0.6Ni中碳合金钢的奥氏体连续冷却转变行为

通过热模拟试验、光学和扫描电镜(SEM)观察以及维氏硬度测试,研究了0.6Ni中碳合金钢的动态和静态奥氏体连续冷却转变规律,分析了变形以及合金元素Ni对中碳合金钢奥氏体转变行为的影响。结果表明:奥氏体变形有效抑制了0.6Ni中碳合金钢连续冷却后铁素体和珠光体的形成,大幅促进了贝氏体和马氏体相变,将全马氏体临界冷速由5 ℃/s降低到3 ℃/s。试验钢在动态连续冷却条件下,冷速为3 ℃/s时,全马氏体组织显微硬度为810 HV0.1;而静态连续冷却条件下,冷速为5 ℃/s时,全马氏体组织显微硬度为689 HV0.1。奥氏体变形的再结晶细化作用可以明显细化冷却后的马氏体组织,进而提高马氏体的硬度。在奥氏体静态连续冷却条件下,中碳合金钢中0.6Ni元素的加入,抑制了铁素体和珠光体相变,大幅促进贝氏体和马氏体相变,提高了奥氏体的稳定性,将Ms点从329 ℃降低到304 ℃,马氏体临界冷速从0.5 ℃/s降低到0.3 ℃/s;相对于约0.4Mn元素的加入,0.6Ni元素的加入可以大幅抑制铁素体和珠光体相变,可以将Ms点从320 ℃降低到304 ℃,同时可以有效细化奥氏体冷却后的显微组织。     

激光相变硬化工艺参数对40Cr组织性能的影响

利用无氦横流CO_2激光加工机对40Cr表面进行激光相变硬化处理,并采用金相显微镜(OM)、显微硬度计、滑动摩擦磨损试验机和恒电位仪研究了不同工艺参数下硬化层的显微组织及性能.结果表明:相变硬化区的组织为细小的针状马氏体+残余奥氏体,过渡区组织为回火马氏体+残余奥氏体+铁素体+碳化物;40Cr经过激光相变硬化处理后,硬度、耐磨性和耐蚀性均显著提高.     

高硼耐磨钢的锰、碳配分热处理及其组织性能

借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析仪等手段,研究了Fe-0.45C-2.7B合金的凝固组织以及Mn、C配分热处理后的显微组织、力学性能和耐磨性的变化规律。结果表明:合金凝固组织由Fe_2B、Fe_3(C,B)等硼化物和马氏体、残留奥氏体、珠光体和铁素体等基体组成。Mn、C配分后,合金基体转化成马氏体和残留奥氏体,合金硬度由63.3 HRC上升至64 HRC;冲击吸收能量由1.8 J提升至6.2 J;耐磨性比铸态时提高了4.1倍。     

激冷Ti-47Ni合金薄带的组织、相变和形状记忆行为

为了开发微机电系统用快响应微执行器材料,采用熔体快淬法制备了激冷Ti-47Ni(原子分数,%)形状记忆合金薄带,利用CLSM、XRD、DSC和弯曲实验研究了铜辊速率和退火工艺对Ti-47Ni合金薄带显微组织、相组成、相变行为和形状记忆行为的影响。结果表明,不同辊速制备的铸态和300~800℃退火态Ti-47Ni合金薄带的显微组织均呈纵横排列的柱状,辊速越高合金薄带的晶粒越细,退火工艺对合金薄带显微组织影响不大。Ti-47Ni合金薄带的组成相为马氏体(B19'相,单斜结构)+母相(B2相,Cs Cl型结构),冷却/加热时发生B2→B19'/B19'→B2一阶段马氏体相变,正、逆马氏体相变温度分别约为54和81℃,相变热滞约为27℃。随辊速增加,合金薄带马氏体相变温度降低,形状记忆恢复率提高。随退火温度升高,合金薄带相变行为变化不大,形状记忆恢复率在93%~98%之间变化。铸态和退火态Ti-47Ni合金薄带皆具有优异的形状记忆效应。     

高应变率下Ni-Ti合金力学性能及微观组织研究

摘 要: 利用INSTRON5985电子万能试验机和分离式Hankinson压杆冲击加载装置对Ni-Ti形状记忆合金棒材进行准静态和动态力学性能研究,并通过XRD、光学显微镜、SEM等微观分析方法对不同状态下的微观组织结构进行分析。结果表明：Ni-Ti合金原始组织存在B2奥氏体相、B19’马氏体相、Ni3Ti4相,晶粒细小且呈等轴分布;准静态压缩和动态压缩均发生应力诱发马氏体相变,但动态压缩应力-应变曲线无屈服平台出现,存在应变率硬化效应;在一定的应变率范围内,随着应变率的提高,晶粒内条纹状组织增多,应力诱发马氏体相变程度增大。     

Fe的添加对NiTi形状记忆合金相变行为的影响（英文）

制备了三种名义成分分别为Ni_(50)Ti_(50)、Ni_(49)Ti_(49)Fe2和Ni45Ti51.8Fe3.2(摩尔分数,%)的不同NiTi基合金来揭示Fe的添加对NiTi形状记忆合金相变行为的影响。采用光学显微分析法、透射电子显微分析法、X射线衍射和差示扫描量热法对这些合金的组织和相变行为进行分析。结果表明,Ni_(50)Ti_(50)合金的基体由B19′马氏体相和B2奥氏体相组成。而且,在B19′相中可以观察到孪晶亚结构。然而,三元NiTi Fe合金的组织则为B2奥氏体相。这两种合金的基体中弥散分布着大量的Ti2Ni沉淀相。NiTi形状记忆合金中添加Fe后导致三元合金的相变温度下降。由机理分析可以得到如下结论:这一现象主要是由原子的弛豫引起的,弛豫会导致相变过程中B2相的稳定化。     

高应变率下Ni-Ti合金力学性能及微观组织

利用INSTRON5985电子材料万能试验机和分离式Hopkinson压杆冲击加载装置对Ni-Ti形状记忆合金棒材进行准静态和动态力学性能研究,并通过XRD、OM、SEM等微观分析方法对不同状态下的微观组织结构进行分析。结果表明:Ni-Ti合金原始组织存在B2奥氏体相、B19’马氏体相、Ni_4Ti_3相,晶粒细小且呈等轴分布;准静态压缩和动态压缩均发生应力诱发马氏体相变,但动态压缩应力-应变曲线无屈服平台出现,存在应变率硬化效应;在一定的应变率范围内,随着应变率的提高,晶粒内部平行条纹状组织增多,应力诱发马氏体相变程度增大。     

冷轧加工纳米结构Ti_(50)Ni_(48)Co_2形状记忆合金的超弹性行为（英文）

研究冷轧后退火对Ti_(50)Ni_(48)Co_2形状记忆合金显微组织演化和超弹性性能的影响。结果表明,在冷轧制过程中,合金的显微组织经历了应力诱导马氏体相变和马氏体塑性变形、变形孪晶、马氏体中沿孪晶和不同晶界的位错堆积、纳米晶化、非晶化以及马氏体向奥氏体的可逆相变6个基本阶段。在400℃退火1 h后,冷轧样品中形成的非晶相完全晶化,生成了一个完全纳米晶体的结构。这种纳米晶体合金的峰应力高达730 MPa,明显高于粗晶Ni_(50)Ti_(50)和Ti_(50)Ni_(48)Co_2合金。而且,纳米晶Ti_(50)Ni_(48)Co_2合金具有较高的阻尼容量和较好的储能效率。     

马氏体时效钢循环相变的EBSD分析

利用电子背散射衍射(EBSD)技术和金相实验方法研究了循环相变处理对马氏体时效钢显微组织、晶粒取向及晶界分布特征的影响。结果表明,随着循环处理次数的增加,马氏体时效钢的晶粒逐渐细化,小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,经过3次循环相变处理,小角度晶界向大角度晶界的转变达动态平衡,晶粒最细约为5μm,之后晶粒又开始长大;马氏体时效钢的强度随着小角度晶界所占比例的减少而逐渐降低,冲击韧性则随着大角度晶界所占比例的增加而提高,3次循环相变处理后马氏体时效钢的强韧性配合最佳。     

旋转磁场辅助激光相变硬化层的组织和耐磨性能

采用激光相变硬化辅助旋转磁场工艺对45钢进行表面硬化处理,通过对硬化层的显微组织和XRD表征,研究旋转磁场对硬化层显微组织和物相结构的影响。结果表明:外加旋转磁场可降低激光相变硬化过程中的内应力,进而减少显微裂纹的产生,同时能降低马氏体激活能,促使奥氏体转变为马氏体,材料的显微硬度较未施加旋转磁场前提高1.2倍,磨损量仅为未施加磁场时的0.77倍,耐磨性得到显著提高。     

固溶时效处理对Ti-55.06%Ni-0.3%Cr合金组织和性能的影响（英文）

通过拉伸试验、动态力学分析(DAM)和球差电镜研究固溶时效处理对Ti-55.06%Ni-0.3%Cr(摩尔分数)合金的显微组织、力学性能和内耗性能的影响。结果表明:析出Cr3Ni2相粒子的时效态合金的抗拉强度和硬度总大于无Cr3Ni2析出的固溶态合金,时效峰温度为375°C。固溶态和375°C时效合金的内耗峰值(tanδ)均随频率的增加而降低,降温过程出现奥氏体(B2)→预马氏体相(R)和R→马氏体(M)两个相变内耗峰;升温过程中由于R和M相变的叠加,两种状态合金均只出现一个M→B2相变内耗峰。此外,由375°C时效态合金析出的Cr3Ni2相粒子导致的基体中Cr、Ni含量降低,晶格畸变程度减弱,相变阻力减小,使得375°C时效态合金的内耗峰峰温向高温方向移动。     

高硼低碳钛氮耐磨铸造合金的试验研究

为提高金属材料的耐磨性,在普通低碳钢中加入B(2.5~4.0)%和Ti、N(0.20~0.40)%,获得了大量具有高硬度硼化物的铸造合金,并对其显微组织进行了观察和XRD分析。结果表明:铸造合金的铸态组织比较细密,由铁素体+珠光体+Fe2B组成,Fe2B呈连续网状沿晶界分布,铁素体呈不规则块状分布在硼化物周围,珠光体呈片层状分布在硼化物和铁素体之间;经980℃×2h+250℃×4h淬回火热处理后,铁素体和珠光体全部转变为强韧性均好的板条马氏体组织,Fe2B局部出现断网现象,仍呈网状分布;少量Ti、N元素的加入可细化奥氏体晶粒,显著改善Fe2B韧性。经测试,热处理铸造合金硬度≥60.2 HRC,冲击韧性≥25.5 J/cm2,耐磨性相对40Gr钢提高了2.5倍。     

低碳含铌细晶双相钢的组织控制

利用热模拟压缩变形实验研究了低碳含铌钢基于过冷奥氏体动态相变细晶双相钢的组织控制.相变前的奥氏体状态(再结晶奥氏体或形变奥氏体组织)及Nb的存在状态对动态相变有较大的影响.结果表明,由于铌在再结晶奥氏体中主要以固溶状态存在,其固溶拖曳作用延迟了铁素体动态相变,要求在动态相变中施以大的应变量才能获得细小马氏体岛弥散分布于细晶铁素体中的双相组织;形变奥氏体中,大部分铌在奥氏体未再结晶区形变中应变诱导析出,动态相变中固溶铌拖曳作用的降低以及未再结晶区形变对奥氏体有效晶界面积(Sv)的提高均有利于铁素体在动态相变中快速形核,在小应变量下即可获得铁素体晶粒为1～2μm,马氏体岛＜1μm的超细晶双相组织.     

退火温度对Ti-51.1Ni形状记忆合金显微组织和相变行为的影响

用X射线衍射仪、示差扫描量热仪和光学显微镜研究了退火温度对Ti-51.1Ni形状记忆合金相组成、显微组织和相变行为的影响。结果表明,350～700℃退火态Ti-51.1Ni合金室温下相由母相B2和马氏体B19'组成。随退火温度(T_a)升高,合金经历回复、再结晶、晶粒长大过程,显微组织逐渐从纤维状向等轴状转变,再结晶温度约为600℃。随T_a升高,合金的冷却/加热相变类型由A→R→M/M→R→A型向A→R→M/M→A型转变(A-母相B2,CsCl型结构;R-R相,菱方结构;M-马氏体B19',单斜结构),T_a高于650℃后R和M相变峰消失。随T_a升高,合金的马氏体相变温度先升高后降低,R相变温度降低,R相变热滞在6.3～8.3℃之间变化。     

奥氏体化温度对中碳淬火-配分钢干滑动摩擦磨损性能的影响

以传统的淬火-回火试样作对比,研究了3种奥氏体化温度处理后淬火-配分中碳Fe-0.4C-1.5Mn-1.5Si钢试样的干滑动摩擦磨损性能。结果表明,860和1000℃全奥氏体化处理的2种淬火-配分试样中残余奥氏体的含量相近(体积分数分别约为14.37%和13.79%),其内的C浓度较高(质量分数分别为1.37%和1.38%),机械稳定性较强。在恒定低载荷(50 N)和恒定低滑动速率(40 mm/s)条件下,摩擦过程中不易诱发马氏体相变,导致2种试样的耐摩擦磨损性能均很低。受显微组织细化影响,奥氏体化温度较低的试样具有更高的耐磨性。当奥氏体化温度降低到800℃时,获得临界淬火-配分试样。显微组织分析表明,该试样中不仅包含少量的铁素体(体积分数约6.75%),而且存在最高含量的残余奥氏体(体积分数约22.28%),使得在4组试样内的显微硬度最低。但由于低的C浓度(质量分数约1.06%),残余奥氏体的机械稳定性较弱,在摩擦过程中易诱发马氏体相变,不仅贡献额外的硬化,而且马氏体相变体积膨胀引起的材料表面层压应力对提高耐磨性也有利,由此导致临界淬火-配分试样表现出最好的耐磨损性能。因此,在给定的摩擦参数条件下,残余奥氏体对马氏体钢耐磨性的影响主要决定于其在摩擦过程中是否能经相变而引起附加的硬化作用。     

冷轧对TiNi合金组织及力学性能的影响

在室温下对TiNi合金进行轧制,采用OM、XRD、DSC、TEM等分析检测技术,研究了冷轧变形量对TiNi合金显微组织演变、力学性能的影响规律,探讨了合金变形的微观机制。结果表明：TiNi合金在冷轧变形过程中,组织发生了B2奥氏体相向B19’马氏体相的转变;随变形量的增加,组织的不均匀变形增加,出现了纳米晶和非晶相。冷轧后的TiNi合金在拉伸过程中仅表现出奥氏体相、马氏体相的弹性变形和塑性变形阶段,应力诱发马氏体相变阶段消失,表现为连续屈服过程。TiNi合金在不同的应变阶段具有不同的变形机制：当应变量为0<ε≤0.3时,合金的主要变形机制为位错滑移;当应变量ε>0.3时,合金以孪生和位错滑移相结合的变形机制进行变形。     

自由锻Ti-Ni形状记忆合金的显微组织和超弹性（英文）

采用放电等离子烧结(SPS)法将元素钛粉和镍粉制备成Ti-51%Ni形状记忆合金(SMAs)。研究目的是采用自由锻二次加工以提高SPS合金的性能。对自由锻前后合金的显微组织、相变温度和超弹性进行比较。结果表明,自由锻可以显著提高Ti-Ni形状记忆合金的拉伸强度和形状记忆性能,自由锻后合金的韧性从6.8%提高到了9.2%,超弹性的应变范围从5%增加到7.5%,应变恢复速率从72%提高到92%。Ti-51%Ni合金显微组织中含有立方奥氏体相(B2)基体、单斜马氏体相(B19′)、第二相(Ti_3Ni_4,Ti_2Ni和TiNi_3)和氧化物相(Ti_4Ni_2O,Ti_3O_5)。自由锻后再经500°C时效处理的最终样品的马氏体相变温度向高温方向偏移,这是由于Ti_3Ni_4相(透射电镜下可以观察到)的析出而导致基体中Ni含量的减少。总之,自由锻可以提高Ti-51%Ni形状记忆合金的超弹性和力学性能。     

热变形和淬火配分处理的复合作用对低碳合金钢马氏体相变机制的影响

利用热变形和两步淬火配分(quenching and partitioning,QP)工艺的复合作用制备低碳合金钢试样,设计不同的热变形温度,研究加载(获得30%变形量)引起的应力和塑性变形对QP工艺下马氏体相变开始温度(Ms),残余奥氏体含量和力学性能的影响.结果表明,与传统两步QP工艺相比,复合作用下显微组织细化,尤其是随着变形温度的降低细化更明显,马氏体板条呈现弯曲形貌.随着变形温度升高,Ms升高,但马氏体转变量却有所下降,其原因是应力引起的位错多在奥氏体母相晶界处出现,成为马氏体相变优先形核的位置,而一旦发生相变,一定的塑性应变将提高晶内奥氏体的稳定性,从而促进残余奥氏体含量增加.复合作用下试样的力学性能也有所提高,在650℃变形时试样的硬度最高,而在750℃变形时试样的塑性最好.     

钛镍多孔材料的制备及其显微组织与形状记忆性能

采用粉末烧结法制备了高孔隙率的Ti-50.8 at%Ni形状记忆合金(SMA),并对其显微组织和形状记忆性能进行了研究。结果表明,用该种方法制备的多孔合金样品具有孔隙分布均匀以及开孔率高的特点,其平均孔径在200μm左右。合金组织主要由奥氏体NiTi相(B2)和单斜马氏体NiTi相(B19’)组成。循环加载-卸载实验结果表明,该多孔材料能表现出一定的形状记忆效应,而且形状记忆效应随孔隙率的增加而降低。     

热处理对激冷Ti-50Ni合金薄带相变和形状记忆行为的影响

用甩带法制备了Ti-50Ni形状记忆合金薄带,用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、示差扫描量热仪和弯曲试验研究了Ti-50Ni合金薄带的相组成、显微组织、相变行为和形状记忆效应。结果表明,铸态和400~600℃退火态Ti-50Ni合金薄带的显微组织形态呈树枝状,由马氏体相B19'和母相B2组成,加热/冷却过程中发生A→R→M/M→R→A(A-母相,R-R相,M-马氏体)二阶可逆相变。随退火温度升高,Ti-50Ni合金薄带的相组成和显微组织形态变化不大;马氏体逆相变温度T_A、R正相变温度T_R、R逆相变温度T_(Rr)和马氏体相变热滞ΔT_M升高,马氏体正相变温度T_M下降,R相变热滞ΔT_R缓慢降低;M逆相变峰向高温移动,逐渐与R逆相变峰合并。铸态和退火态Ti-50Ni合金薄带皆具有良好的形状记忆效应。