稀土元素在轧辊钢中的行为及对使用性能的影响研究进展

分别从稀土元素在轧辊钢中的存在形式、对晶界状态的影响、对夹杂物的作用、对其组织和性能的影响介绍了稀土元素在轧辊钢中的净化、变质和合金化作用的新进展以及对其使用性能的改善。     

稀土含量对TRIP/TWIP钢晶粒及晶界特征的影响

利用XRD和EBSD分析稀土含量对TRIP/TWIP高锰钢相组成、晶粒及晶界特征的影响。结果表明,试验钢变形前组织以γ奥氏体为主,还有部分ε马氏体,经过塑性变形后,组织中还观察到少量α马氏体;随着稀土含量的增加,奥氏体转变为马氏体的量有所增加,表明稀土元素促进了试验钢的TRIP效应。此外,稀土元素的添加细化了试验钢中奥氏体晶粒,减少了小角度晶界数量而增加了大角度晶界数量,尤其是取向差为60°左右的大角度晶界;同时,稀土元素的添加也促进了低Σ值重位点阵(CSL)晶界特别是Σ3晶界的形成。     

铈在钢中的晶界偏聚行为与高温回火脆性

稀土元素在钢中细化奥氏体晶粒、提高钢的淬透性、减弱回火脆性、提高钢和合金的高温持久强度等方面的作用已有不断报导。但稀土元素在钢中的合金化作用还研究得不充分,稀土元素在晶界的偏聚,特别是在长时间回火时的晶界偏聚行为还很少研究。     

稀土元素Y对变形镁合金ZK60的组织和性能的影响

通过对Mg-6.0Zn-1.2Y、Mg-6.0Zn-0.6Zr-1.0Y变形镁合金挤压态及经过各种热处理的试样的显微纽织分析及力学性能研究,探讨了微量稀土元素Y在ZK60合金中的存在形式和作用机理对该合金组织与力学性能的影响.结果表明,稀土元素Y能使变形镁合金ZK60晶粒明显得到细化,晶界也变细;当添加的稀土Y含量为1.0%wt时,大量的Y和Zn在晶界富集,Y-Zn相颗粒变大,导致其强度下降,而延伸率增加.     

钇在 MCrAlY 激光熔覆层中的存在形式及作用

研究了稀土元素钇（Ｙ）在激光熔覆层中的存在形式及对熔覆层抗氧化性能的影响．结果表明,Ｙ以富Ｙ粒子的形式弥散分布于基体相的晶界和晶内,净化了晶界,增强了氧化膜与基体间的粘附力,减小了氧化膜的长大速率,从而提高了熔覆层的抗氧化性能．     

钇在MCrAlY激光熔覆层中的形式及作用

研究了稀土元素钇（Ｙ）在激光熔覆层中的存在形式芨对熔覆层抗氧化性能的影响。结果表明，Ｙ以富Ｙ粒子的形式弥散地基体相的晶界和晶内，净化了晶界，增强了氧化膜与基体间的粘附力，减小了氧化膜的长大速率，从而提高了熔覆层的抗氧化性能。     

高合金钢中稀土对晶界沉淀及力学性能的研究

高合金钢中稀土含量的不同，晶界沉淀相的形貌、尺寸、数量和分布状态也不同，这直接影响合金的力学性能。本以高温合金和耐热钢为例探讨稀土元素对晶界沉淀和力学性能的影响.     

AES与计算机模拟技术研究Ce-P晶界共偏聚

用俄歇能谱分析(AES),结合计算机模拟技术研究稀土元素Ce与杂质元素P在铁中的晶界共偏聚规律。实验结果表明,在P含量较低的情况下,Ce有抑制P晶界偏聚的作用,而当P含量较高时,Ce却有促进P晶界偏聚的作用。计算机模拟结果表明,当晶界上P的偏聚量不同时,Ce原子与P原子在晶界形成的偏聚结构不同。Ce对P在晶界偏聚作用的改变主要是因为晶界偏聚的P浓度不同使Ce与P晶界共偏聚所形成的最低能量结构改变。     

稀土、磷等元素在淬火钢回火时的晶界偏聚

本文应用电镜和扫描电镜观察了DZ-40钢和重轨钢淬火高温回火脆化断口,对断口进行了稳定电位测定及微量磷的化学分析,用离子探针对断口上磷、稀土元素铈和锰等的深度分布进行测定。实验证实了磷、铈在淬火钢高温回火时在原奥氏体晶界发生偏聚,锰也在原奥氏体晶界富集。铈在晶界的偏聚减缓了磷在晶界偏聚的进程,锰和磷的相互作用加速了磷在晶界的偏聚。文章讨论了磷和铈的晶界偏聚,铈和磷以及锰和磷之间在晶界偏聚过程中的相互作用。     

微合金元素Sn、Nb、Re对无取向硅钢性能的影响

介绍了微合金元素锡、铌、稀土对无取向硅钢性能的影响,并扼要分析了这些元素对硅钢性能的影响机理:晶界偏聚元素Sn可细化晶粒提高硅钢磁性能;微合金元素Nb细化铁素体晶粒,提高硅钢的强度、韧性和塑性及磁性能;稀土元素(RE)在硅钢中的主要作用包括净化钢液、变质夹杂物、改善铸态组织和性能及微合金化,减少晶界上出现偏析的几率.     

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。     

La对Al-Li合金时效组织和断裂韧性的影响

通过电镜观察和断裂韧性测量,研究了稀土元素La对Al-Li-Cu-Mg-Zr合金微观组织和断裂韧性的影响。实验结果表明,在Al-Li合金中存在Fe,Si,Na等元素在晶界的偏聚,添加少量La可减少这些杂质在晶界的偏聚。同时,La的加入抑制δ′相的生长,减少S′相的析出,延缓时效过程,并且减少晶界无析出带宽度。因此,添加少量La提高了Al-Li合金的断裂韧性。     

钢中稀土元素的分布

本文研究了W14Cr4VMnRe高速钢和W18Cr4VRe铸造高速钢中稀土元素不均匀分布问题,利用电子探针和离子探针进行测试,确定了稀土元素在晶界或相界上富集偏聚。     

低熔点元素及合金改性HDDR钕铁硼磁粉的研究进展

氢化-歧化-脱氢-再复合(HDDR)工艺是制备各向异性钕铁硼(NdFeB)磁粉的主要方法.但HDDR磁粉实际矫顽力(H_C)较低,重稀土元素Dy的引入可以显著提高其H_C,经研究发现引入的Dy主要分布于磁体晶界,起调控晶界相的作用:增加晶界厚度,提高磁粉的各向异性场(H_A).但重稀土元素Dy自然资源匮乏且价格昂贵,限制了HDDR磁粉的发展.为减少磁粉中重稀土元素用量、降低成本,研究人员通过晶界扩散低熔点元素及合金来替代重稀土元素Dy,因低熔点物质在扩散过程中呈液相,提高了扩散介质与晶界相的接触面积及扩散系数,有利于其沿晶界扩散并调控晶界相,使磁粉H_C提高.对近些年晶界扩散低熔点元素及合金提高HDDR-NdFeB磁粉H_C的部分研究成果进行了归纳.     

稀土铍青铜的时效析出形貌研究

具有典型时效析出强化特征的镀青铜以高强度、导电性、无磁性、耐磨性、耐蚀性等优异性能而著称,它广泛地应用于仪器仪表工业、电子电器工业。对铍铜的研究在国内外亦数不胜数。我们对QBe2合金加入稀土元素后发现稀土元素的加入能抑制晶界反应,使晶界不连续析出量减少。究其原因是稀土加入使合金净化和时效析出激活能升高所至。[图1]为稀     

非稀土金属及合金化合物改性烧结NdFeB磁体的研究进展

研究发现,烧结钕铁硼(NdFeB)磁体的矫顽力(H_C)、腐蚀性与晶界相成分、微观结构息息相关.传统熔炼添加重稀土元素虽可改善晶界相提高磁体的H_C及抗蚀性,但同时也使添加物均匀地分布于主相,引起稀磁效应并使成本增加.通过晶界添加非稀土物质调控磁体晶界相,可优化晶界相微观结构,提高其电极电位及润湿性,从而在磁体H_C和耐蚀性得以改善的同时,降低磁体中重稀土元素的用量及成本.对近些年晶界添加非稀土金属及合金化合物调控烧结NdFeB晶界相成分、微观结构及其对磁体H_C、抗蚀性影响的部分研究进行了归纳.     

Mg-Al-RE系镁合金组织与性能

通过铸造和挤压变形工艺,研究了AE(Mg-Al-RE)系合金的显微组织及稀土和铝含量的变化对AE系合金显微组织和力学性能的影响.实验结果表明:AE系合金的铸态显微组织由α-Mg基体相和沿晶界分布的Al.4RE,Mg17Al12相组成.随着稀土含量的增加,Mg17Al12相逐渐消失,Al4RE相的体积分数增加,并逐渐沿晶界处形成连续网状结构.挤压实验结果显示:AE系合金具有良好的形交加工性能,挤压后合金的强度和塑性均比铸态合金大幅度提高.稀土元素的加入对合金形变过程中的动态再结晶有一定的抑制作用.在AE系稀土镁合金中增加Al含量,可以使合金的综合力学性能上升到一个较高的水平.     

Mn-Mo-B-RE系低合金铸钢中硼的行为

研究了Mn-Mo-B-RE系低合金铸钢中硼的偏析以及在均匀化、正火、调质热处理过程中硼分布的变化;研究了含硼量、稀土元素加入以及钢中钼等合金元素对硼分布的影响。 硼在铸钢中有明显的偏析倾向,并随含硼量的增加而加剧;经通常的均匀化处理后,铸钢中硼分布的均匀性受钼偏析的强烈影响。在特定的条件下,会产生沿奥氏体一定结晶学平面的硼相析出,或沿晶界形成粗大连续网状的硼相,导致脆断。试验还显示稀土元素有保护硼的良好作用。     

晶界工程处理对304不锈钢耐蚀性能和力学性能的影响

通过扫描电子显微镜、电化学工作站、晶间腐蚀试验及万能材料拉伸试验机研究了晶界工程处理对304不锈钢耐腐蚀性能和力学性能的影响。结果显示,经8%冷轧变形及1 100 ℃退火6 min处理后的304不锈钢,与1 050 ℃固溶处理30 min的304不锈钢相比,低重合位置点阵(coincidence site lattice, ΣCSL) 晶界比例从45.1%增加到77.8%,Σ3晶界比例从42.0%增加到65.5%。并且在迁移的随机晶界上引入了具有低晶界能的特殊晶界片段退火孪晶,降低了大角度晶界网络的连通性,优化了晶界分布,提升了304不锈钢抗晶间腐蚀性能。晶界工程处理对304不锈钢的力学性能影响较小,晶界工程处理后,其抗拉强度和屈服强度小幅度降低,分别降低了20 MPa和13 MPa,伸长率提高了8%。     

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金微合金化的研究进展

就单一合金元素及复合多种合金元素对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的铸态组织、析出相、力学性能及腐蚀性能的影响进行综述。单独加入稀土元素Er,Ce,Ho,Sc等,可以净化基体,使合金熔铸缺陷明显减少,细化晶粒,促进合金元素在基体中的固溶,使晶界减少偏析;单独加入微量的Zr,可以提高合金的再结晶温度,抗拉强度,应力腐蚀能力;复合添加稀土及其他微量合金元素,对提高铝合金的综合性能更为有效。