Ce在α-Fe晶界的偏聚及其对磷的晶界平衡偏聚的影响

用TEM+EDAX和AES方法研究了Fe-0.3%P-0.16%Ce和Fe-0.3%P合金Ce和P的晶界平衡偏聚及Ce对P平衡偏聚的影响,并且对合金的脆性做了研究.结果表明,Fe-0.3%P-0.16%Ce合金晶界有Ce和P的共偏聚,磷的平衡偏聚量不低于Fe-0.3%P合金,但是脆性却由于Ce的偏聚而显著改善.本文从界面二维相的观点讨论了Ce和P在晶界的相互作用.     

TEM+EDX技术分析铈和磷在α-Fe晶界的偏聚

提出了用TEM+EDX技术分析溶质在晶界的偏聚所必需的近似处理方法。用该技术分析了Fe-0.3％P-0.16％Ce合金中铈和磷的晶界偏聚,并将结果与AES在同一合金中的结果进行比较。结果表明,TEM+EDX结合所提出的近似处理方法研究溶质的晶界偏聚现象是可行的。在Fe-0.3％P-0.16％Ce合金中测得铈和磷在晶界上有较高浓度的共偏聚。本文还研究了铈在α-Fe晶界平衡偏聚的规律。     

硼在体心立方Fe—3%Si合金中的晶界偏聚行为

利用硼径迹显微照相(PTA)技术研究了体心立方Fe—3%Si合金试样在冷却和淬火等温过程中硼向晶界的偏聚行为结果表明:Fe-3%Si合金中硼的晶界平衡偏聚趋势高于奥氏体合金,也不存在淬火诱导硼向晶界的非平衡偏聚.硼原子与晶界结合能Q=55.7 kJ/mol用淬火诱导非平衡偏聚的复合体机制解释了硼在Fe-3%Si合金与奥氏体合金中偏聚行为异同的原因.     

Fe—P与Fe—P—Ce合金中的晶界磷偏聚及其对脆性的影响

用XPS,AES及系列冲击试验等方法对含磷0.032—0.22wt％的Fe-P和Fe-P-Ce合金中晶界偏聚磷的存在状态、偏聚特点及对脆性的影响进行了研究。结果表明,晶界上磷的存在状态与其偏聚量有关。当偏聚量较低时,为固溶态,且Ce的影响很小,而当偏聚量较高时,其存在状态改变,且Ce的影响显著。     

TWO KINDS OF BORON SEGREGATION AT AUSTENITE GRAIN BOUNDARIES

用PTA法研究了Fe-30％Nj合金中硼在晶界的偏聚行为.实验表明,在550—1200℃保温后,用不同方式冷却的试样中存在有平衡与非平衡两类硼偏聚,其形成机制各不相同,而且试验条件的影响亦不同.保温时形成的平衡偏聚在低温淬火试样中起主要作用.在高温加热后,用通常冷速冷却时,晶界偏聚主要来源于冷却过程中产生的非平衡偏聚.实际试样中观察到的硼偏聚是这两类偏聚的叠加,主要偏聚方式的转折温度区受冷却速度影响,在中等冷速下,这个转折温度在650—750℃之间。     

硼在奥氏体晶界的两类偏聚

用PTA法研究了Fe-30％Nj合金中硼在晶界的偏聚行为.实验表明,在550—1200℃保温后,用不同方式冷却的试样中存在有平衡与非平衡两类硼偏聚,其形成机制各不相同,而且试验条件的影响亦不同.保温时形成的平衡偏聚在低温淬火试样中起主要作用.在高温加热后,用通常冷速冷却时,晶界偏聚主要来源于冷却过程中产生的非平衡偏聚.实际试样中观察到的硼偏聚是这两类偏聚的叠加,主要偏聚方式的转折温度区受冷却速度影响,在中等冷速下,这个转折温度在650—750℃之间。     

金合金中Ce和Lu晶界偏聚的第一性原理研究

元素在晶界的偏聚通常会引起材料性能的变化。基于第一性原理研究了Ce和Lu元素在纯金晶界的偏聚行为,计算得出Ce和Lu的最小晶界偏聚能分别为-0.89和-0.28 eV,这表明Ce在晶界的偏聚倾向较大,而Lu的偏聚倾向较小;同时,在此基础上进一步研究了Ce和Lu在金合金中的原子结构和电子结构,揭示了晶界偏聚的物理成因。     

Ce含量和T6热处理对Al-0.3Fe-0.1Si合金组织与性能的影响北大核心

研究了稀土元素Ce和T6热处理工艺对Al-0.3Fe-0.1Si合金组织和性能的影响。结果表明，添加适量的稀土Ce和T6热处理均可抑制晶粒长大，并有效细化Al-0.3Fe-0.1Si合金的晶粒尺寸。当稀土Ce的加入量为0.2%时，铸态合金的抗拉强度为81.7 MPa，比加入量为0.1%时提高了10.7%。稀土Ce的加入量为0.3%时，T6态合金的电导率为58.13%IACS，比铸态合金提高了2.3%。热处理前后的Al-0.3Fe-0.1Si-0.1Ce合金与Al-0.3Fe-0.1Si-0.3Ce合金的电导率接近。当稀土Ce的加入量为0.1%～0.2%时Al-0.3Fe-0.1Si合金获得较好的综合性能。本研究的结果可为导电Al-0.3Fe-0.1Si合金制备提供理论和试验参考。     

微量溶质元素在金属晶界的偏聚

溶质元素在金属晶界的偏聚可以分为两类，即平衡偏聚和非平衡偏聚。本文回顾了这两类偏聚现象及其机理，着重讨论分析了有重要工程用途的三类典型的晶界偏聚：硼在奥氏体晶界的两类偏聚的实验规律及对硼钢淬透性影响；磷在奥氏体晶界的平衡偏聚及对钢回火脆性的作用，钢中的其他合金元素对磷的偏聚的影响；硼在多种金属间化合物的偏聚及对这些金属间化合物塑性的影响及其机理。     

STUDIES OF Nb–TiAl ALLOY BY POSITRON ANNIHILATION TECHNIQUES

利用正电子湮没寿命谱(PALS)和符合Doppler展宽(CDB)技术研究了Ti51Al49合金中Nb的掺杂效应.结果表明:低含量掺杂时,Nb原子主要偏聚在合金晶界处,提高了晶界位置的自由电子密度,有利于改善合金的室温韧性;而较高含量的Nb掺杂时,由于形成了新的晶体结构,合金基体及晶界处的自由电子密度减少,导致合金的脆性增加.     

高温合金GH4169(Inconel 718)中磷晶界偏聚特性的实验研究

采用Auger电子能谱仪测量了镍基高温合金GH4169中磷(P)的晶界偏聚量.结果表明,经1020与1200 ℃固溶处理后在720 ℃时效2 h的样品,P的晶界偏聚浓度分别是0.344%与0.412%(原子分数).晶界偏聚浓度随固溶处理温度的升高而升高.基于这一实验结果,确定了P在该合金中的非平衡晶界偏聚特性.     

Fe-Cr-P非晶合金镀层腐蚀特性的研究

非晶合金可以避免由于内部结构缺陷(位错、晶界偏聚等)而导致的局部腐蚀的产生已为许多文献所报道。文献〔1—3〕研究了合金元素对铁基非晶合金腐蚀性能的影响,发现在25℃,0.1N硫酸溶液中,非晶合金Fe-13P-7C(at.-%)处于活化溶解状态,当加入较易钝化的合金元素Cr后,可以显著提高其耐蚀性.Masumoto指出,在30℃,0.01—0.1N     

在Ni3Al中钙的平衡晶界偏聚和硅的平衡晶界反偏聚

在 1 0 2 3～ 1 373K的初始温度和 4 48K s及 2 69 91K s的冷速下 ,用俄歇剖层分析确定含硼和钙的Ni3 Al合金中钙的平衡晶界偏聚和含硼和硅的Ni3 Al合金中硅的平衡晶界反偏聚行为。按照多组元平衡偏聚理论对实验结果进行了描述和分析 ,并确定出钙的平衡晶界偏聚自由能和硅的平衡晶界反偏聚自由能。实验证实在Ni3 Al B Ca合金中存在钙和硼的平衡晶界共偏聚 ,而在Ni3 Al B Si合金中存在硅对硼平衡晶界偏聚的促进作用     

TEMPER BRITTLENESS OF P-DOPED STEELS 35CrMnSi AND 35CrNi3——Grain Boundary Segregation of P and Effect of La Addition

用Auger电子能谱(AES)研究了含磷450ppm的35CrMnSi和35CrNi3钢回火脆性与杂质元素磷及合金元素Ni,Cr,Mn晶界偏聚的关系。含磷钢的回火脆性主要是由磷在原奥氏体晶界偏聚所致。经1200℃油淬、625℃回火1h水冷的所谓“韧态”,磷已在晶界大量偏聚,钢已明显脆化;经阶梯冷却脆化处理后,晶界磷浓度成倍增加。在阶梯冷却脆化期间,Ni-Cr钢中磷的晶界偏聚速率比Cr-Mn-Si钢大。试验钢的FATT与晶界含磷量成正比;Ni-Cr钢中晶界Ni与磷呈线性关系。试验钢中加入La能够减少相同状态下的晶界磷浓度,从而改善钢的回火脆性。     

硼在金属间化合物Ni3Al晶界的平衡偏聚

应用扫描俄歇探针研究了硼在金属间化合物Ｎｉ３Ａｌ晶界的平衡偏聚特性。研究结果表明，硼在Ｎｉ３Ａｌ晶界的偏聚符合Ｌａｎｇｒｎｕｉｒ一ＭｃＬｅａｎ平衡偏聚理论；实验得到硼在Ｎｉ－２４ａｔ．－％Ａｌ合金中晶界偏聚自由能△Ｇ＝－２２１５９－２４．７４Ｔ（Ｊ／ｍｏｌ）：硼在Ｎｉ３Ａｌ晶界的偏聚受晶界结构和晶界化学环境的影响。不同结构的晶界存在着硼偏聚的不均匀性，硼在富镍晶界的偏聚比在富Ａｌ晶界更为显著，合金元素对硼在Ｎｉ３Ａｌ晶界偏聚的影响与其在Ｎｉ３Ａｌ中占据的亚阵位置有关。     

BEHAVIOUR OF BORON SEGREGATION AT GRAIN BOUNDARIES IN BCC Fe-3% Si ALLOY

The behaviour of baron segregation at grain boundaries in Fe-3% Si has been studied bymeans of particle tracking autoradiography(PTA).The results indicate that the tendency ofequilibrium segregation of B at grain boundaries in Fe-3% Si is higher than that in austeniticalloys.No observable nonequilibrium segregation of B at grain boundaries was revealed inFe-3% Si alloy during cooling and isothermal holding.The binding energy between boron at-oms and grain boundaries is 55.7±1.7 kJ/mol.Based on the complex mechanism of B segre-gation of quenching-induce-nonequilibrium segregation,different behaviours of B segrega-tion in γ-Fe and bcc Fe-3% Si alloy were discussed.     

12Cr1MoV钢连续冷却过程中P的晶界偏聚

采用分步冷却工艺，研究了连续冷却过程中12Cr1MoV钢中P的非平衡晶界偏聚过程，实际测得在813K恒温45h时，P在晶界的偏聚量为4．1at％，相应的理论计算等效时问te(813K)=42．558h时，P在晶界的偏聚量为4．4at％，表明实验结果与理论计算值相吻合。从而说明晶界偏聚的等效时间理论能很好地解释分步冷却工艺中P的非平衡晶界偏聚动力学和分步冷却工艺加速脆化的机理。     

新型铸态热作模具钢5Cr9MoNi2SiV的回火脆性

采用扫描电镜、金相显微镜和XRD等手段研究了5Cr9Mo Ni2Si V热作模具钢在热处理后的组织演化过程,通过俄歇电子能谱实验,分析了不同回火温度下冲击断口晶界元素的变化。结果表明:铸态钢5Cr9Mo Ni2Si V存在严重的组织偏析,主要是Cr、Mo、Mn和V等合金元素沿原奥氏体枝晶间偏聚,常规热处理工艺虽有所改善,但是无法将其消除,导致回火后组织晶界偏析依然存在,严重弱化了晶界;材料在530℃发生的回火脆性是不可逆的,属于第一类回火脆性;材料产生第一类回火脆性的机理主要是杂质元素P偏聚于晶界,降低了晶界结合力;影响P向晶界偏聚的元素主要有Cr和Mo。     

含磷Cr-Mn-Si和Ni-Cr钢回火脆性的研究——磷在晶界偏聚及添加La的作用

用Auger电子能谱(AES)研究了含磷450ppm的35CrMnSi和35CrNi3钢回火脆性与杂质元素磷及合金元素Ni,Cr,Mn晶界偏聚的关系。含磷钢的回火脆性主要是由磷在原奥氏体晶界偏聚所致。经1200℃油淬、625℃回火1h水冷的所谓“韧态”,磷已在晶界大量偏聚,钢已明显脆化;经阶梯冷却脆化处理后,晶界磷浓度成倍增加。在阶梯冷却脆化期间,Ni-Cr钢中磷的晶界偏聚速率比Cr-Mn-Si钢大。试验钢的FATT与晶界含磷量成正比;Ni-Cr钢中晶界Ni与磷呈线性关系。试验钢中加入La能够减少相同状态下的晶界磷浓度,从而改善钢的回火脆性。     

Sc,La对Al-Mg焊料中杂质元素偏聚的调控作用

采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析和X射线衍射仪,研究了添加微量钪、镧对铝镁焊料中杂质元素偏聚的调控作用. 结果表明,在铝镁焊料合金凝固过程中,铁、硅等杂质元素在晶界有偏聚效应,添加微量钪、镧可以降低铁、硅杂质在晶界的偏聚浓度. 钪与镧减轻杂质元素在晶界偏聚的效果存在差别,添加钪的合金比添加镧的合金晶界处杂质元素偏聚强度明显减弱. 造成这种差别的原因是,钪、镧对杂质元素偏聚的调控机制不同.