钢的结构、组织和性能

第十一章奥氏体钢11.1 引言有些元素如镍、锰可以使铁-碳相图中的γ相区扩大(见第四章)。合金元素的加入量足够,可以使面心立方体奥氏体相在室温时,以稳定态或亚稳定态存在。在碳钢中加入铬会使γ相区缩小,而有利于铁素体形成。但若将铬加入含镍的钢中,则会延缓γ→α相变动力过程,以致易于在室温下保留奥氏体。由于铬的存在使钢表面形成一层很薄的氧化膜,使钢     

Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金断续时效处理研究

采用维氏硬度测试、拉伸性能测试和透射电子显微分析技术,研究了断续时效处理对Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金组织与性能的影响。结果表明,较低的二次时效温度能够促进θ′相的析出,抑制Ω相的析出,降低合金强度,提高合金的伸长率;而较高的二次时效温度则会促进Ω相的析出,抑制θ′相的析出,细化Ω相的尺寸,并且能够改善强化相在晶界的分布,从而提高合金的强度和伸长率。合金适宜的断续时效制度为185℃/2h+150℃/6h。     

深冷-时效复合处理对7075铝合金的显微组织和力学性能的影响

对7075铝合金进行深冷-时效复合处理(DCT-T6)，使用TEM、SEM和拉伸测试等手段对其表征，研究了深冷-时效复合处理对其显微组织和力学性能的影响。结果表明，与T6处理相比，DCT-T6处理可提高晶内析出相密度、减小析出相的尺寸、提高位错密度和生成亚晶。在深冷时间为3～6 h时，随着深冷时间的延长η’相的密度先提高后降低，晶界析出相(GBP)的尺寸、两相间距、线缺陷数量、η相密度、位错密度以及亚晶数量增大，合金的伸长率降低，抗拉强度先提高后降低。深冷4 h为拐点。深冷时间为4 h时合金的抗拉强度达到最大值645 MPa，比T6样品提高13.1%；深冷时间为3 h时合金的伸长率达到最大值13%，比T6样品提高了44.4%。     

铬含量对高碳钢65Mn热轧钢带组织和性能的影响

制备了铬含量(质量分数)分别为0.01%,0.10%,0.13%,0.16%的高碳钢65Mn热轧钢带,利用金相显微镜检测了不同铬含量试样的显微组织及晶粒度,并测试了不同铬含量试样的力学性能。结果表明:铬元素能细化65Mn钢的珠光体片层间距,弱化网状铁素体;当铬含量从0.01%增加至0.16%时,65Mn钢的晶粒度级别从8.0级提高至8.8级,抗拉强度从822MPa增加至999MPa,而断后伸长率从29%下降至22%;并且当铬含量低于0.13%时,铬含量的增加对材料组织和力学性能的作用效果显著;铬元素通过晶粒细化和第二相Cr_3C析出共同影响高碳钢65Mn的综合力学性能。     

一种Ni-Cr-Mo镍基合金焊丝凝固过程元素偏析及相转变规律研究

为了对Ni-Cr-Mo镍基合金焊丝进行成分优化设计,本文通过热力学模拟计算方法研究了镍基合金焊丝凝固过程元素的偏析规律,并分析了合金元素对析出相的影响.研究表明:镍基合金焊丝平衡态主要的析出相为γ、M6C、P和μ相;在非平衡凝固状态下,随着凝固过程的推进从液相中析出M6C、P和σ相;随着Cr含量的增加,μ相的初始析出温...     

多层镀镍

经典的防护装饰性镀层主要采用铜-镍-铬镀层体系.由于铜、镍、铬的电位比铁正,对铁来说是阴极性镀层,对基体主要起机械保护作用,一旦镀层出现腐蚀缝隙,腐蚀即在铁上加速进行,为了提高耐蚀性,只得增加镀层厚度. 在国外,随着汽车工业的发展,对防护装饰性镀层提出了越来越高的要求.五十年代以来,逐渐开发了以镍-铬为主体的防护装饰镀层.镍-铬体系防护作用的基础是电     

S32101双相不锈钢焊接接头晶间腐蚀试验不合格原因

为探究S32101双相不锈钢焊接后接头晶间腐蚀试验不合格的原因,对晶间腐蚀试验不合格的焊接接头进行了金相检验、X射线光电子能谱(XPS)分析和铁素体含量测试。结果表明:晶间腐蚀试验不合格的原因是材料存在化学成分偏析,造成铬的质量分数偏低,且焊接过程中在晶界处析出碳化铬,形成贫铬区,导致材料的抗晶间腐蚀能力降低。另外,显微组织中的铁素体含量偏低,也增加了贫铬区形成的可能性,进一步降低了抗晶间腐蚀能力。     

热力学计算在高氮奥氏体不锈钢研究中的应用

采用Thermo-Calc软件,计算了碳、铬、锰、镍元素和压力因素对22Cr高氮奥氏体不锈钢氮溶解度、凝固过程中相转变以及析出相的影响,并对设计的新型高氮奥氏体不锈钢组织及析出相进行了研究。结果表明:铬元素主要增加液态钢的氮溶解度,增加0.1%(质量分数)的碳即能显著增大奥氏体不锈钢在高温凝固时的最小氮溶解度。锰元素既增加液态钢中的饱和氮溶解度,又增加凝固初期的最小氮溶解度。适当的锰含量能扩大并稳定奥氏体相区,避免"铁素体阱"的出现。少量的镍含量既增加奥氏体不锈钢高温凝固时的最小氮溶解度,缩小高温δ铁素体存在的温度区间,也能使钢在室温下有完全的奥氏体组织。加压冶炼能有效促进氮溶解度。新型高氮奥氏体不锈钢的析出相主要为Cr23C6,Cr2N。采用热力学计算工具可以对高氮奥氏体不锈钢的冶炼、组织控制、热处理和热加工提供科学的指导。     

脉冲单电源铬镍共渗层耐酸腐蚀性研究

采用脉冲单电源等离子渗金属技术,在Q195钢表面进行铬镍共渗工艺。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析了铬镍共渗层的表面相组成、表面微观形貌和表面成分。采用电化学测量仪测定铬镍共渗层分别在1mol/L H2SO4、1mol/L HNO3溶液中的极化曲线,研究其腐蚀形貌,并与未处理的Q195钢试样进行对比分析。结果表明,铬镍共渗层的主要相成分为Fe-Cr-Ni固溶体;铬镍共渗层的表面呈上凸的胞状组织,排列致密;表面成分的相对含量为Cr 16.14%、Ni 48.16%、Fe 35.7%(质量分数)。在HNO3溶液中,未处理的Q195钢试样表面为严重的面腐蚀,铬镍共渗层表面几乎未被腐蚀,后者比前者的耐蚀性提高了658倍;在H2SO4溶液中,未处理的Q195钢试样表面为严重的点蚀,而铬镍共渗层表面状态良好,后者比前者的耐蚀性提高了90倍。铬镍共渗层耐硝酸腐蚀性能优于耐硫酸腐蚀性能。     

镍基喷焊材料的耐蚀性研究

研究了化学成分对喷焊材料综合耐蚀性能的影响规律，发现铁的掺入对喷焊层的耐蚀性有不利的影响；铬含量在７％￣１０％内，材料的抗点蚀效果好，过高过低均不佳；铜、钼元素对改善材料抗点蚀性有一定的作用；材料晶间腐蚀敏感性与含碳量关系密切、碳量增加，铬碳化合物在晶界析出较多，贫铬程度加重，晶闸腐蚀敏感性增加。     

原料配比对多孔MgO/Fe-Cr-Ni复合材料性能的影响

铁铬镍合金具有良好的高温强韧性和抗蠕变性,广泛应用于航空发动机、工业燃气轮机等设备中。利用原位合成和无压烧结工艺制备nano-MgO(34.9%)/Fe-Cr-Ni(质量分数,下同),micro-MgO(34.9%)/Fe-Cr-Ni,micro-MgO(25.7%)/Fe-Cr-Ni,micro-MgO(17.0%)/Fe-Cr-Ni 4种多孔复合材料。采用DTA,XRD和SEM等测试方法,研究不同MgO晶粒大小和含量对多孔金属基复合材料的常温和高温抗弯强度、高温抗氧化性能的影响。结果表明,在相同的烧结工艺条件下,不同原始粉末引起不同的反应热焓,导致烧结后得到的试样具有不同的气孔率和相组成。制备出的多孔复合材料主要由Cr_0.7Fe_0.36Ni_2.9,Cr-Fe固溶体的金属基体和MgO陶瓷增强相组成。当温度从室温升至1000℃左右,4种复合材料的抗弯强度值均随着温度的升高而降低,但其抗氧化性能优异。在4种多孔复合材料中,多孔nano-MgO(34.9%)/Fe-Cr-Ni复合材料的高温抗氧化能力优于其他3种多孔复合材料。     

Design of lead-free candidate alloys for low-temperature soldering applications based on the hypoeutectic Sn–6.5Zn alloy

The coupling effect of both minor alloying addition and reducing the amount of Zn phase have been proposed as an important strategy to improve the integrity and reliability of eutectic Sn–9Zn solder joints. In this work, the changes in microstructures, thermal behaviors and mechanical properties associated with the alloying of Ni and Sb to eutectic Sn–Zn after reducing the amount of Zn phase were explored. Thermal analysis confirmed that Ni and Sb additions being effective in reducing the amount of undercooling, while the melting temperature and pasty range remained at the hypoeutectic Sn–6.5Zn level. The resulting ultimate (UTS), yield tensile strength (YS) and elongation (El) of Sn–6.5Zn–0.5Ni and Sn–6.5Zn–0.5Sb alloys were experimentally determined and compared with the corresponding results of plain Sn–6.5Zn solder alloy. It was found that the Sn–6.5Zn–0.5Ni and Sn–6.5Zn–0.5Sb alloys examined comply with the compromise between high mechanical strength and ductility. Microstructural analysis revealed that the origin of change in mechanical properties was attributed to the enhanced solid solution effect of Sb and the flower shaped (Ni, Zn)₃Sn₄ intermetallics (IMC) phase produced by Ni addition. The Sn–6.5Zn–0.5Sb alloy has the highest UTS and appropriate ductility of all alloys examined. This finding indicates the capability of newly developed ternary solder alloys to serve a much wider array of value-added applications.     

真空退火对原位Al2O3/Fe-Cr-Ni增强复合材料性能的影响

铁铬镍合金具有良好的高温强韧性和抗蠕变性,被广泛应用于制造航空发动机、工业燃气轮机等设备。利用原位合成和热压烧结工艺制备Al2O3/Fe-Cr-Ni复合材料。为减少脆性相对复合材料性能的影响,将热压烧结试样在1000℃下真空保温2h后退火。采用XRD和SEM等测试方法,研究热处理后Al2O3/Fe-Cr-Ni复合材料的微观结构和常温力学性能。结果表明:Al2O3/Fe-Cr-Ni复合材料主要由Fe-Cr-Ni合金相、Fe-Cr相和Al2O3陶瓷增强相组成。热压烧结试样的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为4.16GPa、298.31MPa和8.04MPa·m1/2。经1000℃高温热处理后,复合材料中Fe-Cr相发生奥氏体转变和合金基体晶粒长大,导致硬度下降至2.98GPa。Fe-Cr-Ni合金基体中韧性相含量和基体连续性增加,使该复合材料的抗弯强度和断裂韧度明显上升,其值分别为459.33MPa和12.81MPa·m1/2。     

Ni（OH）2水热氢还原制备超细Ni粉

采用ＮｉＳＯ４加过量碱制取的Ｎｉ（ＯＨ）２水浆（ｐＨ１２－１３），经氢还原￣３０ｍｉｎ制得平均粒度２０ｎｍ以下的Ｎｉ粉。碱是否过量对Ｎｉ粉粒度影响较大；催化剂和温度对反应速度也有较大影响。氢还原反应机制不是液相中的Ｎｉ离子还原，而昌Ｎｉ（ＯＨ）２固体微粒与活性氢之间的反应。     

基体组织结构对离子镀不锈钢膜组织的影响

应用ＸＴＥＭ技术及ＸＲＤ观察了不同基体材料表面上离子镀１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢膜的生长形貌及相结构,结果表明不同结构的基体材料膜层组织结构有重要影响,在低碳钢表面首先形成单相ｂｃｃ结构,而在奥氏在不锈钢表面则先形成ｆｃｃ结构。随膜层厚度的增加,两者都变成ｆｃｃ＋ｂｃｃ双相结构。     

碳包Ni纳米晶的形成及其特性

用直流碳弧法制备出碳包Ni金属纳米晶.在石墨阳极复合棒中掺入不同组份的Ni，研究其对碳包Ni纳米晶，富勒烯等碳微团特性的影响结果表明：碳包Ni纳米晶含Ni和石墨，不含碳化物和氧化物；纳米品数量随Ni增加而增加．而纳米晶的粒径出现极值；Ni催化碳微团石墨化并使C60／70产率下降；碳包Ni金属纳米晶单位质量的饱和磁化强度随Ni的增加而增加     

等离子喷涂TiC-N i-M o 金属陶瓷涂层 成分对组织与性能影响的研究

用XRD 和带能谱仪的SEM 等手段研究了两种不同成分配比的等离子喷涂TiC-Ni-Mo 金属陶瓷涂层的组织结构与性能; 提出在等离子喷涂的金属陶瓷涂层中, 硬质相与粘结相之间存 在通过Mo 扩散固溶实现的扩散结合机制, 由此而在TiC 颗粒周围形成(Ti、Mo )C 固溶体包复结 构; 适当控制这种包覆结构的厚度可以增加硬质相与粘结相之间的结合力和涂层的结合强度。研 究结果表明, 喷涂混合粉粒中,Ni 与TiC 的重量配比为1∶1 时比5∶3 时所形成涂层的硬度和结 合强度更高。     

Ni在球墨铸铁中的行为及作用

采用电子探针、图像处理和差热分析仪等测定观察了Ｎｉ在球铁中的偏析分布特性，研究分析了Ｎｉ对铸态态球铁组成比例，Ｆｅ－Ｃ－Ｓｉ平衡相图Ｍｓ点和贝氏体转变动力学的影响及其机制，结果表明：Ｎｉ在球铁中呈连续负偏析，其加入可以改变铸态球铁中各组成相的比例，使得Ｍｓ点降低，奥氏体稳定性增加，等温转变过程中，贝氏体转变速度减慢。     

云母填充聚丙烯的界面和力学性质的研究

研究了云母填充聚丙烯体系,通过云母的不同表面处理改变填料的表面性质,以及添加接枝改性聚丙烯作为界面改性剂,考察了不同的界面状况对体系加工流动性以及材料力学性能的影响。实验结果表明,有机偶联剂等表面处理剂有助于填料的分散。带有机长链的处理剂可明显降低体系的熔体粘度,但力学性能未提高,表现出界面润滑效应。硅烷偶联剂处理的云母与聚丙烯熔体的加工混合能接近于未处理体系,但熔混后压制的试样抗张强度显著提高,表现出界面“偶联”效应。添加少量的马来酸酐接枝聚丙烯,与带氨基的硅烷偶联剂相配合,可使填充聚丙烯的抗张强度和断裂伸长都大大提高,表现出界面的强偶联作用。     

Effect of nickel on the microstructure and mechanical property of die-cast Al–Mg–Si–Mn alloy

The effect of nickel on the microstructure and mechanical properties of a die-cast Al–Mg–Si–Mn alloy has been investigated. The results show that the presence of Ni in the alloy promotes the formation of Ni-rich intermetallics. These occur consistently during solidification in the die-cast Al–Mg–Si–Mn alloy across different levels of Ni content. The Ni-rich intermetallics exhibit dendritic morphology during the primary solidification and lamellar morphology during the eutectic solidification stage. Ni was found to be always associated with iron forming AlFeMnSiNi intermetallics, and no Al₃Ni intermetallic was observed when Ni concentrations were up to 2.06 wt% in the alloy. Although with different morphologies, the Ni-rich intermetallics were identified as the same AlFeMnSiNi phase bearing a typical composition of Al_[100–140](Fe,Mn)_[2–7]SiNi_[4–9]. With increasing Ni content, the spacing of the α-Al–Mg₂Si eutectic phase was enlarged in the Al–Mg–Si–Mn alloy. The addition of Ni to the alloy resulted in a slight increase in the yield strength, but a significant decrease in the elongation. The ultimate tensile strength (UTS) increased slightly from 300 to 320 MPa when a small amount (e.g. 0.16 wt%) of Ni was added to the alloy, but further increase of the Ni content resulted in a decrease of the UTS.