硅含量对一种耐蚀合金组织与耐蚀性能的影响

设计并熔炼了不同硅含量的三种耐磨耐蚀合金30Ni-35Cr-6.5Mo-1Nb-0.25N-xSi(x=1、2、3)-Fe,分别命名为1Si、2Si、3Si合金,利用SEM、XRD、硬度测试以及电化学测试研究了三种合金的组织和性能。结果表明,三种合金均为双相结构,两相分别为γ相和σ-Cr₁₃Ni₅Si₂相,且随着硅含量的增加,σ-Cr₁₃Ni₅Si₂相所占的比例逐渐增加,合金的洛氏硬度也逐渐增大。动电位极化曲线以及电化学阻抗谱结果表明,3Si合金在10%H₂SO₄溶液中的耐蚀效果最优,而1Si合金的耐蚀性最差。合金硬度和耐蚀能力的提高主要得益于合金中σ相比例的增大。     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层组织及耐蚀性能研究

目的 研究Si含量对CoCrFeNi系高熵合金涂层组织、物相、显微硬度及耐蚀性能的影响.方法 通过激光熔覆技术在45钢基材上制备CoCrFeNiSix(x为物质的量之比,x=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金涂层,使用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、电化学工作站对涂层的显微组织、物相组成、显微硬度、耐蚀性能、腐蚀形貌进行分析研究.结果 CoCrFeNi高熵合金涂层为单一的fcc相,之后随着Si含量的提升,涂层向bcc相转变,当x=2.0时,全部转化为bcc相.涂层的微观组织以等轴晶与枝晶为主,当Si含量较少时,Si元素主要在晶界中偏析,随着Si含量的增加,过多的Si会固溶到晶粒内部.涂层的平均显微硬度随着Si含量的升高而增加,CoCrFeNiSi2.0可达到566.5HV0.5.在3.5％NaCl溶液中,涂层的腐蚀电位随Si含量的增加而变大,CoCrFeNiSi2.0较CoCrFeNiSi0.0的腐蚀电位正移约160 mV,腐蚀电流密度从1.17×10-6 A/cm2减小到6.06×10-7 A/cm2,耐蚀性提高.当Si含量较低时,涂层表面出现连续大面积腐蚀痕迹,随着Si含量的增加,表面腐蚀以点蚀为主.结论 在CoCrFeNi系高熵合金涂层中添加Si元素,可以促进bcc相的生成,提高涂层的显微硬度,同时可以有效抑制合金涂层的腐蚀倾向,以及减缓合金涂层的腐蚀速率,提高耐蚀性能.     

非晶Fe粉掺杂Al-12Si合金的高温压缩变形行为

为提高Al-12Si合金的热变形抗力,并探索非晶Fe粉掺杂对Al-12Si合金热压缩行为的影响和掺杂非晶Fe粉热压缩中的晶化温度等,采用连续挤压技术制备了掺杂10wt%非晶Fe粉与不掺杂非晶Fe粉的Al-12Si合金试样,对试样进行了不同温度和应变速率下的热压缩试验,分析了试样在热压缩中的组织转变,以及采用双曲正弦关系构建了试样的热流变应力方程。结果表明:非晶Fe掺杂试样在450 ℃及以下的热压缩时,Fe维持非晶态,500 ℃时,则已发生晶化;掺杂10wt%非晶Fe粉使Al-12Si合金的热抗变形能力显著提高,其热压缩激活能Q=211.29 kJ/mol,比未掺杂非晶Fe粉的Al-12Si合金试样高40.78 kJ/mol,且热压缩过程中存在动态回复和动态再结晶;利用双曲正弦关系构建试样的热流变应力方程为ε·=4.42×10¹⁴[sinh(0.016 6σ)]^6.13exp(-211 290/RT),线性回归系数高达0.99,即可为非晶Fe粉掺杂试样的热加工提供一定的理论指导。     

高锌Al-Zn-Cu合金中Zn的存在形式及其对力学性能的影响

采用熔铸法制备了Zn含量分别为12wt%、14wt%、16wt%和18wt%的4种高锌Al-Zn-Cu合金,并对合金的显微组织、相组成和力学性能进行了详细分析,重点探讨了合金中Zn的存在形式及其对力学性能的影响。结果表明,4种不同锌含量的合金均由花瓣状的α-Al枝晶和晶界相Al2Cu组成,尽管Zn含量的增加导致晶界Al2Cu相的数量增加以及α-Al枝晶的细化,但Zn主要以固溶形式存在于固溶体相α-Al中。Zn含量的增加显著提高Al-Zn-Cu合金的强度而明显降低塑性的主要原因可归于Zn对α-Al固溶体的固溶强化效应。Al-Zn-Cu合金的断裂由韧窝状断裂向解理断裂转变。     

快速凝固及Si元素对Mg-Al合金组织与腐蚀性能的影响

采用磁悬浮熔炼真空吸铸法制备了快速凝固态AZ91D合金,采用常规铸造法制备了普通铁模铸型浇注的不同成分的Mg-Al合金。通过OM、SEM、EDS及XRD等现代检测方法,分析了不同凝固条件下Mg-Al合金的组织形貌、相组成和腐蚀形貌,研究了冷却速度和元素微合金化对Mg-Al合金组织及腐蚀性能的影响。结果表明:磁悬浮真空吸铸快速凝固AZ91D合金的α-Mg枝晶明显细化,尺寸由200μm降到20μm左右。β-Mg17Al12相则沿晶界形成连续网状。添加微量Si元素,α-Mg枝晶尺寸略有下降,晶内出现汉字状的Mg2Si相,促进β相的网状化。加快冷却速率,增加Al含量,添加微量Si元素均能提高合金的耐蚀性能。铜模吸铸AZ91D合金的自腐蚀电位Ecorr比铸铁模铸AZ91D合金正移0.375V,自腐蚀电流降低了1个数量级。Mg12Al-0.7Si合金的Ecorr比Mg12Al合金的正移0.526V,自腐蚀电流密度比Mg12Al合金降低1个数量级,比AZ91D合金降低2个数量级。     

Si含量对轧制复合铝钢层状复合材料界面化合物组织形貌的影响

通过在铝中添加合金化元素Si,并对轧制复合铝合金/低碳钢双层复合材料进行不同温度和时间的退火,借助金相显微镜、扫描电镜和EDAX能谱仪,研究Si对轧制复合钢界面化合物生长行为的影响规律。结果表明,在Si含量为0.67wt%时,生成复合界面金属间化合物的临界温度达到615 ℃,此时Si对抑制界面化合物生成的效果最好;Si含量超过1.62wt%后,Si降低了Al-Si合金的熔点,使Al侧元素的扩散速率增加,促进了复合界面金属间化合物的长大,化合物的组成为τ₆ -Al₈Fe₂Si +τ₅ -Al_4.5FeSi +η-Al₅Fe₂。     

Cu含量和热处理工艺对Al-Si-Mg-Mn-xCu铸造铝合金显微组织和力学性能的影响（英文）

采用三维X射线显微镜、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及硬度测试系统研究Cu含量及热处理工艺对真空压铸Al-Si-Mg-Mn-xCu合金显微组织和力学性能的影响。研究发现,虽然Cu含量增加会提高铸锭中气孔的密度和尺寸,但是Cu添加将促进凝固过程中含Cu初生相(Q-Al₅Cu₂Mg₈Si₆和θ-Al₂Cu)的形成,从而提高合金性能。合金中形成5种不同结构的初生相,包括共晶Si、α-Al(Fe,Mn)Si、β-Mg₂Si、Q-Al₅Cu₂Mg₈Si₆和θ-Al₂Cu相。随着Cu含量增加,θ相的面积分数迅速增加,α-Al(Fe,Mn)Si相面积分数首先降低,随后缓慢增加,而Q相的变化趋势与α-Al(Fe,Mn)Si相相反。这些初生相在热处理过程中会出现不同的演变规律。在随后的时效处理过程中,Q’和θ’相的协同析出能显著提高合金的时效硬化潜力。     

Fe90-xNb8Zr2Bx(x=10,20)合金的热行为、结构及磁性能

采用单辊快淬法制备两种不同B含量的Fe_90-xNb₈Zr₂B_x(x=10, 20)非晶合金，在各自晶化峰值温度进行1 h的等温热处理得到相应的纳米晶合金。利用同步热分析仪(STA)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等研究了两种合金的热行为、结构及磁性能，并进行对比分析。结果表明：两种合金快淬态时均处于完全非晶态，两种非晶合金的差示扫描量热(DSC)曲线存在较大差别，低B含量的合金中没有观察到过冷液相区，而在高B含量的合金中观察到过冷液相区。两种合金具有明显不同的晶化过程，低B含量合金的晶化过程分为3个阶段，高B含量合金的晶化过程分为两个阶段。Fe₈₀Nb₈Zr₂B₁₀合金在晶化的第二个阶段获得相对较好的软磁性能。Fe₇₀Nb₈Zr₂B₂₀合金在晶化的第一个阶段获得相对较好的软磁性能。     

Si对Ni-Cr-Mo合金熔覆层高温耐腐蚀性能的影响

为研究Si含量对Ni-Cr-Mo系合金熔覆层耐高温腐蚀性能的影响，利用激光熔覆技术制备了4种不同Si含量的熔覆层。采用失重法测试了4种熔覆层在模拟垃圾发电腐蚀环境中多种温度下的耐腐蚀性能。通过对4种熔覆层在600及650℃下腐蚀产物的特性分析，发现Si的加入有助于腐蚀产物中富Cr氧化皮的稳定性。还可以通过“钉扎”作用提升富Cr氧化皮与基体的粘结性，从而有效提高熔覆层的耐腐蚀性能。但Si含量并非越多越好。当温度提升到600℃以上，含3%(质量分数，下同)Si的合金展现了最佳的耐腐蚀性能。这是由于含3%Si的合金腐蚀层中形成了一层保护性的SiO₂，有助于耐腐蚀性能的提升。而含1%Si的合金由于Si含量较低，含5%Si的合金由于Si的偏析严重，均未能形成有效的SiO₂保护层。     

Ti2Ni3Si/NiTi金属间化合物合金在H2SO4溶液中的腐蚀行为

利用激光熔炼材料制备技术,制得了由三元金属硅化物Ti2Ni3Si初生枝晶和枝晶间Ti2Ni3Si/Ti共晶组成的金属间化合物耐磨耐蚀合金;采用极化曲线、塔菲尔图(Tafel Plot)和交流阻抗(EIS)等技术,研究了合金在1 mol/L H2SO4溶液中的电化学腐蚀行为以及Ti含量对合金组织与耐蚀性的影响.结果表明:由于表面形成的稳定钝化膜及Ti2Ni3Si和NiTi的高化学稳定性,使合金在1 mol/L H2SO4溶液中具有优异的耐蚀性,且随着Ti含量的升高,合金的耐蚀性略有提高.     

碳含量对Al0.5Co0.5NiCrFe高熵合金涂层组织与性能的影响

使用氩弧熔覆制备不同碳含量Al_0.5Co_0.5NiCrFe高熵合金涂层,研究碳含量对Al_0.5Co_0.5NiCrFe高熵合金涂层组织与性能的影响。结果表明:碳加入后,高熵合金均由单一的FCC结构组成,并没有表征出其他物质,但根据高熵合金显微组织与能谱分析可以发现,高熵合金的枝晶间有碳铬化合物生成。高熵合金涂层的组织为典型的树枝晶结构,随着碳含量的增加,组织不断细化。随碳含量的增加,高熵合金涂层的硬度不断升高,当碳含量为4%时,硬度(383.2 HV0.5)和耐磨性均为最佳。随碳含量的不断增加,高熵合金的耐腐蚀性先增强后减弱,碳含量为2%时耐腐蚀性最佳。根据单位面积氧化增量,高熵合金的抗氧化性先增大后减小,当碳含量为2%时,抗氧化性最佳。     

La-Ce混合稀土对Mg-Al-Mn合金力学性能及耐蚀性能的影响

研究了La-Ce混合稀土对Mg-Al-Mn合金组织形貌、力学性能及耐蚀性的影响。采用T-1200CB坩埚炉冶炼稀土含量(质量分数)分别为4.63%、5.81%、6.18%的Mg-Al-Mn合金。在箱式电阻炉中对研究试样进行430 ℃保温24 h的固溶处理,然后进行200 ℃保温24 h时效处理。对不同热处理状态的试样进行组织观察,对固溶时效后的试样进行拉伸、硬度及盐雾腐蚀试验,从而分析La-Ce混合稀土对Mg-Al-Mn合金显微组织、力学性能及耐蚀性的影响。研究表明,随着合金中的La-Ce混合稀土含量的增加,Mg₁₇Al₁₂相逐渐被Al₄(La, Ce)相代替;硬度、抗拉强度和伸长率都逐渐减小,力学性能下降;合金的腐蚀速率逐渐下降,耐蚀性提高。     

铸态Ti-20Zr-10Nb-xMo合金的微观组织和耐腐蚀性能

采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、硬度测试、压缩试验和电化学工作站等研究了Mo含量对Ti-20Zr-10Nb-xMo(x=0,3,6,9,wt%)合金相结构、显微组织、力学性能以及电化学腐蚀性能的影响。结果表明,随着Mo含量的增加,Ti-20Zr-10Nb-xMo合金的相结构发生了α′+β→α″+β→β的变化,平均晶粒尺寸亦随着Mo含量的增加而逐渐降低;当Mo含量为9%时,合金的平均晶粒尺寸约为45 μm。通过Mo的添加,合金的抗压强度和屈服强度呈现先降低后升高的趋势,而显微硬度则先增大后降低;当Mo含量为9%时,合金的抗压强度最大,为1610 MPa,压缩应变为50.9%。未添加Mo的试验合金的自腐蚀电流密度最小,为33.19 nA·cm^-2,R_p值最大,为1531.52 kΩ·cm²,其耐腐蚀性最好。     

Influences of Ca and Y Addition on the Microstructure and Corrosion Resistance of Vacuum Die-Cast AZ91 Alloy

The influences of Ca and Y additions on the microstructure and corrosion resistance of vacuum die-cast AZ91 alloys were investigated by optical microscope,electron scanning microscope,weight-loss test,and electrochemical corrosion experiment.The results indicate that the Ca or Ca and Y additions refined the microstructure and decreased the amount of Mg17Al12 phase on grain boundaries in the alloys.Meanwhile,the addition of Ca and Y led to the formation of network Al2 Ca phase and rod-like Al2 Y phase,improved the corrosion resistance of AZ91 magnesium alloy.Compared with AZ91 alloy,the corrosion rate of AZ91–1.5Ca–1.0Y alloy was decreased to 16.2%,and its corrosion current density was dropped by one order of magnitude after immersion in 3.5 wt% NaCl solution for 24 h.     

Comparative Study on Corrosion Behavior and Mechanism of As-Cast Mg-Zn-Y and Mg-Zn-Gd Alloys

Rare earth (RE) elements have large solid solubility in magnesium and are widely used to regulate the microstructure and property of advanced magnesium alloys. However, different kinds of RE elements have different effects on microstructure and property of the alloy. In this study, a Mg-Zn-Y alloy and a Mg-Zn-Gd alloy with alloying elements of the same atomic percentage were designed to clarify the effect of yttrium (Y) and gadolinium (Gd) on the corrosion behavior of as-cast MgZn₂Y_2.66 and MgZn₂Gd_2.66 alloys. The results show that the MgZn₂Y_2.66 alloy is mainly composed of α-Mg phase and long period stacking ordered (LPSO) phase, while MgZn₂Gd_2.66 alloy is mainly composed of α-Mg phase and (Mg, Gd)₃Zn phase (W phase). Generally speaking, the corrosion phenomena of the two alloys in 3.5 wt% NaCl solution are similar. In the early stages of exposure, the alloys underwent uniform corrosion at a relatively low corrosion rate. With prolonged exposure, localized corrosion became dominated and the corrosion rate was greatly increased. However, the corrosion rate of the MgZn₂Y_2.66 alloy, in terms of the corrosion current density, is about one order of magnitude lower than that of the MgZn₂Gd_2.66 alloy. The high corrosion resistance of the MgZn₂Y_2.66 alloy is mainly attributed to the presence of LPSO phase in form of continuous networks and the relatively high corrosion resistance of the corrosion product layer on the alloy.     

Cu含量对Al-2.5Mg-xCu-0.2Si合金微观组织和性能的影响

研究了Cu含量对Al-2.5Mg-x Cu-0.2Si合金微观组织和性能的影响。结果表明:由于形成Cu、Mg原子团簇,加入Cu的合金的显微硬度在时效初期有明显的快速硬化。随着时效时间的延长,由于S′相和GPB的形成使得合金的硬度再次提高,并达到硬度峰值。快速硬化的硬度值和峰值硬度值均随铜含量的增加而增加。铜含量增高,合金的抗拉强度和屈服强度增加明显,延伸率降低。含铜量增高,合金的抗晶间腐蚀能力变差。当Cu含量低于1.14%(质量分数,下同)时,合金具有良好的抗晶间腐蚀性能;但含铜2.10%的合金抗晶间腐蚀性能显著降低。实验结果表明:含铜量为1.14%的合金具有较好的机械性能和抗腐蚀能力。     

Fe_(50-x/2)Al_(50-x/2)Cr_x体系掺杂钨精矿粉激光烧结合金组织及性能研究

以Fe_(50-x/2)Al_(50-x/2)Cr_x(x=4,8,12,16)体系粉末为基体,掺杂1%(质量分数)的钨精矿粉末,压制成坯。利用激光引燃自蔓延烧结制备原位自生颗粒增强复合材料。采用OLYMPUS4000、XRD等微观组织结构表征手段及合金硬度、磨损性能等宏观力学性能及腐蚀性能测试方法,研究不同Cr粉含量对烧结合金组织及性能的影响。结果表明:烧结合金物相主要为Fe_3Al,Al_2O_3,AlCrFe_2,Cr_2O_3及硬质颗粒相W。当Cr含量为8%时,烧结合金内部针状组织细小致密,物相有较好的分散性;磨损率相对较低,为0.38 mg/mm~2。当Cr含量为12%时,烧结合金硬度最高,为11 450 MPa;自腐蚀电位最大,为327.643 mV;腐蚀电流密度最小,为1.044 m A·cm~(-2),腐蚀速率最低。