Mn含量对梯度多孔Mg-Mn合金微弧氧化膜组织与性能的影响

研究了Mn含量对梯度多孔Mg-Mn合金微弧氧化过程中电压-时间曲线、微弧氧化膜层显微组织、膜层厚度、物相组成以及耐腐蚀性能的影响。结果表明,随Mn元素含量的增加,微弧氧化电压-时间曲线中的起始电压U1、击穿电压U2和稳定电压U3均下降,但是当Mn含量超过2%后,U1、U2、U3均上升,随着Mn元素含量的增加,微弧氧化膜层厚度先降低而后增加。当Mn含量为2%时,梯度多孔Mg-Mn合金表面形成的氧化膜质量最好,孔隙细小、分布均匀,膜层厚度为39.6μm。结合XRD和EDS分析表明,微弧氧化处理后试样表面膜层由Mg2Si O4和Mg O两相组成。随着在模拟体液中浸泡时间的延长,添加2%Mn元素的梯度多孔Mg-Mn合金的质量损失最少,析氢量最低,耐腐蚀性最佳。     

Zr含量对Nb-Ti-Si基超高温合金组织及抗氧化性能的影响

采用真空非自耗电弧熔炼法制备了成分为Nb-22Ti-15Si-5Cr-3Hf-3Al-x Zr(x=0,0.5,1,2,4和8,原子分数,%)的合金,研究了Zr含量对合金电弧熔炼态组织及高温抗氧化性能的影响.结果表明,6种不同Zr含量的合金均由Nb固溶体和g-(Nb,X)5Si3(X为Ti,Hf,Cr和Zr)组成,添加Zr并未改变合金的相组成,但随着Zr含量增加,合金中初生g-(Nb,X)5Si3的尺寸增大,含量提高.对不同Zr含量合金在1250℃分别氧化1~50 h发现,随着Zr含量的增加,合金氧化膜黏附性及致密性均得到显著改善,Zr含量较高的合金(x=4和8)氧化50 h后,氧化膜出现明显的分层现象:最外层为致密的单相Ti O2层,中间层主要由Zr O2,Ti Nb2O7和Ti O2组成,而内层主要由Si的氧化物组成.随着合金中Zr含量增加,氧化膜厚度及单位表面积的氧化增重均显著降低,抗氧化性能得到明显改善.     

Al/Si对镍基合金在超临界水中腐蚀行为的影响

研究了4种不同Al/Si含量的Ni-Fe-Cr合金在700℃/25 MPa超临界水环境中的高温氧化行为,揭示了合金的氧化动力学、表面氧化膜组成及微观结构。结果表明,当Cr含量达到25%(质量分数)时,Ni-Fe-Cr合金在超临界水中能够形成稳定的保护性Cr_2O_3膜,合金中Si含量的增加有助于保护性氧化膜的快速形成,而较低的Al含量无法提高保护性氧化膜的化学稳定性。     

Ti3Al基合金在700～850℃空气中的循环氧化行为

研究了2种成分相近的Ti3Al基合金(Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo-0.3Si(摩尔分数)及Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo-0.6Si在700～850℃空气中的循环氧化行为;重点考察了合金的循环氧化动力学行为;结合SEM/EDX及EPMA分析了循环氧化后样品的表面、断面微观形貌及断面成膜元素面分布.结果表明:2种合金在各氧化温度下表面生成了Al2O3和TiO2混合氧化物,Al2O3主要分布在最外层;在700℃下2种合金具有较好的抗循环氧化性能,而在800℃及以上的温度条件下,表面氧化膜易于开裂和剥落;合金在较高温度下表面氧化膜失效方式为膜层中微裂纹的复合及由于这一过程的反复进行而导致的氧化膜间物理分层开裂.     

铝合金微弧氧化过程的特性研究及机理分析

在硅酸钠和氢氧化钾电解液中利用微弧氧化方法,在2024铝合金上制备了陶瓷膜层.测定了膜层的厚度,考察了微弧氧化过程中放电参数及形成陶瓷膜速率的规律,用X射线衍射仪(XRD)观察分析了其成分及组成,对陶瓷膜的摩擦性能进行了研究,推断了在电极上发生的反应,对陶瓷膜的成膜机理进行了分析.结果表明,随着时间的进行,阴阳极电压逐步升高,开始时膜厚增加较快,以后逐渐变慢,膜层厚度随时间变化不是简单的线性关系.陶瓷膜内含有γ-Al2O3和α-Al2O3相,膜层内外两相含量差异较大,主要是由于冷却速率不同的原因.陶瓷层表面经历了一个熔融、凝固和冷却的过程.陶瓷层由内向外可以分为过渡层、致密层和疏松层,陶瓷膜与基体的结合非常牢固,属于冶金结合.溶液内的Si、K元素和基体内的合金元素Cu在陶瓷膜中都有存在,阴极成分Fe也存在于陶瓷膜中,放电通道中在高的能量密度下生成了Si-Al-O三重复杂化合物.     

Cr含量和加热温度对高铁弹条用60Si2Mn弹簧钢脱碳层的影响

通过提高高铁铁轨扣件系统中的弹条用60Si2Mn弹簧钢中的Cr元素含量,分析了不同加热温度下钢的脱碳情况,研究了Cr元素以及加热温度对60Si2Mn弹簧钢脱碳层组织形貌及厚度的影响。结果表明,Cr元素含量提高至0.35%后,弹簧钢在不同加热温度下的脱碳层厚度都有明显减少,当加热温度在900 ℃以上时只存在部分脱碳现象,且脱碳层厚度随着加热温度的升高而增加。     

Fe-Cr-Mn合金在湿润环境中的氧化行为研究

研究比较了Fe-13Cr-xMn(x=0.5,1,2) 系列合金在干燥和湿润空气中800 ℃下的氧化行为。结果表明,在干燥气氛中合金表现出良好的抗氧化性能,当Mn含量低于1%时有助于合金表面生成阻碍Cr挥发的 (Mn,Cr)₃O₄尖晶石相;而当Mn含量达到2%,合金表面则会产生Mn₂O₃,从而影响合金的抗高温氧化性能。在含水蒸气气氛中,合金发生了失稳态氧化,表面生成了大量氧化物,合金的氧化速率随Mn含量的增大而减小,主要原因是Mn含量增加导致膜层中形成 (Mn,Cr)₃O₄尖晶石相,从而有效阻碍了水气环境中Cr的挥发,尤其Fe-13Cr-2Mn合金在氧化初期12 h内并没有发生加速腐蚀,Fe-Cr-Mn合金的加速氧化是由表面氧化铬膜与水蒸气发生反应所致。通过SEM,XRD等分析手段深入探讨了合金加速氧化机制以及Mn效应。     

65Si2MnW弹簧钢的氧化脱碳特性及疲劳性能

通过在不同温度和保温时间的条件下在空气介质中进行氧化脱碳试验,研究了不同热处理制度对65Si2Mn W弹簧钢的氧化层脱除量和脱碳层深度的影响规律。并通过旋转弯曲疲劳试验和断口扫描分析,研究了65Si2Mn W弹簧钢的疲劳性能及其开裂原因。结果表明:随着热处理时间的延长65Si2Mn W弹簧钢的氧化层脱除量和脱碳层深度都随之增加,而随着热处理温度的升高,65Si2Mn W弹簧钢的氧化层脱除量逐渐增加,但脱碳深度先增加后减少。并且,65Si2Mn W弹簧钢在不同热处理条件下的氧化脱碳性能均优于传统的60Si2Mn弹簧钢。此外,通过疲劳升降法的试验结果计算得到65Si2Mn W弹簧钢的疲劳强度约为817 MPa。通过对疲劳裂纹源中的夹杂物进行能谱分析,发现裂纹源主要为含S、Mn、Ca的复合夹杂物(Mn,Ca)S,并且当夹杂物尺寸较大时,65Si2Mn W弹簧钢的疲劳寿命明显下降。     

退火气氛露点对3种成分体系双相钢选择性氧化的影响

以C-Mn-Si、C-Mn-A1-Cr和C-Mn-Cr-Si 3种成分体系的双相钢为研究对象,采用连续退火模拟试验研究了退火气氛露点对钢板表面合金元素选择性氧化的影响.使用辉光放电发射光谱分析了退火试样表面元素深度分布,使用扫描电镜观察了试样表面外氧化及截面内氧化形貌.结果 表明,露点对3种成分体系的双相钢合金元素选择性氧化的影响趋势一致,即露点升高后,合金元素外氧化均减少,内氧化增加.Si、Al、Cr 3种合金元素对C、Mn含量基本相同的双相钢表面的选择性氧化有不同的影响.露点-40℃退火时,含Si的C-Mn双相钢中的Mn和Si元素会同时在次表层形成少量内氧化;含Al的C-Mn双相钢仅在次表层形成Al的内氧化,从而形成了更严重的Mn元素外氧化.但当露点达到0℃及以上时,含Al的C-Mn双相钢Mn元素外氧化更少,Cr元素和Mn元素的内外氧化趋势较相似.     

Si对625合金激光熔覆层高温氧化特性的影响

利用循环氧化法,研究了不同Si含量（0%,1%,3%,质量分数）的625合金熔覆层在700、800、900 ℃下氧化144 h后的高温氧化行为。用XRD分析了氧化物相。通过SEM/EDS研究了氧化物表面和截面的形貌、元素组成和氧化膜的厚度。结果表明,不同温度下试样的氧化动力学都保持抛物线规律,随着温度的升高,氧化增重逐渐增加。通过观察,在900 ℃时,0% Si含量的625合金熔覆层出现了氧化膜大面积剥落的情况,3% Si含量的合金熔覆层氧化膜保持完整。在700 ℃时,随着Si含量增加,氧化膜表面的氧化颗粒尺寸减小且更加致密,同时促进了Cr₂O₃氧化物的生成。在700 ℃下,0 % Si含量的试样出现了大片的内氧化区域;1% Si含量的试样基体部分出现了2处条状的含Ni,Cr,Mo的氧化物相区;而3% Si含量的试样氧化后由于生成了富Si的内氧化层,这阻止了内氧化的发生。外层Cr₂O₃氧化膜和内层SiO₂的联合作用既阻止了O阴离子的渗入也抑制了Fe等金属离子的扩散,提高了合金熔覆层的抗氧化性。     

低合金钢中合金元素高温氧化行为研究

对低合金钢进行了900~1 200 ℃高温氧化实验,对钢中Si、Mn、Cu、Cr和Ni等合金元素的高温氧化行为进行了研究。结果表明：高温下Si元素与Cu元素存在明显的富集,Si元素会氧化生成Fe2SiO4,阻碍铁离子在氧化铁皮中的扩散,使钢具有一定的抗氧化性;Cu元素可以改善钢的强度、韧性与耐腐蚀性,但是高温氧化后极易形成“富铜液相”,导致出现“铜脆”现象;在1 200 ℃下,Cr元素和Ni元素也会发生富集,Cr在高温下会在氧化铁皮和基体钢之间形成FeCr2O4,同样具有一定的抗氧化性;Mn的氧化物与Fe的氧化物很相似,两者相应氧化物有很高的互溶度;Ni元素对氧化过程没有较大的影响。     

冷轧带钢表面氧化色膜层分析及成因研究

目的分析冷轧带钢表面氧化色缺陷的成分,分析氧化色形成的原因,研究减少氧化色的方法途径。方法通过实验室模拟现场退火实验,研究不同材料在不同出炉温度下对带钢表面氧化色的影响;采用X射线光电子能谱、场发射扫描电镜,对不同方式产生的氧化色进行微观形貌观察和元素分析;使用X射线衍射仪对氧化色进行物相分析。结果出炉温度是影响带钢退火后形成黄色氧化色的主要条件。实验室退火实验与生产现场生成的氧化色相同,氧化膜为黄色,由O,Mn,Fe,C等4种元素组成,主要是铁和锰的氧化物,膜层的厚度较薄约为50 nm,局部表面存在明显的Mn元素富集。结论带钢表面氧化色缺陷由氧化物组成,具有氧化色缺陷敏感性的冷轧带钢在罩式炉退火中,局部表面产生了易氧化元素Mn的富集;当出炉温度较高时,Mn元素优先被氧化形成了与正常板面不同的氧化色缺陷,氧化色的耐蚀性低于正常板面。降低出炉温度可有效减少氧化色的形成。     

COLOR CHARACTERISTICS OF BINARY COPPER-BASE ALLOYS

The effect of Al, Zn, Sn, Mn, Si and Ni on the color characteristics of binary copper-base alloys has been researched systematically and quantitatively. The results show that all alloying elements decrease the red content of an alloy at different levels but have different effects on the yellow color. Al and Zn enhance the yellow content of an alloy, whereas Sn, Mn, Si and Ni decrease the yellow content. When the alloys with different karat gold colors are imitated, Al and Zn are the most important color mixing elements and Sn, Mn, Si and Ni can be used as auxiliary.     

夹杂物对模拟焊接粗晶区铁素体形核作用研究

利用粘结(Bonding)试验方法,在Gleeble-3800热模拟试验机上进行加热加压试验,研究了不同夹杂物(Ti2O3、TiO2、TiN)在钢-夹杂物界面处的作用效应,同时探讨了铁素体的形核机理.结果表明,在Fe-1.50％ Mn-0.20％ Si合金体系下,C、Si、Mn元素均对A3温度和铁素体相变驱动力存在显著影响.在焊接热循环作用下,不同夹杂物在钢-夹杂物界面处的作用效应不同,其诱导铁素体形核的机理也存在差异.其中Ti2O3粉末在界面上不发生反应,但通过吸收粉末与基体界面附近区域的Mn形成贫Mn区,促进了铁素体相变;TiO2粉末在界面上与钢发生化学反应,造成界面附近形成贫Mn区、贫Si区,并且贫Mn对A3温度提高的影响远大于贫Si对A3温度降低的影响,所以促进了铁素体相变;TiN粉末在界面上和钢不发生反应,也不能促进铁素体相变.     

DP980-GA双相钢色差斑和黑点缺陷分析与控制

利用扫描电镜分析了DP980-GA双相钢镀层表面出现色差斑和黑点缺陷的原因,阐述了缺陷形成的机理。结果表明:退火炉加热段的湿气氛不充分、氢气含量过高,快冷段的带钢温度过低,引起Mn、Cr等合金元素在基体表面的氧化富集,影响Zn-Fe之间的扩散均匀性;带钢经热处理后入锅温度过高,镀层的热镀锌合金化程度加剧,导致基体铁从金属氧化物边界扩散显著。在实际生产中,通过调整退火炉的湿气氛注入量,注入方式由带钢的单面改为双面;提高带钢的快冷温度;降低炉内热区的氢气含量和带钢的入锅温度等措施,合金化镀层表面的色差斑和黑点缺陷得到了较好控制。     

高强双相钢表面选择性氧化行为对磷化性能的影响

目的确定高强双相钢表面Si、Mn元素选择性氧化行为对磷化性能的影响,以改善高强双相钢的磷化性能。方法在具备不同表面选择性氧化行为的试样表面制备磷化膜。采用X射线光电子能谱仪(XPS)、辉光光谱仪(GDS)、透射电镜(TEM)等手段,分析高强双相钢表面Si、Mn元素的选择性氧化行为,通过扫描电镜观察磷化膜的结晶状态,并采用电化学技术分析钢板在磷化液中的反应过程。结果当高强钢表面Si含量较少时,表面氧化物主要以弥散分布的小颗粒状Mn Al_2O_4形态存在,能够加快在磷化液中酸蚀反应速度,磷化晶粒均匀、致密,尺寸小于4mm,覆盖率为100%。当高强钢表面Si含量较高时,形成的Mn_2SiO_4容易在晶界聚集,颗粒尺寸较大,减慢了酸蚀反应速度,磷化晶粒尺寸大于8mm,均匀致密性差。而提高材料表面Mn元素的富集程度,可以减轻Mn_2SiO_4聚集的现象,提高酸蚀反应速度,磷化晶粒均匀、致密,尺寸小于4mm,覆盖率100%。结论减轻双相高强钢表面Si元素的富集程度,而提升Mn元素的富集程度,可以加快钢板在磷化液中的酸蚀反应,进而改善磷化性能。     

TIG焊对低合金钢焊缝金属元素分布状态的影响

采用TIG焊,选取两种成分相近的焊丝,制备了两组低合金钢焊接接头.通过焊材的EDS成分分析、焊缝金属XRF元素分析以及元素分布状态图等手段,研究了焊材及母材的合金元素在焊缝金属中的存在状态和分布特征.结果表明,锰在ER307Si焊缝中较高,镍、铬在ER308LSi焊缝中较高,硅在两组焊缝金属中相差不大;铬、镍、锰、硅在ER307Si焊缝中的起弧处含量较高,在ER308LSi焊缝中的中间处含量较高;起弧处元素分布较均匀,熔合线附近分布较稀疏;焊缝中间位置Ni元素分布较疏,含量较低;收弧处各元素分布不均.     

露点对DP590双相钢表面氧化行为的影响

DP590双相钢在连续退火过程中不可避免地发生合金元素氧化现象,使用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)以及辉光放电光谱仪(GDS)对在不同露点温度下进行退火处理的DP590钢进行表征分析。结果表明:在退火过程中,随着露点温度的升高,DP590钢由外氧化转变为内氧化,钢板表面氧化程度呈现先增大后减小的趋势,数值模拟结果指出DP590钢内外氧化临界转变露点为-8.26 ℃,与试验结果相符合。DP590钢表面氧化物以锰的氧化物为主,随着露点温度的升高,Mn元素和O元素在DP590钢表面的富集峰值变化表现为先增大后减小,Si元素和Al元素的富集峰值则呈现逐渐降低趋势。XPS数据显示钢板表面形成的氧化物主要以MnO、Mn-Si-O氧化物和Si-O氧化物的形式存在。     

先进高强钢板可镀性及内氧化模型研究进展

先进高强钢中含有大量的Si、Mn等合金元素,这些元素在退火时会扩散到钢板表面并氧化,所产生的表面氧化物降低了锌液对钢板的浸润性,影响了镀锌产品的质量。本文介绍了先进高强钢板可镀性及内氧化数学模型研究的进展,通过改变基体的化学成分、退火气氛的露点和H2 N2比例,将影响钢板可镀性的合金元素氧化控制为内氧化,改善了钢板的可镀性。     

热处理工艺对高铁耐蚀60Si2Mn弹簧钢组织和性能的影响

在常规高铁弹条60Si2Mn弹簧钢基础上,通过添加Cr、Ni、Cu等耐蚀元素设计了耐蚀60Si2Mn弹簧钢,研究了热处理工艺对耐蚀弹簧钢显微组织、力学性能的影响规律,并评价了其耐蚀性能。结果表明,淬火+回火处理后耐蚀60Si2Mn钢显微组织为回火屈氏体,870 ℃保温45 min,油淬+440 ℃回火60 min处理后,耐蚀弹簧钢的综合力学性能最佳,屈服强度为1606 MPa,抗拉强度为1716 MPa,断后伸长率为5.3%,洛氏硬度为50.2 HRC。添加耐蚀元素的60Si2Mn钢耐蚀性较常规60Si2Mn钢得到较大提升。