碳化物对铌基多相合金力学性能和组织结构的影响

采用纳米压痕和原子力显微镜对Nb-21Ti-4C-x Al(x:0,5,10,15 at%,下同)、Nb-35Ti-4C及Nb-25Ti-8C合金Nbss、(Nb,Ti)C、Nb3Al及相界面的力学性能和变形行为进行了研究。研究表明:Ti、Al元素合金化能有效提高Nbss的硬度,且Al强化效果优于Ti;高硬度的碳化物、Nb3Al与Nbss界面结合良好是理想的增强相。热处理后(Nb,Ti)C内部析出二次Nbss,改善了碳化物的变形行为,提高了韧性;热处理后Nbss内部组织均匀化及位错密度降低导致Nbss硬度下降。Ti、Al、C原子含量变化及热处理对Nbss的弹性模量影响不大。     

机械合金化高氮钢粉末烧结的正交优化和数值模型

对机械合金化0Cr17Mn11Mo3N高氮钢粉末进行烧结,通过正交试验研究了烧结温度、保温时间、氮分压等工艺参数对烧结性能的影响,并进一步利用多元线性回归方法建立了主要烧结性能指标的参数控制数值模型。研究表明:烧结温度和氮分压对烧结氮含量和相对密度的影响非常显著,而保温时间所起的作用很小。综合考虑确定了最佳烧结工艺为温度1260℃,保温时间120 min,氮分压0.1 MPa。针对烧结氮含量和相对密度所建立的与之相适应的多元回归数值方程拟合优度高,准确可靠,为烧结工艺的深入优化和烧结性能的精确预测提供了理论指导。     

碳对铌合金组织结构的影响

利用真空非自耗电弧炉制备了较大成分范围的Nb-Ti-C合金,研究Ti、C含量变化对Nb-Ti-C合金组织结构和组成相点阵常数的影响。研究表明:合金凝固组织由Nbss和(Nb,Ti)C构成,且Nb-9Ti-8C和Nb-14Ti-12C合金存在Nb2C相,Nbss与(Nb,Ti)C两相具有洁净的界面。Nbss在C含量较低(4 at%)的合金中作为初生相析出,在C含量较高(8 at%~16 at%)的合金中做为二次结晶相析出,初生和次生的Nbss均呈枝晶或树枝晶生长,且在C含量一定时其枝晶尺寸随Ti含量的增加而增大。XRD和透射分析表明(Nb,Ti)C处于明显的C缺乏状态,C原子缺失引起fcc(Nb,Ti)C主衍射斑点之间出现衍射强度较弱的条状新斑点。Nb-21Ti-4C合金(Nb,Ti)C中C原子与金属原子的实际比值为0.65,并且(Nb,Ti)C中C原子缺失程度随Ti含量增加而增大。     

铁基纳米晶软磁合金研究进展及应用展望

铁基纳米晶软磁合金因其独特的非晶/纳米晶双相结构而具有高饱和磁感和高磁导率，表现出优异的软磁性能，它的开发是软磁合金研究的一大突破性进展。本文以铁基纳米晶软磁合金的开发制备-结构-性能机理之间的关系为主线，首先回顾了铁基软磁合金的研究历程和具有代表性的铁基纳米晶软磁合金的开发研究过程及其主要性能指标，随后介绍了铁基纳米晶软磁合金的几种主要的晶化机理模型、软磁机理和耐腐蚀性能研究进展，最后对铁基纳米晶软磁合金在电力、电子信息领域的未来开发与应用进行了展望。     

碳化物及粉末冶金工艺对Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金弯曲强度的影响

采用X射线衍射仪、扫描电镜和万能试验机对机械合金化与热压烧结相结合的粉末冶金工艺制备的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-(0,5) C合金的相组成、微观组织结构和三点弯曲行为进行了研究,分析了组织结构和碳化物引入对合金弯曲强度的影响规律。结果表明:Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金由单一Nbss相构成,Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C合金由Nbss和(Nb,Ti) C两相构成;随着球磨时间的增加,Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-(0,5) C合金中Nbss和(Nb,Ti) C相的尺寸均得到细化,并且引入碳化物合金的Nbss晶粒更为细小; Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-(0,5) C合金的弯曲强度随着Nbss晶粒细化和强化相弥散化而得到提高;韧性的Nbss以穿晶解理方式断裂并导致其表面形成明显的解理台阶和撕裂棱,脆性碳化物以光滑拔出的穿晶断裂为主并因与基体的力学错配度差异而引起二次裂纹,Nbss晶粒细化和碳化物弥散化引起裂纹偏转和裂纹桥联有助于提高合金的弯曲强度。     

Al含量对Nb-Ti-C合金组织的影响

利用真空非自耗电弧炉制备了不同Al含量的Nb-21Ti-4C(βNb-Ti)合金,研究了Al元素含量变化对Nb-21Ti-4C合金组织和晶格常数的影响。研究表明:铸态条件下合金由枝晶生长的Nb基固溶体(Nbss),碳化物((Nb,Ti)C),Nb3Al和枝晶间Nbss/MC共晶组织构成;Al元素部分固溶进入Nbss和MC中,随着Al含量增加,以Nb3Al相生长在Nbss内部。Al元素含量增加,使得Nbss枝晶先变大后变小。1100℃,24h热处理后,Nbss内部析出针状或片状碳化物和Nb3Al,导致Nbss晶格常数增大;枝晶间碳化物内部Nbss进一步长大,Nb原子的析出和Al元素固溶含量变化导致碳化物晶格常数改变。     

热处理对Nb-35Ti-4C合金微观组织和力学行为的影响

采用XRD、SEM和XRD对Nb-35Ti-4C合金热处理前后的相组成、界面结构、组织演变及力学行为进行研究。结果表明:热处理前后合金均由Nbss和(Nb,Ti)C构成。热处理过程中Nbss内部析出长条状的二次(Nb,Ti)C;(Nb,Ti)C内则析出长条状的二次Nbss。二次Nbss依附于fcc(Nb,Ti)C的密排面(111)面形核,与母相(Nb,Ti)C满足(N-W)位相关系:[011]_((Nb,Ti)C)//[001]_(Nbss), (111)_((Nb,Ti)C)//(110)_(Nbss)。碳化物与Nbss具有洁净良好的界面结合。热处理后单相(Nb,Ti)C变为(Nb,Ti)C+二次Nbss的共析组织。纳米压痕测试表明共析组织转变降低了碳化物的脆性,提高了合金的韧性。     

合金元素对Nb-Ti-Al-C合金氧化行为的影响

利用真空非自耗电弧炉制备不同Al含量的Nb-25Ti-8C合金,研究Nb-Ti-Al-C合金的组织结构及其高温氧化行为。研究表明,Nb-25Ti-8C-(0,5,10)Al合金由Nbss和(Nb,Ti)C两相构成;Nb-25Ti-8C-15Al合金由Nbss、(Nb,Ti)C和Nb3Al三相构成。800~1000℃氧化过程中,合金氧化膜为由Nb2O5,Ti O2,Al2O3,Nb O2及Ti Nb2O7多种氧化物构成的混合氧化膜。Ti、Al活性元素可优先与氧发生选择性氧化,抑制氧化物Nb2O5生成,提高氧化膜致密度和合金抗氧化性,并且氧化温度越高,Al元素改善铌合金抗氧化性能效果越明显。Nb-25Ti-8C合金800℃氧化时表现出良好的抗氧化性能,1000℃氧化时Nb-25Ti-8C-x Al合金的抗氧化性能明显优于C-103。随氧化温度升高,氧化膜中Nb2O5含量增加,导致氧化膜与合金基体的内应力增大,引起外层氧化膜脱落。碳化物中C元素以CO2形式挥发导致氧化层表面形成氧化空洞。     

铁路罐车清洗设施方案选择

铁路罐车是运输液体物料的重要工具,罐车在换装物料或检修前均需进行内部清洗。罐车清洗技术的选择,首先应满足清洁生产要求,减少污染排放,减轻人员劳动强度;然后综合考虑洗车效率、洗车成本和检维修难易程度等因素。     

粉末冶金碳化物强化铌合金组织演变及其力学行为

采用机械球磨与热压烧结相结合的粉末冶金法对不同球磨时间Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C合金的粉末变形行为,微观组织结构和力学行为进行研究。结果表明:随着球磨时间的增加,Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C复合粉末中的块状金属颗粒首先变形为片状后在碰撞挤压作用下破碎成絮状,TiC粉末均匀的分布于片状金属粉末表面;Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C合金由Nbss和(Nb,Ti)C两相构成,各合金碳化物体积分数均为11%左右,Ti元素主要分布于Nbss晶界和碳化物内,Al、Cr、V元素主要分布于Nbss晶粒内,Nbss和(Nb,Ti)C相尺寸均随球磨时间增加而尺寸减小;Nbss晶粒细化及强化相碳化物弥散化导致合金的室温压缩力学性能和塑性变形能力显著提高,压缩变形后合金Nbss与碳化物具有良好的界面结合能力,但是碳化物内部存在明显的近似平行分布的裂纹;数据对比表明,粉末冶金法制备Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C合金的力学性能优于电弧熔炼法。