一种硬度排序分析法

为改善材料硬度研究中出现的压痕偏离目标或数据结果误差等问题,文中提出了一种新型硬度分析法,采集试样目标区域的随机硬度,将所得数据从小到大进行排序,通过数值范围和分布斜率分析各种工艺对组织硬度的影响。分析了过冷度、过冷保温处理和热处理对Fe-B、Ni-B、Al-Si合金硬度的影响规律,并以文献报道的Bi_2Te_(3-x)Se_x复杂合金硬度变化分析验证了文中方法。研究结果表明:在Fe-B合金深过冷凝固过程中,过冷度越大,固溶体相α-Fe硬度越大,金属间化合物Fe_2B相硬度越小;随着Ni-B合金保温时间的延长,固溶体相ɑ-Ni的显微硬度下降,金属间化合物Ni_3B相的显微硬度上升;Al-Si合金保温温度越高,初生硅硬度越大,α-Al硬度越小。文中方法能快速的呈现不同合金熔体过冷度、保温时间、热处理工艺和熔炼工艺等对材料硬度的影响规律,较准确判断材料被处理前后整体的成分分布变化或者组织性能的微弱变化情况。     

Ni-Ni3Sn系近共晶合金深过冷形核规律

采用大体积液态金属的微观净化技术，在Ni-Ni3Sn合金系中使Ni-(2.5-17.5)at%Sn和Ni-(17.8-25.0)at%Sn两组合金分别获得了最大达351K和303．5K的“极限”形核过冷度，并使其极限过冷度保持30个循环过热周期不衰减。实验发现，Ni-Ni3Sn系近共晶合金深过冷凝固时，Ni3Sn总是领取先于α（Ni）相形核。根据实验数据和表面异质形成核速率模型，求得Ni3Sn和α（Ni）相异质形核时的异质形核因子f(θ）分别为0．8103和0．12406；求得过冷熔体中Ni3Si和α（Ni）相等形核速率时的温度－成分曲线完全处于共晶点左边，表明在近共晶成分过冷熔体中，金属间化合物Ni3Sn易于α（Ni）形核。     

Ni_（78.6）Si_（21.4）合金的深过冷与凝固组织演化

深过冷技术研究是凝固科学中重要的研究领域之一.文中采用玻璃熔融净化与循环过热法使Ni78.6Si21.4合金获得了318K的过冷度,研究了其凝固组织随初始过冷度（ΔT）的演化规律,并对凝固组织中的亚稳相进行了分析.研究发现：当ΔT〈193K时,凝固组织为Ni3Si＋（Ni3Si＋α-Ni）非规则共晶;193K〈ΔT〈250K,凝固组织为α？Ni＋（Ni3Si＋α-Ni）非规则共晶;ΔT〉250K时,凝固组织为完全的非规则共晶;随过冷度的增加,过冷合金熔体中依次出现了亚稳相Ni31Si12相和Ni3Si2相.     

52 m长落管Ag-Ge合金的微重力凝固行为

利用52m长落管装置进行了Ag-15%Ge(质量分数)亚共晶和Ag-21%Ge(质量分数)过共晶合金微重力试验,分析了凝固后合金球体的显微组织,并和常规凝固条件下的同成分合金组织进行了比较.结果表明,落管实验能使合金获得较大的过冷度,使Ag-15%Ge(质量分数)亚共晶合金Ag初生回溶体相明显细化,枝晶特征消失并转变为细小不规则块状或近似球形;使Ag-21%Ge(质量分数)过共晶合金中Ge初生相组织细化、数量增多,但并不改变小平面晶体Ge相的侧面生长机制.     

三元Pb-Sb-Sn合金的快速凝固及组织特征

实现了三元Pb-12%Sb-4%Sn和Pb-15%Sb-10%Sn合金在深过冷条件下的快速凝固,实验中获得的最大过冷度分别为65 K(0.13TE)和70 K(0.13TL)。XRD分析表明,这两种合金在实验过冷度范围内均由(Pb)固溶体、(Sb)固溶体和SbSn金属间化合物三相组成。在小过冷条件下,Pb-12%Sb-4%Sn共晶合金的三相以层片状交替分布,协同生长。随着过冷度增大,(Sb)作为初生相以小平面方式生长,且三元层片共晶组织显著细化。对于Pb-15%Sb-10%Sn合金,其凝固组织由初生相、二相共晶和三元共晶组成,初生SbSn相以具有小平面特征的枝晶方式生长。在实验基础上,对三元Pb-Sb-Sn合金的形核特征和生长规律进行了理论分析。     

Mg-Zn-Y合金中准晶相的形成与结构表征

通过合金成分设计 ,采用常规铸造工艺制备出含有一定体积分数准晶相的镁合金 ,其成分为Mg95Zn4.3 Y0 .7(原子比 ) .用楔形模具浇注 ,观察冷却速度对合金的显微组织以及准晶相形成的影响 .结果表明 ,随着冷却速度的增加 ,合金组织得到了一定的细化 ,在不同的冷却速度范围内合金组织包括初生α-Mg相和 2 0面体准晶相 .2 0面体准晶相的成分为Mg3 YZn6,在凝固后期 ,2 0面体准晶相在初生α-Mg相的晶界处与富镁相形成两相共晶组织     

Al_xFeCoNi_(2.05)近共晶高熵合金组织和力学性能研究

为研究Al元素含量对Al_xFeCoNi_(2.05)(x=0.85,0.95,1.05)近共晶高熵合金组织和拉伸性能的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)观察合金的显微组织和断口形貌,采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)研究Al原子含量对晶体结构的影响。试验结果表明:在该共晶系高熵合金中,Al元素为共晶形成元素。当Al元素含量为0.95时,合金具有由层片状L12相和B2相组成的完全共晶组织,其中富含Fe和Co元素的L12相为领先相,B2相富含Ni和Al元素。当Al元素含量为0.85时,合金组织为L12_(初生)+(L12+B2)_(共晶)组成的亚共晶组织;当Al元素含量为1.05时,合金组织为B2初生+(L12+B2)_(共晶)组成的过共晶组织。正是由于显微组织的差异,Al_xFeCoNi_(2.05)(x=0.85,0.95,1.05)合金的屈服强度由650MPa降低到450MPa和510MPa,而延伸率由12%大幅度增加到29%和27.5%。     

熔体过热处理对过共晶Al-Si合金凝固组织的影响

本文研究了熔体过热处理对过共晶Al-Si合金凝固组织的影响.实验结果发现,对合金熔体进行过热处理不仅能影响合金的形核,而且也能影响其生长.过热可使合金的初生硅细化,随过热温度的升高,合金的初生硅尺寸逐渐减小.合金液保温温度较低时,Al-19%Si合金凝固后的共晶硅为粗大的长针状,表现出小平面生长的典型特征;对合金液进行过热处理,合金凝固后的共晶硅变为细小的点状或短棒状,表现出非小平面生长的典型特征.点状和短棒状共晶硅的面积百分率随过热温度的升高和保温时间的延长而增加.     

Mg—Zn—Y合金中准晶相的形成与结构表征

通过合金成分设计，采用常规铸造工艺制备出含有一定体积分数准晶相的镁合金，其成分为Mg95Zn4.3Y0．7(原子比)．用楔形模具浇注，观察冷却速度对合金的显微组织以及准晶相形成的影响．结果表明，随着冷却速度的增加，合金组织得到了一定的细化，在不同的冷却速度范围内合金组织包括初生α—Mg相和20面体准晶相．20面体准晶相的成分为Mg3YZn6，在凝固后期，20面体准晶相在初生α—Mg相的晶界处与富镁相形成两相共晶组织。     

熔体热历史对Al-80%Si合金凝固特性的影响

为了研究熔体热历史对Al-80%Si合金凝固特性的影响,采用高速摄影仪和扫描电镜分别对Al-80%Si合金熔体在不同过热温度与保温时间下初生硅结晶过程进行了动态观测,获得了初生硅结晶形貌与过热温度和保温时间的关系.研究结果表明:随过热温度的升高和保温时间的延长,Al-80%Si合金凝固时过冷度增大,初生硅小平面生长方式减弱.在2min保温时间下过热温度超过100K或在50K过热温度下保温时间超过5min时,初生硅形态由粗大的长条多面体变为均匀细小的等轴多面体.说明熔体热历史可以有效地细化Al-80%Si合金中的初生硅.     

铝硅合金潜热变化规律的DSC分析

通过真空电弧炉制备不同Si质量分数的铝硅合金,利用差示扫描量热分析仪测量合金的潜热,分析了Al-Si合金的成分与潜热之间的相互关系。结果表明,Al-Si合金初生相和共晶相的潜热需要进行单独求解,在Si的质量分数为4.16％～21.4％范围内,Al-Si合金潜热随Si的质量分数增加呈线性增加,亚共晶潜热、过共晶潜热具有不同的线性关系,分别为:L_hypo=353.4+12X(亚共晶)和L_hyper=409.6+7.54X (过共晶),其中X为Si的质量分数;过共晶Al-Si合金中初生Si相的潜热与纯Si的潜热相差较大是由Al-Si熔体中与纯Si熔体中Si的形态差异引起的。     

熔体预处理对过共晶Al—Si合金组织及性能的影响

为提高合金材料的力学性能,研究了熔体预处理对过共晶Ａｌ－Ｓｉ合金的组织及性能的影响,结果表明：一定的熔体预处理工艺条件既能细胞化过共晶Ａｌ－Ｓｉ合金中的初生硅,又能细化共晶硅,同时也可改善其显微组织的不均匀性,合金合金的力学性能得到明显提高,即抗拉强度σｂ增加４３－６０％,延伸率δ增加１９．５－１０２％,硬度ＨＢ增另１９－２６．６％,并对熔体预处理的细化机理进行了初步研究。     

熔体预处理对过共晶Al-Si合金组织及性能的影响

为提高合金材料的力学性能,研究了熔体预处理对过共晶Ａｌ－Ｓｉ合金的组织及性能的影响．结果表明：一定的熔体预处理工艺条件既能细化过共晶Ａｌ－Ｓｉ合金中的初生硅,又能细化共晶硅,同时也可改善其显微组织的不均匀性,使合金的力学性能得到明显提高,即抗拉强度σｂ增加４３％～６０％,延伸率δ增加１９．５％～１０２％,硬度ＨＢ增加１９％～２６．６％．并对熔体预处理的细化机理进行了初步研究．     

用高低温熔体混合法制备Al- 18%Si合金

采用熔体混合法将不同温度的纯铝熔体与600 ℃半固态Al-36%Si合金熔体混合制备Al-18%Si合金,研究纯铝液温度、保温温度和保温时间对Al-18%Si合金初生硅相显微组织及力学性能的影响。实验结果表明:熔体混合法可制得初生硅为颗粒状且均匀分布的Al-18%Si合金;在一定范围内,初生硅的粒径随熔体温差的增大而减小,随保温时间的延长呈先减小后长大的趋势;900 ℃的铝液与600 ℃半固态Al-36%Si合金熔体混合后于750 ℃保温20 min获得的Al-18%Si合金力学性能最好,初生硅平均粒径最小。     

氧化铈含量对LZ91合金微观组织和显微硬度的影响

主要研究了添加不同质量分数的氧化铈(CeO2)所制备成的LZ91合金复合材料的微观组织以及显微硬度。X射线衍射(XRD)证明了铸态LZ91合金α-Mg、β-Li相以及MgZn2的存在,随着CeO2的加入,复合材料LZ91合金的相组成发生了改变。对显微组织的研究发现,添加不同质量分数的CeO2,影响了α-Mg的面积分数(Sα)和α-Mg晶粒大小,当质量分数为3%时面积分数最小为27%,晶粒最小值为58μm;同时观察到微观结构中的相组成发生了MgZn2的消失和MgLiZn的生成,发现CeO2的加入改变了合金的凝固方式。利用纳米压痕方法对材料的硬度进行表征发现,随着CeO2的添加,显微硬度逐渐降低。     

电脉冲孕育处理对ZL201合金凝固组织的影响

采用新型孕育处理方法—电脉冲孕育处理(简称EPM)技术,对ZL201熔体进行处理,研究其改善合金组织的能力。脉冲电场处理工艺对凝固组织影响的实验结果表明:EPM孕育处理技术可细化ZL201的凝固组织,增加等轴晶数量;合金熔体经EPM孕育处理后,凝固组织中α相之间的共晶组织量有所减少,共晶组织形态呈粒状化,分布均匀。并据此结果,对电脉冲孕育处理技术细化凝固组织及Al2Cu量减少的机理进行了分析。     

熔体过热处理作用机制的新认识

从液-液结构转变的角度探讨了熔体过热处理对CuSn18.7(at.%)和BiPb20.1(at.%)合金凝固组织和凝固行为的作用机制.实验表明:在升温过程中,合金熔体的某些物理性能(例如内耗,电阻率,热电势和热)在特定的温度区间都发生了异常的变化,而在降温过程中没有异常变化,揭示了熔体中在这些温度区间内发生了不连续的液-液结构转变.随后的凝固实验表明结构转变对合金的凝固有着很大的影响,例如形核过冷度显著增大,CuSn18.7合金的凝固组织明显细化,而BiPb20.1合金的初生相形态由鱼骨状树枝晶变成无序的等轴晶.分析认为熔体结构转变使得熔体结构趋于均匀和无序,在凝固中抑制了初生相的形核,进而细化凝固组织.而BiPb20.1合金组织形态的变化则是由熔体结构转变改变了界面溶质分配系数导致的.     

电磁搅拌对A1-Si合金凝固组织的影响

对电磁搅拌条件下凝固的亚共晶、共晶合金组织进行研究后发现,电磁搅拌可使Al—Si亚共晶、共晶宏观组织中等轴晶明显细化;α—Al显微组织由树枝状变球状,α—Al二次枝晶臂变宽,Si相间距变宽;Al—Si共晶合金显微组织中随搅拌电压增加Si片变长,分枝减少,Si片变得有规则,Si相间距增大等。     

冷却速率对A356铝合金显微组织和微观硬度的影响

研究了不同冷却速率对A356合金凝固组织和微观硬度的影响,以及T4热处理后,其显微组织和微观硬度的进一步演化.结果表明:提高冷却速率,凝固组织α?Al的二次枝晶臂间距(SDAS)和共晶Si的尺寸显著减小,微观硬度显著提高;8h的T4热处理后,相同冷却速率下的SDAS几乎没有变化,而较高冷却速率下的共晶Si更容易球化.冷却速率为9℃/s和0.15℃/s试样的微观硬度都得到进一步提高,冷却速率为167℃/s时,共晶Si在完全球化后进而长大粗化,试样的微观硬度反而降低.可见,当冷却速率较高时,细小的共晶Si仅需要相对较短的固溶时间就可以球化,达到最佳的力学性能.因此,通过控制冷却速率,可以细化晶粒,提高性能,还能缩短T4热处理的时间,节约生产成本.     

保温时间对气体雾化放电等离子烧结制备Al-40 wt.％Si合金组织和性能的影响

本文采用气体雾化和放电等离子烧结相结合的工艺制备过共晶Al-40 wt.％Si合金.采用XRD、SEM、静水压天平、显微硬度计和万能拉伸试验机研究保温时间对Al-Si合金相组成、显微组织、致密度和力学性能的影响.结果表明,保温时间30 min时可获得均匀分布在铝基体上的超细初生硅和高密度的合金组织;与气雾化制备的3.7...