93钨合金的稀土改性机理

通过粉末冶金方法制备添加质量分数为0.15%稀土元素La,Ce的93W-4.9Ni-2.1Fe合金.测试钨合金在不同应变率下的力学性能,并从粉末冶金动力学的角度分析钨合金的稀土改性机理.结果表明,稀土元素的添加,明显提高了93W合金的动态力学性能;钨合金稀土的改性主要是通过化学反应,将游离态存在的杂质元素氧、硫等转变为较稳定的稀土化合物,减少了杂质元素在钨颗粒与黏结相界面的偏析,提高了二者之间的界面结合强度;稀土元素的加入使得烧结过程中W颗粒的长大速率下降,导致W颗粒尺寸减小,通过降低黏结相中W的溶解度而使液相的黏度减小,流动性变好,液相更易渗入W颗粒间,导致连接度下降.     

钨合金力学性能的温度响应

研究90WNiFe(90钨合金)在25～900 ℃的力学性能及断口形貌,得到了温度对90钨合金微观组织和力学性能的影响规律.研究结果表明,随着温度的升高钨合金抗拉强度逐渐下降,断口形貌由钨颗粒解理断裂和粘结相的韧性撕裂为主逐渐向钨颗粒与粘结相界面分离为主转变,钨合金的抗拉强度主要受断口断裂模式的影响;延伸率随温度的升高出现先上升后下降的变化规律,在350 ℃出现峰值,延伸率的变化是合金断口断裂模式的变化和粘结相与钨颗粒塑性变形共同作用的结果.     

稀土在硬质合金球形粉末烧结体表面的富集现象

采用合金粉末烧结体表面观察法研究了稀土在WC-Co硬质合金中的作用机理.合金中的稀土分别以混合稀土(以La和Ce为主体成分)- Co预合金粉形式和La(NO3)3的丙酮溶液形式在湿磨时直接加入.用扫描电镜和能谱仪对平均粒径小于200 μm的2种球形稀土硬质合金粉末烧结体表面进行了观察与分析.研究结果表明:当以混合稀土-Co预合金粉形式加入稀土时,在烧结过程中,合金中的稀土La和Ce在合金粉末烧结体表面产生明显的富集,并与主要来自于烧结炉内气氛中的杂质元素形成了含La,Ce,S,Ca,W,C和O的复杂化合物;当以La(NO3)3形式加入稀土时,在合金粉末烧结体表面不存在La的富集或聚集.稀土的添加形式同时也影响合金粉末烧结体表面硬质相WC与粘结相的比例,当以混合稀土-Co预合金粉末形式加入稀土时,合金粉末烧结体表面粘结相含量较少.因此,稀土的添加形式影响其在硬质合金中的作用机理,当以混合稀土-Co预合金粉形式加入稀土时,合金中的稀土不但具有较强的富集杂质元素的作用,而且还可以阻止合金粉末烧结体表面富粘结相结构的形成.     

添加钨和稀土元素对TiAl合金性能的影响

采用机械合金化结合粉末冶金技术制备Ti-44.7Al、Ti-44.7Al-xW、Ti-44.7Al-xLa-yCe合金材料,采用透射电镜和金相显微镜研究不同W、La、Ce添加量对机械合金化TiAl基合金的显微组织的影响,并对合金的力学性能进行测试.研究表明,在不添加任何元素时TiAl合金颗粒的平均尺寸为30～60 μm,但添加微量稀土元素La、Ce对TiAl基合金的细化作用非常明显,其平均尺寸为20 μm;通过机械合金化在TiAl基合金系统中添加微量W元素会形成新的固溶体相,这种新成分相大大提高TiAl基合金的抗弯强度σb,当W添加量为1.0%时,σb达到峰值,随后随着W原子数分数的增加,抗弯强度降低;TiAl合金的抗弯强度σb开始随着稀土元素La的增加而增加,在0.5%原子数分数处达到峰值,然后强度随稀土原子数分数的继续增加而下降;而合金的强度却随添加Ce的原子数分数的增加而直线下降,同时添加W的TiAl合金的强度高于加稀土La、Ce的TiAl合金的强度.     

钨合金力学性能及断口形貌的温度效应

研究了真空退火态93WNiFe合金在10-900℃的拉伸性能、断口形貌及显微组织,研究结果表明：随着温度的升高钨合金抗拉强度逐渐下降,延伸率先上升后下降,在400℃出现峰值,断口形貌由钨颗粒解理型断裂逐渐向钨颗粒与粘结相脱开型断裂转变,钨合金抗拉强度主要受断口断裂模式的影响,而延伸率却受钨颗粒和粘结相变形的共同影响。     

稀土元素Ce对Ti-Ni形状记忆合金力学性能的影响

采用拉伸试验研究了稀土元素Ce对Ti—Ni合金力学性能的影响,通过扫描电镜对Ti—Ni—Ce合金的断口形貌进行观察。实验结果表明,添加稀土元素Ce使Ti—Ni合金的应力-应变行为有显著影响。在马氏体状态拉伸时,当x（Ce）低于0．5％时,合金的应力-应变曲线出现明显的屈服平台;而当％（Ce）超过1％时,合金的应力-应变曲线上无明显的屈服平台,以连续屈服和强烈的加工硬化为特征。随Ce加入量增加,合金的延伸率降低、脆性增大,断裂类型由微孔聚集型的韧性断裂逐渐转变为沿晶脆性断裂。因此,Ce的加入量不能超过1％,否则将损害Ti—Ni合金的使用性能。     

稀土元素Ce在新型铸造铝合金中的作用研究

利用电子显微镜等现代测试技术手段,研究了稀土元素Ce含量不同的情况下,新型铸造铝合金微观组织结构变化情况,分析了这些变化与合金力学性能之间的相互关系.结果表明,稀土元素Ce的加入对该铝合金的微观组织、相结构,晶粒大小,杂质元素的含量以及夹杂物的数量和分布,时效析出产物的类型和大小等,都产生了较大的影响,进而影响了该合金的力学性能;其次,适量稀土Ce的加入可以使该合金具有较高强度的同时又具有较好的塑性,以及良好的强塑性配合.图8,表1,参12.     

Cr和Yb复合添加对2519A铝合金组织和力学性能的影响

采用力学性能测试、金相﹑扫描电镜及透射电镜等手段研究复合添加Cr和Yb元素对2519A合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:添加稀土元素Yb,能细化合金的时效强化相,提高合金力学性能。未溶于基体的Yb元素与Cu和Al元素主要形成AlCuYb金属间化合物,并沿晶界分布。复合添加Cr和Yb元素,与单独添加Yb元素的合金相比,Cr元素的加入改变了稀土元素的分布状态,合金在结晶过程中沿晶界形成的富稀土相明显减少,使更多的Yb元素固溶到基体中,从而更有效地细化合金的时效强化相,提高合金的力学性能,使合金室温抗拉强度由490.5MPa提高至508.9MPa。     

钨合金力学行为的计算机数值模拟─—宏观力学性能

在微观力学行为分析的基础上，对90W合金宏观力学性能及其与微观结构因素（粘结相力学参数）之间的关系进行了计算机数值模拟研究．结果表明：钨合金性能与粘结相力学参数密切相关．随着粘结相弹性模量增加，合金的抗拉强度增加，但延伸率降低．当粘结相屈服强度800MPa时，合金抗拉强度随粘结相屈服强度增加而增大，在粘结相屈服度为800MPa时达到最大值．随粘结相抗拉强度增加，合金抗拉强度和延伸率均呈近似线性规律增加．合金延伸率对粘结相应变硬化模量极为敏感．     

稀土元素R对储氢合金(LaRMg)(NiCoAlZn)_(3.5)相结构和电化学性能的影响

以(LaRMg)(NiCoAlZn)3.5(R=La、Ce、Pr、Nd、Gd、Y和Sc)合金为研究对象,研究稀土元素R部分替代La后对合金相结构和相组成及电化学性能的影响.XRD和EPMA方法分析结果表明,合金(LaRMg)(NiCoAlZn)3.5退火组织主要由Ce2Ni7型相(或Gd2Co7型)、PuNi3型相和CaCu5型相组成;Ce、Pr和Nd元素的替代对合金相组成没有明显影响,而Gd元素替代使合金中CaCu5型相明显减少,Ce2Ni7型(或Gd2Co7型)相显著增加,其相丰度达到79.03%;Y和Sc元素替代时合金中Gd2Co7型相基本消失.电化学测试和分析表明, 稀土元素R替代La后对合金电极活化性能影响不大,其中Nd、Gd、Y和Sc部分替代La在一定程度上提高合金的最大放电容量,而Gd元素替代时合金电极容量最高达到343.1 mAh/g;Gd和Nd元素部分替代La使合金电极的循环稳定性得到明显提高,S100分别达到95.3%和93.0%.此外,Sc部分替代La能有效改善合金电极的高倍率放电性能.     

铸造速度和混合稀土对Al-23%Si合金组织和性能的影响

研究了半连续铸造过程中不同铸造速度及铈镧混合稀土对Al-23%Si合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:当铸造速度从100 mm/min提高到250 mm/min时,Al-23%Si合金初晶硅的偏析现象得到有效改善,铸锭从内部到外部初晶硅的分布都较为均匀,初晶硅的平均尺寸从71.4μm下降到40.9μm,同时减轻了共晶硅的偏析.加入0.5%的铈镧混合稀土后,Al-23%Si合金的共晶组织产生了明显变化,稀土元素细化了合金的共晶组织,并使共晶硅相由层片状转变为短杆状.提高铸造速度和添加混合稀土可提高合金硬度和抗拉强度.     

Mg-1.3Mn-xCe-xZn镁合金显微组织和力学性能的研究

以Mg-1.3Mn合金为基合金,添加质量分数为1.0%或者2.0%的Ce以及质量分数为2.0%~6.0%的Zn,进行多元合金化,研究Ce,Zn对Mg-1.3Mn合金显微组织和力学性能的影响.实验结果表明：在Mg-1.3Mn合金中,一定量Ce,Zn的加入不但能明显地细化晶粒,而且能提高实验合金的抗拉强度和硬度.Mg-1.3Mn-1.0Ce-xZn合金的室温拉伸断裂机理随着Zn含量的增加也将发生改变.     

(Y,Ce)TZP-Al_2O_3陶瓷显微组织对力学性能及热稳定性的影响

研究了(Y、Ce)TZP-Al_2O_3陶瓷的显微组织对其力学性能和热稳定性的影响。结果表明,试样表面t-ZrO_2失稳相变是造成低温时效和热循环条件下材料强度下降的主要原因。添加CeO_2稳定剂和Al_2O_3相可较大幅度地提高(Y,Ce)TZP-Al_2O_3陶瓷的力学性能及热稳定性。1550℃烧结晶粒尺寸0.9μm,其力学性能和热稳定性综合性能优越。     

稀土La对5CrNiMo模具钢力学性能的影响

研究了加入稀土La后5CrNiMo钢的强度、硬度、冲击韧性变化;并在相同热处理工艺条件下,与不添加稀土La的5CrNiMo钢进行对比. 结果表明:稀土La加入量在适当的范围内可显著提高钢的强度、硬度和冲击韧性;当稀土La质量分数为0.033%时,5CrNiMo钢可获得最好的综合力学性能.     

Reduction in secondary dendrite arm spacing in cast eutectic Al-Si piston alloys by cerium addition

The effects of Ce on the secondary dendrite arm spacing (SDAS) and mechanical behavior of Al-Si-Cu-Mg alloys were investigated. The reduction of SDAS at different Ce concentrations was evaluated in a directional solidification experiment via computer-aided cooling curve thermal analysis (CA CCTA). -The results showed that 0.1wt%-1.0wt% Ce addition resulted in a rapid solidification time, △T_S, and low solidification temperature, △T_S, whereas 0.1wt% Ce resulted in a fast solidification time, △ta-Al, of the α-Al phase. Furthermore, Ce addition refined the SDAS, which was reduced to approximately 36%. The mechanical properties of the alloys with and without Ce were investigated using tensile and hardness tests. The quality index (Q) and ultimate tensile strength of (UTS) Al-Si-Cu-Mg alloys significantly improved with the addition of 0.1wt% Ce. Moreover, the base alloy hardness was improved with increasing Ce concentration.     

Solidification,microstructure, and mechanical properties of the as-cast ZRE1 magnesium alloy with different praseodymium contents

The influence of praseodymium (Pr) content on the solidification characteristics, microstructure, and mechanical properties of ZRE1 magnesium (Mg) cast alloy was investigated. The obtained solidification parameters showed that Pr strongly affected the solidification time, leading to refinement of the microstructure of the alloys. When the freezing time was reduced to approximately 52 s, the grain size decreased by 12%. Mg₁₂Zn (Ce,Pr) was formed as a new phase upon the addition of Pr and was detected via X-ray diffraction analysis. The addition of Pr led to a substantial improvement in mechanical properties, which was attributed to the formation of intermetallic compounds; the ultimate tensile strength and yield strength increased by approximately 10% and 13%, respectively. Pr addition also refined the microstructure, and the hardness was recovered. The results herein demonstrate that the mechanical properties of Mg alloys are strongly influenced by their microstructure characteristics, including the grain size, volume fraction, and distribution of intermetallic phases.     

Nb对Fe3Al基合金力学性能的改善作用

Ｎｂ对改善Ｆｅ２Ａｌ的高温力学性能有十分重要的作用。在Ｆｅ－２８Ａｌ－５Ｃｒ－０．５Ｍｏ－０．０５Ｚｒ－０．０５Ｂ－０．１Ｃｅ合金中，Ｎｂ的溶解度在０．５ａｔ％左右，Ｎｂ含量超过０．５％时，基体中有富Ｎｂ的第二相颗粒形成。Ｎｂ的加入提高了合金的室温和高温强度，改善了抗蠕变性能，但在一定程度上降低了室温塑性。