CuZnAl(RE)形状记忆合金干滑动磨损性能研究

采用不同热处理工艺、不同栽荷、不同磨损时间，对2种成分（不同相变点）的CuZnAl（RE）形状记忆合金进行了干滑动磨损试验，与锡青铜和铝铁青铜做了对比试验，用电子扫描显微镜和x射线衍射仪对磨损表面及合金相组成进行了观察和检测。试验结果表明，晶粒细化与锻打能提高合金的耐磨性，合金的M相比β相耐磨，两级时效处理的合金耐磨性能优于分级淬火处理的合金，CuZnAl（RE）形状记忆合金的耐磨性优于锡青铜和铝铁青铜；CuZnAl（RE）形状记忆合金耐磨的原因主要在于，形状记忆效应和超弹性、应力诱发马氏体相变、晶粒细化等。     

应力松弛对应变诱发马氏体相变影响的有限元模拟

在基于新型淬火-分配-回火(Q-P-T)钢微观组织的有限元模型中,建立了产生马氏体相变的一维应变等效模型,模拟了单轴拉伸条件下的相变诱发塑性(TRIP)效应,由此揭示了该效应的微观机制.TRIP效应产生的应力松弛有效地缓解了未转变的残余奥氏体和邻近马氏体的应力,阻止了裂纹的形成,并使较多的残余奥氏体在较大的应变下存在,这是TRIP效应的起因;模拟结果还显示,相变形成的新(应变诱发)马氏体比原始(热诱发)马氏体承载更大的应力,由此预测裂纹首先在新马氏体中或其边界处形成.应力松弛效应使应变诱发马氏体断续缓慢地生成,这与实验观察结果相符.通过比较有应力松弛效应和无应力松弛效应的有限元模拟结果发现,无应力松弛效应使应变诱发马氏体相继快速地生成,这与实验不符,由此反证TRIP效应必然产生应力松弛.     

成果简报

由金属研究所姚治铭研究员负责的国家自然科学基金重点项目“耐多相流腐蚀的金属材料及作用机制研究”于近期完成,获评优秀。 该项目较深入地研究了几种典型材料在多相流介质中经受冲刷磨损、空蚀和腐蚀共同作用的规律和损伤机制,研究了如何利用马氏体相变和可逆相变来减缓和耗散多相流的冲击能,并最终提出了耐多相流损伤材料的设计和选择原则;开发出两种抗空蚀和磨蚀的Cr-Mn-B堆焊焊条,并申请了国家发明专利。其主要结果由项目组郑玉贵研究员在第12届亚太腐蚀控制大会上作了分会特邀报告。 研究表明,应力诱发马氏体相变,特别是应力诱发的可逆马氏体相变(超弹性)对材料的抗多相     

裂纹尖端塑性区对304不锈钢脉冲电流止裂的影响

分别对裂纹尖端附近有塑性区和无塑性区的304不锈钢脉冲电流止裂试样进行了显微观察和纳米压痕试验。结果表明,有裂纹尖端塑性区的304不锈钢,在脉冲电流止裂后,止裂处发生了相变和再结晶,在温度场和应力场共同作用下分别形成了凝固区、细晶区和形变诱发马氏体区;而无裂纹尖端塑性区的304不锈钢,裂纹止裂处只有凝固区。纳米压痕试验表明304不锈钢的疲劳裂纹尖端处具有较大的残余应力,且残余应力随着远离裂纹尖端而迅速衰减;经过脉冲电流止裂后,裂纹尖端形变诱发马氏体的产生导致该处体积膨胀,产生相变应力,增大了裂纹止裂处周边的压应力值,这有利于抑制裂纹的二次扩展。     

边界润滑条件下18Cr2Ni4WA钢的摩擦诱发马氏体相变及其耐磨特性的研究

用18Cr2Ni4WA钢,经渗碳、淬火和冷处理,以获得不同残留奥氏体含量的试样,进行了与T10钢金属盘对磨的边界润滑磨损试验研究.结果表明,磨损过程中确实存在摩擦诱发马氏体相变,且碳含量低的残留奥氏体较碳含量高的残留奥氏体更易发生诱发相变;摩擦诱发马氏体对提高材料的耐磨性是有利的,而残留奥氏体对耐磨性的影响却存在一个临界应力σc;当外加应力＞σc时,残留奥氏体对提高材料的耐磨性有利;当外加应力＜σc时,残留奥氏体对提高材料的耐磨性不利,并且当残留奥氏体和外加应力搭配适当时,耐磨性可达最高值.     

不锈钢表面激光熔覆原位生成Fe-Mn-Si记忆合金涂层研究

利用5 kW横流CO2激光器,在304不锈钢表面激光熔覆原位生成Fe17Mn5Si10Cr4Ni记忆合金涂层并利用金相显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪、往复摩擦仪等仪器设备对熔覆层显微组织、微区成分、摩擦磨损性能进行了分析研究。结果表明,Fe-Mn-Si记忆合金涂层自顶端到熔合界面分别由等轴晶、树枝晶、柱状树枝晶、胞状晶和平面晶组成;激光熔覆原位生成Fe-Mn-Si记忆合金涂层过程中,熔覆层内残余应力驱动诱发了γ→ε马氏体相变,相变变形可松弛熔覆层的残余应力;Fe-Mn-Si记忆合金涂层与304不锈钢基材相比,摩擦系数小、耐磨性好,磨损机制为磨粒磨损,摩擦力诱发γ→ε马氏体相变是熔覆层耐磨性得到显著提升的根本原因。     

利用拉伸曲线测定应变诱发马氏体相变能

依据应变诱发马氏体相变材料拉伸曲线的特点,提出了一种应变诱发马氏体相变能Ept的测定方法。并测定了3种材料在弹塑性失稳与应力平台阶段的相变能,结果表明,应变诱发马氏体相变能只与材料成分有关,且随应变量增加分别保持恒定值,随相变能Ept增加,Ms点降低,诱发马氏体的最小应变εph增大。     

CuZnAl合金的马氏体及其相变的阻尼性能SCIEI

本文研究了CuZnAl合金在马氏体及马氏体相变时的阻尼性能。结果表明,在马氏体状态的内耗是一种M/M界面内耗,利用位错内耗理论的表达式可解释其变化规律。在马氏体相变区的内耗,包括M/M界面内耗及相变内耗两级分,其中相变内耗又由马氏体逆转变产生的内耗及应力诱发马氏体内耗两部分组成,并且前者占主导地位、合金阻尼性能的衰减与激振过程中引入的位错有关,并在一定振动次数后趋向一稳定值。     

304不锈钢棘轮变形过程中应变诱发马氏体相变行为研究

利用OM, SEM和XRD对单轴非对称应力循环下304不锈钢棘轮变形过程中的微观组织变化进行了实验观察. 结果表明: 304不锈钢棘轮变形过程中,当棘轮应变达到一定值后会 产生应变诱发马氏体相变, 形成板条状 马氏体,并且随循环周次的增加, 形成的应变诱发 马氏体相对量逐渐增加.因马氏体相变而诱发的塑性变形对总的棘轮变形量产生一定的影响,材料的棘轮应变应由两部分组成, 即应力引起的塑性应变和相变诱发的塑性应变.     

残余奥氏体的摩擦诱发马氏体相变行为及其耐磨特性的研究

对18Cr2Ni4WA钢渗碳、淬火和冷处理,以获得不同残余奥氏体分布的试样,然后进行与T10金属盘对磨的边界润滑磨损研究。实验结果表明：磨损过程中确实存在摩擦诱发马氏体相变,并且碳含量低的残余奥氏体较碳含量高的残余奥氏体更易发生诱发相变。摩擦诱发马氏体对提高材料的耐磨性总是有利的,而残余奥氏体对耐磨性的影响却存在一个临界应力σc。当外加应力大于σc时,残余奥氏体对提高材料的耐磨性有利;当外加应力小于σc时,残余奥氏体对提高材料的耐磨性不利,并且当残余奥氏体和外加应力搭配适当时,耐磨性可达最高值。     

快淬非晶合金制备态磁各向异性研究SCIEI

本文详细研究了铁基、铁镍基和钴基非晶合金条带制备态的平面磁各问异性。测定了退火前后试样中各向异性的变化及各向异性常数K_(us)随温度的变化,得出K_(us)(T)∝M_s^2(T)关系,由此得出平面磁各向异性由应力各向异性和表面形状各向异性两部分组成。     

钴对Ag—Cu—Pd合金钎料性能的影响

研究结果表明,在Ａｇ－Ｃｕ－Ｐｄ合金钎料中添加０．２－１．０ｗｔ％Ｃｏ后,对钎料的物理性能,电学性能以及力学性能无明显影响,但对ＢＡｇ６５ＣｕＰｄ钎料在某些母材上过度的铺展性确有显著地抑制作用,Ａｇ６５Ｃｕ２０Ｐｄ１５－ｘＣｏｘ钎料可以部分地取代电子器件中的金基纤料。     

Ti-Ni形状记忆合金多阶段可逆相变的类型及其演化过程

用示差扫描量热仪(DSC)和部分热循环分析法研究了350-800℃退火态和300-500℃时效态Ti-(50.2-50.8)Ni(原子分数,%)形状记忆合金多阶段可逆相变的类型及其演化过程.结果表明,这些合金发生R和马氏体两种可逆相变,相变可以一阶段完成,也可以多阶段完成.时效态合金的相变比退火态复杂,时效温度越低相变越复杂.若用DSC曲线上冷却相变峰数/加热相变峰数表示相变类型,则退火态和时效态合金冷却/加热时可以发生1/1,2/1,2/2,3/2和3/3等类型的相变.给出了各类相变发生的热处理工艺.多阶段可逆相变是一个渐变过程,在冷却相变峰的温度区间进行部分热循环时,随冷却停止(加热开始)温度降低,逆相变峰温度降低.     

TiFe_xCr_yMn_z系贮氢合金研究

研究了TiFe_xCr_yMn_z系合金在1.5MPa氢压下活化吸氢的贮氢特性,并对Cr,Mn改善活化性能的原因进行了讨论。结果表明,加入Cr,Mn后形成的第二相具有较高的活性,可作为吸氢择优途径,TiFe_xCr_yMn_z系合金是有希望的低压贮氢合金系列。     

SPECIFIC HEAT MEASUREMENTS OF ZrAlNiCuCo ALLOY

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｏｅｘａｍｉｎｅｔｈｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｇｌａｓｓｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｏｙ,ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｍｅａｓｕｒｅｓｐｅｃｉｆｉｃｈｅａｔｏｆｔｈｅａｌ...     

微量Mn和Sr联合添加对Al-Mg-Si合金组织的影响

试验研究了微量Mn和Sr元素联合添加对Al-Mg-Si合金的微观组织的影响。试验结果表明:联合添加Mn和Sr元素后,Al-Mg-Si合金的再结晶行为在挤压过程中得到部分抑制。在均匀化处理后合金组织中的粒状结晶相呈链状分布。组织中的AlFeSi相以细小的圆点状形貌存在,以圆滑的边缘延伸至基体,有利于减小晶内应力集中,提高合金性能。     

SPECIFIC HEAT MEASUREMENTS OF ZrAINiCuCo ALLOY

Specific heats of undercooled liquid, crystal, and glass states for the ZrAlNiCuCo alloy are measured by a calorimeter. Different heating rates are used to enlarge the measuring temperature range of specific heat for an undercooled liquid. The specific heat data of the glass with a zero heating rate are obtained by extrapolating the measured specific heat data of the glass with different heating rates. And specific beat functions of undercooled liquid, crystal and glass are obtained too.     

STRUCTURE OF LIQUID Al-Si ALLOYS

In the light of DSC,electronic microprobe and X-ray diffration analyses of the melt-spin-ning ribbons and the structures of liquid hypoeutectic Al-7%Si,eutectic Al-12.7%Si andhypereutectic Al-18%Si alloys have been investigated.The results show that theAl-Si clusters in liquid hypoeutectic Al-Si alloy,the Si-Si clusters in liquid eutectic andhypereutectic Al-Si alloys exist at low temperatures,however,the size of clusters de-creases gradurally with increasing temperature.This process in which inhomogeneous liquidturns into homogeneous one happens in a range of temperatures.     

定向共晶组织的熔化行为

应用定向凝固／重熔技术研究了Ａｌ－Ｃｕ，Ａｌ－Ｎｉ和Ａｌ－Ｓｉ合金定向生长共晶组织的熔化行为。实验结果表明：共晶组织的熔化过程与共凝固生长过程之间不存在完全的互道性。无论是规则片状或棒状共晶组织，或是不规则片状共晶组织，其熔化过程都是共晶组织的两相首先在熔化界面上同时分解，形成各自的分散相，然后这些成分不同的分散相经过进一步溶解混合才形成成分均匀的单一液相。     

FeZrB系纳米晶软磁合金研究

本文主要对FeZrB系合金进行了制备工艺和组织等方面的研究。实验结果发现在FeZrB合金成分基础上降低Fe含量添加Cu和Nb,可以明显改善非晶态形成能力。