Mn18Cr18N奥氏体不锈钢平衡凝固过程中的相变与析出行为

借助Thermo-calc软件对Mn18Cr18N奥氏体不锈钢所属的Fe-(16~19)Cr-(16~19)Mn-(0.4~0.7)N-(0.04~0.1)C-(0.1~0.4)Si-(0.1~0.4)Ni多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究。采用Thermo-calc中TCFE9数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到了Mn18Cr18N奥氏体不锈钢的平衡凝固相变路径图。结果表明:C、N、Si和Ni含量的提高可扩大γ奥氏体区,Cr和Mn具有稳定铁素体作用。平衡凝固相变路径与M₂₃C₆相析出温度主要取决于C含量;Cr₂N相析出温度主要取决于N含量;σ相析出温度主要受Cr含量影响。     

V对Fe-Mn-Si合金不同变形条件下马氏体相变的影响北大核心CSCD

采用X射线衍射和透射电镜研究了V对Fe-Mn-Si合金不同变形条件下的马氏体相变特性的影响。研究表明:相同变形条件下,Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金中ε马氏体含量比Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金的要多,且ε马氏体量的变化速率远低于Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金。Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni和Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的应力松弛率均随停载时间的增加而增大,且Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的松弛率大大低于Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金。     

V对Fe-Mn-Si合金不同变形条件下马氏体相变的影响

采用X射线衍射和透射电镜研究了V对Fe-Mn-Si合金不同变形条件下的马氏体相变特性的影响。研究表明:相同变形条件下,Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金中ε马氏体含量比Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金的要多,且ε马氏体量的变化速率远低于Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金。Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni和Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的应力松弛率均随停载时间的增加而增大,且Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的松弛率大大低于Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金。     

无磁钻铤用Cr-Mn-Ni-N系高氮钢平衡凝固相变与析出行为

借助Thermo-Calc软件对无磁钻铤用Fe-(15~25)Cr-(15~25)Mn-(0~5)Ni-(0~1)Mo-(0~1)N-(0~0.8)C多元系高氮钢在凝固和冷却过程中的相变及析出行为进行研究。使用Thermo-Calc软件中的TCFE9数据库对该钢相图的垂直截面图进行计算,分析了Cr、Mn、Ni、Mo、N及C元素对无磁钻铤用高氮钢凝固及冷却过程中相变的影响,并得到了平衡凝固相变路径图。结果表明,增加Cr、Mn含量可显著提高合金中氮的溶解度,Mo元素可以微弱提高氮的溶解度,Ni、C元素显著降低氮的溶解度。Ni、C和N含量提高可扩大单相奥氏体相区,具有稳定奥氏体的作用,Cr、Mo与Mn元素缩小单相奥氏体相区,具有稳定铁素体的作用。N元素可以促进M₂(C,N)相析出,使M₂₃C₆相析出受到抑制。Cr、Mn元素可以促进Sigma相析出,C、N元素抑制Sigma相析出。M₂₃C₆相的析出主要受C含量的影响,随着C含量的升高,M₂₃C₆相的析出温度显著升高。     

FeMnSiCrNi形状记忆合金在蒸馏水和3.5%NaCl溶液中的空蚀

利用超声波振动仪研究了Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni铁基形状记忆合金在蒸馏水和w(NaCl)=3.5%NaCl溶液中的空蚀行为,并测定了Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni合金在3.5%NaCl溶液中处于静态和空蚀两种情形下的自腐蚀电位和自腐蚀电流.结果表明,Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni合金在蒸馏水中的空蚀抗力明显高于在w(NaCl)=35%NaCl溶液的空蚀抗力,前者约为后者的3.7倍.在w(NaCl)=3.5%NaCl溶液中,空化使Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni合金的白腐蚀电位变正,自腐蚀电流增大,从而使电化学腐蚀加速,腐蚀的加速又促进了空蚀过程的纯力学效应.纯力学效应与电化学腐蚀两者的交互作用所造成的质量损失占空蚀率的71%.     

Fe-Mn-Si形状记忆合金应力诱发马氏体相变的X射线分析

采用X射线衍射法对Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni和Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的应力诱发马氏体相变进行了定量的分析。研究结果表明，Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni合金试样在室温下拉伸，当变形量约为6％时，应力诱发ε马氏体的体积分数达最大值约64％；在预变形量超过5％时，α‘马氏体即开始出现且增加迅速；揭示在大变形下，Fe-Mn-Si合金中发生了应力诱发γ→ε→α‘马氏体相变。Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金试样在室温拉伸时应力诱发ε马氏体量较Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni合金更多，即使在预变形量超过10％时，也不出现α‘马氏体。预变形温度降低，可促进应力诱发马氏体相变。     

含有Nb、Ce的形状记忆合金FeMnSiCrNi在3.5%NaCl溶液中的空蚀行为

利用超声波振动仪研究形状记忆合金Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni-Nb-Ce在3.5%NaCl溶液中的空蚀行为,并探讨合金在3.5%NaCl溶液中处于静态和空蚀情形下的自腐蚀电位和极化曲线.结果表明,Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni-Nb-Ce合金在3.5%NaCl溶液中呈现优异的抗空蚀性能,空蚀率为0.37 mg/h.空化能使Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni-Nb-Ce合金的自腐蚀电位变负,变化量为-65 mV.在静态和空化两种条件下,Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni-Nb-Ce合金在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流密度都很低,因此合金具有优异的抗腐蚀性能,其纯腐蚀率和力学效应诱导的腐蚀率仅占空蚀率的2.24%.     

压缩训练对FeMnSi系合金记忆效应的影响

对Fe-16Mn-5Si-9Cr-5Ni和Fe-16Mn-5Si-9Cr-5Ni-0.5Al形状记忆合金进行室温压缩预变形5%～7%-800℃退火15min,循环4次的压缩训练,结果发现压缩训练的方法可以有效提高合金形状回复率,样品均在第二次训练的时候达到最大形状回复率.TEM研究发现训练前母相中层错分布均匀,多次训练后层错密度大大增加,出现大量位错缠结.     

核级316NG奥氏体不锈钢在热老化条件下的析出相

通过热老化模拟试验、电解萃取试验和热力学计算方法(CALPHAD)研究了核级316NG奥氏体不锈钢在核环境下的析出相情况。结果表明，316NG奥氏体不锈钢在450℃老化100 h无析出相；老化500 h的主要析出相为Cr₂₃C₆;老化1000 h的主要析出相为Z-CrNbN、Cr₂₃C₆和Laves＿C14。然后，采用CALPHAD方法建立了316NG奥氏体不锈钢的热力学数据库，并以此数据库为基础，利用Thermo-Calc软件计算了316NG奥氏体不锈钢在450℃平衡状态下的析出相组成为Cr₂₃C₆、Z-CrNbN、Laves＿C14、Ni₃Si和MX,析出相总原子分数为3.5%,其中Ni₃Si和MX的含量很低(0.46%)。通过CALPHAD方法计算得到的析出相组成与450℃等温退火1000 h后的热老化试验结果符合得较好，从而获得关于316NG奥氏体不锈钢在长时间热老化条件下的析出相规律及组织成分的较为完善...     

热处理工艺对Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni系形状记忆合金析出相及形状记忆性能的影响

为了进一步提高Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni系形状记忆合金的形状记忆效应,利用OM、TEM及物理相分析等试验方法,研究了直接时效及固溶+时效热处理工艺对试验合金微观组织、第二相析出及形状记忆效应的影响。结果表明,试验合金经固溶处理后,因第二相粒子大幅度回溶,导致试验合金形状记忆性能下降较为明显;同时,因直接时效处理较固溶+时效处理显著提高了试验合金中Cr碳化物第二相析出量,使试验合金形状记忆性能大幅度提升。其中,试验合金在800 ℃直接时效可获得最佳形状回复率。     

The corrosion behavior of Fe-based shape memory alloys

Fe-30Mn-6Si, Fe-30Mn-6Si-5Cr and Fe-13Mn-5Si-12Cr-5Ni shape memory alloys were prepared by a VIM technique. The various corrosion tests were conducted to investigate the corrosion behaviors of these alloys. Experimental results show that in 3.5% NaCl solution, the Fe-13Mn-5Si-12Cr-5Ni alloy had the best chemical corrosion resistance, whereas the Fe-30Mn-6Si-5Cr alloy was locally attacked, forming many corrosion pits after immersion test. In addition, the detachment of the corrosion product covering the Fe-30Mn-6Si alloy caused an abrupt increase in the weight loss. After 2 h of heat treatment at 1000 °C, the corrosion potential of the Fe-30Mn-6Si alloy increased due to the formation of α-ferrite, while the Fe-30Mn-6Si-5Cr alloy became more active. In the stress-corrosion cracking test, the Fe-13Mn-5Si-12Cr-5Ni alloy, having the highest fracture stress in the atmosphere among these alloys, exhibited the largest decrease in fracture stress in the saturated H₂S solution due to the existence of α-martensite.     

两种铁基形状记忆合金抗空蚀性能比较

对Fe-26Mn-6Si-7Cr-1Cu和Fe-20Mn-6Si-7Cr-1Cu两种Fe基形状记忆合金进行了超声波振动空蚀试验，结果表明，两种合金都具有优良的抗空蚀性能，比较而言，Fe-26Mn-6Si-7Cr-1Cu合金的抗空蚀性能优于Fe-20Mn-6Si-7Cr-1Cu合金。在局部载荷作用下可吸收较多弹性变形能及在空蚀过程中有较高应变诱发马氏体相变能是前者抗空蚀性能优于后者的主要原因。     

退火温度对淬火态Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金记忆效应的影响

研究了退火温度对淬火态预先存在热诱发ε马氏体的Fe-14Mn-5.5Si-8.0Cr-5.0Ni合金和无热诱发ε马氏体的Fe-19Mn-5.0Si-8.0Cr-6.0Ni合金记忆效应的影响。结果表明:预先存在热马氏体合金的形状回复率随退火温度的升高,先上升后下降,在500℃附近达到最大值。但无热马氏体存在合金的形状回复率随退火温度的变化却相反,在500℃附近达到最小值;两种合金的Ms温度都随退火温度的升高而下降,在500℃附近达到最低。预先存在热马氏体的合金由于退火后Ms温度的降低,减少了热诱发的马氏体量,因而形状记忆效应得到了提高;而无热马氏体存在的合金由于退火后Ms温度的进一步下降,使得应力诱发马氏体转变更不容易发生,因此形状记忆效应反而下降。     

基于马氏体区域化形成的免训练铸造Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金 Ⅱ.退火对形状记忆效应的影响

采用OM和铁素体测量仪研究了铸态Fe-18Mn-5.5Si-9.5Cr-4Ni合金的微观组织随退火温度的改变及其对合金形状记忆效应的影响.结果表明,在773-1173 K之间退火处理能进一步提高合金的形状记忆效应.经973 K退火30 min后,合金的可恢复变形量达到了6.4%,比训练4次的常规Fe-14Mn-5Si-8Cr-4Ni合金高1.2%.当铸态合金在低于1173 K退火30min后,δ铁素体仍为条状,变形时能使应力诱发ε马氏体以区域化的方式形成,合金具有良好的形状记忆效应;当退火温度高于1273 K时,δ铁素体将固溶到奥氏体中,体积分数减少.当退火温度进一步升高到1423 K时,δ铁素体的体积分数显著增加,形态由条状演变为岛状.条状δ铁素体体积分数的减少和岛状δ铁素体的形成导致δ铁素体不能有效分割奥氏体晶粒,合金的形状记忆效应显著下降.     

Effect of Cu addition on corrosion resistance and shape memory effect of Fe- 14Mn-5 Si-9Cr-5Ni alloy

The modification of Fe-14Mn-5Si-9Cr-5Ni shape memory alloys(SMAs) by copper addition was carried out, aiming at further enhancing its corrosion resistance. The results of electrochemical potentiodynamic measurement and immersion test show that copper can remarkably improve the corrosion resistance in Cl- solution. Otherwise, it is found that copper cannot markedly affect the mechanical properties nor the shape memory effect(SME). As for the effects of copper on Fe-Mn-Si based alloys, the austenite strengthening is one of the key factors to improve SME.     

Atomistic simulation on the structural properties and phase stability for Cr23C6 and Mn23C6

Based on the successful applications of lattice inversion method in many fields, the crystal structure and phase stability of Cr₂₃C₆ and Mn₂₃C₆ are investigated using the interatomic potentials obtained by lattice inversion method in this research. The calculated atomic coordinates and crystal parameters are in good agreement with the experimental results and the phase stability of Cr₂₃C₆ and Mn₂₃C₆ are tested by random atom shifts and global deformations. The calculated energy also indicates that the Cr₂₃C₆ is more stable than Mn₂₃C₆.     

The effect of microstructure on the shape recovery of a Fe–Mn–Si–Cr–Ni stainless steel shape memory alloy

In this work the effect of varying the microstructure on the shape memory properties of a Fe-15Mn-7Si-9Cr-5Ni (wt.%) stainless steel shape memory alloy was evaluated using a simple bend test. The best shape recovery was obtained for a single-phase austenite microstructure and for a two-phase microstructure composed of an austenite matrix and Fe₅Ni₃Si₂ type intermetallic grain boundary phase. The maximum shape recovery was achieved at the reversion temperature of 600 °C and when the pre-stain was less than 2%.