金属退火硬化现象及机理的研究进展

通常金属进行退火时都会发生软化现象,而对于一些特殊的金属或者合金,将出现退火硬化的反常现象。对纯金属、铜合金、镍钨合金、锌铝合金和铝合金等体系中退火硬化现象及机理进行了总结与分析。铝钪、铝镱和铝锆系合金中存在铸态直接退火硬化现象,而其它合金体系需要进行冷变形才会出现退火硬化现象。退火硬化的机理主要包括:晶界溶质偏析、晶界弛豫、第二相颗粒的晶界钉扎、位错源限制硬化、溶质偏析对孪晶边界迁移或位错滑动的钉扎效应、退火孪晶、第二相纳米粒子强化等。     

二次横磁场热处理对Fe75.5Si12.9B7Cu1Nb1.8V1.4Co0.4纳米晶磁芯恒电感的影响

采用单辊熔融旋淬工艺制备了Fe_(75.5)Si_(12.9)B_7Cu_1Nb_(1.8)V_(1.4)Co_(0.4)非晶合金薄带,分析了二次横磁场热处理对铁基纳米晶磁芯电感的电感值的影响。结果表明,二次横磁场热处理工艺可以显著改善纳米晶磁芯的恒导磁特性,经过热处理后,纳米晶磁芯电感的电感值在较宽频率范围内保持稳定;在380～510℃对磁芯进行二次横磁场退火,磁芯电感的电感值随着退火温度的升高呈现先增大后减小的趋势;在20～100 A的外加直流电流下,磁芯电感的电感值稳定性随着电流的增大呈现先增大后减小的趋势。控制变量法试验分析得出影响磁芯恒导磁特性的主要因素是二次退火温度和外加的磁场强度,最佳热处理工艺为:二次退火温度410℃,保温时间120 min,外加直流电流60 A。     

堇青石-铁氧体基红外辐射非晶节能涂层的制备与性能

采用等离子喷涂技术在普碳钢表面制备堇青石-铁氧体基红外辐射非晶节能涂层。采用扫描电镜、X射线衍射分析复合红外粉末及其涂层的形貌、物相组成与结构,采用红外光谱仪测定涂层的辐射率,采用划痕法测定涂层与基体的结合力,采用水冷法检测涂层的抗热震性能。研究结果表明:在普碳钢表面制备的堇青石-铁氧体基红外辐射非晶涂层呈层状堆积结构,孔隙率低,与基体的结合力为一级,与传统刷涂工艺制备的涂层相比,等离子喷涂制备的涂层具有更优良的抗热震性能,且制备的红外辐射非晶涂层在3~5μm波段具有较高的红外辐射率,为0.8,在8~10μm波段更是高达0.94。     

热处理工艺对Fe75.5 Si12.9 B7 Cu1 Nb1.8 V1.4 Co0.4纳米晶合金高频软磁性能的影响

采用单辊熔融旋淬工艺制备了Fe_(75.5)Si_(12.9)B_7Cu_1Nb_(1.8)V_(1.4)Co_(0.4)非晶合金薄带,分析了合金的晶化保温时间(t)、最终退火温度(T_a)和横磁场强度(H)对纳米晶合金高频软磁性能的影响。结果表明,预选定T_a=550℃,当t为150 min时,有效磁导率(μ_e)最高、铁损P_(5/20k)(测试频率f=20 kHz,设定磁感B=0.5 T)和矫顽力(H_c)最低(f100 kHz),当f=1 kHz时,μ_e=80 900,H_c=3.17 A/m,P_(5/20k)=37.64 W/kg,T_a为530～610℃,对纳米晶合金进行真空普通退火,当T_a分别为550和610℃时,P_(5/20k)有两个谷值,分别为37.64和35.28 W/kg。对于某一特定T_a,随着电流强度I增加,P_(5/20k)呈现先下降再上升的趋势;对于某一特定I,P_(5/20k)在550和610℃均具有谷值。实验发现,当t=150℃,T_a=610℃,I=40 A时,磁芯获得最佳高频软磁性能(P_(5/20k)=20.26 W/kg,B_r=0.3 T)。     

盐浴渗氮处理对FeCrMnNiAl0.2Ti0.1高熵合金组织及性能的影响

采用盐浴渗氮的化学热处理方法对FeCrMnNiAl_0.2Ti_0.1高熵合金进行表面强化,主要工艺为预热+盐浴渗氮+氧化,研究渗氮温度对渗层和性能的影响。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪研究不同渗氮温度下高熵合金的组织结构和物相,利用显微硬度计和W-2000摩擦磨损试验机分别测量硬度和耐磨性。结果表明,经过盐浴渗氮后,高熵合金表面形成含氮化物和氧化物的复合渗层,渗氮层深度最高为27.1 μm,硬度最高可达1080.0 HV0.2。盐浴渗氮可以有效提高高熵合金的耐磨性,改善摩擦学行为,640 ℃渗氮试样的磨损率仅为0.025 mm³/(N·m),与铸态相比降低了约76.7%。     

氧化硅气凝胶对Al-4Cu-0.1Sn合金组织与性能的影响

采用铸造、冷轧和T6热处理制备了SiO₂气凝胶(SA)增强铝基复合材料。研究了SA含量对Al-4Cu-0.1Sn合金显微组织(铸态与冷轧T6态)与力学性能的影响。结果表明,SA能有效地加入到Al-4Cu-0.1Sn合金中,并以球状形式均匀的分布在晶粒内部。铸态下,随着SA含量的增加,合金的显微硬度呈上升趋势。当SA含量为0.02%时,合金平均硬度(HV)达到最高85,相对于未添加SA的合金提升了49%,但铸态下添加SA的合金拉伸性能略微下降;冷轧T6态下,当SA含量为0.02%时,合金硬度(HV)为138。随着SA增加,合金的屈服强度与抗拉强度先升高后降低,当SA含量为0.04%时,合金屈服强度达到320 MPa,抗拉强度达到401MPa,相比于未添加SA的合金提升了10.3%和10.7%。添加SA能够提高铸态Al-4Cu-0.1Sn合金硬度的机理是其细化了铸态合金的晶粒,并使晶界处第二相由粗大的骨骼状变成细小的非连续状。添加SA提高冷轧T6态强度的机理是细化了Al₂Cu相并消除了Al₇Cu₂Fe相。     

材料研究方法课程线上线下混合教学形成性评价设计与实践

以材料类核心课程材料研究方法为例,阐述形成性评价的重要性。通过基于线上线下混合模式的形成性评价机制设计与实践,以学生为中心,建立基于高素质应用型人才培养的形成性评价体系。     

纳米晶合金粉芯的超重力渗流制备及磁性能

为了探索粉芯的新制备工艺,以Fe73.5Cu₁Nb₃Si13.5B₉纳米晶合金铁芯为原料,使用机械破碎法制粉,并采用超重力渗流工艺制备了7种不同粒度配比的纳米晶合金粉芯,借助SEM、XRD、VSM分别对纳米晶粉末的形貌、结构和磁性能进行了表征,研究了粉末粒度配比对纳米晶合金粉芯的形貌、密度、有效磁导率、损耗及品质因数的影响。结果表明,机械破碎法制得的粉末虽带尖角,但矫顽力低,利用超重力渗流工艺制备的粉芯其粉末表面基本被树脂完全包覆。同时,通过适当的粉末粒度匹配,发现性能最佳粉芯的粉末粒度配比为:100~200目占60%,200~400目占20%,400~1 000目占20%。该种粉芯的密度为4.46 gcm³,在100~3 000 kHz频率范围内有效磁导率比较稳定,且在3 000 kHz时为28.2。当设定磁感应强度为20 mT,频率为500 kHz时,其损耗为99.1 W/kg。另外,根据实验结果可知,该工艺能够制备出频率在MHz以上具有较低损耗的粉芯。