Ce—TZP的马氏体相变

加入稳定剂的 ZrO_2陶瓷具有高强度、高韧性,是三大结构陶瓷之一。从立方基体中析出的四方 ZrO_2孪晶转变为单斜 ZrO_2(发生马氏体相变),即形成部分稳定氧化锆(PSZ)。由于 PSZ 中可发生马氏体相变的四方相晶粒少,增韧效果不理想,近十几年人们又研究出氧化锆增韧陶瓷(TZP),主要包括 Y-TZP 和Ce-TZP。Ce-TZP 的韧性和强度较理想,并且发现具有形状记忆效应。1987年美国密执根大学在含量为12     

近等原子TiNi合金的电子显微镜观察

采用TEM方法对Ti-51 at％Ni合金的高温相、预马氏体转变、马氏体转变以及弥散析出第二相进行了研究。结果表明:TiNi合金高温母相具有CsCl(B_2)有序点阵,经700～900℃淬火到室温后已发生了预马氏体转变,表现出复杂的衍射效应;用母相点阵的机械失稳引起的位移波来解释预马氏体转变似乎是合理的。对温度诱发马氏体和应变诱发马氏体的观察表明它们都具有孪晶亚结构,但可以有不同的组态。采用SAD方法鉴别了弥散析出的X相,它具有f. c. c结构,点阵常数a=15.8(?)与母相具有位向关系: <111>_x∥<111>_β, {110}_x∥{321}_β。     

Ni-Mn-Ga-Sn高温形状记忆合金的微观组织和马氏体相变

本文通过添加Sn元素来取代Ga元素,制备了Ni₅₇Mn25Ga_18-xSn_x(x=0,1,2,4)系列形状记忆合金,研究Sn合金化对Ni-Mn-Ga高温形状记忆合金微观组织和马氏体相变的影响。结果表明:Ni₅₇Mn25Ga_18-xSn_x(x=0,1,2,4)合金基体为单一非调制四方结构的板条状马氏体相,随Sn含量的增加,无新相析出,马氏体板条变宽大,晶粒尺寸增大,马氏体相变的转变温度和逆转变温度均下降,相变滞后增大。     

钛合金的物理冶金

一、钕合金的物理冶金 纯钛有同素异晶相转变,在882℃从低温的α相(密排六方)转变为高温的β相(体心立方)。根据合金元素在α相和β相中有不同的溶解度,或是根据它们对相变温度的影响,可将合金元素大致分为α稳定元素及β稳定元素。铝及间隙元素氧、氮和碳是很强的α稳定元素,而锡、锆和硅对相变温度仅有很微弱的作用(稍稍降低相变点)。     

二元Ti-Zr合金微观结构和形状记忆效应

近年来,新型钛基无镍合金以其良好的生物相容性、耐腐蚀性、低弹性模量、高相变温度等特性成为了形状记忆合金领域的研究重点。采用X射线衍射(XRD)、金相光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热分析(DSC)、压缩应力-应变实验等方法系统研究了TixZr100-x(x=20,30,50,70,80)合金的微观组织结构、相变特性、力学性能及形状记忆效应。结果表明:二元钛锆合金是一种典型的高温形状记忆合金,室温下为具有孪晶结构的单一hcp-α'马氏体相,晶格常数和晶胞体积都会随Zr原子含量增加而增大;合金具有从β母相到hcp-α'马氏体的可逆相变,相变温度随Zr原子含量增加先降低后增大,在Zr含量50%附近,马氏体相变开始温度最低,约为520℃;合金的屈服强度随Zr原子含量增加而增大,在Zr含量50%附近达到最大值(955 MPa),然后随Zr含量增加而下降;不同成分合金均具有形状记忆效应,其中Ti70Zr30合金的记忆效应最大,为1.7%。     

退火温度对冷变形Ti_(50)Ni_(45)Cu_5形状记忆合金马氏体相变及力学性能的影响

使用透射电镜(TEM),动态热机械分析(DMA)以及示差扫描量热法(DSC)等测试方法对固溶态25%冷变形Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金400℃/1 h,500℃/1 h,600℃/1 h,700℃/1 h退火态的组织结构,马氏体相变特征以及力学性能进行分析,并在实验中对比使用DSC与DMA两种测试方法用于马氏体相变测试。结果表明,随着退火温度升高,Ti50Ni45Cu5合金的强度、硬度降低,塑性升高,400℃/1 h退火态合金有最高的强度和硬度,分别为996 MPa和HV 280,700℃/1 h退火态合金有最好的延伸率27.8%。随着退火温度升高,合金的马氏体相变温度因为合金内位错密度降低,孪晶晶界减少及内应力减少,逐渐从54.5℃下降至37.7℃。400℃/1 h,500℃/1 h,700℃/1 h退火态合金均发生B19-B19'马氏体相变,而600℃/1 h退火态合金由于Ti3Ni4相的析出B2-B19'马氏体相变转变为B2-B19-B19'两步马氏体相变。两步马氏体相变的B2-B19相变部分和B19-B19'相变部分均在DMA模式测试出,而DSC模式只检测出B2-B19相变部分,DMA模式更适合于本实验测试马氏体相变。     

粉末冶金法制备Ti—Nb基合金及其形状记忆特性的研究

由于正交结构的α″相和体心立方结构的β相之间存在热弹性马氏体相变,导致Ti-Nb基合金具有形状记忆功能和超弹性。目前已有很多关于传统熔炼锻造方法制备的Ti-Nb基合金形状记忆性能的报道。相比于传统方法,粉末冶金工艺不仅加工温度较低,且可以近净成形。     

NiCoMnSn高温形状记忆合金的马氏体相变与显微组织

采用差示扫描量热分析(DSC)、光学显微镜、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微分析(SEM)、压缩试验和物性测量系统(PPMS),系统研究了Ni50-xCoxMn41Sn9(x=0,1,3,5,7,9,10,12,14)合金的马氏体相变、微观结构、相组成、力学性能和磁性能。结果表明,Co含量≥10%时,Ni50-xCoxMn41Sn9合金中析出多呈枝节状的第二相。第二相为富Co贫Sn相,属于面心立方结构,多在晶界上析出,其体积分数随Co含量的增加而增多,热处理不能消除第二相。Co的加入不改变合金的相变顺序,即所有成分合金均发生一步马氏体相变和逆相变,但会导致相变温度下降,当Co含量由0增加到10%(原子分数),马氏体相变开始温度(Ms)从196.9℃降低到144.8℃,这是因为Co取代Ni使得合金基体的价电子浓度下降导致的。Co加入NiMnSn后,提高了合金的力学性能,特别是当合金中存在第二相时,合金的断裂强度和断裂应变量呈现跳跃性增长,两者分别提高了600 MPa和7%,主要原因是晶粒细化。磁学测试结果表明,随着Co含量的增加,合金磁性有所增强,室温下Co含量为12%的合金表现出典型的铁磁性特征,饱和磁化强度高达118 A·m2·kg-1。     

形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的组织和力学性能

设计了具有形状记忆效应和较强非晶形成能力的(Ti50Ni50-yMy)100-xCux合金,采用悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法,通过组元调控制备具有组织连续梯度的形状记忆合金/非晶基复合材料,并研究其组织和力学行为。结果表明:B2-Ti(Ni,Cu)过冷奥氏体相和B19'-Ti(Ni,Cu)热诱发马氏体相析出在铸态非晶基体上,加载断裂应力诱发马氏体相变,马氏体衍射峰比铸态增强且马氏体择优取向。凝固过程的温度梯度决定了复合材料的组织梯度,由表及里,主要为非晶相、马氏体相和奥氏体树枝晶相。加载时形变诱导相变对非晶基体同时增强增韧,复合材料的综合力学性能优异,以连续屈服和强烈的加工硬化为主要特征,(Ti0.5Ni0.48Co0.02)80Cu20断裂强度高达2464 MPa,塑性应变达到13.6%。复合材料断裂表面存在大量密集均匀的脉络纹,析出相周围形成的多重剪切带和玻璃基体上剪切带,扩展方向分别与加载方向呈90°和45°角。     

NiTi记忆合金相变时的电阻和回复特性

通过电阻、回复特性的同时测定,对近等原子比的NiTi记忆合金的马氏体(M)相交进行了研究。实验得出了三种类型的电阻—温度曲线,分析讨论了它们之间的异同。通过电阻变化的规律性,确认从高温相(B2)到马氏体相变的过程中,经历了一个以高电阻为特征的R相的转变。实验还指出,电阻的反常变化和形状回复的温度范围是一致的。形变回复的主要部份不是发生在马氏体逆转变的起点(A_s),而是发生在转变接近完成的温度(靠近A_f)。初步认为在马氏体逆转变过程中R→B2和M→B2的转变对形变回复起主要作用。     

Nb对高铁车轴钢相变规律及微观组织的影响

采用热力学软件Thermo-Calc、Formastor-FII型全自动相变仪、OM、HRTEM等手段研究了V微合金化、Nb-V复合微合金化车轴钢的微观组织及连续冷却相变规律。结果表明,Nb能够提高钢的A_(c1)和A_(c3)相变温度,扩大铁素体+珠光体相变区冷速范围,使贝氏体相变区向左下方移动,提高获得全马氏体的临界冷却速度。此外,Nb的添加能够使V在高温下与Nb协同析出。冷速4.2℃/s的热膨胀试样HRTEM结果发现,Nb-V微合金化车轴钢中存在大量(Nb, V)C纳米析出相,呈随机分布,平均尺寸为6.8 nm,这些析出相能够细化奥氏体晶粒,是其相变后组织硬度提高的主要原因。     

CuZnAl形状记忆合金中Ni的作用

本文研究了Ni对CuZnAl系合金的形状记忆性能和力学性能的影响。结果表明:合金中加入Ni后,(1)相变温度Ms变化不大,但相变热滞减小;(2)B2→DO_3有序转变温区变宽且移向高温,从而去马氏体稳定化措施所用的淬火介质也需要作相立调整;(3)马氏体相或母相的屈服强度略有下降,而硬化系数则略有增加,Ni还使CuZnAl合金中α相析出变得困难。这些影响主要是由于Ni的加入,改变了合金中原子间互作用能。     

马氏体时效不锈钢高温析出相的热力学计算

利用热力学计算软件Thermo-Calc,研究了新型马氏体时效不锈钢0.007C-13Cr-7Ni-4Mo-4Co-2W在800～1200℃固溶温度下基体组织和析出相的变化。通过透射电镜(TEM)、选区电子衍射花样(SADP)和X-射线能谱分析(EDS)法研究了马氏体时效不锈钢固溶态显微组织结构。结果表明,马氏体时效不锈钢高温析出Laves- Fe₂Mo相,固溶温度超过1 050℃,析出相全部溶解。     

Cu-Zn-Al合金中马氏体相变的动态观察

Cu70Zn26Al4合金中存在马氏体转变,高压电镜(1000kV)和分析电镜的观察表明,在室温下的平衡母相为β’相(DO_3型),有部份淬火马氏体、表面马氏体存在,还有少量的γ相。在相变过程内,样品中有微裂纹产生和扩展;在冷却实验中,马氏体以母相的(101)面为基面,新相结构为M12R+2H型,没有择优取向问题。在应力诱发马氏体相变中,马氏体以母相的(110)面为基面,新相结构为M18R,存在择优取向问题。在冷却实验中和应力诱发马氏体相变中,都存在β相的预转变,预马氏体的9R和12H衍射极大。在应力诱发马氏体相变中,预马氏体的出现与否与应力施加的速率有关。     

Nb对高铁车轴钢相变规律及微观组织的影响

摘要：采用热力学软件Thermo Calc、Formastor FII型全自动相变仪、OM、HRTEM等手段研究了V微合金化、Nb V复合微合金化车轴钢的微观组织及连续冷却相变规律。结果表明,Nb能够提高钢的Ac1和Ac3相变温度,扩大铁素体+珠光体相变区冷速范围,使贝氏体相变区向左下方移动,提高获得全马氏体的临界冷却速度。此外,Nb的添加能够使V在高温下与Nb协同析出。冷速42℃/s的热膨胀试样HRTEM结果发现,Nb V微合金化车轴钢中存在大量(Nb,V)C纳米析出相,呈随机分布,平均尺寸为68nm,这些析出相能够细化奥氏体晶粒,是其相变后组织硬度提高的主要原因。     

低弹性模量亚稳β型Ti-38Nb合金的微观组织与力学行为

报道了一种兼具低弹性模量和高强度的新型亚稳β型Ti-38Nb(%,质量分数)合金,并系统地研究了热-机械处理对合金微观组织及力学行为的影响。研究结果表明,Ti-38Nb合金经固溶处理后,由于合金中β稳定化元素含量不足,高温β相并没有完全保留至室温,合金中生成了大量的α″马氏体。此时,Ti-38Nb合金在较低的应力水平下(约207 MPa)便发生了马氏体变体的再取向和应力诱发马氏体相变,故无法满足生物医用材料对高强度的要求。经冷轧和673 K退火40 min后Ti-38Nb合金中引入了大量的位错和晶界,高密度的位错和晶界有效地抑制了ω相的析出和α″马氏体的产生。此时,β稳定化元素含量低的高温β相被稳定至室温,合金实现了低弹性模量(56 GPa)和高强度(拉伸强度1020 MPa)的良好匹配。因此,Ti-38Nb合金由于其低弹性模量和高强度特性有望在生物医用植入材料领域获得应用。     

冷却速度对V-N微合金钢相变行为的影响

采用Gleeble-3500热/力模拟试验机、金相显微镜和显微硬度计研究了V-N微合金钢的连续冷却组织转变规律,分析了冷速对组织及性能的影响.试验结果表明:V-N微合金钢过冷奥氏体连续冷却过程中发生了铁素体析出、珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变;冷却速度影响铁素体分布和晶粒大小;珠光体相变结束临界冷速为7.0℃/s、贝氏体相变开始临界冷速为3.0℃/s、马氏体相变开始临界冷速为15℃/s.     

Cu-Cr-Co-Ti合金微观组织和高温性能研究

采用真空感应熔炼结合两步低温轧制-时效处理（CRA）工艺制备了Cu-Cr-Co-Ti合金,分析了峰时效样品的室温性能和高温性能。通过电子背散射衍射（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）观察了Cu-Cr-Co-Ti样品的微观组织。结果表明：两步低温轧制-时效处理能够在铜基体中引入高密度的变形孪晶片层、位错和纳米析出相,有效提升了Cu-Cr-Co-Ti合金的室温强度和导电率。具有面心立方结构的纳米Cr析出相均匀弥散地分布在铜基体内,和基体具有立方-立方位向关系。Co和Ti元素能够聚集在纳米Cr析出相表面上,阻碍了析出相在时效处理和高温变形过程的粗化和长大现象。在经过300 ℃高温拉伸测试后,纳米Cr析出相仍稳定地阻碍了晶界运动,显著提升了Cu-Cr系合金的高温性能。经过500 ℃时效处理2 h后,峰时效CRA样品的室温抗拉强度为571 MPa、导电率为73.9%IACS （国际退火铜标准）。高密度孪晶片层具有优异的热稳定性,将铜合金在300 ℃和400 ℃下的高温强度分别提升至481 MPa和379 MPa。     

余热淬火/热芯回火工艺——轧钢新技术讲座之九

棒材轧后热芯回火工艺是比利时CRM发明的一项新技术,现已广泛应用于钢筋和棒材的生产中。国内上海钢研所工艺分所于20世纪80年代中期率先研制成功,并应用于K20MnSi和KQ235热轧带肋钢筋生产中,国内称该工艺为热轧钢筋轧后余热处理工艺。其原理是:热轧轧件离开终轧机架后进入水冷箱,通过强力快速冷却使钢筋表面层形成具有一定厚度的淬火马氐体,而芯部仍为奥氏体。当钢筋离开强制快速冷却水箱进入冷床后,芯部的余热向表层扩散,使表层的马氏体自回火。当钢筋在冷床上缓慢自然冷却时,芯部的奥氏体发生相变,形成铁素体和珠光体或奥氏体和珠光体。     

热弹性马氏体相变中的高温内耗峰

采用不完全相变内耗(IF)测量法, 在Cu-Al-Ni-Mn-Ti合金马氏体相变中获得双内耗峰, 即低温内耗峰和高温内耗峰. 高温内耗峰主要出现在频率小于0.050 Hz的范围, 其位置对应于相对动力学模量的拐点位置; 高温内耗峰峰值在测量频率范围内与振动频率成反比关系, 满足经典的Belko和Delorme模型; 高温内耗峰具有明显的反常应变振幅效应, 其峰值随变温速率的增大而增大, 这些都说明高温内耗峰的形成与相转变量有关.