钴对Refractoloy 26合金显微组织的影响

本文较系统地研究了钴对Fe-Cr-Ni-Co 高温合金Refractoloy 26组织结构的影响。结果表明:降低合金含钴量,使γ′析出相的重量百分数和颗粒尺寸增大,而γ-γ′相的点阵错配度减小;使合金中析出的MC 碳化物稳定性降低,从而在时效过程中形成较多的M_(23)C_6和M_6C 碳化物,使析出的碳化物总量增加;在高钴合金中,M_(23)C_6碳化物不再存在,但有μ相析出。定量金相分析结果证明钴对孪晶形成的数量和形貌均有影响。     

稀磁合金中铁原子之间的相互作用

本文从稀金铁和稀铜铁合金中,找到了合金中相邻铁原子之间存在直接的交换的回旋电子电流现象,交换电子的德布罗意波长λ=4L,L 为合金中相邻两个铁原子间距,交换电子的动能为E=(h~2)/(2mλ~2(?))当E=K_BT_C 时,交换电子电流被热能K_BT_C 阻塞,合金丝的绝对热电势率降为零,相邻铁原子核之间失去共振状态,进一步的计算衷明,每个铁原子有磁矩2.34μ_B,而与铁的浓度无关,在O_K 附近,相邻铁原子之间的最大作用距离是10~(-6)～10~(-5)cm。     

B2相FeAl合金的电化学氢扩散行为

以铁粉和铝粉为原料,应用粉末冶金方法制备了B2相FeAl合金,采用电化学方法研究了B2相FeAl合金的电化学氢扩散行为。结果表明:制备所得B2相FeAl合金中的孔洞少而小,组织中出现类似于珠光体的黑白相间条状亚结构的偏析区域,且偏析区域的铝含量高于未偏析区域的;不同阴极充氢电流密度下的稳态氢扩散电流密度均略小于极限氢扩散电流密度;在B2相FeAl合金中氢的扩散通量、有效扩散系数、溶解度均随着阴极充氢电流密度的增加而增大;在阴极充氢电流的作用下,充氢端一侧合金表面的氢脱附反应速率常数远大于吸附反应速率常数,只有极少数的氢能够吸附到合金表面并渗入到合金中,说明在室温水汽环境下B2相FeAl合金氢脆的发生较为缓慢。     

超声波对AZ31B镁合金凝固组织和力学性能的影响

在铸造过程中引入超声场制备出了AZ31B镁合金铸锭,研究了超声波对镁合金凝固组织及轧制后性能的影响。结果表明:在铸造过程中施加超声场,能显著细化AZ31B镁合金铸锭的晶粒,其平均粒径由未加超声场时的250～350μm减小至120μm左右;施加超声场还能促进第二相的析出,强化基体相,提高材料的强度;将铸锭轧制成3.0 mm厚板材后镁合金的抗拉强度和屈服强度分别提高了18.6%和25.8%,而伸长率变化不明显。     

富铈混合稀土对Al-24%Si合金的变质效果及机理

采用富铈混合稀土对Al-24%Si合金进行了变质处理,用扫描电镜对合金的硅相形貌与尺寸进行了研究,分析了变质效果及机理。结果表明:富铈混合稀土对合金中初晶硅及共晶硅均有良好的变质效果,变质后初晶硅平均尺寸由100μm细化到50 μm左右,共晶硅细化成颗粒状或短杆状;初晶硅细化是通过稀土原子与氧原子反应生成稀土化合物(CeO_2),它成为硅非均匀形核核心,生成了大量硅晶晶核来实现的;共晶硅细化是通过硅相生长界面前沿形成很强的稀土原子富集层,造成成分过冷降低硅生长速度来实现的。     

Fe-W(Mo)-Co(Ni)时效硬化工具合金的组织

研究了一种Fe-W(Mo)-Co(Ni)时效工具合金中的相、组织及其在热处理时的变化。得出,合金可采用两种固溶处理,一种是从γ相和金属间化合物双相区淬火;另一种是从δ单相区淬火,获得高过饱和度的δ铁素体。这两种固溶方法都具有很高的时效硬化能力。合金双相区淬火后时效初期发生调幅分解,沿(110)_(?)面形成片状的W、Mo 原子的贫区与富区,产生第一步硬化。三角晶系的μ相从富W,Mo 区中析出,与基体保持共格,由此产生第二步硬化。     

热重分析仪TGA测定磁性材料的相转变

本文利用带有磁场的热重分析仪(M -TGA)对Fe3B合金中加入元素Nd造成的合金相转变和各相含量等进行研究。研究发现,在Fe3B合金中加入适量的稀土元素Nd将导致合金相组成由四角Fe3B(t-Fe3B)变为t-Fe3B和亚稳相Nd2 Fe2 3B3。与常规热分析仪器DTA相比,高灵敏的M -TGA可以更加清楚地观察到具有铁磁性转变的磁性材料相变过程     

SZA-4和ZIRLO锆合金在360℃含氧水环境中的腐蚀行为

通过动水循环高压釜回路,考察了国产新锆合金SZA-4(Zr-0.85n-0.25Nb-0.35Fe-0.1Cr-0.05Ge)和商用ZIRLO(Zr-1.0Nb-1.0Sn-0.1Fe)合金在含有约2.0 mg/L溶解氧的360℃/20.0 MPa高温高压水中的早期腐蚀行为,用透射电镜分析了两种合金基体和腐蚀30天后氧化膜的显微组织及成分分布。结果表明,SZA-4合金为完全再结晶晶粒和仅发生回复的等轴晶粒组成的"混晶"组织,主要含有富Nb的Zr(Fe,Cr)_2相及少量的Zr_3Fe相,而ZIRLO合金由均匀分布的短板条晶粒组成,主要以β-Nb和Zr(Nb,Fe)_2相为主。SZA-4合金在DO环境中的腐蚀增重明显低于商用ZIRLO合金,且随着时间的延长,增重差异逐渐增加。SZA-4合金的氧化膜厚度(1.0～1.2μm)明显低于ZIRLO合金(1.3～2.0μm),且含有较少的横向裂纹。SZA-4和ZIRLO合金中的第二相可延迟氧化并"镶嵌"至氧化膜外层等轴晶区,说明未充分氧化或溶解。SZA-4中的Cr能够更好地把Fe"束缚"在Zr(Fe,Cr)_2相中发生原位氧化,而ZIRLO合金中的Fe在Zr(Nb,Fe)_2相初始氧化时即扩散至周围氧化膜中,间接增加了Fe在氧化膜中的浓度。固溶原子Fe和Nb的不同可能是造成两种Zr合金早期腐蚀增重差异的主要原因。     

定向凝固Al-38.5%Cu合金中带状组织的形成机理

在温度梯度为260 K·cm~(-1)和凝固速率为1μm·s~(-1)条件下,对Al-38.5%Cu合金凝固组织中存在的Al_2Cu单相和Al/Al_2Cu共晶相交替生长带状组织的形成机理进行了研究。结果表明:带状组织的产生与合金定向凝固界面前沿的溶质分布有关,形成的原因是合金未达到稳态凝固,凝固速率和合金成分一直处于变化之中;在单相和共晶相的带状组织中,合金凝固速率在单相中随着界面前液相溶质含量的增加而逐渐减小,而在共晶相中随着界面前沿液相溶质含量的增加而逐渐增大。     

不同成分下铸态AlMoNbTaTiZr高熵合金显微组织的研究

通过非自耗真空电弧熔炼法制备 AlaMobNbcTadTiZr(a=1.5,0.5,0.25;b=0.5,0.25,0;c=0.5,0;d=0.5,0.75,1)高熵合金,研究合金元素含量、热力学参数、显微组织间的关系.结果表明,除了 Al1.5Mo0.5NbTa0.5TiZr合金由BCC相和富Al-Zr相组成外,其他AlaMobNbcTadTiZr合金由单相BCC固溶体相组成.铸态合金呈现典型的枝晶形貌,Al、Zr和Ti偏析于枝晶间,Mo、Ta和Nb偏析于枝晶干,合金成分变化对凝固过程元素分布的影响较小,但Al比Zr对富Al-Zr相析出的影响更为显著.在a,b,c和d数值减小的AlaMobNbcTadTiZr中,富Al-Zr相析出被抑制,枝晶组织逐渐粗化.Al1.5Mo0.5NbTa0.5TiZr合金因富Al-Zr相的析出使得显微硬度最高,可达650.0 HV0.3,Al0.25NbTa0.5TiZr合金的最低可达407.6HV0.3.     

Fe-Cr合金α'相分解及其粗化动力学的相场研究

通过建立Fe-Cr合金相分解的相场动力学模型,模拟了610 K时效温度下,初始Cr浓度分别为c_(Cr)=0.25、c_(Cr)=0.28和cCr=0.35(at.%)的合金中α'相的分解过程及动力学行为,得到该温度下富Cr的α'相微观组织演变图像。对α'相成分随时间变化的分析表明,该温度下的3种浓度的合金相分解机制均为失稳分解。对失稳分解的Fe-Cr合金而言,相同温度下α'相分解和粗化动力学随着初始Cr浓度增加而增大。     

添加铌和钽对TiMoZr合金变形机制和拉伸性能的影响

通过冷坩埚悬浮感应熔炼、轧制和固溶热处理制备Ti-8Mo-2Zr、Ti-8Mo-4Nb-2Zr和Ti-8Mo-4Nb-2Zr-2Ta(原子分数/%)钛合金,研究了铌和钽元素的添加对合金显微组织、拉伸性能和变形机制的影响。结果表明：3种合金的组成相均为单一β相,β相晶粒尺寸随着铌、铌+钽元素的添加逐步减小;Ti-8Mo-2Zr合金的变形机制以应力诱发α″马氏体相变和{332}孪生为主,而Ti-8Mo-4Nb-2Zr和Ti-8Mo-4Nb-2Zr-2Ta合金的变形机制以位错滑移为主;变形机制的转变导致合金强度的提高和塑性的降低,铌和钽元素添加产生的细晶强化和固溶强化效应进一步提高了合金的强度,Ti-8Mo-4Nb-2Zr-2Ta合金的抗拉强度高达970 MPa。     

B2有序铁铝化合物加锰后的价电子结构

利用透射电镜分析了加锰后B2有序铁铝化合物的微观结构,并运用固体经验电子理论探讨了微量元素锰加入后对B2有序铁铝化合物价电子结构的影响.结果表明:在B2有序结构中,锰原子占据Ⅱ亚点阵位置的倾向较大.微量锰加入铁铝B2有序结构使铁铝原子间最近邻位键强有所增加、铁铁原子间最近邻位键强有所减弱;微量锰的加入可增加合金的B2有序倾向.     

Ni_xAlTiCrFeCoCu高熵合金的显微组织与性能

利用真空电弧炉制备了Ni_xAlTiCrFeCoCu(x=0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0)高熵合金,研究了铸态合金的显微组织、压缩性能和耐腐蚀性能。结果表明:此高熵合金的显微组织主要由具有面心立方结构和体心立方结构的固溶体组成,有花瓣状α相、菊花状共晶组织、富铜的晶间组织和富镍相等;随着镍含量增加,花瓣状α相逐渐减少并消失(当x=2.0时),继而出现富镍相;除了NiAlTiCrFeCoCu合金外,其他5种成分合金的屈服强度都高于1.5GPa,抗压强度约为2GPa,压缩断口都为脆性断口;x=2.0时高熵合金在H_2SO_4溶液中的耐腐蚀性能最好;在NaCl溶液中,x=1.5,2.0,3.0时高熵合金的耐腐蚀性能均优于304不锈钢的。     

基于FLAPW算法屈服极限磁记忆信号特征的研究

磁记忆法可以有效判断铁磁性金属构件的应力集中区域。但是,目前铁磁性构件屈服极限处的磁记忆信号特征尚不明确,因此难以根据磁记忆信号对构件的使用寿命进行有效评估。根据电子自旋理论和洪德法则,建立了磁力学模型,分析了材料电子壳层的电荷密度、原子磁矩与磁记忆信号的关系,基于全势线性缀加平面波法(FLAPW),计算了铁磁性金属构件屈服极限前后系统能量、原子磁矩、电子自旋分布以及电荷密度的变化规律,分析了屈服极限前后的磁记忆信号特征。研究结果表明:铁磁性构件在屈服极限前,随着应力增加,电荷密度和原子磁矩减小,磁记忆信号与应力呈线性变化关系,具有很好的重复性;在屈服极限后,由于铁磁性金属构件的加工硬化能力减小,随着应力继续增加,电荷密度与原子磁矩增加,磁记忆信号出现反转特性。     

NiMoAlY合金的设计与抗氧化机制研究

针对含Cr的MCrAlY（M=Fe、Co、Ni）船用燃气轮机热端部件材料在潮湿海洋环境中与高腐蚀氯盐发生严重热腐蚀的问题,Mo有望替代Cr以提升材料的耐海洋环境热腐蚀性能及力学性能,但过量Mo易氧化形成挥发性金属氧化物从而破坏氧化膜的完整性。通过相图计算设计位于FCC_L12+BCC_B2+Ni5Y三相区的NiMoAlY及对照组NiCrAlY合金,探究微量Mo替换Cr对相组成和抗氧化性能的影响规律和作用机制。高温(750 ℃)氧化增重实验结果表明：添加少量Mo（原子分数0.5%）可促进BCC_B2相的形成,且加速其表面氧化物由θ-Al2O3向稳态α-Al2O3转变,有利于在长时服役中形成致密α-Al2O3氧化层,提升合金抗氧化性能;而添加原子分数2.5%的Mo则会使有序BCC_B2相转变为不利于抗氧化性能的BCC_A2相(富Mo)。结合理论计算和实验验证,可为具有特定结构及性能需求的材料成分设计提供有效指导。     

晶粒尺寸对TC4钛合金超塑性行为及变形机理的影响

研究了不同晶粒尺寸(2,8,18μm)T℃4钛合金在温度860～950℃和应变速率5×10-4～5×10-3S-1条件下的超塑性拉伸变形行为及组织演变,分析了晶粒尺寸对该合金超塑性变形行为及变形机理的影响.结果表明:在温度890℃、应变速率5×10-4S-1的变形条件下,细晶(2μm)合金超塑性变形的断后伸长率高达1 300%,而粗晶(18μm)合金的仅为450%;细晶(2～8μm)A金超塑性变形后,平均应变速率敏感指数m值在0.50左右,晶粒保持较好的等轴状,在α/α仅晶界、α晶内均未观察到明显的位错,在α/β晶界附近发现少量的位错;粗晶(18 μm)合金超塑性变形后,m值仅为0.30,晶粒等轴程度下降,在α/α晶界及α晶内均发现大量位错,且在α晶内发现亚晶.     

变质处理对Mg-8Zn-4Al—0．3Mn合金显微组织和力学性能的影响

研究了Al5TiB、RE对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn铸造镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,Mg-8Zn-4Al-0.3Mn铸造镁合金的显微组织主要由Mg相、φ(Al2Mg5Zn2)相和τ(Mg32(Al,Zn)49)相组成.加入Al5TiB、RE变质剂,合金晶界上三元相的形态由半连续网状改变为颗粒状,三元相的分布逐渐变得弥散而均匀,且可以显著细化合金的铸态组织,晶粒大小由120μm-130μm减少到30μm-50μm.随着Al5TiB、RE变质剂的加入,合金的常温及高温力学性能也有明显的提高.     

低弹性模量Ti-Nb-Zr合金的显微组织与力学性能

为了降低医用植入物材料的弹性模量,通过选取不同含量的铌和锆,采用真空非自耗电弧炉熔炼了四种成分的Ti-Nb-Zr合金:Ti30Nb7Zr(T1)、Ti30Nb13Zr(T2)、Ti40Nb7Zr(T3)和Ti40Nb13Zr(T4);对四种合金进行了锻造处理,然后在β相区进行固溶,对其固溶后的力学性能、显微组织进行了研究.结果表明:T1和T2合金是β相+α',相的两相组织,随着锆含量不同,α'相形貌及数量也各不相同;T3和T4合金是单-β相组织;四种合金的弹性模量均低于80 GPa,其中T2合金的弹性模量为58 GPa,与人体骨骼的弹性模量最为接近.     

喷射沉积Al-7Si-0.5Cu-0.5Mg热变形行为研究

亚共晶铝硅合金因具有轻质、耐腐蚀、高的比强度和优异力学性能等优点,被广泛应用于航空、航天、军事及汽车工业领域。利用喷射沉积技术制备亚共晶Al-7Si-0.5Cu-0.5Mg合金,通过高温压缩试验结合微观组织分析,研究温度和应变速率对沉积态亚共晶铝硅合金热变形行为的影响规律,最终确定沉积态合金优化的致密化工艺参数。研究发现,采用双曲线正弦函数建立的沉积态合金的本构方程,能够准确描述沉积态合金的流变行为。喷射沉积合金主要由Al相、Si相、Al_2Cu相和Mg_2Si相组成,硅相平均尺寸为8.5μm。当温度为300℃,随着应变速率由1s~(-1)减小至0.001s~(-1),合金的压缩应力由112.19 MPa减小至61.26 MPa。在应变速率为0.001s~(-1)下,随着变形温度由300℃升高至450℃,合金压缩流变应力由61.26 MPa减小至21.35 MPa。合金在低应变速率(0.001s~(-1))和相对较高的温度(450℃)下变形时,由于相对充足的变形时间和铝基体较高的软化程度,导致组织中硅相尺寸增大,不利于合金性能的提高。沉积态合金最佳的变形参数为变形温度400℃,应变速率0.01s~(-1)。