多组元铁基非晶复合材料的力学性能研究

采用真空感应水冷铜坩埚磁悬浮熔炼以及负压铜模吸铸法制备了Fe-15Mn-5Si-10Cr-xC(x=0.6~1.0)铁基非晶合金复合材料,由C元素含量变化调控合金的热力学参数,分析其组织和室温力学行为变化.结果表明:随着C含量的增加,合金的原子尺寸差δ增大,混合熵ΔS_mix提高,混合焓ΔH_mix降低.合金铸态组织由非晶相和过冷γ-Fe奥氏体相组成,在压应力加载过程中发生马氏体相变并表现出显著的加工硬化.Fe-15Mn-5Si-10Cr-0.9C合金的ΔS_mix和ΔH_mix分别为1.13 RJ·mol^－1·K^－1和－19.6 kJ·mol^－1,其综合力学性能优异,屈服强度、断裂强度和塑性应变分别为1 300、2 378 MPa和17.2%.     

Y对Fe50- x Mo14Cr15C15B6Y x非晶合金 非晶形成能力及耐腐蚀性能的影响

采用单辊法制备Fe50-xMo14Cr15C15B6Yx(x=0,2)非晶合金条带,利用X射线衍射、差热分析、透射电镜和电化学极化曲线方法对非晶合金的结构、非晶形成能力(GFA)、热稳定性、晶化过程及腐蚀行为等进行了研究和表征.结果表明:Fe50-xMo14Cr15C15B6Yx合金能够形成非晶合金,随着Y元素的添加,其非晶相含量、非晶形成能力及热稳定性显著提高.晶化处理后,析出的主要晶体相为α-Fe,Fe23B6,Cr23C6和Fe3Mo3C等.Fe50-xMo14Cr15C15B6Yx非晶合金在质量分数为3.5%NaCl水溶液中呈现出极强的耐腐蚀能力,远优于常用耐蚀不锈钢Cr18Ni9Ti,并且随着Y元素的加入,非晶合金的耐腐蚀能力进一步提高,具有更宽的钝化区间及更低的腐蚀电流密度.     

Fe-8/11Mn-4Al-0.2C钢的力学性能及应变硬化行为

对Fe-8Mn-4Al-0.2C(8Mn)和Fe-11Mn-4Al-0.2C(11Mn)实验钢进行不同温度的淬火热处理,实现奥氏体体积分数和稳定性的最优化.通过拉伸实验可得,8Mn钢和11Mn钢在淬火温度为750℃时,获得最佳的力学性能组合,即强塑积为46.4 GPa%和66.9 GPa%.8Mn-750试样和11Mn-750试样在拉伸过程中表现出相同的三阶段应变硬化行为.通过XRD测定变形过程中奥氏体体积分数的变化,研究发现TRIP效应主要发生在变形的第二和第三阶段.11Mn-750试样由于具有更高的奥氏体含量、转变量和稳定性,使得其塑性远远高于8Mn-750试样.     

Pr2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁的淬态组织对回火时相变过程和磁性的影响

纳米复合永磁材料的原始淬态组织对最终的显微组织结构和磁性有着决定性的影响,为了弄清其影响规律,研究了成分为Pr7Fe88B5的双相纳米复合永磁材料的淬态组织在回火时相转变的过程和晶化后的组织结构及磁性.X射线谱和Mossbauer谱的研究结果表明,在不同辊速下制得的快淬带样品的组织结构是不同的.原始淬态组织的不同导致回火时的不同相变过程,它们分别是(1)非晶相Am+Pr2Fe14B+α-Fe→Pr2Fe14B+α-Fe;(2)非晶相Am+α-Fe→(Am)′+α-Fe→α-Fe+1:7相+Pr2Fe14B→Pr2Fe14B+α-Fe;(3)Am→Am′+α-Fe→1:7相+α-Fe→Pr2Fe14B+α-Fe.虽然样品最终的相组成均为α-Fe和Pr2Fe14B,但不同原始态的样品晶化后的显微组织和磁性并不相同.     

非晶晶化过程中Nd_2Fe_(14)B相和α-Fe相的析出与长大及其磁性能

利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析仪、振动样品磁强计(vibrating sample magnetometer,VSM)和差示扫描量热仪(differential scanning calorimeter,DSC),研究了非晶Nd9.5Fe76Co5Ti3B6.5合金条带晶化过程中Nd_2Fe_(14)B/α-Fe析出相的相结构及其磁性能的变化.结果表明,在晶化过程中Nd_2Fe_(14)B相和α-Fe相分别在600,680?C退火时析出.随着退火温度的升高,α-Fe相的晶粒比Nd_2Fe_(14)B相长大更明显:当温度由690?C升高到700?C时,α-Fe相及Nd_2Fe_(14)B相的晶粒尺寸分别由22.4,32.8 nm长大到33.3,39.8 nm.在690?C退火时,硬磁相Nd_2Fe_(14)B和软磁相α-Fe之间具有较强的交换耦合作用,其晶粒尺寸分别为32.8,22.4 nm.此时的合金具有最佳的综合磁性能:剩磁强度Br=0.88 T,矫顽力Hci=523.76 k A/m,最大磁能积(BH)max=100.01 k J/m~3.     

Fe_(75)Nb_8B_(15)Zr_2非晶合金的晶化过程研究

采用单辊快淬法制备Fe75Nb8B15Zr2非晶合金,对该非晶合金进行不同温度的等温退火,研究其晶化过程及结构变化.利用示差热分析仪(DTA)确定样品的退火温度,利用X射线衍射(XRD)测试其相结构.结果表明:Fe75Nb8B15Zr2合金在快淬速率为38m/s时呈完全非晶状态,随着退火温度的升高,α-Fe相逐渐析出,并伴随有硼化物(Fe3B和Fe2B)析出.Fe75Nb8B15Zr2非晶合金的晶化过程:非晶→非晶+α-Fe→α-Fe+Fe3B→α-Fe+Fe3B+Fe2B.     

Pr2Fe14B／α—Fe纳米复合永磁的淬态组织对回火时相变过程和磁性的影响

纳米复合永磁材料的原始淬态组织对最终的显微组织结构和磁性有着决定性的影响,为了弄清其影响规律,研究了成分为Pr7Fe88B5的双相纳米复合永磁材料的淬态组织在回火时相转变的过程和晶化后的组织结构及磁性。X射线谱和Mossbauer谱的研究结果表明,在不同辊速下制得的快淬带样品的组织结构是不同的。原始淬态组织的不同导致回火时的不同相变过程,它们分别是（1）非晶相Am Pr2Fe14B α-Fe→Pr2Fe14B α-Fe;（2）非晶相Am α-Fe→(Am)′ α-Fe→α-Fe 1:7相＋Pr2Fe14B→Pr2Fe14B α-Fe;(3)Am→Am′＋α－Fe→1:7相＋α-Fe→Pr2Fe14B α-Fe。虽然样品最终的相组成均为α-Fe和Pr2Fe14B,但不同原始态的样品晶化后的显微组织和磁性并不同相同。     

FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变与析出行为

借助Thermo-calc软件对FeCrAl不锈钢所属的Fe-(18~21)Cr-(3~5)Al-(0~0.03)C-(0~0.2)Si-(0~0.2)Mn多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究.采用Thermo-calc中TCFE7数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变路径图.结果表明FeCrAl不锈钢由1600℃平衡冷却至300℃的过程中完整的平衡相变路径为:L→AlN+αδFe→AlN+αδFe+Cr7 C3→AlN+αδFe+Cr7 C3+Cr23 C6→AlN+αδFe+Cr23 C6→AlN+αδFe+Cr23 C6+σ→AlN+αδFe+Cr23 C6+σ+α'→AlN+αδFe+Cr23 C6+α'.凝固过程中Cr7 C3与σ相是否析出分别取决于体系中C、Si含量;Al含量的提高可扩大αδFe+Cr7 C3的稳定区,降低α'相的析出温度,抑制σ相的析出;Cr含量的提高可以减小αδFe+Cr7 C3的稳定区,扩大σ相和α'相的稳定区.     

(FeCo)73.5Cu1Nb3Si13.5B9的晶化处理及微结构

采用熔体快淬＋晶化处理方法制备宽度为4mm、厚度为30μm的（FeCo）73．5Cu1Nb3Si13．5B9纳米晶软磁合金,并用XRD和TEM对其微结构进行表征。研究结果表明：（FeCo）73．5Cu1Nb3Si13．5B9于600℃晶化处理15min后具有较高的饱和磁化强度（1、30T）和较小的矫顽力（4．61A／m）;提高晶化温度至700℃,合金的软磁性能迅速降低,饱和磁化强度为1．02T,矫顽力增大至1．95kA／m：于600℃晶化处理5min时,合金主要由非晶构成,同时有少量α-Fe（Si）相;于600℃晶化处理15min后合金由α-Fe（Si）主相和少量残余非晶相构成,α-Fe（Si）相的晶粒粒径约为15nm;于700℃晶化处理15min后,合金由α-Fe（Si）相、残余非晶相和少量Fe3B相构成,α-Fe（Si）相的晶粒粒径约为27．9nm。Fe3B相的形成、α-Fe（Si）相晶粒粒径的长大和晶格常数的增大直接导致合金软磁性能下降。     

微量元素Cu、Nb对FeNiPB系纳米晶软磁材料微观结构和相变的影响

研究了微量元素Cu、Nb的加入对FeNiPB系软磁材料的微观结构和相变化的影响．结果表明：采用机械合金化法可以合成名义成分为Fe62Ni15Cu1Nb2P14B6的非晶合金粉末，经过压制成形和热处理可以获得非晶基底上弥散分布α-Fe晶粒的纳米晶组织．认为元素Cu可提高α-Fe晶粒的形核率而元素Nb可阻止α-Fe晶粒的长大并通过设计模型解释，X射线衍射分析(XRD)以及扫描电镜(SEM)的X射线能谱点分析(EDS)和电子通道花样分析(EBSD)进行了验证．     

Microstructure and wear resistance of PTA clad Cr7C3/γ-Fe ceramal composite coating

A wear resistant Cr7C3/γ-Fe ceramal composite coating was fabricated on substrate of the hardening and tempering C degree steel by PTA (plasma transferred arc) cladding with (wt%) Fe-25Cr-7C elemental powder blends. Microstructure of the coating was characterized by OM, SEM, XRD and EDS. Wear resistance of the coating was tested under dry sliding wear condition at room temperature. The results indicate that the PTA clad ceramal composite coating has a rapidly solidified fine microstructure consisting of Cr7C3 primary particles uniformly distributed in the γ-Fe matrix and is metallurgically bonded to the C degree steel substrate. The PTA clad Cr7C3/γ-Fe ceramal composite coating has high hardness and excellent wear resistance under dry sliding wear test conditions. The excellent wear resistance of the Cr7C3/γ-Fe ceramal composite coating is attributed to the coating's high hardness, strong covalent atomic bonding and refined microstructure.     

氩弧熔铸TiC-TiB_2/Fe复合材料的组织与耐磨性

为改善合金材料的耐磨性能,采用氩弧熔铸技术,以Fe、Ti、B和C粉为原料,按质量分数比45∶30∶20∶5制备原位合成TiC-TiB2/Fe复合材料。通过扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计及摩擦磨损试验机对复合材料的显微组织、物相、洛氏硬度和耐磨性进行分析研究。结果表明:复合材料由原位生成的TiB2和TiC增强颗粒相及α-Fe相组成,颗粒呈块状、板条状和多边形,且颗粒结合地很紧密。复合材料的平均洛氏硬度约为9.37 GPa。在室温干滑动磨损条件下,该熔铸复合材料的耐磨性约是GCr15工具钢的6倍。该研究为原位合成TiC-TiB2/Fe复合材料的制备提供了一种新方法。     

高温高压法合成块体α″-Fe_(16)N_2

将Fe、Fe3N粉末按比例混合,高温高压合成名义成分的Fe16N2非晶块体材料,然后在不同温度下低温真空退火,制备了α″-Fe16N2相块体材料.结果显示,合成α″-Fe16N2的最佳退火温度为190℃,所得样品为软磁材料,矫顽力约50 A/m,其室温比饱和磁化强度为205 A·m2/kg,超过纯铁的室温比饱和磁化强度200 A·m2/kg.     

Mössbauer and electron microscopy study of martensitic transformations in an Fe-Mn-Mo alloy

The kinetic, morphological, crystallographic, and magnetic characteristics of thermally induced martensites in Fe-13.4wt% Mn-5.2wt% Mo alloy were investigated by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and Mössbauer spectroscopy. The experimental results reveal that two types of thermal-induced martensites, ? (hcp) and α′ (bcc) martensites, are formed in the as-quenched condition, and these transformations have athermal characters. Mo addition to the Fe-Mn alloy does not change the coexistence of ? and α′ martensites with the Mn content between 10wt% and 15wt%. Besides, Mössbauer spectra reveal a paramagnetic character with a singlet for the γ (fcc) austenite and ? martensite phases and a ferromagnetic character with a broad sextet for the α′ martensite phase. The volume fraction of α′ martensite forming in the quenched alloy is much more than that of the ? martensite.     

Fe－Mn－Si－Cr形状记忆合金的耐腐蚀性能

通过腐蚀重量法实验及电化学测试，研究了Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ－Ｃｒ形状记忆合金的耐腐蚀性能，并与Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ形状记忆合金及１８－８铬镍不锈钢的耐腐蚀性能作了比较。结果表明，Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ－Ｃｒ合金的耐腐蚀性能明显高于Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金，在Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ－Ｃｒ合金中随着铬含量的增加，其耐腐蚀性能也相应提高。     

通过添加Dy和Ga改善纳米复合永磁合金的磁性能

采用快淬及热处理工艺 ,通过复合添加Dy和Ga ,制备了高磁性能的NdFeB纳米复合永磁合金。最佳条件下 ,添加Dy和Ga的合金磁性能为Jr =1.16T、Hci =5 80 .92kA/m和 (BH) max=16 2 .74kJ/m3;而不含Dy和Ga的NdFeB合金为Jr =1.18T、Hci =379.5kA/m和 (BH) max =119.5kJ/m3。X射线衍射和透射电子显微分析表明两种合金均由 2 :14 :1硬磁相和α -Fe软磁相组成。 2 :14 :1相晶粒尺寸在两合金中相当 ,但添加Dy和Ga的合金的α -Fe相晶粒尺寸和含量分别小于和低于不含Dy和Ga的NdFeB合金     

反应等离子熔覆复合材料涂层的耐磨性研究

以Fe—Cr—C合金粉末为原料,采用反应等离子熔覆技术,在45号钢表面制得以原位生成初生相（Cr,Fe）7C3为增强相的新型陶瓷复合材料涂层。利用SEM、XRD、EDS和显微硬度计等分析了涂层的显微组织和硬度,分别在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性,并讨论了其磨损机理。结果表明,涂层组织包括（Cr,Fe）7C3增强相和γ－Fe固溶体与少量（Cr,Fe）7C3构成的共晶;该涂层在室温干滑动磨损和高温滑动磨损条件下均具有优异的耐磨性。     

Structure evolution of Y2O3 nanoparticle/Fe composite during mechanical milling and annealing

Fe-25 wt% Y2O3composite powders have been fabricated by mechanical milling(MM) Fe powders of 100 μm in diameter and Y2O3nanoparticles in an argon atmosphere for the milling periods of4,8,12,24,36,and 48 h,respectively.The features of these powders were characterized by using X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM),electron probe micro analyzer(EPMA) and transmission electron microscopy(TEM).The experimental results showed that the mean particle size and crystalline size of MM powders decreased with the milling time increasing.All the elements distributed homogenously inside the powders after 48 h of MM.The lattice constant of the matrix α-Fe kept constant with the milling time,and no solid solution took place during MM process.After 8 h of MM,the α-Fe in each powder became nanocrystalline.After 48 h of MM,Y2O3changes from nanostructure into amorphous structure,and the crystalline size of α-Fe further decreased to 10 nm.The Y2O3in the powders mechanically milled for 48 h kept the amorphous structure after being annealed at 400 1C,and starts to crystallize when the powders are annealed at 600 1C.The amorphous Y2O3contains a small amount of Fe,and crystalline FeYO3appears at 800 1C.