真空热轧法制备不锈钢复合板组织和力学性能

 为了研究轧制温度对复合板界面结合强度的影响,采用真空热轧法制备了不锈钢复合板,利用OM、EPMA观察分析了不锈钢复合板界面组织和合金元素扩散。结果表明,碳钢中碳、铁元素向不锈钢扩散,不锈钢中铬、镍等元素向碳钢扩散,界面处出现Si-Mn-O三元化合物,合金元素扩散随轧制温度的升高而趋于严重。远离界面碳钢的组织为铁素体和珠光体组织,靠近界面碳钢的组织为铁素体组织。碳钢至界面处硬度先减小后升高,界面至不锈钢内部硬度先升高后下降,距界面约40 μm碳钢侧的维氏硬度值最低约为121.8HV,距界面约20 μm不锈钢侧的维氏硬度值最高约为245.5HV。从1 100到1 300 ℃,剪切强度随轧制温度的升高而升高,1 300 ℃轧制获得的界面剪切强度为463 MPa,远远超过基体的剪切强度。     

扩散方程解和烧结材料中合金元素的分布

讨论了扩散微分方程在几种条件下的积分解, 采用辛普生法计算误差函数erf（z）的定积分值, 就2个不同浓度无限源的扩散状况, 进行了数值计算. 描述了计算扩散分布的FORTRAN程序框图, 给出了C、Co、Cr、Mn、Mo、Ni及V等合金元素在Fe中扩散分布的计算结果, 在通常烧结温度1 120～1 150 ℃下, Mo和Ni等元素的扩散距离仅1～3μm. 因此, 若加入合金元素粉末, 其粉末粒度应控制于此值, 以保证扩散的均匀性, 同时还讨论了合金分布均匀性对机械性能的影响.     

单晶镍基合金蠕变期间γ''''相筏形化的扩散规律

通过计算合金元素的扩散迁移率和EDAX分分析,研究了γ'相筏形化过程中元素的扩散规律.结果表明分配比值大的合金元素,扩散迁移率较大;分配比值小的合金元素,扩散迁移率较小.由于W元素具有较大的原子半径,较小的分配比值和扩散系数,因而相对稳定.所以W元素可阻碍其它元素的扩散速率,随其含量的增加,合金中γ'相筏形化时间延长.     

Cu-Mn合金熔体在金属W板上的润湿性

采用高温座滴法测量了温度为1 150℃、真空条件下Cu-Mn合金在W板上的接触角,研究了不同Mn含量对Cu-Mn合金与W板间润湿性的影响并阐述其影响机理.结果表明,随着Mn元素含量的增加,Cu-Mn合金与钨板间的接触角不断减小.分别利用EDS和XRD对座滴合金与W基板间的润湿界面进行了分析,发现Mn元素在界面处产生了富集,富集层厚度为1～2μm;Cu-Mn/W界面处没有新反应物生成;Mn元素的存在促进了界面处Cu、Mn和W间的相互扩散;Mn富集层的存在改善了二者之间润湿性,使Cu/W界面结合方式由最初的机械结合转变为冶金结合,有利于提高二者间的界面结合强度.     

Cu-Ni-Sn扩散偶的界面过渡层固相序列分析

铍铜合金性能优异,但潜存毒性危害,Cu-Ni-Sn合金是一种典型的调幅分解强化型弹性铜合金,凭借其高的强度、硬度、弹性和优良的抗应力松弛性能,广泛应用于电子、航天、航海等领域,是替代铍铜的候选材料之一。然而Cu-Ni-Sn合金体系复杂,不同成分合金的性能差异较大,传统的研究材料的方法,一次只能研究一种或几种成分的合金,因此本文选择了"扩散多元节"高通量实验方法对Cu-Ni-Sn合金进行研究。本文采用CALPHAD相图计算手段,计算了Cu,Ni和Sn元素在相变过程中的活度变化曲线,根据元素活度在合金相中的范围大小对Cu-Ni-Sn三元扩散偶的Cu-Ni,Cu-Cu35Sn和Ni-Cu35Sn各个界面的固相序列进行了理论优化。通过Cu-Ni-Sn三元扩散偶实验,获得了CuNi,Cu-Cu35Sn和Ni-Cu35Sn扩散界面的过渡层组织形貌,结合理论计算结果,得到了可能的界面固相序列。在650℃条件下,Cu-Ni界面处仅有fcc_A1相的过渡层;Cu-Cu35Sn界面过渡层固相序列自富Cu端为fcc_A1→D03_Cu3Sn/Cu3Sn;Ni-Cu35Sn界面的固相序列自富Ni端为fcc_A1+Ni3Sn_LT→fcc_A1+Ni3Sn2→Ni3Sn2+D03_Cu3Sn/Cu3Sn。     

铌合金表面辉光等离子渗Mo的扩散研究

利用辉光等离子表面冶金技术在Nb521合金表面制备了Mo合金层,研究了渗Mo过程中的扩散行为:主要分析了渗金属温度,保温时间对渗层厚度和扩散速率的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)观察渗层表面、截面形貌,X射线能谱仪(EDS)检测渗层界面元素分布。实验结果表明,渗层由扩散层和沉积层组成,且组织致密,颗粒细小,无明显显微裂纹等缺陷,与基体结合良好。温度是影响扩散速率的最主要因素,随着温度的升高,扩散速率逐渐增加,而保温时间对扩散速率的影响不大。最佳工艺下,渗层厚度可达26.5μm,扩散层厚度可达6.89μm,扩散速率可达1.73μm.h-1,Mo元素含量从表面到心部呈梯度分步,在涂层与基体的界面处,钼铌原子发生了不同程度的互扩散。最后依据传统扩散理论计算得到了Mo在不同实验温度下的扩散系数,并拟合得到了离子轰击作用下Mo在Nb521合金中的扩散激活能为292 k.Jmol-1。     

金属包套与镍基粉末冶金高温合金之间连接区的研究

本文通过观察金属包套与粉末冶金高温合金之间连接区形貌,分析了在镍基粉末冶金高温合金毛坯表面发现明显原始颗粒形貌的原因,重点研究了不锈钢包套与镍基粉末冶金高温合金之间的连接区。结果表明:连接区内在不锈钢和粉末冶金高温合金之间存在明显的界面,界面两侧存在扩散层,距离界面最近的镍基高温合金粉末仍保持原始粉末颗粒形貌;毛坯表面发现原始颗粒形貌是靠近粉末冶金高温合金一侧的界面没有完全去除造成的;界面、界面附近粉末原始颗粒形貌的形成与C扩散及镍基高温合金粉末元素偏析有关,连接区Ⅰ厚度不小于167μm,连接区Ⅱ厚度不小于716μm。     

散热器用4045/3003铝合金复合管材的开发

采用自行设计制造的铝合金包覆铸造装置制备出4045/3003铝合金包覆铸锭,经均匀化退火后,再进行反向热挤压、冷拉拔,加工成铝合金复合管,并对包覆铸锭和复合管材界面组织和性能进行检测分析。结果表明,铸锭表面质量良好,界面清晰,无气孔、夹杂;两种合金通过合金元素互扩散结合,并形成15μm的扩散层,实现了冶金结合。界面处显微硬度为56.4 HV,界面抗剪切强度为80.2 MPa,界面结合强度高于3003合金。在挤压与拉拔过程中,复合管材保持了原始的层状结构,界面两侧合金结合良好,没有熔合或相对滑动现象。     

电子探针定性分析图谱在锆合金/钨复合层界面处锡钨金元素判定的应用

锆合金/钨复合材料界面性能对其最终在核材料领域的应用产生重要影响。界面处的元素扩散行为是研究其服役过程中相变的基础。为了判定锆合金/钨复合层界面是否有W元素扩散，需要甄别锆合金中微量Sn元素与W元素峰位的干扰。Au元素峰位与Sn元素的高度重合需要对Au元素做进一步判定。电子探针(EPMA)全元素定性分析图谱能够提供元素峰位干扰的重要信息。W元素的M线系及L线系分别与Zr元素的L线系及Sn元素的K线系高度重合，通过对比锆合金侧不同位置的精扫测试结果，在PET以及PETH图谱中检测到W元素的Mα、Mβ信号，确认了在复合层界面处含有W元素，而在远离界面处不存在W元素。Au元素的Mα峰与Zr元素的Lβ峰重合，同时Au元素的Lα峰位置为88.402 mm又与Sn元素的Kβ₂重合。同样对比不同位置的精扫测试结果发现，采集到Au元素的X射线信号在不同位置保持一致变化。判定该材料中不含有Au元素，Au元素为误标。     

X70/316L复合轧制界面结合性能影响因素研究

采用轧制法对X70管线钢和316L不锈钢进行复合,试验结果显示增大高温阶段轧制道次压下率有助于界面的冶金结合。对复合界面进行微观观察,发现在界面处出现了Cr,Ni的富集及Fe元素的减少,原因在于基板、复板两侧存在较大的浓度梯度,导致在高温下合金元素由高浓度向低浓度扩散;界面处断续分布着Cr,Si,Fe,Ni的氧化物,是造成界面结合强度较低的主要原因。