Nb,C(污染W)及湿氢处理对Fe晶界内耗的影响

研究了湿氢处理前、后的Fe及其加Nb,C的合金晶界内耗。发现Nb,C(及污染带入合金内的W)等使晶界蜂明显减低;合金中Nb,C量越高,晶界峰越低。Nb,C也使晶界峰温度大大升高和弛豫激活能显著变大。湿氢处理强烈降低(甚至消除)实验合金的晶界峰,使峰温度大幅度提高。对结果进行了讨论。     

Fe_(73.5)Cu_1Nb_2Si_(13.5)B_9Ni_1非晶合金的晶化动力学研究

利用差示扫描量热法(DSC)研究了Fe73.5Cu1Nb2Si13.5B9Ni1非晶的纳米晶化动力学。结果表明,晶化过程分为两步完成,晶化初生相为Fe3Si.第一晶化过程的晶化开始温度Tx1、峰值温度Tp1与扫描速度β的对数之间存在着线性关系,分别为:Tx1=736.52+8.67lnβ和Tp1=743.9+12.7lnβ.采用Kissinger方法和Ozawa方法计算Fe73.5Cu1Nb2Si13.5B9Ni1非晶合金晶化的表观激活能Eа分别为435.2kJ/mol和441.1 kJ/mol,而成分为Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9的表观激活能大约为410 kJ/mol,表明Ni部分替代Nb后合金的热稳定性提高。第一晶化反应的局域激活能Ec(α)随晶化体积分数α不断下降,Avrami指数表明该非晶合金的晶化为扩散控制的三维晶粒长大过程。探讨了用Ni元素部分替代Finemet合金中Nb元素后非晶合金热稳定性提高的原因。     

Fe和Si含量对2519铝合金组织与力学性能的影响

通过显微硬度测试、力学性能测试、扫描电镜和透射电镜分析等手段研究Fe和Si元素的含量对2519铝合金的组织与力学性能的影响。研究结果表明：随着Fe和si含量的减少,2519铝合金的时效硬化效果逐渐增强;随着Fe和Si含量的增加以及m（Fe）／m（Si）的降低,2519铝合金的抗拉强度逐渐降低;当w（Fe＋Si）〉0．14％及m（Fe）／m（Si）〈2．7时,2519铝合金的抗拉强度随w（Fe＋Si）的增加和m（Fe）／m（Si）的降低显著下降;Fe和si含量较低的合金中的析出相主要是强化相θ’相;Fe和Si含量较高的2519铝合金中,除析出θ’相外,在晶界析出粗大的AlCuFe相,降低了θ’相的数量,合金的强度降低。     

Si-Mn-Mo-V钢在淬火和低温回火状态下的脆化与韧化

本文利用冲击韧性试验、扫描电镜、离子探针及俄歇谱议等手段研究讨论了合金元素Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢在淬火和低温回火状态下韧性的影响规律。研究结果表明:当钢中不含Si或含有少量Si面单独加入Mn,则由于Mn-P在晶界共偏析的原因,使P在晶界的浓度大为增加,导致了钢在淬火和低温回火状态下沿晶断裂的发生,从而降低了钢的韧性水平。在高Mn(2％Mn)钢中加入Si,由于Si在晶界的富集及Si-P的相互排斥作用,使P在晶界的偏析浓度下降。从而在一定程度上抑制了晶界脆性的发展和晶界断裂的发生,使钢的韧性水平显著提高。 本文还研究了Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢低温回火脆性(350℃脆性)的影响。实验结果表明:低温回火脆性既与杂质元素的晶界偏析有关,又与ε碳化物向渗碳体转化及渗碳体沿原奥氏体晶界成薄片状析出有关,由于Si和Mn既能影响杂质元素,特别是P在晶界的偏聚,又能影响ε碳化物向渗碳体转化,故Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢低温回火脆性发生的温度和强烈程度均有显著的影响。     

合金元素对铸造Al—Si合金腐蚀性能的影响

采用电化学实验和浸泡腐蚀实验研究了Al-7％Si合金在3．5％NaCl溶液中的腐蚀行为，同时还探讨了合金元素Cu，Mg，Mn，Sn对Al-7％Si合金开路电压、腐蚀电流密度和自腐蚀性能的影响规律，并利用扫描电镜对各合金浸泡腐蚀前后的形貌进行了观察与分析．电化学实验结果表明，所有实验合金均较快进入钝态，随着各合金元素的加入，实验合金的自腐蚀电位向负向移动，腐蚀电流密度增加．浸泡腐蚀实验结果表明，加入的合金元素均降低了Al-7％Si的腐蚀性能，其中Cu影响较大，使合金由点蚀转变为晶间腐蚀．     

2E12铝合金均匀化过程微观组织演变规律

采用SEM,EPMA,TEM和硬度测试等技术,研究2E12铝合金铸锭在均匀化过程中的非平衡相溶解、元素分布特征以及第二相析出行为。研究结果表明:合金铸锭的晶界处连续分布着粗大的α+θ+S共晶组织。合金中的Cu和Mg元素存在明显的偏析,而Mn元素分布较为均匀。随着均匀化处理的进行,合金中的粗大共晶组织逐渐溶解,Cu,Mg和Si元素逐步溶入合金基体,而Fe和Mn元素则从合金基体中脱溶。在均匀化处理过程中,合金基体中析出大量T相粒子。伴随着T相的析出,合金的硬度逐渐升高,同时电导率也明显增加。当合金于490℃均匀化1 000 h后,晶界附近出现明显的PFZ。     

Fe_(3-x)Cr_xSi合金的制备及其力学性能

采用机械活化+热压烧结方法制备出Fe3Si基Fe3-xCrxSi(x=0,0.2,0.4,0.6)合金,并对热压产物进行物相、微观组织以及力学性能分析.结果表明:Fe3Si中的部分Fe原子被Cr替代,晶体结构不变,主相仍是Fe3Si;随着Cr替代量的增加,衍射峰依次向低角度偏移,晶格常数增大.随着Cr含量的增加,Fe3-xCrxSi合金的组织趋向细小均匀化,硬度增大,抗压强度先增大后减小.以元素Cr进行合金化,一定程度上提高Fe3Si基合金的硬度和强度.     

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。     

Ca,Sr对AM80镁合金显微组织和高温蠕变性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和高温蠕变试验机等实验手段研究了碱土元素Ca,Sr对AM80镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:在AM80合金中复合添加0.2%Sr和0.5%~2.5%Ca,Ca、Sr元素可逐步细化合金的铸态组织,Ca原子与Al原子优先结合在晶界处生成了高熔点相Al2Ca,抑制了低熔点相-βMg17Al12的形成.AM80合金在高温蠕变过程中,-βMg17Al12相在晶界处存在连续析出和非连续析出2种形式.-βMg17Al12相非连续析出并且垂直于晶界,造成合金蠕变性能较差.当在合金中复合添加Ca,Sr后,高熔点相Al2Ca是主要的晶界强化相,替代低熔点的-βMg17Al12相,从而减少-βMg17Al12相的非连续析出,抑制了晶界滑动,改善了合金的高温蠕变性能.当Ca质量分数增加到2.5%时,合金的高温蠕变性能最优.     

Cr、V元素替代Nb元素对Fe40Co40Zr8Nb2B10非晶合金热性能及结构的影响

采用单辊快淬法制备Fe40Co40Zr8Nb2B10、Fe40Co40Zr8Cr2B10和Fe40Co40Zr8V2B10非晶合金薄带,并对三种合金在不同温度下进行热处理.利用X射线衍射仪(XRD)和差热分析仪(DTA)等测试手段对样品的结构及热性能进行研究.结果表明,Fe40Co40Zr8Nb2B10、Fe40Co40Zr8Cr2B10和Fe40Co40Zr8V2B10合金的晶化激活能分别为302.6、306.6和299.3 kJ/mol,Cr元素和V元素替代Nb元素对合金的热稳定性影响不大,但扩大了合金的晶化温区.三种合金晶化过程相似:非晶→非晶+α-FeCo→α-FeCo+ZrCo3B2+Fe(Co)3Zr.     

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。     

Fe--36 Ni因瓦合金的热塑性

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究Fe-36Ni合金在900~1200℃的热塑性行为,并用FactSage软件、扫描电镜及透射电镜等研究该合金热塑性的影响因素及作用机理.结果表明：合金中主要形成Al2 O3+Ti3 O5+MnS复合夹杂,夹杂物颗粒尺寸集中分布在0.5μm以下.合金热塑性在900~1050℃受晶界滑移及动态再结晶共同影响.晶界上分布的纳米级别(<200 nm)夹杂物有效钉扎晶界,抑制动态再结晶发生的同时减小晶界结合力.微米级别(>200 nm)夹杂物则促进显微裂纹在晶界滑移过程中的形成和扩展,损害合金热塑性.当温度高于1050℃时,较高的变形温度使再结晶驱动力大于钉扎作用力,合金发生动态再结晶,有效提高热塑性.在1100~1200℃区间内,枝晶间裂纹的形成、晶界滑移的加剧及动态再结晶晶粒尺寸增大都降低合金热塑性.     

高性能碱土耐热镁合金的显微组织和蠕变性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)系统研究了碱土元素Sr和Ca加入Mg-4Al基合金后的显微组织,并测试了其抗蠕变性能. 实验合金的铸态组织均由α-Mg和沿枝晶界分布的第二相组成. 2% Sr加入基体合金中能观察到沿晶界的离异共晶和层片共晶Al4Sr相及块状三元τ相. 2% Ca的加入则形成了晶界层片Mg2Ca共晶和晶内的Al2Ca颗粒. 而在Mg-4Al-2Sr-1Ca中,晶界相为块状τ相和层片状Mg2Ca共晶,晶内也析出Al2Ca颗粒. 在Mg-4Al-2Sr-1Ca基础上提高Al含量,粗大不规则共晶(Mg,Al)2Ca相在晶界处形成并不断增多,Mg2Ca及τ相逐渐减少,当Al含量到7%时,出现了新的细小层片状Al4Sr相. Sr、Ca元素加入Mg-Al合金,改善了合金的抗蠕变性能,其中Mg-5Al-2Sr-1Ca和Mg-6Al-2Sr-1Ca合金显示所有实验合金中最好的蠕变抗力. 根据Power-law公式,在175 ℃/50～80 Mpa和70 Mpa/150～200 ℃蠕变下,Mg-4Al-2Sr合金在较低应力(＜60 Mpa)下蠕变表现为扩散控制的位错攀移机制,而在高应力下出现Power-law公式的失效;Mg-4Al-2Sr-1Ca合金蠕变则受到了扩散控制的位错机制和晶界滑移机制的共同作用.     

钨合金/不锈钢的低温扩散连接及界面组织性能

通过低温扩散连接方法实现钨合金(90W-7Ni-3Cu)与304不锈钢的高性能连接。采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、电子探针(EPMA)分析连接界面的微观组织及元素扩散与分布行为,采用拉伸试验测试连接界面的力学性能。研究结果表明：在800～950℃、压力20 MPa、保温120 min的条件下,可以实现90W-7Ni-3Cu合金与不锈钢的有效连接;当连接温度为900℃时,连接界面抗拉强度达到最大值168 MPa;连接界面结合紧密,无裂纹等缺陷。钨合金与不锈钢界面原子形成了充分的互扩散,不锈钢中的W、Fe、Cr、Ni和Si元素借助空位以及点缺陷扩散到了钨合金一侧的钨中,形成了富含W、Fe、Cr、Ni和Si元素的扩散层。900℃连接样件的断裂发生在钨合金一侧,可以观察到钨合金基体的六角形晶界并且其表面覆盖有粗糙的黏着物,黏着物为原子扩散所形成的扩散层。不锈钢中的Cr、Fe元素以固溶的方式扩散到了钨合金的(Ni,Cu)相中,提高连接界面强度。     

Mn元素对过流冷却过共晶Al-22Si-2Fe-xMn合金显微组织及耐磨性的影响

采用常规铸造和分段式倾斜板过流冷却铸造工艺制备Al-22Si-2Fe-xMn合金,研究表明:过流冷却制备工艺能够改善初生Si形貌及尺寸,但对针状富Fe相作用有限.利用扫描电镜、X射线衍射及透射电镜等手段分析过流冷却条件下Mn元素添加对富Fe相晶体结构的影响,通过摩擦磨损实验研究不同Mn/Fe质量比的过共晶Al-Si合金的硬度及耐磨损性能.结果表明:随着过流冷却铸造过共晶Al-Si合金中Mn/Fe质量比增加,合金中四方结构的长针状富Fe相逐渐减少直至基本消失,当Mn/Fe质量比为0.7时,富Fe相主要为六方结构的块状或鱼骨状α-Al15(Fe,Mn)3Si2相,此时,合金耐磨性较未添加Mn元素时有所提升,磨损机制以磨料磨损方式为主.     

金属玻璃Fe_(75)Mo_3Si_5B_(17)的微蠕变和内耗研究

研究了金属玻璃Fe_(75)Mo_3Si_5B_(17)由室温至500℃范围内的微蠕变和内耗.发现在结构弛豫过程中在较低温度的微蠕变回复能达到零,反映滞弹性性质;在较高温度则不能达到零,反映粘弹性性质.微蠕变的平均激活能为1.73eV.整个内耗曲线随频率增加向高温移动,具有弛豫型特征,激活能有一较宽分布.讨论了微蠕变和内耗的微观机制.     

高强马氏体钢长期时效过程中的微偏聚现象

１４％Ｃｒ－５％Ｎｉ（质量分数）马氏体钢热处理后在４００℃长期时效，强度增加，韧性降低，合金脆化。经分析表明，合金脆化与有害元素Ｐ和合金元素Ｃｒ，Ｎｉ等在原始奥氏体晶界上的微偏聚过程有关。     

Al 对 Fe3Si 基有序合金 800 e 氧化行为的影响

通过800 ℃高温下的氧化实验,结合X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电子探针显微分析仪,研究了金属Al复合Fe3Si有序合金的高温氧化行为．结果表明:元素Al很好地改善了Fe3Si的高温抗氧化性能,其氧化动力学曲线由抛物线加直线的混合规律转变为完全的二次抛物线型,且氧化增重降低了近一个数量级;氧化动力学主要机制是Al通过亚晶界由基体内部向外扩散并形成保护性氧化膜Al2O3 ,阻止Si和Fe的向外扩散氧化;同时氧化膜保护性的好坏还受到氧化产物Al2O3的相结构以及扩散通道等诸多因素的影响．     

硼和铬对多晶Fe83Ga17合金磁致伸缩和室温力学性能的影响

研究了添加B和Cr对多晶Fe83Ga17合金磁致伸缩和拉伸力学性能的影响. 结果表明:在Fe83Ga17合金中添加原子分数1%的B,不仅提高了合金的磁致伸缩性能,而且还大幅提高了合金的室温力学性能,抗拉强度达到548 MPa,延伸率达到3.56%. B元素以Fe2B相的形式偏聚在晶界,细化了合金晶粒,增加了合金晶界结合力,抑制了沿晶脆断. 添加原子分数2%的Cr,Cr固溶在Fe83Ga17合金中,同时提高了合金的磁致伸缩性能和室温力学性能,(Fe83Ga17)98Cr2合金最大磁致伸缩系数达到7×10-5,延伸率也较Fe83Ga17合金有所增加,达到0.6%.     

Mn对喷射沉积Al-25Si-xFe-yMn合金中Fe相的影响

通过喷射沉积工艺制备了Al-25Si-xFe-yMn(Mn/Fe质量比在0～1之间)系列合金的沉积坯,利用SEM、XRD和EDX对这些沉积坯的微观组织进行分析.结果表明,添加Mn元素,将生成颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2,取代了针状的δ-Al4FeSi2和β-Al5FeSi相,从而显著地改善高硅铝合金中的Fe相的形貌,并且随着Mn/Fe质量比的提高,沉积坯中颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2含量也增加,而针状相的含量却减少,当Mn/Fe质量比增加到0.83或1时,在沉积坯中只发现颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2.