6013合金的力学性能及微观结构特点

70年代美国研制成功的6013合金在各种力学性能、加工性能和微观结构上有许许多优点,它是老牌2024的理想替代材料。     

Ti-B-N纳米复合薄膜的制备及结构和力学性能

利用反应磁控溅射方法在(100)单晶硅和高速钢(W18Cr4V)基片上制备出不同B含量的Ti-B-N纳米复合薄膜.使用X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)研究了Ti-B-N纳米复合薄膜的组织结构,并用纳米压痕仪测试了它们的纳米硬度和弹性模量.结果表明:通过改变TiB₂靶功率和Ti靶功率的方法可制备出非晶-纳米晶复合结构的Ti-B-N薄膜;Ti-B-N薄膜中主要含有TiN纳米晶,随着B含量的增加,形成的TiN纳米晶尺寸变小,非晶成分增加;当B含量很高时会出现很小的TiB₂纳米晶,此时薄膜性能不好;当TiN晶粒尺寸为5 nm左右时,Ti-B-N薄膜力学性能最优,纳米硬度和弹性模量分别达到32.7 GPa和350.3 GPa.     

Cu-W、Cu-Mo薄膜的微观结构及显微硬度分析

采用磁控共溅射方法分别制备了含有W和Mo两种不同成分的铜系薄膜,用EDX、XRD、SEM和纳米压痕仪对薄膜成份、结构、形貌和显微硬度进行了分析。结果表明,制备出的Cu—W和Cu-Mo薄膜均呈晶态结构,Cu-W和Cu—Mo形成了均匀的固溶体;经650℃热处理1h后,Cu—W和Cu—Mo薄膜中晶粒长大,有富w和富Mo相从基体Cu相中弥散析出;Cu-W薄膜的显微硬度随W成分的增加先增加后降低;Cu—Mo薄膜的显微硬度随Mo成分的增加而持续升高,薄膜退火态的显微硬度低于沉积态。分析认为,以上结果的产生均因添加W、Mo所引起的晶粒细化效应和薄膜的热稳定性较差所致。     

316L不锈钢表面沉积CrCN薄膜的结构及性能研究

利用多弧离子镀技术在316L不锈钢和单晶硅上沉积CrCN薄膜,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕仪、273A电化学工作站和多功能摩擦磨损试验机等对316L不锈钢及CrCN薄膜的微观结构、力学性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能进行表征.结果表明:在316L不锈钢上沉积CrCN薄膜后,硬度从4 GPa提高到22 GPa,H/E和H3/E2分别从0.022和0.002 GPa提高到0.071和0.11 GPa;阳极腐蚀电位从-0.21 V上升到-0.19 V;在大气,去离子水,海水环境下的摩擦系数及磨损率均显著降低,表现出较优异的综合性能.     

Al0.5CoCrFeNiBx多主元高熵合金的组织结构和力学性能

采用真空电弧炉熔炼不同B含量的Al0.5CoCrFeNiBx(x为摩尔分数,x=0,0.1,0.2,0.25,0.3)高熵合金,通过XRD分析、SEM观察和力学性能测试研究了不同B含量对Al0.5CoCrFeNiBx高熵合金微观组织结构与力学性能的影响.结果表明:Al0.5CoCrFeNiBx合金主要由简单的面心立方结构和体心立方结构相组成.Al0.5CoCrFeNi合金组织为典型的树枝晶形貌,B元素的加入使枝晶组织细化,且枝晶间形成针状β相和岛状a1相.适量B元素能提高合金的抗拉强度,但降低合金的塑性.     

电触头用Cu-W合金的微观组织及抗烧蚀机理研究

通过熔渗法制备了真空断路器触头用Cu-70W, Cu-80W和Cu-90W（%,质量分数）合金,并通过激光烧蚀实验测试其抗烧蚀性能。通过实验验证及建立传热-流场耦合数学模型探究了Cu-W合金激光烧蚀过程,并解释了其抗烧蚀机理,阐明了W含量及激光功率对合金烧蚀行为的影响机制。计算和实验结果表明,激光能量沿光斑中心向外呈高斯分布,合金中靠近光斑中心和远离光斑中心的区域由于受热量递减会分别蒸发和熔化。Cu-W合金局部受热熔化,激光加热区域附近将出现沿区域中心向外发散的温度梯度,显著影响周围流场,使中心高温气流向四周低温区域流动,从而使合金熔体飞溅。通过仿真计算及实验验证,发现W的烧蚀深度约为50μm,远低于Cu的烧蚀深度（>100μm）,表明高熔点的富W相可以通过减小烧蚀深度来显著提高Cu-W合金的耐烧蚀性。计算与实验结果呈现较高的匹配性,这将有助于数学模型在合金激光加工领域的应用。     

高比重钨合金的微观结构和性能的关系

介绍和评述了国内外近十年来所进行的有关影响高比重钨合金力学性能的几个微观结构因素的研究成果和动态。     

微量添加晶界合金对烧结Nd-Fe-B力学性能及微观结构的影响

采用双合金法制备系列烧结Nd—Fe—B磁体(保持其主合金成分不变：Ndl4．1Dy0．5Fe79.0B6.4(原子分数)，所添加的晶界合金中的B含量从0．95％(原子分数)逐步增加到6．95％(原子分数))，研究了微量添加晶界合金对烧结Nd—Fe—B力学性能及微观结构的影响。研究结果表明：微量添加晶界合金所制备的磁体，其抗弯强度值普遍高于单合金法制得的磁体；前者的抗弯强度最高可达397MPa，高于铸造，热压磁体的抗弯值，而后者的抗弯强度仅为309MPa。由相结构分析可知，当添加的晶界合金中的B含量为O．95(原子分数)，主相晶格的四方度减小，这时磁体具有最高的抗弯强度。另外，微量添加晶界合金，可使磁体中晶界相的分布更加均匀，从而基本上消除了主相晶粒直接接触的现象，使晶粒的不规则长大得到抑制。这也是微量添加晶界合金后磁体具有较高抗弯强度的原因之一。对磁性能的研究结果表明，微量添加晶界合金几乎不影响烧结Nd—Fe—B磁体的磁性能。     

Fe-Ni-P非晶合金的电沉积

研究了电沉积法制备FeNiP非晶合金的工艺条件。以抗坏血酸作为络合剂,选择了合适的电镀液,研究溶液的pH、温度和电流密度对电镀层的影响。     

W质量分数对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响

采用粉末冶金法制备含不同质量分数W(20%~80%)的Mo-W合金, 研究W含量对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响。结果表明: 烧结过程中Mo与W相互扩散形成单相固溶体。W质量分数的增加能显著降低Mo-W合金的晶粒尺寸, 经1990℃烧结的Mo-80W合金晶粒尺寸比Mo-20W合金下降了46.5%。随W质量分数的增加, Mo-W合金的维氏硬度呈“双驼峰”形变化趋势, 在W质量分数为40%与60%处出现峰值。Mo-W合金的相对密度和抗拉强度随W质量分数的增加而下降, 抗拉强度最大值出现在烧结温度为1990℃的Mo-20W合金, 达到514.83 MPa; 随烧结温度的升高, 低W含量的Mo-W合金(W质量分数20%~40%)抗拉强度呈先上升后下降趋势, 而高W含量的Mo-W合金(W质量分数60%~80%)抗拉强度逐渐升高。Mo-W合金断裂方式为沿晶断裂与穿晶断裂相结合的混合模式。     

磁控溅射沉积Cu-Nb薄膜的特征及热退火的影响

用磁控共溅射法制备含铌1.16%～27.04%(原子分数)的Cu-Nb合金薄膜,运用EDX,XRD,SEM,TEM,显微硬度仪和电阻仪对沉积态和热退火态薄膜的成分、结构和性能进行了研究.结果表明,Nb添加显著影响Cu-Nb合金薄膜微结构,使Cu-Nb薄膜晶粒细化,含铌1.82%～15.75%的Cu-Nb膜呈纳米晶结构,存在Nb在Cu中的fec Cu(Nb)非平衡亚稳过饱和同溶体,固溶度随薄膜Nb浓度增加而上升,最大值为8.33%Nb.随Nb含量增加,薄膜中微晶体尺寸减小,Cu-27.04%Nb膜微结构演变至非晶态.与纯Cu膜对比表明,Nb添加显著提高沉积态Cu-Nb薄膜显微硬度和电阻率,总体上二者随膜Nb含量上升而增高.Nb含量高于4.05%时显微硬度增幅趋缓,非晶Cu-Nb膜硬度低于晶态膜,电阻卒则随铌含量上升而持续增加.经200,400及650℃退火1h后,Cu-Nb膜显微硬度降低、电阻率下降,降幅与退火温度呈正相关.XRD和SEM显示,650℃退火后晶态Cu-Nb膜基体相发生晶粒长大,并出现亚微米级富Cu第二相,非晶Cu-27.04%Nb膜则观察到晶化转变和随后的晶粒生长.Nb添加引起晶粒细化效应以及退火中基体相晶粒度增大是Cu-Nb薄膜微观结构和性能形成及演变的主要原因.     

不同S值磁控阴极溅射沉积Mo薄膜的结构与性能研究

在室温下,利用不同磁感应强度相对分布因子S的磁控阴极溅射沉积了金属Mo薄膜.实验研究了磁控阴极S值对放电参数、Mo薄膜的结构、形貌及性能的影响.分别利用XRD,SEM和四探针技术对Mo薄膜的相结构、表面和截面形貌及电阻率进行表征分析.结果表明,随着磁控阴极S值的增加,Mo靶放电电压降低,而放电电流增加;不同S值的磁控阴极沉积的Mo薄膜均呈现多晶结构,且具有柱状生长特征;随着磁控阴极S因子的增加Mo膜的厚度和电导率呈现先增加而后减小的变化规律,电阻率最小可达4.9×10-6Ω·cm.     

Microstructure and Properties of a-C Films Deposited under Ion Bombardment Conditions

We deposited amorphous carbon (a-C) films by magnetron sputtering of a graphite target in an argon plasma with constant bias voltage U _bias on the substrate in the range from 0 to –250 V. We studied the microstructure of the films by transmission electron microscopy, electron diffraction, and Raman scattering. We also measured the electrical resistance of the a-C films as a function of U _bias. The Raman spectra revealed a non-monotonic dependence of the ratio of the integrated intensities I _D/I _G on U _bias. The transmission electron microscopy and electron diffraction study showed that the main structural element of a-C films deposited under ion bombardment are graphite-like clusters whose orientation relative to the substrate is determined by the intensity of the ion bombardment. We discuss mechanisms for the effect of U _bias on formation of the structure and the properties of a-C films.     

Sm对AZ61合金力学性能的影响

采用XRD、OM和SEM手段研究了Sm(0～2.0%,质量分数,下同)对AZ61合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Sm优先与A1形成高熔点Al2Sm弥散相,细化合金显微组织,提高时效态合金室温抗拉强度和屈服强度。在研究范围内,加入1.5%Sm的合金力学性能最优。Sm可以通过细晶强化、Ramakrishnan强化和Gypen固溶强化机制对AZ61合金强度产生影响。     

热处理对7715D高温钛合金组织及力学性能的影响

对7715D高温钛合金棒材进行不同的热处理,研究不同热处理后的显微组织和力学性能的变化.结果表明:随着冷却速率的加快,强度会有显著的提升.     

钇对2519铝合金的组织与性能的影响

用X射线、光学显微镜及扫描电镜等研究了钇对2519铝合金的组织及力学性能的影响,实验结果表明:加入适量钇(0.1%质量分数)后,合金的强度、硬度、伸长率提高,合金的再结晶组织细化,当钇含量超过0.1%时,合金的强度、硬度、伸长率随钇含量的增加而逐渐降低,适宜的含钇量为0.1%,钇主要以Al6Cu6Y化合物的形式存在并沿晶界分布。     

磁控溅射Ti/WO_3薄膜的微结构及光学性能

采用直流反应磁控溅射技术在玻璃基片上制备不同氧分压的Ti掺杂的WO3薄膜。用X射线衍射(XRD)、分光光度计、台阶仪等对薄膜的结构、光学性质进行表征;分析不同的氧分压对气敏薄膜透光率和结构的影响。结果表明,氧分压增大,膜厚减小,薄膜的平均晶粒尺寸增大,晶面间距增大,光学带隙变小。并用包络线法和经验公式法计算出薄膜的光学常数,结果表明,折射率和消光系数随氧分压的增加而增大。     

MHC合金粉末冶金制备及其锻造棒材力学性能研究

针对MHC合金粉末的冶金制备工艺及其烧结坯性能、锻造态和经热处理后的MHC合金棒组织与力学性能开展研究。结果表明:所研究的粉末冶金工艺参数可制备出适宜于锻造加工的MHC烧结棒坯;相比于烧结坯,经88.6%锻造比锻造后MHC合金棒材的硬度、强度显著提高;经88.6%锻造比锻造后的MHC合金棒材的完全再结晶温度高于1500℃,经1200℃保温1 h热处理后,MHC合金棒材的室温强度Rp 0.2>770 MPa,硬度达到HRA 66.5;真空气氛下800℃高温拉伸强度Rp 0.2>450 MPa,延伸率大于18.5%。表明本研究制备的MHC合金棒材具备显著的室温高强高硬特性和良好的高温综合力学性能。     

N2 流量对磁控溅射 TiAlN 薄膜耐腐蚀性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术在Q235钢和单晶硅基片上制备了TiAlN薄膜,并利用场发射扫描电镜(FESEM)、纳米力学探针、划痕测试仪对薄膜的微观组织结构和力学性性能进行研究;采用盐雾试验和电化学极化测试技术研究了薄膜在含Cl-环境中的腐蚀行为与电化学特性。结果表明,随着N_2流量的升高,TiAlN薄膜的硬度和弹性模量先升高后迅速降低,当N2流量为10sccm时,薄膜具有最高的硬度和结合力,分别为30.7GPa和44.2N。盐雾试验240h后,N_2流量为10sccm时的TiAlN薄膜表面腐蚀最轻微,表现出了良好的抗盐雾腐蚀性能;电化学测试结果表明,在3.5%NaCl溶液中,N2流量为10sccm时Ti Al N薄膜腐蚀电流密度最小,仅为1.38×10~(-4)m Acm·~(-2),,约为N2流量为16sccm时薄膜的1/4,表现出优异的耐腐蚀性能。     

不同热处理工艺下TC4-DT钛合金的显微组织及力学性能

研究了几种热处理制度对TC4-DT钛合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明:等轴或双态组织具有好的拉伸性能,片层组织能够有效提高材料的断裂韧性;控制单相区固溶的冷却速度以及第二重热处理的温度和冷却速度,可以获得不同尺寸的片层组织;单相区固溶后空冷,再经两相区第二重热处理,空冷的组织中含有粗的初生α片层和细小的次生α片层,炉冷的组织中α片层变厚,单相区固溶后水冷得到马氏体组织,在两相区热处理保温时,马氏体组织直接分解成粗的α片层。采用1 015℃/1 h/AC+955℃/1.5 h/AC+550℃/6 h/AC多重热处理,可以获得粗细相间的片层组织,具有更好的强度-塑性-断裂韧性的综合匹配。