BEHAVIOR OF CERIUM IN GRAIN BOUNDARY SEGREGATION AND ITS INFLUENCE ON EQUILIBRIUM SEGREGATION OF PHOSPHORUS AT GRAIN BOUNDARIES IN α-IRON

用TEM+EDAX和AES方法研究了Fe-0.3％P-0.16％Ce和Fe-0.3％P合金Ce和P的晶界平衡偏聚及Ce对P平衡偏聚的影响,并且对合金的脆性做了研究.结果表明,Fe-0.3％P-0.16％Ce合金晶界有Ce和P的共偏聚,磷的平衡偏聚量不低于Fe-0.3％P合金,但是脆性却由于Ce的偏聚而显著改善.本文从界面二维相的观点讨论了Ce和P在晶界的相互作用.     

Ce在α-Fe晶界的偏聚及其对磷的晶界平衡偏聚的影响

用TEM+EDAX和AES方法研究了Fe-0.3%P-0.16%Ce和Fe-0.3%P合金Ce和P的晶界平衡偏聚及Ce对P平衡偏聚的影响,并且对合金的脆性做了研究.结果表明,Fe-0.3%P-0.16%Ce合金晶界有Ce和P的共偏聚,磷的平衡偏聚量不低于Fe-0.3%P合金,但是脆性却由于Ce的偏聚而显著改善.本文从界面二维相的观点讨论了Ce和P在晶界的相互作用.     

硼在体心立方Fe—3%Si合金中的晶界偏聚行为

利用硼径迹显微照相(PTA)技术研究了体心立方Fe—3%Si合金试样在冷却和淬火等温过程中硼向晶界的偏聚行为结果表明:Fe-3%Si合金中硼的晶界平衡偏聚趋势高于奥氏体合金,也不存在淬火诱导硼向晶界的非平衡偏聚.硼原子与晶界结合能Q=55.7 kJ/mol用淬火诱导非平衡偏聚的复合体机制解释了硼在Fe-3%Si合金与奥氏体合金中偏聚行为异同的原因.     

Fe—P与Fe—P—Ce合金中的晶界磷偏聚及其对脆性的影响

用XPS,AES及系列冲击试验等方法对含磷0.032—0.22wt％的Fe-P和Fe-P-Ce合金中晶界偏聚磷的存在状态、偏聚特点及对脆性的影响进行了研究。结果表明,晶界上磷的存在状态与其偏聚量有关。当偏聚量较低时,为固溶态,且Ce的影响很小,而当偏聚量较高时,其存在状态改变,且Ce的影响显著。     

稀土铈在重轨钢中的行为机制研究

进行了在纯铁和重轨钢中添加稀土金属Ce的试验,并对铈和磷的聚集状态在扫描电镜下进行分析。结果表明:对于纯铁含Ce试样,生成的夹杂物主要是铈磷化物,主要富集在晶界上;对于加稀土铈的重轨钢试样,生成的夹杂物主要是氧化铈和磷酸铈,铈元素都偏聚在晶界上或晶界附近;稀土铈会使珠光体发生球化现象,珠光体间距增大,钢的力学性能下降。     

微量溶质元素在金属晶界的偏聚

溶质元素在金属晶界的偏聚可以分为两类，即平衡偏聚和非平衡偏聚。本文回顾了这两类偏聚现象及其机理，着重讨论分析了有重要工程用途的三类典型的晶界偏聚：硼在奥氏体晶界的两类偏聚的实验规律及对硼钢淬透性影响；磷在奥氏体晶界的平衡偏聚及对钢回火脆性的作用，钢中的其他合金元素对磷的偏聚的影响；硼在多种金属间化合物的偏聚及对这些金属间化合物塑性的影响及其机理。     

Ce含量和T6热处理对Al-0.3Fe-0.1Si合金组织与性能的影响北大核心

研究了稀土元素Ce和T6热处理工艺对Al-0.3Fe-0.1Si合金组织和性能的影响。结果表明，添加适量的稀土Ce和T6热处理均可抑制晶粒长大，并有效细化Al-0.3Fe-0.1Si合金的晶粒尺寸。当稀土Ce的加入量为0.2%时，铸态合金的抗拉强度为81.7 MPa，比加入量为0.1%时提高了10.7%。稀土Ce的加入量为0.3%时，T6态合金的电导率为58.13%IACS，比铸态合金提高了2.3%。热处理前后的Al-0.3Fe-0.1Si-0.1Ce合金与Al-0.3Fe-0.1Si-0.3Ce合金的电导率接近。当稀土Ce的加入量为0.1%～0.2%时Al-0.3Fe-0.1Si合金获得较好的综合性能。本研究的结果可为导电Al-0.3Fe-0.1Si合金制备提供理论和试验参考。     

在Ni3Al中硼的非平衡晶界偏聚

在１０２３～１３７３Ｋ的初始温度范围和０．０５～２６８．９１Ｋ／ｓ的冷速范围内，用俄歇剖层分析确定了含硼Ｎｉ３Ａｌ合金中硼的非平衡晶界偏聚行为。基于由空位在晶界湮灭所产生的体系自由能下降驱动可动的溶质－空位复合体向晶界迁移。从而产生溶质非平衡晶界偏聚的模型，导出了定量描述非平衡偏聚行为的解析表达式，理论计算结果与硼非平衡偏聚的试验数据相符，通过模拟实测确定Ｎｉ３Ａｌ－Ｂ合金中硼及硼－空位复合体的扩     

金合金中Ce和Lu晶界偏聚的第一性原理研究

元素在晶界的偏聚通常会引起材料性能的变化。基于第一性原理研究了Ce和Lu元素在纯金晶界的偏聚行为,计算得出Ce和Lu的最小晶界偏聚能分别为-0.89和-0.28 eV,这表明Ce在晶界的偏聚倾向较大,而Lu的偏聚倾向较小;同时,在此基础上进一步研究了Ce和Lu在金合金中的原子结构和电子结构,揭示了晶界偏聚的物理成因。     

高温合金GH4169(Inconel 718)中磷晶界偏聚特性的实验研究

采用Auger电子能谱仪测量了镍基高温合金GH4169中磷(P)的晶界偏聚量.结果表明,经1020与1200 ℃固溶处理后在720 ℃时效2 h的样品,P的晶界偏聚浓度分别是0.344%与0.412%(原子分数).晶界偏聚浓度随固溶处理温度的升高而升高.基于这一实验结果,确定了P在该合金中的非平衡晶界偏聚特性.     

含磷Cr-Mn-Si和Ni-Cr钢回火脆性的研究——磷在晶界偏聚及添加La的作用

用Auger电子能谱(AES)研究了含磷450ppm的35CrMnSi和35CrNi3钢回火脆性与杂质元素磷及合金元素Ni,Cr,Mn晶界偏聚的关系。含磷钢的回火脆性主要是由磷在原奥氏体晶界偏聚所致。经1200℃油淬、625℃回火1h水冷的所谓“韧态”,磷已在晶界大量偏聚,钢已明显脆化;经阶梯冷却脆化处理后,晶界磷浓度成倍增加。在阶梯冷却脆化期间,Ni-Cr钢中磷的晶界偏聚速率比Cr-Mn-Si钢大。试验钢的FATT与晶界含磷量成正比;Ni-Cr钢中晶界Ni与磷呈线性关系。试验钢中加入La能够减少相同状态下的晶界磷浓度,从而改善钢的回火脆性。     

磷元素的非平衡晶界偏聚对A690M海洋环境用钢耐海水腐蚀性能的影响

采用俄歇能谱分析了A690M海洋环境用钢在600℃回火过程中磷元素的晶界偏聚行为,结合极化曲线和腐蚀锈层的微观分析探讨了P元素晶界偏聚对A690M钢耐海水腐蚀性能的影响。研究表明:A690M钢中P元素的晶界偏聚符合空位-溶质原子复合扩散导致的非平衡偏聚机制;P的晶界偏聚含量越高,锈层内部越易形成层状磷疤坑,使板坯耐海水腐蚀性能降低。     

TEMPER BRITTLENESS OF P-DOPED STEELS 35CrMnSi AND 35CrNi3——Grain Boundary Segregation of P and Effect of La Addition

用Auger电子能谱(AES)研究了含磷450ppm的35CrMnSi和35CrNi3钢回火脆性与杂质元素磷及合金元素Ni,Cr,Mn晶界偏聚的关系。含磷钢的回火脆性主要是由磷在原奥氏体晶界偏聚所致。经1200℃油淬、625℃回火1h水冷的所谓“韧态”,磷已在晶界大量偏聚,钢已明显脆化;经阶梯冷却脆化处理后,晶界磷浓度成倍增加。在阶梯冷却脆化期间,Ni-Cr钢中磷的晶界偏聚速率比Cr-Mn-Si钢大。试验钢的FATT与晶界含磷量成正比;Ni-Cr钢中晶界Ni与磷呈线性关系。试验钢中加入La能够减少相同状态下的晶界磷浓度,从而改善钢的回火脆性。     

TWO KINDS OF BORON SEGREGATION AT AUSTENITE GRAIN BOUNDARIES

用PTA法研究了Fe-30％Nj合金中硼在晶界的偏聚行为.实验表明,在550—1200℃保温后,用不同方式冷却的试样中存在有平衡与非平衡两类硼偏聚,其形成机制各不相同,而且试验条件的影响亦不同.保温时形成的平衡偏聚在低温淬火试样中起主要作用.在高温加热后,用通常冷速冷却时,晶界偏聚主要来源于冷却过程中产生的非平衡偏聚.实际试样中观察到的硼偏聚是这两类偏聚的叠加,主要偏聚方式的转折温度区受冷却速度影响,在中等冷速下,这个转折温度在650—750℃之间。     

硼在奥氏体晶界的两类偏聚

用PTA法研究了Fe-30％Nj合金中硼在晶界的偏聚行为.实验表明,在550—1200℃保温后,用不同方式冷却的试样中存在有平衡与非平衡两类硼偏聚,其形成机制各不相同,而且试验条件的影响亦不同.保温时形成的平衡偏聚在低温淬火试样中起主要作用.在高温加热后,用通常冷速冷却时,晶界偏聚主要来源于冷却过程中产生的非平衡偏聚.实际试样中观察到的硼偏聚是这两类偏聚的叠加,主要偏聚方式的转折温度区受冷却速度影响,在中等冷速下,这个转折温度在650—750℃之间。     

晶界非平衡偏聚的发生与发展过程

采用硼（Ｂ）径迹照相法和透射电镜从实验上观察了连续冷却过程中Ｂ在晶界非平衡偏聚的发生发展过程。测定了晶界偏聚的富集因子、富集带宽度、贫Ｂ区宽度和贫化因子等偏聚特征参量 实验结果表明，对于Ｂ含量（质量分数）为１０×１０－４％的 Ｆｅ－４０％Ｎｉ合金体系，以 ２℃／ｓ的冷速从 １１５０ ℃冷却到 ６４０℃的时候，Ｂ在晶界上的偏聚经历了 ３段式的发展．并在８６０ ℃时开始向非平衡析出转化。 可以用晶界及晶界附近扩展畸变区对于溶质原子的吸附作用解释上述现象     

Ni-Cr钢中P的非平衡晶界偏聚现象

采用Auger电子能谱仪分析了经过1000℃淬火后600℃时效过程的Ni-Cr钢中元素磷的晶界偏聚浓度,得到晶界P的偏聚浓度随时效时间变化的动力学曲线。结果表明,Ni-Cr钢在600℃时效60 min时,P的晶界偏聚浓度出现极大峰值,与平衡晶界偏聚模型不符。利用溶质的非平衡晶界偏聚模型进行分析,证实这是由于钢中P的非平衡偏聚临界时间现象引起的。     

铈含量对ZK60镁合金组织和性能的影响

以ZK60合金成分为基础，添加质量百分比分别为0，0．5％，1．0％，1．5％和2％的铈（Ce），研究不同Ce含量和加工处理状态对合金力学性能和显微组织的影响。结果表明：未添加Ce的ZK60合金晶粒粗大且晶界偏析严重，而添加Ce后的合金晶粒明显细化，晶界得到净化。经过热挤压后，合金都发生了明显的动态再结晶。同时，合金的强度随Ce含量的增加而上升，在150℃时效0～24h（T5处理）后，抗拉强度和伸长率均得到了不同程度的提高。其中4合金具有最优的综合性能：挤压态σb。=318．6MPa，δ=14．4％；24h时效后σb=338．6MPa，δ=15．6％。     

Fe-Cr-P非晶合金镀层腐蚀特性的研究

非晶合金可以避免由于内部结构缺陷(位错、晶界偏聚等)而导致的局部腐蚀的产生已为许多文献所报道。文献〔1—3〕研究了合金元素对铁基非晶合金腐蚀性能的影响,发现在25℃,0.1N硫酸溶液中,非晶合金Fe-13P-7C(at.-%)处于活化溶解状态,当加入较易钝化的合金元素Cr后,可以显著提高其耐蚀性.Masumoto指出,在30℃,0.01—0.1N     

MECHANISM OF NON-EQUILIBRIUM SEGREGATION OF SOLUTE TO GRAIN BOUNDARIES

本文以空位-溶质原子拖曳机制为基础,并考虑了空位、溶质原子和复合体三者的反应平衡及晶界平衡偏聚的作用,得到了溶质原子的非平衡晶界偏聚动力学方程。对硼在奥氏体中等温及连续冷却时所产生的非平衡晶界偏聚现象进行了理论计算,得到了与实验较为一致的结果。