Fe—Mn—Cr合金晶间腐蚀电子理论研究

为了从电子层面揭示Fe—Mn—Cr合金晶间腐蚀的物理本质,采用递归法计算了合金的原子埋置能、格位能、亲和能等电子结构参数,探索合金晶间腐蚀机理。研究表明：Cr在晶内稳定性很低,Cr在晶界和表面稳定性较高,基体中的Cr首先扩散到晶界,并通过晶界扩散至合金的表面。Cr元素减小费米能级差,抑制合金的晶间腐蚀。O-Cr间的亲和能为负数,表明氧与Cr之间有相互作用,生成Cr的氧化物。当氧化膜达到一定厚度可起到保护合金的作用。碳与Cr的亲和能也为负数,且其数值比氧与Cr间的亲和能更负。合金中碳优先与Cr形成化合物,在晶界析出,造成晶界贫Cr,使合金晶间腐蚀加重。     

Cu—Cr—Zr合金强化机理电子理论研究

通过自编软件建立了Cu合金液体、位错、晶界等原子集团模型,采用递归法计算了Cu合金电子结构。研究表明：Y在晶粒、表面、液体的环境敏感镶嵌能依次降低,Y从晶粒内向晶粒表面、液体Cu中扩散。扩散过程中Y原子填补在Cu晶粒表面缺陷处,阻碍Cu原子结晶,同时进入液体中的Y在晶粒周围形成含有高浓度Y的薄层,使晶粒生长受阻,晶粒细化。Sn向位错扩散,抑制Cr的沉淀析出,并能钉扎位错的攀移运动,推迟回复和再结晶。S在晶界偏析,使晶界结合强度降低。偏聚在晶界的S可将合金中的Zr吸附到晶界,使晶界得到强化。Cu晶粒、晶界与位错处的费米能级不同,电子在这些区域之间发生偏移,使合金内产生微电场。微电场对电子产生散射作用,使合金电阻增大。     

微量Hf对大角度晶界含Re双晶合金高温持久性能的影响

采用籽晶法制备含有大角度晶界(约20°)的双晶试板,通过分析不同Hf含量(质量分数:0%,0.4%)的含Re合金晶界处析出相、γ/γ′组织、晶界成分及1100℃/100MPa横向持久性能,研究Hf对晶界组织及高温力学性能的影响。结果表明:Hf显著提高了铸态合金大角度晶界处共晶和碳化物体积分数;热处理后,Hf显著抑制了晶界胞状再结晶组织的形成,含Hf合金的1100℃/100MPa横向持久寿命均显著提高。晶界持久性能与晶界析出相种类、形貌、含量和成分密切相关,而Hf元素在晶界未发现显著的偏聚。本研究对先进镍基单晶合金中晶界缺陷的评价及Hf元素晶界强化作用机制的认识具有一定的指导意义。     

晶界角度对Al-Mg-Sc-Zr合金板材各向异性行为的影响

通过多向锻造和退火处理对Al-Mg-Sc-Zr合金进行晶界优化，对比研究混合晶界结构对合金板材力学性能各向异性行为的影响。结果表明：均匀化状态合金以高角度晶界为主，经过轧制变形后形成较多轧制剪切带和高强度的Brass, Copper和S织构，轧制板材力学性能各向异性行为较为明显，屈服强度IPA_YS和抗拉强度IPA_UTS指数分别为6.68%和5.85%;合金经过多向锻造和退火处理后，基体为高/低角度晶界结构并存的混晶组织，经过轧制变形后剪切带密度和织构强度明显降低，合金轧制板材性能各向异性行为得到明显改善。     

Fe—Ni合金变形再结晶过程晶界偏聚研究

用径迹照相方法研究了含硼面心Ｆｅ－３０％Ｎｉ合金在１０００℃下不同预变形后,再结晶过程中运动晶界反常偏聚规律以及形变量对反常硼偏聚程度的影响。用定量统计方法测量不同形变量下,运动晶界上的硼偏聚量。结果表明,新晶粒长大过程中,晶界反常偏聚与形变量,晶界运动速度等因素有关。用晶界展宽机制对此现象进行了讨论。     

锰对ZA—27合金高温性能的影响

研究了锰对ＺＡ－２７合金的组织及高温机械性能的影响。结果表明，添加适量的锰后，在晶界处形成了大量硬且分散的复杂化合物，从而使合金强化，尤其是使合金在１５０－１８０℃时的热强性明显提高。     

C和B的含量对K417G镍基高温合金的凝固行为和高温持久性能的影响

对不同C、B含量的K417G合金进行DTA分析、等温淬火实验和950℃/235 MPa持久性能测试,并观察其组织形貌,研究了C、B含量对K417G镍基高温合金的凝固行为和高温持久性能的影响。结果表明,在合金的凝固期间C含量影响碳化物的析出温度和初生碳化物的含量,且随着C含量的提高而提高;共晶组织的析出温度主要受B元素含量影响,且共晶含量随着B含量的提高而提高。合金在950℃/235MPa条件下持久变形期间其断裂机制为裂纹在晶界处萌生并沿晶界扩展,晶界处的MC型碳化物分解成富Cr的M₂₃C₆型碳化物而使晶界的稳定性降低;在合金成分范围内提高B元素含量能改善合金在高温变形期间的晶界强度,因此适当降低合金中的C含量和提高B含量有助于改善合金的高温持久性能。     

带有扭转小角度晶界DD6单晶高温合金的横向持久性能EI北大核心

在980℃/250MPa条件下,研究了DD6单晶高温合金扭转小角度晶界的横向持久性能。结果表明,0~4.0°晶界试样与[001]取向试样的持久寿命相近,表明DD6单晶高温合金的横向持久性能优异;4.0°晶界试样持久断裂不为沿晶断裂;随着晶界角度的进一步增大,合金的横向持久性能明显下降,断裂方式为沿晶断裂。     

Cu—15Ni—8Sn合金Spinodal分解动力学及Nb的影响

利用 X 射线小角散射、透射电镜以及力学性能测定等方法研究了 Cu-15Ni-8Sn 及添加微量 Nb 后合金的 Spinodal 分解的动力学过程。结果表明:两种合金的 Spinodal 分解动力学与 LBM的非线性理论相符。Nb 促进了合金的 Spinodal 分解并加速合金的早期强化,但同时也促进了后期晶界胞状析出的长大。对分解初期小角散射强度下降的物理本质也作了讨论。     

一种GH4169镍基合金的组织结构与蠕变性能

通过对一种等温锻造GH4169镍基合金进行直接时效处理,蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了该合金的组织结构与蠕变行为。结果表明,GH4169合金的组织结构由γ基体,γ′相、γ″相和δ相组成,且各相之间保持共格界面。测定出合金在660℃/700MPa条件下的蠕变寿命为123h。合金在680℃/700MPa的蠕变寿命为39h,在实验温度和应力范围内,计算出直接时效合金的蠕变激活能为588.0kJ/mol。合金在蠕变期间的变形机制是位错滑移和孪晶变形,其中,沿晶界析出的粒状碳化物,可抑制晶界滑移,是使合金具有较好蠕变抗力的主要原因。随蠕变进行,开动的滑移系中位错运动至晶界受阻,并塞积于该区域引起应力集中,当应力集中值大于晶界的结合强度时,可促使其在与应力轴垂直的晶界处发生裂纹的萌生与扩展,直至断裂,是合金在蠕变期间的断裂机制。     

Ni—Cr—Mo—Fe—W合金中宏观“黑斑”缺陷特征的形成

采用晶萃取碳复下基层等实验技术，研究了Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ｆｅ－Ｗ合金宏观”黑斑”缺陷特征的微观形成机制。该合金中“黑斑”缺陷的形成归因于钨、钼等元素在这里 。富集的钨钼元素主要以数量较多，尺寸较大的富含钼，钨的Ｍ６Ｃ和Ｐ相的形式存在于晶界上，使“黑斑”区的晶粒细小、晶界易受侵蚀且弱化。     

Inconel 600合金中不同类型晶界处铬的浓度

应用TEM、EDS和EBSD等技术研究了Inconel 600合金在715℃时效过程中不同类型晶界处碳化物的结构、形貌和晶界附近Cr浓度的分布。结果表明,不同类型晶界处碳化物的结构和形貌有较大的不同：在Σ3_c晶界析出的碳化物很少,在Σ3_i晶界析出不规则形状的M₂₃C₆碳化物,在Σ9晶界析出较大的M₂₃C₆碳化物颗粒,在Σ27晶界随机析出粗大的M₇C₃碳化物颗粒。富Cr碳化物在晶界的析出使晶界附近贫铬,在相同的时效条件下晶界的Σ值越高其附近贫铬越严重。随着时效时间的延长各晶界附近贫铬区的宽度不同程度地增大,时效15 h贫铬区的深度最大,时效50 h后深度不同程度地减小。     

U-Ti合金的奥氏体晶粒度检测技术

探索了淬火态U-Ti合金的奥氏体晶界显示方法,并依据GB/T 6394—2002和GB/T21865—2008,利用光学金相图像分析仪测定了典型制备工艺下U-Ti合金的平均奥氏体晶粒度。结果表明:采用先将U-Ti合金在500℃保温1h进行晶界析出敏化处理,再使用体积分数为95%的磷酸溶液可以清晰完整地显示U-Ti合金的奥氏体晶界;平均晶粒面积法和截线法测得的U-Ti合金的晶粒度级别指数近似;以截线法作为仲裁法,典型制备工艺下U-Ti合金的奥氏体晶粒度级别指数为2.84±0.16,平均截距为(119.74±6.97)μm。     

热轧态Inconel690合金中碳化物的溶解和析出

研究了热轧态690合金中碳化物的溶解和析出行为及其结构,结果表明:在热轧态合金中存在的碳化物多数沿晶界长条状分布,少量呈颗粒状分布于晶内,类型为M_(23)C_6.热轧态合金的晶界和晶内碳化物的完全固溶温度分别为1050℃、1080℃,在低固溶温度下未完全溶解的残余晶界碳化物直接导致后续TT处理晶界不再析出碳化物;将合金完全固溶处理后,在后续TT处理的晶界上会重新析出细小、半连续的碳化物.     

Al—Li合金的晶界断裂

本文研究了两种晶粒组织的二元 Al-Li 合金拉伸性能与断裂行为。结果表明 Al-Li 合金力学性能与晶粒尺寸有关,其断裂行为决定于 PFZ 内平面滑移或晶界沉淀相与滑移的交互作用。     

热处理对Ti44Ni47Nb9合金的组织和MS点的影响

系统研究了热处理对Ti44Ni47Nb9合金热轧棒材的组织和相变温度的影响.结果表明,Ti44Ni47Nb9合金在750～950℃保温30 min淬火后,发生了回复和再结晶,合金由TiNi基体相、沿基体相晶界和亚晶界分布的β-Nb相以及少数(Ti,Nb)4Ni2O氧化物相组成;退火后在基体相晶界和晶内分布的β-Nb相颗粒明显增多,氧化物相的数量也增加;淬火并时效后,β-Nb主要分布在基体相的晶界处,氧化物含量稍有增加.氧化物的存在和β-Nb相的析出使退火或淬火并时效后样品基体相中的Ni/Ti比值增大.慢冷或淬火后时效降低了合金的Ms点,提高了马氏体相变的稳定性.     

因瓦合金金相浸蚀剂的选择

采用不同的浸蚀剂浸蚀因瓦合金金相试样,研究了浸蚀剂对热轧态和时效态因瓦合金金相试样的浸蚀效果。结果表明:过氧化氢-氢氟酸溶液浸蚀后热轧态和时效态的因瓦合金晶界均较浅,同时析出物轮廓不清晰;低倍金相浸蚀液和三氯化铁酒精饱和溶液能清晰显示因瓦合金的晶界,但细小析出物易被腐蚀剥落;王水能保持因瓦合金组织中析出物的完整并清晰显现,但晶界腐蚀不清;电解浸蚀可清晰地显示因瓦合金的晶界及析出物,并保持析出物的完整。     

高性能镍基粉末高温合金中γ′相形态致锯齿晶界形成机理研究

采用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜,系统研究了低错配度的第三代高性能粉末高温合金(FGH98I)在热处理条件下由合金晶界上γ′相不同析出行为造成的锯齿晶界。结果表明:在晶界上析出γ′相形态不同是锯齿晶界形成的主导因素。热处理时固溶冷却速率不同,晶界上析出的γ′相数量、尺寸和形态不同,对晶界锯齿形状有强烈影响。当冷却速率由0.1℃/s增大至10.8℃/s时,晶界锯齿振幅由4.02μm变为0.63μm,锯齿的波长则随冷却速率增大而变大。γ′相形态失稳的不同形状和尺寸是造成晶界锯齿振幅大小的主要因素。晶界两侧分布着不同密度的γ′相颗粒,也可使晶界发生位移形成波浪式小振幅锯齿晶界。根据实验结果,提出了有关锯齿晶界的形成模式。     

喷射沉积Al-3.3Fe-10.7Si合金的组织、韧性及内耗性能研究

利用喷射沉积工艺制备Al-3.3Fe-10.7Si合金坯,经挤压制成试样.研究了合金组织、韧性及内耗行为,得出该合金在60～250℃温度范围产生的内耗峰,是由于晶界滑动弛豫引起的,弛豫过程激活能为172.2kJ/mol.在内耗峰位置晶界滑动消耗部分振动能,合金韧性在此处出现极大值.     

Inconel 600及Inconel 718合金晶界偏聚研究进展

高温合金中的溶质晶界偏聚是影响合金多方面性能的重要因素.以高温合金Inconel 600和Inconel718为研究对象,总结了合金中溶质晶界偏聚的研究现状,并对已有的研究成果进行了深入分析,结果发现:溶质在Inconel 600合金中的偏聚规律对舍金性能的影响还需要进一步研究晶界偏聚特性、基本物理参量以及晶间腐蚀抗力的作用;溶质在Inconel 718合金中的晶界偏聚对合金性能的影响依然有待于进一步研究其作用机理、偏聚动力学和共偏聚特性.同时,指出今后高温合金中溶质晶界偏聚的研究方向为溶质晶界偏聚动力学以及溶质问晶界共偏聚行为.