Cu、Ni在含铜时效钢表面氧化层中的富集

研究了Cu、Ni在含铜时效钢表面氧化层中的富集规律.研究发现,无Ni含铜钢在1 100～1 200 ℃会形成液态富铜相,并向奥氏体晶界渗透,成为表面裂纹源.而在1 000 ℃和1 300 ℃均不形成液态富铜相.Ni加入到含铜钢中,改变了氧化层中富铜相的结构,促进了Ni-Cu富集相以颗粒状保留在氧化层内,抑制了Cu向基体中的渗透,从而改善了含铜时效钢的热脆性问题.     

Al和Ni对含铜钢高温氧化后界面处富铜相的影响

通过高温氧化试验发现,Al和Ni有利于减少含铜钢高温氧化后氧化皮—内氧化层界面处液态富铜相的生成。从影响界面处富铜相生成和渗透的四个方面——富铜相的熔点、铜在奥氏体中的固溶度、氧化速率和包埋物的形成量,分析了Al和Ni的作用。结果表明,高温氧化时,Al先于Fe被氧化而Ni和Cu则后于Fe,所以钢中的Al因最终形成的Al2O3对富铜相的熔点没有影响,但Ni能溶于富铜相中提高其熔点;Al(含量小于2.0%)会降低铜在奥氏体中的固溶度,而Ni则会增加铜在奥氏体中的固溶度,但随着氧化的进行,Al对降低Cu在奥氏体中固溶度的作用减弱,而Ni对增加Cu在奥氏体中固溶度的作用则会增强;Al和Ni均能促进内氧化,进而促进包埋物的形成。     

合金元素对焊丝钢氧化皮结构及剥离性的影响

利用金相、扫描电镜观察及电子探针(EPMA)面分析技术等研究了合金元素(Si、Mn、Ni、Cr)对焊丝钢盘条氧化皮显微结构的影响,并采用拉伸试验及酸洗试验评价氧化皮的剥离性。结果表明,Si、Ni和Cr元素对氧化皮显微结构的影响大于Mn元素;低碳钢的氧化皮主要为Fe的氧化物,其最内层和中间层的氧化物均以柱状晶形式垂直基体向外生长;在低碳钢基础上增加Si含量,可显著降低氧化皮总厚度,氧化皮最内层为富Si层,且氧化皮/基体界面的凹凸度增加;进一步增加Ni含量,最内层的合金富集层以锚状沿晶界向基体内延伸。降低氧化皮/基体界面凹凸度、减少合金富集层均利于氧化皮剥离,机械法对界面凹凸度更敏感,而酸洗法对氧化皮缺陷数量较敏感。     

Cu对耐候桥梁钢耐腐蚀性能的影响

采用干湿周浸实验模拟海洋大气环境研究含Cu耐候桥梁钢腐蚀过程中耐腐蚀性能的变化,并利用XRD,SEM等方法研究了两种不同Cu含量耐候桥梁钢的锈层变化.结果表明:Cu能够有效地降低钢的平均腐蚀深度和腐蚀速率,利于提高钢的耐蚀性能.锈层组成随腐蚀时间而变化,腐蚀初期锈层主要由Fe3O4和γ-FeOOH组成,腐蚀中期锈层开始生成Ni(0.6～1)Fe(2.4～2)O4尖晶石类复合氧化物和α-FeOOH两种晶相;腐蚀后期组成基本保持不变,主要由Ni(0.6～1)Fe(2.4～2)O4、α-FeOOH、γ-FeOOH和少量Fe3O4组成.     

SPAH钢集装箱板连铸坯加热氧化特性

通过实验室箱式电阻炉对SPAH钢(%:0.05C、0.25Cu、0.12Ni、0.41 Cr)连铸坯试样进行900～1 250℃,20 min氧化试验,并用扫描电镜和X-射线能谱仪观察和分析了试样氧化层的组织和成分。结果表明,随加热温度增加,钢的氧化速度急剧增加,同时氧化层中的Cu富集相增加;≤1 000℃加热时,晶界氧化占主导,1 000℃以上加热,晶内氧化占主导。因此SPAH钢集装箱板连铸坯加热时,应减少高温段的加热时间,以便减少氧化烧损。     

料浆法制备NiCrW基高温合金Al-Si涂层的微观结构与性能

航空发动机涡轮叶片在使用时需加以涂层防护,以提高基体合金的抗高温氧化性能。本研究采用料浆渗铝的制备工艺,以CaCl₂作为活化剂,在NiCrW基高温合金表面制备Al-Si涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对涂层试样的表面和截面进行分析。结果表明,聚乙烯醇水溶液可作为料浆法制备渗铝/铝硅涂层的有效黏结剂;高温扩散的温度和时间显著影响渗铝涂层的厚度。渗剂成分为5%Si+30%Al(质量分数),制备得到的共渗涂层由外而内依次为富Al层、NiAl层和含Si过渡层三部分,涂层致密无明显缺陷,厚度约为57μm。10%Si+25%Al、15%Si+20%Al与20%Si+15%Al共渗涂层由外而内分为富Al层、富Ni层和含Si过渡层三层。Si元素主要以含Si的沉积相形式存在于含Si过渡层中,少量沉积于外层。而Si的少量添加能明显影响Al、Ni元素的扩散过程,从而减小涂层厚度,并由单一NiAl相向富Al、富Ni的镍铝相转变。     

Si对含铜钢表面高温氧化后铜元素富集的影响

研究了Si元素对抑制含铜钢高温氧化后表面铜元素富集的影响。结果表明:添加Si元素使合金氧化后形成较多内氧化产物2FeO.SiO2,该氧化物在生长过程中对基体局部区域形成包裹,可割断液相铜的扩散途径,降低富铜相中Cu的浓度,有利于减轻含铜钢高温氧化后基体表面铜元素偏聚,但同时会导致合金在1 150℃以上高温区抗氧化性能减弱。     

真空热压时间和压力对CoCrCuFeNi高熵合金组织与力学性能的影响

采真空热压法在900℃下制备Co Cr Cu Fe Ni高熵合金,研究热压时间和压力对合金微观组织及力学性能的影响。结果表明：烧结压力为10 MPa时,所有Co Cr Cu Fe Ni高熵合金均含双FCC相和少量富Cr相。随热压时间延长,富Cr相的尺寸增大,合金的抗压强度和硬度先升高后降低。热压时间为1.5 h时,随热压压力从10 MPa升高至30 MPa,合金中富Cu的FCC相与贫Cu相分离现象消失。随热压压力增大,高熵合金的抗压强度先升高后降低,但硬度无明显变化。当热压时间为1.5 h、压力为20 MPa时,合金的抗压强度最高,达到1 229 MPa,硬度(HV)为3136 MPa。     

脱碳时间对Fe-3%Si钢氧化层组成及形貌的影响

脱碳退火时间是决定Fe-3%Si钢表面内氧化行为的重要工艺参数之一,继而影响着后续渗氮及二次再结晶工艺。在1 103K的退火温度及N2+H2+H2O的退火气氛下进行了脱碳退火实验,研究了退火时间对Fe-3%Si钢表面氧化行为的影响。通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜及辉光放电质谱仪观察了Fe-3%Si钢表面氧化层的演变过程,分析了氧化层内硅、氧含量分布趋势,建立了氧化层结构与氧化物含量之间的关系。实验结果表明,经过脱碳退火后,Fe-3%Si钢表面氧化物由二氧化硅和铁橄榄石组成。随着退火时间的延长,内氧化层增厚,硅元素在内氧化层中的富集程度增加。当硅钢表面氧化深度相同时,氧化物含量随退火时间的增加而增多。     

普通铜钢和复合铜钢的铁鳞

用金相和电子探针显微分析技术研究了和普通含铜钢的不良特性相比较的复合含铜高强度钢的良好热加工和铁鳞特性的原因所在。高强度铜钢和含铜3％的普通铜钢在1100℃下氧化,在钢和铁鳞之间的界面上皆发生富铜的复合合金。在含铜3％铜钢的情况下,富铜区域仅含铁5％,而在复合铜钢的情况下,富铜区域含铁在15-60％范围内。同样,在900℃下氧化后,观察到富铜相分布的不同。在高强度铜钢情况下,在最里面的氧化物层(FeO)中出现了富铜小球;而在普通铜钢情况下,这种小球位于钢/氧化物的界面上。这种不同的原因尚未确定。复合铜钢的良好热加工性能是由于在钢/氧化物界面上形成了含有硅酸盐层的缘故,它降低了铁往外扩散的速度,并导致在工作温度下产生较普通铜钢为粘的铁铜合金。     

添加Y对富铜纳米相强化铁素体钢拉伸性能的改善

针对富Cu纳米相强化铁素体钢空气时效后拉伸脆断的问题,选取含与不含Y的2种对比合金钢进行相关研究。采用光镜(OM)、扫描电镜(SEM)观测了钢的基体组织、断口及氧化层;高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线能谱(EDS)分析了纳米析出相的形貌、尺寸、数量密度、化学成分和晶体结构。结果表明:含Y钢中的含Y富Cu纳米析出粒子平均尺寸变大但数量密度降低,铁素体晶粒变细,钢的拉伸强度、塑韧性改善;Y的拖曳效应使氧化层变薄且钢基体-氧化层、氧化层之间结合牢固。富Cu纳米相强化铁素体钢空气时效后拉伸性能的改善,来源于Y的细化晶粒、抗氧化和净化效果。     

超低碳钢热轧过程中晶间和晶内氧化

为了满足高表面质量薄钢板的要求，用0．01％Si的超低碳钢研究了热轧再加热过程中板坯的晶问和晶内氧化。晶间氧化深度在1473K时，由于Fe-Si-O复合氧化物的熔化而显著加深；在1473K以上．随着氧化温度的提高而变浅。随着氧化时间f在1800～5400s的范围内）的延长、氧分压（在1～10％的范围内）的降低，品间氧化深度都将加深。[第一段]     

Si含量对钢的一次氧化皮结构和粘结性的影响

通过热压测试、拉曼（Raman）光谱、以及X射线吸收微细结构测试，研究了3％Si钢材在液化石油气燃烧废气中形成的氧化皮粘结性和结构。在钢与氧化皮界而上，Fe2SiO4含量随Si含量的增高而增多，从而抑制了钢中Fe离子的扩散，并产生了致密的次生氧化皮。当钢在低于Fe2SiO4熔点加热氧化时，[Si]高钢材的氧化皮粘结性高，是由次生氧化皮的结构决定的。     

Cu30Ni10Cr8Al2Zr合金的组织结构与高温氧化行为

利用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法研究了Cu30Ni10Cr8Al2Zr合金的组织结构及其在700,800和850℃空气中的高温氧化行为。结果表明:合金的铸态组织较粗大,合金的相结构主要由α-Cu固溶体相和β富Cr相组成,在晶界上存在Zr的偏聚。950℃均匀化退火2 h后晶粒得到细化。当氧化试验温度为700℃时,合金表面生成了主要由Cu,Ni组成的不完全氧化物膜,并且有少量"棉絮状"复合氧化物析出;该温度下合金的氧化动力学符合抛物线规律。当氧化试验温度为800,850℃时,合金表面形成了连续、致密的Al2O3保护膜,在氧化膜和合金基体之间形成了一层富Cr的内氧化层;氧化层与基体之间结合紧密,氧化层厚度随试验温度的升高而增大,在800,850℃温度下合金的氧化动力学符合立方抛物线规律。综合分析表明合金在800和850℃下均具有良好的高温抗氧化性。     

金属基低压等离子喷涂界面的结合性能及微结构研究

采用奴氏印痕法、X射线衍射技术（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线能量散射谱（EDS）等方法研究了Ni/Fe,Cu/Ni低压等离子喷涂材料的喷涂界面结合性能及微结构特征。喷涂界面的结合性能与其微结构、微成分特征密切相关。Ni/Fe试样具有结合良好的界面,界面层为在晶态（Fe,Ni）氧化物上弥散分布着纳米级（Fe,Ni）金属间化合物细晶的结构,界面区有明显的元素扩散;Cu/Ni试样喷涂界面层为典型的非晶相,界面区未见明显的元素扩散。不同微观特征的喷涂界面对应的宏观界面结合性能有明显差异,Ni/Fe喷涂界面结合强度明显优于Cu/Ni喷涂界面。对Ni/Fe、Cu/Ni喷涂界面断裂的微观机理进行了探讨。     

露点对预氧化还原QP钢表面选择性氧化的影响

以0.2％C-1.8％Si-1.8％Mn成分的QP钢为研究对象,采用预氧化还原模拟试验,在露点分别为-40℃和+10℃的N2-5％(体积分数)H2气氛中制备了预氧化还原试样,使用GD-OES分析了表层5 μm深度范围Fe、Si、Mn、O的元素深度分布,使用SEM观察了表面形貌,使用TEM观察了 FIB制备的截面试样微观形貌.结果表明:预氧化试样表面氧化铁/基板界面位置已存在Si、Mn富集,经过还原退火后,还原铁/基板界面位置的Si、Mn富集进一步增加.提高退火气氛露点促进了 Si、Mn在钢板次表层形成内氧化;减少了还原铁/基板界面位置的Si、Mn外氧化;改变了还原铁/基板界面位置的氧化物组成和结构,由Si-O和Mn-Si-O的双层结构变为Mn-Si-Fe-O复合氧化物结构.     

CSP线SPA-H表面裂纹与加热制度关系的研究

采用光学显微镜、扫描电镜、马弗炉等设备对CSP线SPA-H铸坯不同加热温度、加热时间、保温时间条件下表面裂纹的密度、深度、氧化圆点层等进行了研究,结果表明:原始板坯或不同加热条件下,试样氧化层内均出现不同程度的Cu富集,并且随着温度的增加,界面不平直度明显增加,氧化圆点层增厚。在1000～1080℃之间,在基体界面处有大量的铜的富集相,以分散或半连续式分布,在界面基体的晶界也发现有铜的偏聚;在1110℃保温30min时,随着Cu的熔解,界面处的铜向氧化层和基体内渗透,界面处富铜相较于其熔融温度下的少,而氧化层和氧化圆点层中的Cu富集相以及偏聚增多;试样温度加热至1140℃时,Cu富集相大多分布于离界面20μm的氧化层内,以及氧化圆点层的晶界和氧化圆点界面处偏聚,氧化层与基体界面处只存在极少的Cu的富集相;试样温度加热至1200℃时,Cu的富集相集中在氧化层中,晶界处的Cu扩散至奥氏体内,减少了晶界的弱化作用。     

Si对热轧铁素体-贝氏体双相钢显微组织变化和机械性能的影响

系统的研究了si对铁素体-贝氏体双相（FBDP）钢显微组织变化、拉伸性能、冲击韧性和拉伸凸缘性的影响,从0到0．95％加人si可促进细的铁素体等轴晶的形成,高Si（0．95％）时也可导致块状马氏体岛和残余奥氏体的形成。随si含量的增加屈服强度、抗拉强度和延伸率提高,因此,由于加入si提高了应变硬化速率,改善了抗拉强度和韧性之间的平衡。孔扩张后的裂纹形貌表明FBDP钢有极好的拉伸凸缘性,这与显微裂纹在铁素体相内扩展以及铁素体晶粒沿与裂纹垂直方向延伸有关。含0．95％Si钢与含0．55％Si钢相似都有高强度与高冲击韧性组合,特别是含0．95％Si钢表现出极好的抗拉强度与拉伸凸缘性组合。     

Ce对热浸镀铝HP40Nb钢氧化行为及组织的影响研究

通过SEM,EDS和XRD研究了Ce对HP40Nb热浸镀铝层组织结构和高温抗氧化性能的影响.结果表明,热浸镀过程中添加质量分数1％Ce促进了镀层外层中Fe2Al5和Fe4Al3Ce相的生成,抑制了内层Fe2Al5相长大;在1 000 ℃/4 h扩散处理过程中,Ce促进了γ向α相的转变以及α相中Ni3Al相的析出,并在渗层内层中生成富Ce相;800C/360 h氧化后,Ce促使渗层外层生成少量Fe2Al5和Cr3Si相,并使渗层外层组织均匀致密;1000℃/360 h氧化后,Ce促使α相长大导致渗层中生成大量的σ相.800℃氧化实验发现1％Ce使渗层组织致密,提高了渗层高温抗氧化性;1 000℃氧化实验发现1％Ce促进了渗层中σ相的生成,阻碍了Al原子的内扩散,保证了氧化过程中渗层表面生成α - Al2O3所需铝含量.     

一种高磷耐候钢的耐腐蚀性能试验研究

利用实验室加速腐蚀试验方法,对高磷耐候钢与Q345普通低合金钢在不同腐蚀时间后的年腐蚀速率及试样锈层形貌、腐蚀产物进行了对比分析,结果表明:两种试验钢试样基体表面均由最先形成的黑色氧化物Fe_3O_4非保护性结构继续氧化成为褐色Fe_2O_3,再继续生成非稳态的γ-FeOOH,并进一步向最终的稳定锈层组成物α-FeOOH转变。高磷耐候钢中Cu、P、Cr、Ni等耐蚀性合金元素在锈层的持续富集促使锈层中α-FeOOH的形成和含量增加,其锈层中的α-FeOOH含量在不同腐蚀周期内均比Q345低合金钢中的含量高;高磷耐候钢的年腐蚀速率随腐蚀时间延长基本稳定且呈下降趋势,低于Q345普通低合金钢。