稀土元素Nd对ZM6镁合金力学性能的影响

笔者主要研究稀土元素Nd对ZM6镁合金力学性能的影响,通过浇筑不同Nd含量的ZM6试棒及显微组织腐蚀试样来研究其显微组织、成分分析,找出镁合金在室温下最高抗拉强度时的Nd含量。Nd可在一定程度上细化ZM6合金组织,且热处理后的细化效果与铸态相近,但热处理后出现了富锌相颗粒,随Nd含量的增加,富锌相颗粒尺寸增大。试验结果表明,局部基体Nd、Zr、Zn的含量极低,Mg的含量几乎是百分之百,加入的合金元素主要集中在晶界上,从成分分析以及Mg的相图来看,晶界上的析出物为Mg、Nd、Zn组成的Mg_(12)(Nd,Zn)相。热处理能改善ZM6合金晶界状态,使Nd元素在组织内弥敞分布,从而提高晶界强度,使合金性能提高。ZM6合金的硬度随着Nd含量的增加而增加。随着Nd含量的增加,合金的室温抗拉强度增加。当Nd含量超过3.0%时,ZM6镁合金的室温拉伸强度有下降趋势。     

热轧及再结晶退火对Mg-8Al-3.5Sr镁合金晶粒细化的影响

目前关于耐热镁合金的塑性变形及变形后的热处理工艺的基础研究相对较少,然而这又是镁工业发展的瓶颈,本文对铸态耐热Mg-8Al-3.5Sr镁合金固溶处理后进行不同压下量的热轧以及再结晶退火研究,利用光学显微镜和扫描电子显微镜研究试样的金相显微组织。研究结果表明:合金试样经380℃×24h固溶处理后显微组织内出现棒状Al4Sr相,晶界变得清晰可见且呈多边形化,平均晶粒尺寸为65μm;随热轧压下量的增加,平均晶粒尺寸呈下降趋势,压下量为80%时得到最佳显微组织,平均晶粒尺寸为26μm,当压下量继续增加到90%时,晶内出现大量裂纹;将该合金在300℃条件下保温1h,获得了等轴再结晶组织,平均晶粒尺寸进一步下降到21.5μm。再结晶退火温度过高时,晶粒呈现异常长大状态,同时会析出大量点状Mg17Al12相。     

溶胶-凝胶法制备ZnO-B2O3-SiO2系低温玻璃料

以Zn(CH3COO)1·2H2O、Si(OC2H5)4、H3BO3为原料,采用溶胶-凝胶法首先制备出ZnO-B2O3-SiO2凝胶,再经一定的热处理制度对凝胶进行热处理,制备出ZnO-B2 O3-SiO2微晶玻璃料.通过TG-DSC、FTIR、XRD现代测试手段对干凝胶以及热处理产物进行了表征.结果表明:干凝胶在684℃时可析出晶粒,在730℃温度下已经能够形成稳定的Zn2SiO4和少量鳞石英SiO2晶相,晶粒尺寸细小为39.0 nm,随着热处理温度的升高,析出品相种类没有变化,晶粒粒径明显的增大.     

热处理制度对Al_2O_3-SiO_2-Na_2O-CaF_2系微晶玻璃晶化行为及显微结构的影响

以Al2O3、SiO2、Na2CO3、CaF2为原料,采用传统高温熔融工艺制备了氟氧基质玻璃。通过优化热处理制度,制得富含CaF2微晶的Al2O3-SiO2-Na2O-CaF2系氟氧微晶玻璃,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了热处理制度对氟氧微晶玻璃晶化行为及微观结构的影响。结果表明:随着热处理时间及温度的增加,CaF2微晶析出相的含量及晶粒尺寸都在增大,当温度超过670℃时,由于CaF2晶粒尺寸过大,导致微晶玻璃失透;此外在670℃下,当热处理时间为5 h时,基体玻璃中除了球状CaF2晶粒外,还析出了较大晶粒尺寸(约1 um)的棒状AlF3晶体,一定程度上导致微晶玻璃失透。     

(Y,Mg)-PSZ材料的微晶化设计、制备与表征

通过化学包裹-共沉淀工艺制备MgO,Y2O3复合稳定、硬质相颗粒(Al2O3,MgAl2O4)均匀包裹的氧化锆基超细陶瓷粉体。经干压、等静压成型,在小于或等于1550℃下烧结致密并实现了PSZ材料的微晶化。借助XRD,SEM,TEM,EDAX等手段研究了材料的微观结构、物相组成与宏观力学性能间的关系,结果表明：(1)通过MgO,Y2O3的复合稳定和硬质相颗粒相(Al2O3,MgAl2O3)的晶界钉扎,在较低烧结温度(小于或等于1550℃)下制备了复相PSZ陶瓷,晶粒尺寸控制在10μm左右;(2)经1100℃下适时热处理,所制备的复相PSZ陶瓷表现出PSZ增韧材料所特有的优良力学性能和结构特征;(3)引入Al2O3,MgAl2O4等硬质颗粒相,即细化晶粒、强化晶界的同时,又利用其颗粒增韧和微裂纹增韧等机制以提高材料的中、高温力学性能。     

Fe-(9~11)Cr-Y2O3作为ITER结构材料的制备与表征

采用传统的机械合金(MA)和放电等离子体烧结(SPS)工艺成功制备了Fe-(9~11)Cr二元合金及纳米氧化物弥散强化(ODS)合金，利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对MA粉末的形貌和物相进行分析，用能量色散谱(EDS)、显微维氏硬度仪、光学显微镜、透射电子显微镜(TEM)对合金样品进行表征。结果表明，在转速为300 r/min，球料比为10:1的条件下，MA粉末受到磨球与罐子内壁的撞击，晶粒尺寸不断细化，在40 h粉末晶粒尺寸减小至约16.1 nm趋于稳定。SPS烧结后晶粒尺寸无明显增大，各微量元素均匀分布在基体中。二元合金样品的维氏硬度随Cr含量增加而增大。10CrY合金样品经腐蚀液侵蚀后可粗略看到晶界呈均匀分布。ODS合金样品存在大量的纳米析出相，平均颗粒尺寸约30 nm。     

粘结层的铝含量及热处理对航空发动机热端部件DZ40M合金上热障涂层静态氧化行为的影响

采用超音速火焰喷涂在航空发动机热端部件DZ40M合金表面制备了铝含量不同(6%、8%和12%)的Ni-Co基粘结层,再等离子喷涂YSZ(氧化钇稳定氧化锆)陶瓷面层,制得了热障涂层。通过扫描电镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪研究了粘结层成分及其真空热处理对热障涂层显微形貌、物相组成以及界面热生长氧化物(TGO)的影响。结果表明,3种粘结层的致密性均较高,与基材以及陶瓷层结合较好。3种喷涂态粘结层中的物相组成与原始粉末相似,随着Al含量增加,原始粉末和喷涂态粘结层中β相的含量逐渐增加。粘结层的真空热处理可以有效降低3种热障涂层在静态氧化过程中TGO的增厚速率。未经粘结层真空热处理制成的热障涂层中,TGO的增速与粘结层中Al的含量有关。粘结层真空热处理后,晶界扩散会显著影响TGO的增厚速率,TGO晶粒尺寸的增加会造成晶界数量减少,相应地会降低TGO的增厚速率。     

电沉积Co-Mo合金薄膜的结构和热稳定性

通过电沉积,在铜基体上制备了Co-Mo合金薄膜.讨论了薄膜组成与结构以及非晶合金的晶体结构与热处理温度的关系.测定了薄膜磁性能(饱和磁化强度和矫顽力)随热处理温度变化的关系曲线.结果表明,薄膜中钼含量(质量分数)为6.05%～30.03%时,镀态Co-Mo合金薄膜具有非晶态结构;经连续升温到400℃并热处理1.5 h后,Co-Mo非晶态合金发生晶化,且随着薄膜中钼含量的增加,薄膜的晶化温度提高,热稳定性增强;在较高温度(高于500 ℃)下热处理后,Co-Mo非晶态合金晶化,并析出单一的hcp-Co相;热处理后,Co-Mo合金薄膜的软磁性变差.     

热压烧结工艺制备Fe3Al/Al2O3复合材料的物相组成和显微结构研究

本实验采用机械合金化工艺结合热处理工艺制备Fe3Al金属间化合物粉末,并将Fe3Al粉末与Al2O3粉末相混合制备Fe3Al/Al2O3复合粉末,并通过热压烧结工艺制备Fe3Al/Al2O3复合材料块材试样,对Fe3Al/Al2O3复合材料的物相组成,显微结构和力学性能进行研究.结果表明采用机械合金化工艺球磨60h后得到Fe-Al金属间化合物粉末.并经过800℃和1000℃热处理后得到Fe3Al金属间化合物粉末.经过热压烧结后得到的Fe3Al/Al2O3复合材料块材主要有Fe3Al相和Al2O3相.Fe3Al/Al2O3复合材料的显微结构均匀致密.Fe3Al晶粒均匀分布在Al2O3基体中,Fe3Al晶粒的平均颗粒尺寸为3～4μm,而Al2O3基体颗粒尺寸为4～5 μm.随着基体中Fe3Al合金含量的增加,Fe3Al/Al2O3复合材料的密度和相对密度逐渐增加;Fe3 Al/Al2O3复合材料的抗弯强度和断裂韧性逐渐增加;Fe3Al/Al2O3复合材料的洛氏硬度和弹性模量逐渐降低.Fe3Al/Al2O3复合材料具有较高的力学性能是由于复合材料具有均匀致密的显微结构.     

热压烧结细晶粒氧化铝陶瓷(英文)

以沉淀法制各的商业α-Al2O3粉体为原料,自制镁铝硅玻璃为烧结助剂,采用热压烧结工艺低温制备高性能氧化铝陶瓷.用Archimedes法、电子探针和三点弯曲法研究了氧化铝陶瓷的致密化行为、显微结构和力学性能.结果表明:在1400℃烧结的氧化铝陶瓷的相对密度高达98.9%,晶粒细小,平均晶粒尺寸约为0.6μm,晶界上有莫来石相析出,样品的抗弯强度和断裂韧性分别达442MPa和4.7MPa·m1/2.     

聚合物/锡锌合金复合材料的密炼混合行为

研究了Sn Zn合金组成、含量、密炼工艺、以及聚合物基体对制备Sn Zn合金/聚合物复合材料过程中金属析出量的影响。结果表明,当Sn Zn合金组成一定时,合金添加量较低时,合金析出量为零,当合金添加量较高时,合金析出量随Sn Zn合金添加量增大而增大;增加Sn Zn合金中Zn含量,可减弱金属析出;与纯锡相比,Sn Zn合金与高密度聚乙烯（PE HD）有更强的复合能力;升高加工温度与降低Sn Zn合金中Zn的比例对于抑制金属析出具有等效性;合金析出量随密炼转速增大而增加,但转速增大会减小合金粒径分布;Zn质量分数为30 wt%的合金与PE HD密炼的最佳时间为35 min;提高聚合物极性,可减弱聚合物与Sn Zn合金复合时发生的金属析出。     

Zn铁氧体-SiO2复合材料溶胶-凝胶制备工艺优化研究

以硝酸铁、硝酸锌和正硅酸乙酯为起始原料,用溶胶-凝胶法制备了晶粒粒径在15～42.5nm 的Zn铁氧体-SiO2复合材料,并对溶胶-凝胶工艺及胶体形成机理进行了初步探讨SRD分析结果表明500℃热处理已合成约51%尖晶石主晶相,并含有少量的Fe2O3另相;900℃热处理则基本上消除了另相。     

电镀Ni-Sn镀层在人工汗液中的腐蚀行为

采用环保络合剂体系制备Ni-Sn合金镀层。通过Tafel曲线测试、交流阻抗测试、扫描电镜、X射线衍射研究了Ni-Sn合金在人工汗液中的腐蚀行为。结果表明,镀态镀层为Ni相晶态结构,Ni-Sn合金镀层的耐腐蚀性随镀层中Sn含量的增加先升高后下降,Sn含量为8.88%的镀层在人工汗液中的耐蚀性最佳。交流阻抗测试及浸泡挂片实验结果与Tafel曲线测试结果一致。热处理实验表明,镀层耐腐蚀性能随热处理温度的升高先提高后降低,200℃热处理后镀层耐腐蚀性能最好,热处理温度高于400℃后镀层开始有新相Ni_4Sn析出,镀层耐腐蚀性能随之降低。     

纳米复合Fe-SiO2粉体的制备和结构

采用非醇盐溶胶-凝胶工艺可获得Fe与Si摩尔比达4.5/1的均匀凝胶,发现可以通过控制SiO2的含量和热处理条件来控制相结构和晶粒尺寸,热处理过程中α-Fe相是由Fe3O4相还原而来,材料中有大量氧参与反应是工艺中采用了沉淀胶溶步骤的结果,最终制备了纳米复合Fe-SiO2粉体.     

渗碳化学热处理合金钢晶粒长大的元胞自动机模拟

针对重载齿轮用18Cr2Ni4W合金钢的渗碳化学热处理过程,本研究建立了元胞自动机模型并对奥氏体的晶粒长大现象和碳化物对晶界的钉扎作用进行模拟研究。开展了18Cr2Ni4W合金钢保温实验并观察晶粒大小,发现数值模拟结果与实验观察结果具有较好的一致性。模拟和实验结果表明,随着保温时间的增加,平均晶粒尺寸增加,且温度越高,晶界迁移率越高,晶粒长大速率也越快。模拟再现了奥氏体晶粒长大过程中碳化物对晶界有钉扎作用,对碳化物阻碍晶界迁移和晶粒继续长大进行了可视化分析。本研究能够预测和再现不同渗碳温度时奥氏体晶粒尺寸的演化规律,为减少实验次数、降低渗碳工艺研发成本提供有力工具。     

预变形镁合金轧板的低温时效及对力学性能的影响

将没有预先变形的Mg-6Al-1Zn镁合金轧板置于170℃退火10 h,发现该温度下退火对材料力学性能几乎没有影响。作为比较,将Mg-6Al-1Zn镁合金轧板沿轧制方向进行预压缩,产生拉伸孪晶。随后,将带有孪生片层的样品在170℃下进行时效处理。发现第二相粒子的析出优先发生在孪晶和孪晶界。析出相为Al_(12)Mg_(17)。由于孪晶和孪晶界面的析出,材料沿同一方向重新加载时,屈服应力明显增加。     

晶化温度对R2O-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶和力学性能的影响

采用整体析晶法,以花岗岩废渣为主要原料,TiO2和P2O5作复合晶核剂,制备了R2O-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃.用DSC、XRD、SEM等表征方法研究了晶化温度对微晶玻璃的晶相组成、显微结构和力学性能的影响.实验结果表明:晶化温度为900℃时,析出镁铝钛酸盐和顽辉石晶相.晶化温度在1080～ 1200℃之间时,微晶玻璃中析出棒状假蓝宝石、镁铝钛酸盐、顽辉石的复合晶相,随晶化温度的升高,晶相含量增加,晶粒尺寸增大.晶化温度为1240℃时,假蓝宝石相减少,尖晶石相析出.在1200℃晶化2h后的微晶玻璃四点抗弯强度最高,达到109.25 MPa.     

堇青石微晶玻璃结合碳化硅复相陶瓷材料的制备

以MgO-Al_2O_3-SiO_2(MAS)系玻璃作为高温结合剂,经1430℃×2 h的烧成和1350℃×2 h的热处理,制备了堇青石微晶玻璃结合碳化硅复相陶瓷材料,并利用XRD和SEM等测试方法研究了烧成温度和微晶玻璃的化学组成对复相陶瓷的组成、结构及性能的影响。结果表明,经1430℃烧成MAS系玻璃可形成液相包裹SiC颗粒,起到填充气孔的作用,再经1350℃保温2 h热处理可使玻璃中析出呈团簇状且粒径小于1μm的堇青石微晶。提高烧成温度至1470℃导致SiC剧烈氧化和方石英的析出,不利于材料的热膨胀性能。适当提高玻璃中MgO的含量有利于堇青石的析出和热膨胀系数的降低,其中,经1430℃烧成SC-A2配方样品的热膨胀系数最低,为5.2×10~(-6)·℃~(-1)。     

MgO含量对微晶玻璃结构及性能的影响

锂铝硅系微晶玻璃是一种具有优异的光学、力学性能的微晶玻璃材料。本文制备了以透锂长石和二硅酸锂为主晶相的锂铝硅系透明微晶玻璃,并通过DSC、XRD与SEM研究了MgO含量对该微晶玻璃析晶行为及结构的影响,利用维氏硬度、抗弯强度等测试方法研究了MgO含量对该微晶玻璃力学性能的影响。结果表明,当MgO含量(质量分数)从0%增加至3%,基础玻璃的析晶温度从771 ℃降低至729 ℃,析晶能力增强,微晶玻璃的结晶度从62%增加至72%,晶粒尺寸从29 nm增大至33 nm。随着MgO含量的增加,微晶玻璃中会析出β-石英固溶体,抗弯强度增大。     

低温热压氮化硅的晶界玻璃相结晶化及其对于高温强度和断裂形貌的影响

本文研究了低温热压 Si_3N_4 的晶界玻璃相结晶化及其对于高温强度的影响。X射线行射表明热处理过程中析出X相,热处理后使1450℃和1550℃热压的C-2材料在1200℃的抗折强度分别提高大约一倍和30％,消除了高温试样断口上的宏观粗糙区域。可能由于晶界玻璃相结晶化在一定程度上抑制亚临界裂纹扩展,而使高温强度有所改进,并改变了断裂形貌。