少量Mo添加对Fe-0.5Mn-0.5C烧结钢组织和力学性能的影响

采用粉末冶金方法,经1 150℃、H2气氛烧结1 h制得Fe-0.5Mn-xMo-0.5C(x=0,0.25,0.4,0.5)合金。通过金相组织观察、扫描电镜分析及力学性能测试,研究Mo添加对Fe-0.5Mn-0.5C烧结钢显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:添加少量的Mo(≤0.5%,质量分数)可以同时提高Fe-0.5Mn-0.5C的烧结密度、抗拉强度、硬度和伸长率。当Mo含量为0.5%时,烧结体的烧结密度、抗拉强度、硬度和伸长率分别达到最大值7.10 g/cm3、426 MPa、92.2 HRB和7.58%。Mo可促进Fe-0.5Mn-0.5C坯体的致密化过程,随Mo含量增加,烧结体的显微组织中珠光体数量增加,片层间距减小;断口形貌图中解理面面积减小,韧窝数量增加。     

Fe-Cu-Sn烧结体的显微组织与力学性能

分别采用水雾化Fe-30%Cu合金粉末和单质Sn、Fe、Cu元素粉末为原料制备Fe-Cu-Sn合金,研究原料粉末和Sn含量(质量分数)对Fe-Cu-Sn烧结体致密度、冲击韧性、硬度和抗弯强度的影响。结果表明:与采用元素混合粉末相比,采用合金化程度较高的Fe-30%Cu(质量分数,下同)合金粉末为原料能大幅提高850℃烧结的Fe-Cu-5%Sn合金的致密度和力学性能,其致密度由82.8%提高到94.3%,硬度、冲击韧性和抗弯强度分别提高52%、84%和109%;当Sn的质量分数w(Sn)为3%～15%时,随着Sn质量分数增加,合金的硬度增大,冲击韧性和抗弯强度先增加后减小,其中w(Sn)为5%时,其抗弯强度和冲击韧性都较高,分别为977 MPa和11.6 J/cm2。当烧结体为双重结构组织时,其力学性能显著提高。     

Fe-12Mn-8.5Al-0.8C低密度钢铸态组织及力学性能研究

以Fe-12Mn-8.5Al-0.8C低密度钢为研究对象,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等对其铸态的组织及力学性能进行研究。结果表明:铸态组织主要由铁素体、奥氏体和κ-碳化物三相组成,少量块状κ-碳化物会沿着奥氏体和铁素体晶界析出。枝晶偏析会影响Fe-12Mn-8.5Al-0.8C低密度钢的力学性能,经室温拉伸及室温冲击试验测试,其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和冲击功分别为522、506 MPa、13%和6.85 J。Fe-12Mn-8.5Al-0.8C钢的密度为7.0 g/cm~3,相比普通铸钢减重效果达10%。     

Cr的添加方式与含量对粉末冶金烧结钢组织及力学性能的影响

在Fe-1.75Ni-1.5Cu-0.5Mo-0.6C粉末中,分别以添加430L不锈钢粉和CrFe合金粉的方式加入Cr元素,采用高温烧结硬化工艺制备含铬烧结钢Fe-1.75Ni-1.5Cu-xCr-0.5Mo-0.6C(x=0.5,1.0,1.5),研究铬的添加方式与含量对烧结钢组织与力学性能的影响。结果表明,与添加CrFe合金粉的方式相比,采用添加430L不锈钢粉的方式时,Cr的强化效果更好。采用该方式制备的含Cr烧结钢,随Cr含量增加,抗拉强度先上升后下降,伸长率不断下降,硬度不断提高,含铬量1.0%的材料具有良好的综合性能,生坯密度和烧结密度分别为7.18g/cm3和7.20g/cm3,抗拉强度、伸长率和硬度分别达到910MPa、2.0%和30HRC;烧结钢组织主要以珠光体、贝氏体和马氏体为主的混合组织;烧结钢的拉伸断裂以韧–脆混合断裂为主。     

还原铁粉对Fe-1.1Ni-0.5Mo-0.5Cr合金组织与性能的影响

在惰性气体雾化法制备的Fe-1.1Ni-0.5Mo-0.5Cr预合金粉末中添加1.5％的Cu粉和0.6％的C粉(均为质量分数)以及还原铁粉(添加量分别为0、10％、20％和30％),混合均匀后在600 MPa压力下模压,在1 180℃烧结1h.烧结合金经180℃/1h回火处理后,进行密度、硬度、拉伸力学性能检测以及显微...     

逆相变退火处理Fe-Mn-C中锰钢的组织与性能

 为了研究奥氏体逆相变(austenite reverse transformation,ART)退火处理对Fe-Mn-C中锰钢的组织与性能的影响,以ART退火处理1、10和360 min后Fe-5Mn-0.2C中锰钢为基础,利用XRD、SEM等手段对其显微组织进行表征,通过WE-300型拉伸试验机和ML-10型销盘式磨料磨损试验机对其拉伸性能和耐磨性进行测试。结果表明,ART退火过程中,残余奥氏体在原奥氏体板条之间形核并长大,原始马氏体组织逐渐转变为铁素体-奥氏体板条交替分布的复合组织。随着ART退火时间的延长,残余奥氏体体积分数增加(由18.4%提高到 33.6%),Fe-5Mn-0.2C钢的综合力学性能和耐磨性随着残余奥氏体体积分数的增加而显著提高,强塑积由25 613提高到44 496 MPa·%,其耐磨性与目前广泛应用的ZGMn13耐磨钢、Hardox450耐磨钢和中碳马氏体耐磨钢相当。     

碳含量对Fe-Mn-Cu-C系TWIP钢组织和力学性能的影响

 采用真空熔炼法制备Fe-20Mn-3.0Cu-XC系高强度高塑性合金钢,通过X射线衍射（XRD）、光学显微镜（OM）和透射电子显微镜（TEM）观察方法研究了碳含量对该系列合金微观组织和力学性能的影响,分析了合金的拉伸变形微观机制。结果表明：Fe-20Mn-3.0Cu-XC系合金拉伸变形前后均为单相奥氏体组织,未发生马氏体相变。随着碳质量分数的增加,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率均显著提高。Fe-20Mn-3.0Cu-1.41C合金的屈服强度为501.62MPa,抗拉强度为1178.4MPa,具有优异的综合力学性能。Fe-20Mn-3.0Cu-XC系合金具有优异的应变硬化能力。随着碳质量分数增大至1.41%,最大应变硬化指数n值达到0.782。Fe-20Mn-3.0Cu-XC系合金拉伸变形过程中,TWIP效应是主要的塑性变形机制,大量位错的塞积、形变孪晶的形成以及位错与孪晶间的交互作用共同引起材料强度和塑性的提高。     

Fe-20Mn-0.6C TWIP钢力学性能和微观组织的演变

 研究一种Fe-Mn-C系新型TWIP钢的力学性能和微观变形机制。采用静态拉伸方法测试Fe-20Mn-0.6C钢在热轧和冷轧及热处理后的力学性能,通过金相、X-射线衍射、透射电镜观察等方法研究该钢的微观组织演变。结果表明：试验钢经过热轧后,表现出优异的综合力学性能,伸长率高达100%,抗拉强度达到924MPa。将热轧钢板经过适量冷轧后其抗拉强度提高到1210MPa。 热轧态组织为等轴的奥氏体基体及退火孪晶,拉伸变形后其微观组织中孪晶密度显著增加,晶粒内由一套孪晶系逐渐演化为两套孪晶系,而且因变形诱导马氏体相变产生大量马氏体组织。     

9Cr-ODS钢的烧结收缩动力学曲线特征

以N2气雾化的9CrW铁基合金粉末和纳米Y2O3粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备9Cr-ODS钢。通过SPS温度和位移测量单元研究烧结压力、升温速率和Y2O3含量对烧结过程中9Cr-ODS钢烧结收缩动力学曲线的影响,并对其显微组织和力学性能进行观察和测试。结果表明,增加烧结压力能够使9CrW铁基合金粉末在较低的温度下完成烧结收缩过程。升温速率增大时,收缩曲线向高温区移动,剧烈收缩温度、最大收缩速率和密度均有所提高。Y2O3的加入可阻碍收缩致密化过程,导致曲线的最大收缩速率降低,并且力学性能测试结果表明Y2O3的加入可提高材料的拉伸性能,通过添加质量分数为0.35%的Y2O3可使得材料的抗拉强度和屈服强度分别提高到1 653 MPa和1 405 MPa。     

应变速率对18Cr-12Mn-0.55N高氮奥氏体不锈钢塑性流变行为的影响

研究了拉伸应变速率对高氮奥氏体不锈钢18Cr-12Mn-0.55N(质量分数/%)室温力学性能和塑性流变行为的影响.结果表明,随应变速率的升高,实验钢的屈服强度R0.2增大,断后延伸率A减小,抗拉强度Rm略有降低,断面收缩率Z变化不大;在各应变速率下,实验钢的塑性流变行为均可用Ludwigson模型进行描述;随应变速率的升高,实验钢的加工硬化能力和发生屈服时第一根位错开动所需的短程作用力降低;增大应变速率促进多系滑移和交滑移,降低瞬变应变,使实验钢的塑性流变行为在更低的应变水平符合Ludwik模型.     

溶液燃烧法制备Mo–La2O3纳米粉体及烧结性能的研究

利用溶液燃烧法制备氧化镧（La₂O₃）掺杂Mo粉前驱体,对前驱体粉末还原、烧结,研究La₂O₃掺杂量（质量分数）对Mo–La₂O₃合金性能的影响。结果表明,前驱体粉末在700 ℃下氢气气氛中还原,得到平均晶粒尺寸在100～220 nm的La₂O₃掺杂Mo粉。Mo–La₂O₃粉末经过1600 ℃放电等离子烧结后相对密度达95%以上,但随着La₂O₃掺杂量的提升,其相对密度逐渐降低。随着La₂O₃掺杂量的增加（质量分数在0～1.0%范围内）,显微硬度先上升后下降。在La₂O₃掺杂量为0.7%时,Mo晶粒尺寸为500 nm左右,材料显微硬度最高,达到了HV_0.2 564。     

陶瓷颗粒增强扩散合金化钢复合材料的微观结构和力学性能

采用传统粉末冶金工艺制备了陶瓷颗粒增强Fe?0.5Mo?1.75Ni?1.5Cu?0.7C扩散合金化钢复合材料,选用的陶瓷颗粒为SiC、TiC和TiB₂。采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了烧结材料微观结构,并对烧结材料的硬度、强度和摩擦磨损性能进行了测试。结果表明,由于SiC和TiB₂与基体的化学相容性好,陶瓷颗粒与基体界面结合良好;由于TiC颗粒具有极高的化学稳定性,TiC颗粒与基体界面结合情况不理想。随着陶瓷相含量（质量分数）的增加,添加SiC和TiC的烧结试样相对密度降低;添加TiB₂的烧结试样相对密度先增加后降低,当添加TiB₂质量分数为0.9%时达到最大值。随着陶瓷含量增加,添加SiC和TiB₂烧结试样的硬度增大,当陶瓷相质量分数超过1.2%时,硬度增加缓慢;添加TiC烧结试样的硬度先增加后降低,当添加TiC质量分数为0.9%时达到最大值。随着陶瓷相含量增加,添加SiC和TiC烧结试样的强度降低,少量添加SiC对强度没有明显损害;添加TiB₂烧结试样的强度先增加后降低,当添加TiB₂质量分数为0.6%时达到最大值（971.7MPa）,比基体提高了14.1%以上。添加陶瓷相对烧结钢性能的积极影响依次是TiB₂、SiC和TiC。     

Structure-phase composition and properties of mechanically alloyed high-nitrogen powder steels

The structure and properties of the Fe-21% Cr-N and Fe-18% Cr-7% Ni-0.8% Mn-0.5% C-N powder systems mechanically alloyed in nitrogen atmosphere and steels sintered from the powders in dissociated ammonia at t = 1170°C have been investigated. The thermodynamic calculations of the phase compositions of the steels are carried on the basis of searching the Gibbs integral energy minimum for the system. In comparing the obtained experimental data with the results of thermodynamic calculations for the Fe-Cr-C-N and Fe-Cr-N systems, it is found that the equilibrium phase composition is not reached. The resulted steels contain increased nitrogen quantity (1.6 to 2.1%) distributed in austenite and/or nitrides. The steels have high strength, wear and corrosion resistance.     

铝含量对TWIP钢中夹杂物特征及AlN析出行为的影响

采用扫描电镜、X射线能谱仪以及扫描电镜配置的夹杂物自动扫描统计软件(INCAFeature)表征了Fe-Mn-C(-Al)系TWIP钢中夹杂物的成分、形貌和数量,考察了Al质量分数在0.002%~1.590%的四种TWIP钢中夹杂物的特征和Al含量对AlN析出行为的影响.并在此基础上,采用了适合TWIP钢中高锰高铝特点的热力学参数对AlN夹杂物进行了系统的热力学分析.研究表明,在含有相似N质量分数(0.0078%~0.0100%)的TWIP钢中,当钢中Al质量分数升高至0.75%时,AlN夹杂物开始在钢中析出,并在MnS(Se)-Al₂ O₃上局部析出形成MnS(Se)-Al₂ O₃-AlN复合夹杂;当Al质量分数升高至1.07%时,热力学计算表明AlN已经可以在TWIP钢液相中形成,经不断长大后在MnS(Se)夹杂物表面局部析出形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物;在Al质量分数为1.59%的TWIP钢中,AlN的平衡析出温度比其液相线温度高出42℃,在液相中形成的AlN可以作为异质核心,MnS(Se)夹杂在其表面包裹形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物.另外,在Fe-18.21% Mn-0.64% C-1.59% Al体系的TWIP钢中,AlN在液相中析出所需的最低氮的质量分数仅为0.0043%.因此,在TWIP钢的冶炼过程中,应尽可能的降低钢中的氮含量,避免生成过量的AlN夹杂.      

陶瓷颗粒增强粉末冶金Fe-2Cu-0.6C复合材料的微观结构和力学性能

采用传统粉末冶金压制/烧结技术，经600 MPa压制、1140℃烧结制备了陶瓷颗粒增强（SiC、TiC及TiB₂陶瓷颗粒，质量分数0~1.6%）Fe-2Cu-0.6C低合金钢复合材料，对三种复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:在烧结过程中，SiC与TiB₂颗粒与基体发生反应，故而与基体界面结合良好；当添加质量分数为1.6%的SiC颗粒时，复合材料烧结后的布氏硬度与抗拉强度分别比基体提高了35.9%、69.4%；添加质量分数为1.2%的TiB₂颗粒时，复合材料相对密度比基体提高了5.3%，其烧结硬度、抗拉强度与基体相比分别提高了77.9%、72.6%；由于烧结过程中TiC颗粒不与基体发生反应，故而添加TiC颗粒对复合材料的布氏硬度、抗拉强度影响不大。     

Serrated Flow and Dynamic Strain Aging in Fe-Mn-C TWIP Steel

The tensile behavior, serrated flow, and dynamic strain aging of Fe-(20 to 24)Mn-(0.4 to 0.6)C twinning-induced plasticity (TWIP) steel have been investigated. A mathematical approach to analyze the DSA and PLC band parameters has been developed. For Fe-(20 to 24)Mn-(0.4 to 0.6)C TWIP steel with a theoretical ordering index (TOI) between 0.1 and 0.3, DSA can occur at the very beginning of plastic deformation and provide serrations during work hardening, while for TOI less than 0.1 the occurrence of DSA is delayed and twinning-dominant work hardening remains relatively smooth. The critical strain for the onset of DSA and PLC bands in Fe-Mn-C TWIP steels decreases as C content increases, while the numbers of serrations and bands increase. As Mn content increases, the critical strain for DSA and PLC band varies irregularly, but the numbers of serrations and bands increase. For Fe-(20 to 24)Mn-(0.4 to 0.6)C TWIP steel with grain size of about 10 to 20 μm, the twinning-induced work hardening rate is about 2.5 to 3.0 GPa, while the DSA-dominant hardening rate is about 2.0 GPa on average. With increasing engineering strain from 0.01 to 0.55 at an applied strain rate of 0.001s^?1, the cycle time for PLC bands in Fe-Mn-C TWIP steel increases from 6.5 to 162 seconds, while the band velocity decreases from 4.5 to 0.5 mm s^?1, and the band strain increases from 0.005 to 0.08. Increasing applied strain rate leads to a linear increase of band velocity despite composition differences. In addition, the influence of the Mn and C content on the tensile properties of Fe-Mn-C TWIP steel has been also studied. As C content increases, the yield strength and tensile strength of Fe-Mn-C TWIP steel increase, but the total elongation variation against C content is dependent on Mn content. As Mn content increases, the yield strength and tensile strength decrease, while the total elongation increases, despite C content. Taking both tensile properties and serrated flow behavior into consideration, Fe-22Mn-0.4C TWIP steel shows excellent mechanical performance with a high product of tensile strength and total elongation and a slightly serrated stress–strain response. To suppress the negative effect of DSA in Fe-Mn-C TWIP steels on the stability of tensile behavior, a TOI lower than 0.1 is strongly suggested.     

Al粉添加量对汽车用热压注成形Al2O3粉末组织和性能的影响

选择Al粉作为Al₂O₃粉末材料的改性剂, 采用热压注工艺制备汽车用Al₂O₃粉末材料试样, 研究不同Al粉添加量(质量分数)对Al₂O₃粉末材料组织结构和力学性能的影响。结果表明: Al₂O₃粉末热压注试样最大收缩率出现在长度方向, 最小收缩率出现于高度方向。随着Al粉质量分数的增加, Al₂O₃粉末热压注试样收缩率表现出先减小, 后稳定增加, 最后再减小的变化规律, 弯曲强度和体积密度降低, 气孔率显著升高, 试样挠度增高, 浇注得到更大孔径的结构, 同时试样中大尺寸孔径数量也显著增多。随着Al粉质量分数的增加, 试样中Al₂O₃衍射峰不断上升, 玻璃相的变化不大。加入质量分数8%的Al粉后, 试样断口区域生成了明显的颗粒结构, 说明试样主要发生沿晶断裂。     

Effect of Carbon Content on Stacking Fault Energy of Fe-20Mn-3Cu TWIP Steel

The influence of carbon content on the stacking fault energy(SFE)of Fe-20Mn-3Cu twinning-induced plasticity(TWIP)steel was investigated by means of X-ray diffraction peak-shift method and thermodynamic modeling.The experimental result indicated that the stacking fault probability decreases with increasing carbon addition, the SFE increases linearly when the carbon content in mass percent is between 0.23% and 1.41%.The thermodynamic calculation results showed that the SFE varied from 22.40to 29.64mJ·m-2 when the carbon content in mass percent changes from 0.23%to 1.41%.The XRD analysis revealed that all steels were fully austenitic before and after deformation,which suggested that TWIP effect is the predominant mechanism during the tensile deformation process of Fe-20Mn-3Cu-XC steels.     

SiO2-B2O3-Al2O3助焊剂对粉末烧结Cu-C-SnO2多孔材料组织与性能的影响

采用常压烧结法制备了铜-石墨-氧化锡（Cu-C-SnO₂）复合多孔材料,对其物相组成和物理性能进行了分析测试,研究了SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃系助焊剂对Cu-C-SnO₂多孔材料组织和性能的影响。结果表明,加入适量助焊剂有助于铜-石墨-氧化锡混合粉体烧结;助焊剂加入量（质量分数）在5%以下时,铜-石墨-氧化锡粉末烧结体的透气性和硬度随着助焊剂质量分数的增加而降低,粉末烧结体的导电性和烧结收缩率随着助焊剂质量分数的增加而升高;在730~770℃烧结,烧结温度对铜-石墨-氧化锡混合粉体的烧结工艺特性和烧结体性能影响不大。