模拟原子探针垂直于晶界方向上的深度分析

为了解决含垂直于轴向方向晶界的 FIM- AP试样的制备及 FIM- AP实验过程中操作的困难 ,获得沿垂直晶界方向上元素分布。本文应用数学模型和计算机技术 ,建立了一个以非垂直于晶界方向的原子探针 ( AP)深度分析实验结果为基础的垂直于晶界方向的元素分布的模型。并利用此模型对敏化 Fe- 1 7Cr合金晶界附近 Cr元素分布加以讨论。     

304奥氏体不锈钢晶界贫Cr的数值模拟

应用基于铬扩散的半经验-半理论公式模型模拟304不锈钢的晶界贫Cr现象。运用该模型不但可以预测不同的热处理温度和时间下304不锈钢热处理过程中晶界上最小Cr的质量分数,而且还可以分析晶界附近Cr的质量分数分布,由模拟结果可进一步得到更宽范围内的温度-时间-质量分数图(TTC)。模拟结果表明:贫Cr区的宽度随敏化时间和温度的增加逐渐变宽;表征材料晶间(应力)腐蚀敏感性的TTC图与参考文献的模拟与实验结果基本一致。     

铁—铬—锰奥氏体合金辐照诱起相界面合金元素偏析

研究了含有W、V的Fe-Cr-Mn奥氏体合金,经电子线辐照后析出相—基体相界面诱起溶质原子偏析行为。实验结果表明:合金中析出相为富Cr的M_(23)C6型碳化物。晶内析出相经辐照相界面处Cr的浓度增加,Mn的浓度降低。而晶界上和晶界近傍析出相的相界面Cr的浓度降低。合金元素Cr浓度的不同变化是与辐照诱起晶界偏析机构改变有关。 本文对此现象,应用辐照诱起晶界偏析理论,提出两种偏析机构的模型,较好的解释上述实验结果。     

热时效和辐照环境下Fe-Cr-Mn奥氏体钢晶界溶质元素偏聚和相析出

研究了含2％W和V的Fe-Cr-Mn合金经热时效处理和电子辐照条件下,溶质元素晶界偏聚和析出相的行为。实验结果表明:在含W、V合金中热时效引起Cr、Mn晶界贫化,它决定于富Cr碳化物M_(23)C_6中组元组成。辐照条件下,两种合金中Cr、Mn都发生晶界贫化,它决定于辐照产生空位浓度和空洞体胀量,辐照诱起晶界元素偏聚影响析出相成分。     

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。     

电铸Cu的显微组织、晶粒取向和晶界结构

采用SEM,TEM和EBSD研究了电铸Cu的微观组织形貌、晶粒取向和晶界特征.SEM观察表明,沿沉积方向,组织由细小等轴晶区、等轴晶和柱状晶的混合晶区转变为粗大柱状晶区.EBSD分析表明,对于所有晶区,小角度晶界(15°)的分布频率较小,大角度(≥15°)晶界为电铸Cu组织的主要晶界.在大角度晶界中,CSL晶界占有很大比例,其中Σ3的分布频率较大.柱状晶由平行分布的层状孪晶构成,近似垂直于沉积厚度方向,层间孪晶界为Σ3类型,TEM的观察也显示了孪晶的存在.细等轴晶区晶粒的择优取向不明显,混合晶区和粗柱状晶区有明显的〈111〉和〈101〉择优取向.在粗柱状晶区,平行于沉积厚度方向,具有较强的〈111〉择优取向,表明大多数{111}孪晶面垂直于沉积厚度方向.     

碳化物及合金元素对酸液膜中晶粒腐蚀形态的影响

选用10#钢、65#钢和W6Mo5Cr4V2Al钢为实验材料,利用光学显微镜、扫描电镜和电子探针对其在酸性环境中腐蚀后的晶粒微观形貌和合金元素的分布进行观察分析,考察合金元素和碳化物的存在形式对晶粒腐蚀形态的影响.结果表明,晶粒的腐蚀形貌与碳化物分布有关,钢中碳元素以固溶形式存在或钢中添加Cr,Al元素,可显著提高钢的耐酸蚀性;在以电化学腐蚀为主的酸性环境中,组织中各相电极电位的高低才是晶粒是否易被腐蚀的本质;晶界是否易被腐蚀也主要与晶界处物相的电极电位高低有关.     

耐热钢12Cr1MoV高温时效中的耗散结构

介绍了非平衡系统的自组织现象和耗散结构,概述了珠光体耐热钢12Cr1MoV原始组织结构非平衡状态的特征、高温时效后成分和组织结构变化的主要结果,并对材料发生自组织行为的条件作了具体分析.指出12Cr1MoV钢在高温长时时效中产生的3类耗散结构特征是:合金元素、碳的晶界偏聚及脱溶沉淀;碳化物由晶内无序分布状态到晶界上的有序分布;位错数量减少及有序的特征形态.     

溶质元素晶界偏聚行为的研究现状

主要从溶质元素晶界偏聚对金属材料性能的影响及影响元素晶界偏聚的因素两个方面,对近十年来关于溶质元素晶界偏聚的研究进行了介绍和总结,并对今后晶界偏聚行为的研究方向与趋势进行了展望,以期对溶质元素晶界偏聚的理论研究与实际应用提供参考。     

Y~(3+),Mn~(2+)掺杂BaTiO_3陶瓷晶界特性研究

PTC陶瓷的晶界特性对材料的电性能有重要影响,通过对Y,Mn掺杂钛酸钡陶瓷的电性能与晶界形态及元素分布关系的研究发现,施主掺杂量和Ca元素的掺杂量对晶粒的发育有一定影响;晶界对PTC性能有重大影响,杂乱的晶界不利于PTC效应,洁净的发育良好的窄晶界有利于PTC效应;能谱分析发现,陶瓷中不同部位的元素分布存在一定的规律.     

磷在2.25Cr1Mo钢中晶界偏聚行为的研究

利用AES俄歇能谱仪检测了经980℃淬火后的2．25Cr1Mo钢在540℃回火时钢中磷元素在晶界上的偏聚情况。根据平衡晶界偏聚理论和偏聚动力学估算了磷与晶界的结合能以及磷在钢中的扩散系数，并将得到的上述参数值同相关资料中给出的数值进行了比较和讨论。     

Cr掺杂影响γ-TiAl金属间化合物力学性能的第一性原理计算

将合金化元素Cr掺入γ-TiAl体系中,研究其对γ-TiAl力学性能的影响.采用PBE构建模型,优化结构;通过CASTEP模块计算γ-TiAl各模型的晶格常数和弹性常数;采用位置选择能方法判断Cr的优先占位.实验结果表明：掺杂元素Cr倾向于占据模型中Al的位置,掺杂后γ-TiAl的硬度增大,延展性有所提高.     

大气颗粒物中元素Cu,Pb,Zn,Cr,Ni和 Mn的形态分析

为了探讨大气颗粒物中重金属Cu，Pb，Zn，Cr，Ni和Mn的存在形态，对济南市采暖期总悬浮颗粒物TSP样品进行分级提取．结果表明，不同区域TSP中的重金属元素存在形态分布差别较大，主要以残渣态为主，质量分布亦有明显差异．     

VAR熔炼TiAl铸锭的成分分布及显微偏析

 采用XRD、SEM和化学成分分析等方法,分析了VAR二次熔炼获得的Ti-46Al-2Cr-2Nb铸锭的成分分布、微观组织及显微偏析,研究了其形成的规律。结果表明,沿铸锭径向,Al元素在R/2处质量分数最高,边缘及中心质量分数较低,Cr元素由边缘向中心质量分数逐渐增多,Nb元素从铸锭边缘到中心质量分数逐渐减少;沿铸锭轴向,Al元素自底部到顶部质量分数逐渐降低,Cr元素分布遵循正偏析元素规律,Nb元素偏析规律与Al元素相似。铸锭大部分区域为由α₂+γ片层团及晶界处少量等轴状γ相组成的近全片层组织,在铸锭中心偏上的区域存在由(α₂+γ)片层团组成的全片层结构。铸锭中显微偏析主要存在于片层团交界处,其中Cr元素的显微偏析比较严重。     

用位错-溶质复合体模型解释马氏体异种钢焊接接头碳迁移过程

该文对马氏体耐热钢母材和奥氏体焊缝的异种钢焊接接头中产生的碳迁移现象进行了研究,研究对象为9%Cr马氏体耐热钢和2.25Cr焊丝焊接接头。试样经过710℃、20h热处理后,熔合区两侧出现了较明显的增碳层和脱碳层,通过金相观察到马氏体板条生长方向对增碳层有显著影响,随后对试样进行电解腐蚀处理,通过扫描电镜(SEM)观察到电解腐蚀析出物在晶界析出,析出物沿着马氏体板条生长方向分布。传统的上坡扩散理论并不能解释这一现象。该文引入非平衡偏聚理论,提出用位错-溶质复合体模型解释碳在晶内的扩散行为,同时提出碳迁移通道模型解释马氏体板条取向对碳迁移的影响,并通过电子探针实验测定了不同马氏体组织形态下碳元素的分布,进一步证实了该模型的合理性。     

WCF62钢厚板的低温冲击断裂性能

在系列温度下测定了ＷＣＦ６２厚板的冲击韧度，结果表明，按面内方向取样时ＷＣＦ６２厚板具有优异的低温冲击断裂性能，但板厚方向（Ｚ向试样）的冲击韧度偏低，形成了强烈的反差．主要原因是钢中存在按轧向稀散分布着的晶界弱化区，引发了沿晶断裂，其次是按轧向稀散分布着的成片富集的颗粒状非金属夹杂物．因此，应进一步降低钢中的杂质元素含量，改善板厚方向的性能．     

Mg-7Gd-3Y-1Nd-2Zn-0.5Zr合金高温热变形行为研究

通过热模拟,微观组织观察等试验研究了Mg-7Gd-3Y-1Nd-2Zn-0.5Zr合金在高温下的热变形行为。结果发现：在变形过程中,晶界上的块状14H型LPSO结构相会垂直于压缩方向分布;随着变形温度的降低、变形速率的减小和变形量的增加,晶粒内部的针状14H型LPSO结构相不断增多;合金的热变形激活能为290.39 kJ/mol;在变形过程中,晶界上的块状14H型LPSO结构相可以起到诱导动态再结晶的作用。     

45#钢在低频间歇磁场作用下晶界移动现象的研究

在室温环境下通过特定磁场提高铁磁性材料的力学性能具有工程应用前景。该文研究了经不均匀冷却产生残余应力的45#钢试块,在低频间歇磁场作用前后晶界和残余应力的变化,发现晶界移动距离沿磁场方向比垂直于磁场方向明显,残余应力的变化也较为显著。可以认为,由于45#钢中铁素体晶粒与珠光体晶粒磁性能的不均匀,在外加间歇磁场作用下晶界处产生自由磁极,进而产生作用在晶界上的脉动应力,该脉动应力与晶界处原始应力叠加,增大了晶界发生移动的几率,导致残余应力的改变。晶粒间磁性能的差异、原始残余应力状态和外加磁场的形式是产生晶界移动及残余应力改变的重要因素。     

利用高斯分布模型研究多晶硅晶硅界电学特性

研究了多晶硅晶界的载流子输运过程和导电机制，建立了新的晶界结构模型和晶界势垒分布模型.将晶界区域及其势垒的变化视为高斯分布，利用这个模型，给出了改善的电流-电压特性方程，并用这个关系式来解释多晶硅的电学特性.数值计算表明，多硅电阻率随势垒高度的增加而基本呈线性增加.另外，电阻率ρ随掺杂浓度的增加而减小，当掺杂剂浓度约为1×1019cm-3，ρ和ρgb下降最快.且在晶粒尺寸为102nm范围内晶界的电阻率比晶粒的电阻率约大2～3个数量级.分析结果表明，晶界是高电阻区，晶界的这种精细分布描述，有助于进一步理解多晶硅的晶界特性，从而提高多晶硅太阳电池的光电转换效率.     

40CrMnMo活塞杆的断裂

借助于光学显微镜和扫描电镜对40CrMnMo活塞杆的组织、裂纹形态、断口的形貌以及活塞杆横截面的硬度进行研究，分析该活塞杆的断裂原因。结果表明，断裂的原因是材质不合格，存在成分偏析，热处理工艺不符合规定以及硫元素含量偏高。这就使得首先在偏析的边缘产生开裂，并且在轴向应力的影响下，裂纹沿着垂直于轴线的方向扩展，直到断裂。