高熵合金(CoCrFeMnNi)/铜真空扩散连接的界面行为及接头性能研究

用固态扩散方法实现了CoCrFeMnNi高熵合金与铜在温度750~850℃下的良好连接,利用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、能谱(Energy disperse spectroscopy,EDS)分析、显微硬度测试及拉伸试验研究扩散反应温度对其界面反应行为和接头力学性能的影响,结合菲克扩散第二定律计算和分析Cu原子在高熵合金中的扩散系数。结果表明:Cu在高熵合金一侧的扩散速率大于高熵合金组元在Cu侧的扩散,随温度增加,高熵合金组元向Cu侧扩散时其在扩散区内原子浓度分布降低的程度按MnCrFeCoNi的顺序依次减小。理论计算表明,Cu在高熵合金中的平均扩散系数明显小于铜在不锈钢中的平均扩散系数。经扩散反应后,Cu/高熵合金界面附近均可形成FCC型固溶体组织的反应层,无金属间化合物产生。所有扩散连接接头拉伸后其断裂均发生在远离界面的铜侧,随扩散焊温度升高,其抗拉强度和应变有所降低,其中750℃时铜的抗拉强度与应变分别达到最大值224MPa和33%。     

稀土钇含量对B10铜合金组织和性能的影响

用中频真空感应炉制备了不同钇含量的B10铜合金,利用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机、维氏硬度计和电化学工作站等研究了稀土钇含量对合金显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:微量稀土钇可显著细化晶粒,提高合金的强度和硬度;随钇含量增加,合金的晶粒尺寸先减小后略有增大,强度和硬度先增大后略降低,塑性则变化不大;添加微量稀土钇后,腐蚀表面膜和B10铜合金基体的结合力增强,耐腐蚀性能得到提高;随稀土钇含量增加,合金的冲刷腐蚀速率先降低后略升高,电荷转移电阻Rt和氧化膜层电阻Rf均先增加后有所降低。     

氯离子杂质对304和316L奥氏体不锈钢在熔融硝酸盐中腐蚀行为的影响

采用恒温全浸腐蚀试验方法,研究了304和316L奥氏体不锈钢在565℃含不同质量分数（0,0.6%,1.0%,1.4%）氯离子杂质熔融硝酸盐（60%NaNO₃+40%KNO₃,质量分数）中的腐蚀行为。结果表明：在4种熔融硝酸盐中,304和316L不锈钢的腐蚀动力学曲线均呈抛物线型;随着氯离子含量增加,304和316L不锈钢的腐蚀速率均显著提升,腐蚀程度逐渐加重,腐蚀产物层在与基体结合处的裂纹增多,氯离子杂质通过活性氧化腐蚀作用加速了不锈钢腐蚀;与316L不锈钢相比,304不锈钢对氯离子杂质的腐蚀作用更敏感。     

奥氏体不锈钢低温气体渗碳后的表面组织、硬度与耐蚀性能

为解决常规盐浴渗碳、等离子渗碳等低温渗碳工艺在提高奥氏体不锈钢硬度的同时会降低其耐蚀性能的问题,在LTCSS工艺的基础上,提出了兼顾硬度和耐腐蚀性能的低温气体渗碳工艺,并对304、316奥氏体不锈钢分别在470,500℃进行渗碳处理,研究了渗碳层的组织及耐蚀性能。结果表明:在470℃渗碳后,304、316不锈钢获得15~20μm的耐蚀强化层,硬度提高4~5倍,耐蚀性能未降低;但304不锈钢渗碳层的厚度、硬度及耐蚀性均不如316不锈钢渗碳层的。     

304、316不锈钢和Inconel 617镍基合金在硝酸熔盐中的腐蚀行为

将304、316不锈钢和Inconel 617镍基合金在565℃硝酸熔盐(60%NaNO_3+40%KNO_3,质量分数)中进行长时静态腐蚀试验,对比研究了3种材料的腐蚀动力学曲线以及表面腐蚀形貌、物相组成和微区成分。结果表明:3种材料均发生了氧化腐蚀,其中304和316不锈钢具有抛物线型的腐蚀动力学特征,而Inconel 617镍基合金在短暂质量增加之后出现了明显的腐蚀质量损失现象;Inconel 617镍基合金的耐腐蚀性能最好,304不锈钢的最差;在腐蚀初期,304、316不锈钢表面均形成了针状和片状腐蚀产物,随着腐蚀时间的延长,腐蚀产物转变为尖晶石结构,Inconel 617镍基合金表面的腐蚀产物呈颗粒状,随着腐蚀时间的延长,部分颗粒变大;304和316不锈钢表面均形成了以Fe_2O_3和(Fe,Cr)_3O_4为主的腐蚀产物层,Inconel 617镍基合金表面则形成了以NiO和CoO为主的腐蚀产物层。     

锰含量对生物医用Ti-29Nb-6Ta-5Zr合金显微组织与性能的影响

采用非自耗真空电弧炉熔炼了Ti-29Nb-6Ta-5Zr-xMn(x=0,1,2,4,质量分数/%)合金,并进行了固溶处理,研究了锰含量对该合金显微组织、力学性能及电化学腐蚀性能的影响。结果表明:试验合金的组织均为单一β等轴晶,其平均晶粒尺寸和晶格常数均随锰含量的增加而减小;试验合金的抗拉强度、屈服强度和硬度均随锰含量的增加而增大,当锰质量分数为4%时,抗拉强度、屈服强度和硬度均最大,分别为609 MPa,585 MPa,252 HV,比未添加锰的分别提高了75.2%,70.1%,58.4%;伸长率和弹性模量随锰含量的增加先减小后略有增大,但增大幅度并不大;添加质量分数为4%锰的试验合金的自腐蚀电位最高,腐蚀倾向最小。     

0Cr18Ni9Ti不锈钢表面渗锆合金层的耐腐蚀性能及抗高温氧化性能

采用双辉等离子渗金属技术在0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面制备渗锆合金层,然后将其分别置于在0.5mol·L-1 HCl溶液、3.5%NaCl溶液、0.5mol·L-1 NaOH溶液中进行电化学腐蚀试验,另在静态空气中进行了1 000~1 150℃的高温氧化试验,研究了渗锆合金层的耐腐蚀性能及抗高温氧化性能,并与不锈钢基体进行了对比。结果表明:在三种溶液中,不锈钢基体的相对腐蚀速率分别为渗锆合金层的24.43倍、2.44倍、1.90倍,不锈钢基体表面发生了较为严重的腐蚀,而渗锆合金层只出现了局部腐蚀坑,这是因为在腐蚀过程中其表面形成了一层致密的ZrO2钝化膜;不锈钢基体和渗锆合金层的氧化质量增加曲线都基本遵从抛物线规律;在1 150℃氧化20h后,不锈钢基体表面氧化严重,而渗锆合金层的表面形貌较好,存在少量孔洞,组织相对致密。     

机械合金化结合冷压烧结制备铜-锆合金的组织与性能

采用机械合金化结合冷压烧结的方法制备了不同锆含量的铜-锆合金,用X射线衍射仪和扫描电镜等对制备的复合粉体进行了表征,并研究了球磨时间、烧结温度和保温时间、锆含量等因素对合金电阻率、硬度及抗弯强度的影响.结果表明:随着球磨时间的延长,复合粉体的主衍射峰强度逐渐降低,而铜-锆金属间化合物的衍射峰强度逐渐增加,颗粒由片状转变为近球状,而烧结后制得合金的电阻率和硬度逐渐升高;提高烧结温度和保温时间可以使合金的导电性能提高,但硬度下降;随着锆含量的增加,合金的电阻率、硬度及抗弯强度均不断增加.     

铜镍合金铸铁的组织和耐碱腐蚀性能

设计了不同成分的铜镍合金铸铁,并用静态失重法测定其在室温浓碱液中的腐蚀速率,借助光学显微镜和X射线衍射仪分析了显微组织和相组成。结果表明:随着铜含量的增加,铜镍合金铸铁初生石墨周围的小片状石墨细化显著,而初生石墨先是细化,后又粗化并且数量增多;当铜超过一定含量时,合金铸铁中析出铜化合物或游离铜,并且这些新相成为活性阴极相,降低合金铸铁的耐碱腐蚀性能。在室温浓碱液的静态腐蚀条件下,铜质量分数为4.5%的铜镍合金铸铁耐腐蚀性能相对较好。     

烟气脱硝用尿素水解装置关键部件用候选材料的腐蚀行为

在模拟烟气脱硝的尿素水解环境中研究了尿素水解装置关键部件用候选材料316L不锈钢、316Lmod不锈钢、HR3C不锈钢、Inconel718合金和TC4合金的腐蚀行为。结果表明:316L与316Lmod不锈钢在腐蚀初期均出现不同程度的溶解腐蚀,腐蚀后期316L不锈钢的腐蚀产物沉积量增多,腐蚀产物出现大面积剥落,腐蚀过程以点蚀为主,而316Lmod不锈钢则以均匀腐蚀、腐蚀产物沉积为主;TC4合金、Inconel718合金与HR3C不锈钢均具有比316L和316Lmod不锈钢更好的耐蚀性能;TC4钛合金表面形成一层约3μm厚的致密钛氧化层,腐蚀过程中水热合成了Cr_2O_3和Fe_2O_3产物;Inconel718合金在腐蚀初期出现少量溶解腐蚀,后期以大量氧化物沉积为主;HR3C不锈钢在腐蚀初期发生了明显的晶间腐蚀,之后以腐蚀产物沉积为主。     

几种高温合金在超临界NaCl水溶液中的腐蚀行为对比

将P92耐热钢、304不锈钢、316L不锈钢以及TMS75镍基合金以挂片方式浸泡在超临界NaCl水溶液中进行腐蚀试验,通过分析氧化层的形貌、物相和成分,对其腐蚀行为进行了对比研究。结果表明:P92耐热钢的腐蚀速率最大,为20.37mm·a-1,304和316L不锈钢的腐蚀速率分别为6.27,2.74mm·a-1,TMS75镍基合金的腐蚀速率最小,为0.67mm·a-1;P92耐热钢表面氧化层存在大块状氧化皮,顶部存在320μm左右的氧化层;304不锈钢和316L不锈钢表面氧化层中存在少量的氧化皮,侧面不存在氧化层顶部存在很薄的氧化层;TMS75镍基合金的表面氧化层平整致密,侧面氧化层厚约为180μm,顶面氧化层厚约为120μm;所有试样的氧化层中均存在穿插于氧化层中的针状NaCl,它使P92耐热钢、304不锈钢和316L不锈钢的氧化层变得疏松、易脱落,但对TMS75镍基合金的氧化层影响较小。     

磷含量对化学沉积镍磷合金层组织和性能的影响

研究了磷含量对化学沉积镍磷合金层组织和性能的影响。研究结果表明:低磷镍磷合金层为晶态;沉积层为定向沉积;具有以密排面(111)平行于基体表面的择优取向;随着磷含量增加,其结构逐渐由微晶转变为非晶态,沉积层与基体表面无一定位向关系。当化学沉积镍磷合金层为晶态时,其显微硬度随磷含量的增加而提高,在微晶和非晶态时,显微硬度明显降低;晶态的化学沉积镍磷合金层的耐磨性比微晶和非晶态的耐磨性都优越。     

Ti2AlNb基合金等离子表面渗铬层组织结构对耐磨性能的影响

低硬度和较差的耐磨性制约了钛铝基合金在航空领域的应用。为了提高Ti2AlNb合金的表面硬度和耐磨性,采用双层辉光等离子表面合金化技术对Ti2AlNb合金表面进行渗Cr处理,并对其微观组织、扩散特性及显微硬度和耐磨性进行了分析测试。结果表明：经等离子渗铬处理后,可获得约25μm的合金层;渗层中Cr含量随渗层深度有显著变化且在高温条件下因各原子扩散能力的差异,以基体中Al和Nb量的变化为主,在渗层的不同区域形成不同的相,表层以含Cr2Nb的Laves相和Al8Cr5相为主,而在渗层和基体的交界处形成新的无序O相（Ti25.36Al18.44Nb）;渗层硬度值由外层的HV1125逐渐过渡到基体的HV432,渗层与基体的界面处由于无序O相的析出而硬度最低。渗Cr处理将合金的摩擦因数由原来的0.24降低到0.15,磨损率降低了60%以上。     

外加电势对304不锈钢在乙酸溶液中腐蚀磨损与重金属迁移行为的影响

探究不同外加电位条件下304不锈钢在体积分数为3%的乙酸溶液中的腐蚀磨损行为及重金属元素的迁移规律;对摩擦过程中不锈钢在3%的乙酸溶液中的电位进行极化扫描,根据得出的极化曲线在阴极和阳极区选定5个电位,考察在不同电位下304不锈钢摩擦因数及腐蚀电流随滑动时间的变化规律,并计算相应的磨损体积;通过磨痕形貌的观察,推测腐蚀磨损机制,并探讨腐蚀磨损过程中304不锈钢中重金属元素的迁移规律。实验结果表明:在阴极区,不锈钢仅受到纯机械磨损作用,随着表面的钝化膜不断去除,摩擦因数逐渐降低,磨损率相对较低;而在阳极区,不锈钢受到磨损与腐蚀的共同作用,摩擦因数逐渐升高,磨损量和极化电流不断增大,在外加电势达到1. 0 V时,不锈钢的磨损体积是OCP (-0.4 V)时的3倍,磨损机制转变为腐蚀磨损、磨粒磨损为主的混合作用机制;同时Cr和Ni 2种重金属元素的迁移量分别达到114、58μg/L。     

V含量对TaVN薄膜微观结构与摩擦学性能的影响*

为探讨V元素改善TaN薄膜摩擦学性能的机制,利用磁控溅射仪在304不锈钢基体上和单晶Si片制备不同V含量的 TaVN薄膜。使用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、表面综合性能测试仪表征和分析薄膜的结构及性能。结果表明：TaVN 薄膜为面心立方结构,不同V含量的TaVN薄膜均在（111）晶面呈现择优取向;随着V含量的增加,TaVN 薄膜（111）晶面出现向大角度偏移的现象;不同V含量的TaVN 薄膜在扫描电子显微镜下的表面光滑平整无孔隙,膜层与基体间界面清晰,截面呈明显的柱状晶结构;随着V含量的增加,TaVN 薄膜硬度先升高后降低,当TaV靶材中V原子分数为15%时,硬度最高;随着V含量的增加,摩擦因数降低,其原因是在摩擦的过程中,薄膜中的V元素氧化形成具有自润滑效果的Magnéli 相氧化物V2O5;随着V含量的增加,TaVN 薄膜磨损机制由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损转变为磨粒磨损和氧化磨损。     

热处理工艺对含铜钼1Cr13不锈钢性能的影响

研究了热处理工艺对含铜钼1Cr13马氏体不锈钢抗茵性、耐腐蚀性和硬度的影响.采用均匀设计法设计热处理工艺,并用回归方程分析了试验结果.结果表明:当1Cr13Cu3Mo钢经1 200℃×15 min固溶、550℃×1 h时效后,其硬度和抗菌率具有最大值,硬度达到40.6 HRC,抗菌率为100%;该钢在不同介质中的腐蚀速率随时间的增加而减小,最后趋零.     

304不锈钢在连多硫酸中的应力腐蚀研究

采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、扫描电镜断口分析以及金相显微组织分析等方法对304不锈钢连多硫酸应力腐蚀开裂(PSCC)行为进行了研究。研究结果表明,固溶态和敏化态304不锈钢都具有PSCC敏感性,并且随着连多硫酸浓度的增加,PSCC敏感性也随之增大;304不锈钢在连多硫酸中的应力腐蚀开裂属于沿晶开裂机制;敏化处理及Cl-的加入均会提高304不锈钢PSCC敏感性。     

喷丸处理对AISI304钢焊缝在NaCl水溶液中应力腐蚀行为的影响

对AISI304不锈钢氩弧焊缝表面进行了喷丸处理,通过光学显微镜和扫描电镜对材料表面及断口的微观组织进行了观察,用X射线应力衍射仪测试了喷丸处理前后试样的残余应力,并进行了在NaCl水溶液中的应力腐蚀试验。结果表明:喷丸处理前,AISI304不锈钢焊缝在NaCl溶液中具有明显的应力腐蚀开裂敏感性,应力腐蚀裂纹断口表现为脆性断裂,属于穿晶型裂纹;喷丸处理后表面获得了组织细化的硬化层,残余压应力有极大提高,有效地降低了不锈钢焊缝的应力腐蚀开裂倾向。     

304奥氏体不锈钢在酸性氯离子溶液中应力腐蚀性能的研究

采用慢应变速率拉伸实验研究了304奥氏体不锈钢在60℃时,不同氢离子浓度的NaCl溶液中的应力腐蚀性能。实验结果表明,随着氢离子浓度的增大,304不锈钢的应力腐蚀敏感性增强,但是当氢离子浓度达到一定程度时,应力腐蚀敏感性显著下降,这是由于当氢离子浓度过大时,均匀腐蚀的作用优先于应力腐蚀作用成为主导。在这种阳极溶解型应力腐蚀开裂中,氢和应力的交互作用增加了304不锈钢在酸性氯离子溶液中的应力腐蚀敏感性。     

稀土元素铒对Ni_(58)Ta_(36)Sn_6非晶合金耐腐蚀性能的影响

利用单辊甩带法制备了(Ni58Ta36Sn6)100-xErx(x=0,1,2,3,原子分数)非晶合金薄带,用失重法和室温动电位极化法研究了添加不同含量铒元素的非晶合金薄带在酸、碱、盐几种腐蚀介质中的耐腐蚀性能。结果表明:在HCl、H2SO4和NaOH溶液中,x=2的合金腐蚀速率最低;而在HNO3溶液中x=1的合金腐蚀速率最低;但是,在NaCl溶液中,随着铒含量的增加合金的腐蚀速率不断增大。