增加而降低,为热诱导相变内耗机制。相变温度降低,内耗峰位降低。     

Fe-Mn-Si基形状记忆合金的奈尔温度(TN)对马氏体相变的影响

用静电音频内耗仪测量了 Fe- 30 .3Mn- 6 .1Si,Fe- 2 9.0 5 Mn- 6 .2 7Si- RE,Fe- 2 6 .4Mn- 6 .0 2 Si- 5 .2 Cr形状记忆合金在 15 0～ 6 0 0 K温度范围的内耗及模量变化 ,确定了三种合金的 TN 温度及 MS温度 ,通过计算 ε→ γ相变内耗峰的面积 ,研究了奈尔温度 TN 对 γ→ ε马氏体相变的影响 .结果表明 :合金成分显著地影响 TN 温度 ,其中 RE和 Cr均降低 TN 温度 .随着 TN 温度的降低 ,MS- TN 温度差增大 ,TN 温度对马氏体相变的抑制作用降低 ,使马氏体形成量增加 ,进而使 ε→ γ相变峰的面积即逆相变量增大 .     

热处理对NiAlMn高温形状记忆合金相变行为的影响

研究了热处理和热循环Ni－Al－30Mn高温形状记忆合金相变行为的影响。结果表明：（1）在600－1100℃固溶淬火时，随固溶温度升高，该合金的马氏体相变温度升高；在1000℃固溶淬火后，马氏体相变开始温度和马氏体逆相变结束温度为分别为465℃和549℃，（2）在1000℃固溶处理处理和400℃时效处理后，该合金可获得良好的相变特性；热循环使相变行为的稳定性提高。（3）该合金的淬火组织由马氏体和γ相组成，其中马氏体的体积约占60％，马氏体的硬度高于γ相，时效处理后合金的相组成未变，硬度有所增加。     

γ-MnFe合金反铁磁转变和马氏体相变

利用低频内耗仪强迫振动方法测量-50～250℃,61.4%～86.4% Mnγ-MnFe合金降温过程的内耗和模量性质.实验结果显示,从高温到低温内耗表现有3个峰;第1个峰在磁转变温度附近;第2个峰出现在马氏体相变温度附近;第3个峰出现在0℃以下.分析表明,第1个峰与应力下磁畴移动有关;第2个峰是fcc及fct相界面运动引起的;第3个峰与{101}孪晶界的驰豫过程有关.在不同的温度和成分范围内讨论了两个相变的耦合作用.     

时效处理对Ti50Ni25Cu25合金阻尼行为的影响

采用内耗测试和Ｘ－射线衍射研究了时效处理对Ｔｉ５０Ｎｉ２５Ｃｕ２５合金阻尼特性的影响，发现随时效温度升高，相变内耗峰降低，并且出现Ｂ１９’马氏体，低温时效合金背底内耗随振动频率增大而降低，高温时效合金背底内耗与振动频率无关。     

Cu,Ce对Al-7Si-0.35Mg合金显微组织和力学性能的影响

采用控制变量法,研究了Cu,Ce元素添加对Al-7Si-0.35Mg合金铸态及505℃10h固溶淬火+160℃6h时效热处理后显微组织和力学性能的影响.Cu,Ce元素对热处理态合金的强度、塑性影响显著.热处理态下,Ce含量一定时,添加3.4%~4.0%的Cu元素能使Al-7Si-0.35Mg合金的断裂强度提高50%以上.添加3.6%~3.8%的Cu元素时,合金的抗拉强度超过了390MPa;Ce可以有效改善共晶硅的形态,提高合金的伸长率.当Cu含量一定时,添加0.15%的Ce,Al-7Si-0.35Mg~3.6Cu合金的伸长率从4.2%提高到7.4%.添加过量的Cu,Ce元素,合金中会生成针状的Al9Ce2Cu5Si3四元相.实验结果表明,Al-7Si-0.35Mg合金中同时添加3.6%Cu和0.15%Ce时,材料有良好的综合拉伸性能.     

热弹性马氏体的稳定化现象

本文研究了Cu—Zn—Al合金中的热弹性马氏体的稳定化现象。发现从高温β相淬火至低于M_f温度并在该温度停留,或在A_S以下温度进行时效,均可使合金的热弹性马氏体稳定化。认为这些效应主要是由于淬火所产生的过饱和空位与共格界面交互作用所引起的。     

γ-MnFe合金内耗的振幅效应

采用低频内耗仪研究原子分数分别为86.4%Mn和80.8%Mn的γ-MnFe合金在相变过程中内耗和模量的变化情况。结果表明，从高温到低温，γ-MnFe合金经历了反铁磁转变和马氏体相变，依次出现了反铁磁转变、马氏体相变和孪晶3个内耗峰，且均出现了振幅效应。这是由于反铁磁转变和马氏体相变所产生孪晶的结果。     

Au-Cu-Al合金中的马氏体转变

采用3种热处理工艺研究了Au-Cu-Al合金母相的有序化程度,分析了其A2→B2→L21的有序化转变对马氏体转变的影响,即其相变点、马氏体和母相的结构,以及400℃时效炉冷处理后没有生成马氏体的原因.结果表明,采用100℃时效1.5 h后淬火到冰水中(热处理工艺II)的热处理工艺,可以得到表面浮突的马氏体;采用从650℃直接淬火到液氮中(热处理工艺I)的热处理工艺,也会发生马氏体转变,且其均为bct结构,时效处理可使母相得到充分有序化,从而提高其马氏体转变点温度,并使马氏体转变更加充分;此外,采用400℃时效、炉冷处理并淬火(热处理工艺III)的热处理工艺,可以获得更高的母相有序度,且不会导致马氏体相变,其所产生的bct结构的新相可能是通过形核长大转变而来.     

Ni-Al系合金中的逆马氏体相变

采用多功能内耗仪测量室温至400 °C过程中，油淬Ni 36Al二元合金以及Ni27Al-12Fe、Ni-21.2Al-20Fe和Ni-24Al-16Fe三元合金的内耗和相对动力学模量，并采用X射线衍射仪分析了合金的相组成.结果表明：油淬Ni-36Al合金具有完全马氏体结构，油淬Ni-21.2Al-20Fe合金中含少量马氏体和大量类似Ni3Al和Ni5Al3的金属间化合物；在相同的频率和升温速率条件下，油淬Ni-21.2Al-20Fe的内耗峰最高且最窄，其内耗峰所对应的温度最低，油淬Ni-36Al的内耗峰最低且最宽，其内耗峰所对应的温度最高，并随Fe含量的增加而降低，且与其当量Al（Aleq）含量有关；内耗峰高度与单位时间内马氏体（L10）转变为奥氏体（γ）的转变量有关，而总的转变量与转变时间（峰宽）有关.     

Ga对β基Co-Ni-Al铁磁性形状记忆合金马氏体和磁性转变的影响

借助光学金相、示差热分析、振动样品磁强计和x-射线能谱分析等分析方法，研究Ga含量对Co41Ni32-Al27-xGax合金马氏体相变和Curie点的影响。研究结果表明：合金马氏体相变温度与Ga含量成正比，在1573和1623K淬火时，X增加1，马氏体相变温度提高25K，但Ga含量对Curie点影响不大；在1573K淬火时，具有高有序度的马氏体相比B2结构相的Curie点高32K，说明结构有序度对Curie点影响较大；淬火温度升高会显著提高合金的马氏体相变温度和Curie点，当淬火温度从1573K升高到1623K时，马氏体相变温度升高43～69K，Curie点平均升高41K；随着Ga含量的增加，合金的熔点降低，在1623K淬火时Co41Ni32Al18Ga9合金发生部分熔化。     

Containerless solidification of Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5 glass-forming alloy in drop tube

Droplets of Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5 glass form-ing alloys with different sizes are solidified in a drop tubecontainerless processing. Glass transition behavior, crystal-lization kinetics, and the phase evolution during annealing of the Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5 glassy spheres are investigated. The experimental results indicate that the apparent activation energy of the glass transition (Eg = 435.5 kJ/mol), and the activation energy of the main crystallization reaction (Ep1 = 249.6 kJ/mol) are obviously different from those of bulk glass samples prepared by water quenched (Eg = 559.1 kJ/mol and Ep1 =192.5 kJ/mol). The difference is discussed in the view point of the atomic configuration of the liquid state of the metallic glass and nucleation mechanism.     

Zr_(57.5)Cu_(27.3)Al_(8.5)Ni_(6.7)非晶合金的非等温和等温晶化动力学研究

对制备的Zr_(57.5)Cu_(27.3)Al_(8.5)Ni_(6.7)非晶合金的等温与非等温晶化动力学通过差式扫描量热法(DSC)进行了研究,根据Kisinger方程计算出Zr_(57.5)Cu_(27.3)Al_(8.5)Ni_(6.7)非晶合金在非等温条件下的激活能Eg,Ex,Ep1和Ep2,分别为409.70kJ/mol(±60.07kJ/mol),335.53kJ/mol(±39.94kJ/mol),323.95kJ/mol(±15.21kJ/mol)和187.75kJ/mol(±13.27kJ/mol).在718K,723K,728K和733K等温条件下得到的晶化体积分数与时间的关系曲线呈"S"型,表明晶化过程为典型的形核长大型转变.Avrami指数n的范围为3≤n≤4,表明晶化过程由界面控制的二维长大转变为界面控制的三维长大,形核率随时间逐渐降低至稳定,等温晶化过程得到的激活能平均值434.81kJ/mol,高于非等温晶化过程的有效激活能.     

材料的相变研究及其应用

Fe-C和Fe-X-C合金马氏体相变热力学的研究成果使结构钢的Ms温度能以热力学预测。建立了铜基合金及Fe-Mn-Si基合金马氏体相变热力学,为铜基和铁基形状记忆合金的成分和工艺设计提供基础。提出了含ZrO2陶瓷Ms温度的热力学计算方法,以及其母相晶粒大小影响Ms的正确表达式,对陶瓷的生产和工业应用都具有意义。修正马氏体变温相变动力学方程,显示低碳钢中影响碳扩散系数的合金元素影响残余奥氏体量,这有利于低碳马氏体组织钢的开发。GCr15轴承钢中残余奥氏体→马氏体的等温动力学研究显示：钢经淬火后,再进行等温处理以形成很少量的等温马氏体,再作回火,提高钢件的尺寸稳定性（经1000d后与淬火-回火比较,在接触疲劳寿命并不降低的条件下（达34%。研究了Ni-Ti、Cu-Zn-Al、Fe-Mn-Si基合金及ZrO2陶瓷的马氏体相变及其逆相变特征,揭示了影响这些材料形状记忆效应（SME）的一些因素,并指出了改善SME的途径,有利于这些材料的开发应用。贝氏体相变的热力学研究,观察到生长台阶,母相强化对相变影响的研究以及内耗测量结果,均显示贝氏体相变属扩散型机制。Cu-Zn-Al中加入阻碍Zn和Al扩散的合金元素可能提高形状记忆使用寿命。揭示CeO2-ZrO2中存在贝氏体相变,并与其出现脆性有关。Cu-Zn中β相有序化研究对有序化合金的应用具有实际意义。三元合金spinodal分解判据的建立,对借spinodal分解呈现高阻尼或高强度合金的开发颇具价值。由群论导出呈现晶体学可逆性的条件为形成单变体马氏体。应用孤立子于相变的形核-长大模型初见成效。     

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.     

热作模具钢淬火回火态的内耗谱分析

对热作模具钢淬火后回火态试样的内耗谱进行了分析.研究表明，淬火态试样的内耗谱由3部分构成.其中：157.2 °C处的内耗峰是由于体心立方结构的马氏体晶格畸变引起应力感生碳原子微扩散的结果；225.5 °C处为溶质原子与位错交互作用产生的SKK峰及其背景内耗峰.随着回火温度升高，SKK峰的弛豫强度逐渐减小，此时，碳原子与部分合金元素以碳化物形式结合而从基体中析出，使得其晶格畸变减弱，157.2 °C处的内耗峰消失；部分碳化物在位错处形核并使位错段增长、弛豫时间增大；内耗峰位置的移动主要归因于合金元素与碳原子的作用.     

Core-shell structure nanoprecipitates in Fe-xCu-3.0Mn-1.5Ni-1.5Al alloys: A phase field study

The core-shell structure precipitatates of Fe-xCu-3.0Mn-1.5Ni-1.5Al alloys under internal and external strain was investigated by using a multicomponent continuous phase field model based on Gibbs free energy of sub regular solution. Results show that the early cluster nuclei are not pure Cu, and Mn/Ni/Al also gather in the same position of Cu rich nuclei, resulting in four core-shell structures in precipitation. In the absence of external strain, the morphology of precipitates is mainly determined by interfacial energy, intrinsic elastic anisotropy and lattice distortion between new phase and parent phase. Intrinsic elastic strain energy can inhibit precipitation, while has no obvious effect on particle morphology. In coarsening, the elastic energy decreases due to the combination of particles. The loading direction and magnitude of the applied elastic strain field can control the morphology of precipitates. The external strain and the interaction between Mn, Ni and Al promote the joining and merging of adjacent core-shell particles. This work has guiding significance for the design of Fe-xCu-3.0Mn-1.5Ni-1.5Al alloys and other core-shell precipitates materials.     

Microstructure evolution and phase transformation of traditional cast and spray-formed hypereutectic aluminium-silicon alloys induced by heat treatment

Microstructural evolution and phase transformation induced by different heat treatments of the hypereutectic aluminium-silicon alloy, Al-25Si-5Fe-3Cu (wt%, signed as 3C), fabricated by traditional cast (TC) and spray forming (SF) processes, were investigated by differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM) combined with energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction techniques. The results show that Al₇Cu₂Fe phase can be formed and transformed in TC- and SF-3C alloys between 802–813 K and 800–815 K, respectively. The transformation from β-Al₅FeSi to δ-Al₄FeSi₂ phase via peritectic reaction can occur at around 858–870 K and 876–890 K in TC- and SF-3C alloys, respectively. The starting precipitation temperature of δ-Al₄FeSi₂ phase as the dominant Fe-bearing phase in the TC-3C alloy is 997 K and the exothermic peak about the peritectic transformation of δ-Al₄FeSi₂→β-Al₅FeSi is not detected in the present DSC experiments. Also, the mechanisms of the microstructural evolution and phase transformation are discussed.