低碳含Cu中厚钢板富Cu相的时效析出行为

将某低碳含Cu中厚钢板在680℃分别时效不同时间(15、30、45、75、90、120 min)后,利用场发射扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了中厚钢板不同位置富Cu相的析出和长大机制。结果表明,经时效处理后,试验钢板表面及心部富Cu相呈球状或短棒状,尺寸均主要在5～60 nm之间,但心部富Cu相的平均尺寸要大于表面富Cu相。随着时效时间的延长,表面和心部的富Cu相均发生长大,呈现平均尺寸增加、粒子总数目减少的趋势。基于理论计算,富Cu相平均尺寸的变化满足Ostwald熟化机制,且心部富Cu相长大速率小于表面富Cu相。     

RPV模拟钢中纳米富Cu相的析出和结构演化研究

提高了Cu含量的核反应堆压力容器(RPV)模拟钢经过880℃水淬和660℃调质处理后,在370℃时效6000 h,利用HRTEM,EDS和原子探针层析(APT)方法研究了纳米富Cu相的析出过程和晶体结构演化.观察到Cu原子在α-Fe基体的{110}晶面上以3层为周期发生偏聚,并产生了很大的内应力使晶格发生畸变,这是富Cu相析出时的形核过程;随着Cu含量的增加和富Cu区的扩大,内应力也随着增大,富Cu区沿着α-Fe基体的{110}晶面发生切变,形成了ABC/BCA/CAB/ABC排列的多孪晶9R结构;Cu含量继续增加,富Cu相最终转变为fcc结构.富Cu相的尺寸在1-8nm范围内,数量密度为0.71×10~(23)m~(-3).富Cu相中还含有3%- 8%(质量分数)的Ni和Mn.并且在相界面上发生偏聚,从而抑制了富Cu相的长大.     

Mn含量对Fe-Cu-Mn合金纳米富Cu析出相影响的相场法研究

采用相场法模拟了Fe-Cu-Mn合金在823 K时效时富Cu析出相的三维组织演化图像、体积分数、数量密度和平均颗粒半径随时效时间的变化等。相场模拟研究表明:相分离早期阶段通过失稳分解机制形成富Cu相;同时Mn原子也在富Cu相的中心发生偏聚,在富Cu相开始Ostwald粗化的过程中,Mn原子又从其核心处偏聚到富Cu相和基体的界面处,最终在富Cu相外部形成富Mn环。富Mn环的存在会抑制富Cu相的扩散长大和粗化;富Cu相在时效前期是球状的bcc结构,随着不断长大,转变为椭球形或棒状的fcc结构;提高Mn含量可以加快富Cu相的析出,有利于富Cu相的粗化。     

沉淀强化钢中两相区NiAl相和富Cu相的析出特点

沉淀强化钢在900℃固溶2 h后水淬,500℃时效1 h,利用原子探针层析技术(APT)研究了残余奥氏体和马氏体两相区强化相的析出特点.结果表明,残余奥氏体中没有析出相,马氏体和马氏体/残余奥氏体界面处均有强化相析出,马氏体中靠近界面处有一层析出贫化区.界面处强化相的等效半径和间距均大于马氏体中的强化相,界面处富Cu相和Ni Al相中Cu,Ni和Al的含量均大于马氏体中的富Cu相和Ni Al相,而且界面处富Cu相和Ni Al相的分离趋势要大于马氏体,这是因为界面处存在大量缺陷,促进了强化相的长大,使得界面处和马氏体中的强化相处于长大的不同阶段.     

低碳铁素体钢中纳米尺寸碳化物的相间析出特征

分别在600、650和700℃度对Ti-Mo低碳钢进行等温处理,对其力学性能进行检测并利用扫描电镜观察其显微组织,最后通过透射电镜和选区电子衍射对纳米尺寸碳化物的相间析出特征进行研究分析。结果表明:相间析出的排间距随着处理温度的降低而减小;排间距的平均值是常量,但单个排间距的值变化很大,两个特定行之间的排间距变化不大;不同方向析出的相间析出粒子之间存在着竞争关系,当两方相遇时,其中某一方向或被迫中断,或发生偏转直至两者的方向几乎相同,这是形成不同的相间析出台阶高度的一个原因;相间析出粒子的析出面并非只固定在{110}α面上,相间析出也可以在铁素体的其他晶面上发生。     

AlMgSi(Cu)合金中纳米析出相的结构演变

AlMgSi(Cu)合金是应用最广泛的可热处理强化铝合金,该类合金的主要性能与时效阶段析出的硬化相紧密相关。综述AlMgSi(Cu)合金在不同热处理阶段形成的纳米析出相的形貌、结构和稳定性。提出了动态结构的概念和模型,并以此揭示了纳米析出相结构演变规律及其与力学性能间的关系。在含铜6×××系铝合金的纳米析出相结构演变研究领域有若干未解决的基本问题,而这些问题的解决对高中强度6×××系铝合金的开发具有重要的指导意义。     

Cu-Ni-Al合金相图富Cu端合金的析出相表征

以Cu-Ni-Al三元相图富铜端两组合金为研究对象,采用高频感应熔炼获得Cu-Ni-Al合金铸锭,并对铸锭进行固溶+时效处理。通过对固溶+时效处理前后的显微组织、形貌和相组成的对比分析,可以认为,Cu-Ni-Al合金的富铜端并非为单相固溶区,通过适当热处理,Ni₃Al相从富Cu固溶体相内析出是可能的;固溶+时效处理有助于铸态Cu-Ni-Al三元合金中的晶界相网状NiAl相的瓦解和晶内细小颗粒Ni₃Al相的析出。     

Mn含量对Fe-Cu-Mn-Ni合金中富Cu相析出影响的相场法研究

通过耦合CALPHAD热力学数据库建立了一个模拟多元合金固态相变过程中微观组织演变的相场模型,并以Fe-Cu-Mn-Ni合金为例,从动力学角度揭示了Mn含量对富Cu相析出机制的影响。结果表明：随着富Cu相的析出,Mn和Ni原子在富Cu相的中心发生偏聚,导致在富Cu相界面形成B2环。Mn含量变化会改变富Cu相的形貌和析出机制。在Mn含量较低时,富Cu相仅发生Ostwald粗化,其形貌为球形;而在Mn含量较高时,富Cu相的粗化机制包括Ostwald粗化和合并长大,其形貌从球形转变为棒状。提高Mn含量会促进富Cu相的析出,其体积分数和半径也增大,但数量减少。     

一种低碳低合金钢的纳米压痕表征

对具有两种不同组织状态的一种低碳低合金钢进行了纳米压痕表征．结果表明,在双相组织试样中,马氏体的硬度高于铁索体的70％以上．在纳米压痕实验过程中,由于马氏体相的尺寸较小并被软的铁素体基体所包围,当压痕深度超过40nm时,纳米压痕硬度呈现出明显的基底效应．由于在铁索体一奥氏体两相区加工过程中发生C元素向奥氏体的分配,双相组织试样中的马氏体中富集了数倍于钢的名义含量的C元素．结果导致双相组织试样中马氏体的平均纳米压痕硬度比同一钢的全马氏体组织试样高出30％以上．此外,还讨论了C的富集分配对马氏体Poisson比和Young’s模量的可能影响．     

低碳低合金钢α/γ相界的计算

本文根据现有文献中的数据,将Sharma等的规则溶液模型推广到多元系,计算了含Cr,Mn,Si的20Cr,30Cr,40Cr,40Mn2,20CrMn,35CrMn2,38Crsi以及30CrMnSi等低碳低合金钢在其两相区各温度下α和γ两相的平衡浓度、两相的相对量及A_(e3)温度。计算得到的一系列合金的A_(e3)温度与实验值A_(c3)吻合较好。     

富Cu析出强化贝氏体超高强钢的组织特征及强韧化机制

由于传统超高强钢高的碳含量导致其焊接性严重恶化,低碳含量的含Cu超高强钢因具有优异的焊接性而受到广泛关注,在高载荷焊接结构中具有较好的应用前景.为了获得更为优异的强韧性,将铁素体低碳纳米富Cu超高强钢的基体组织优化为板条贝氏体,分析了优化后试验钢的微观组织及纳米富Cu析出相晶体结构的特征,并基于常温拉伸试验及示波冲击试验探究了试验钢的强韧化机制.结果 表明:该板条贝氏体低碳纳米富Cu析出强化超高强钢的强韧性能匹配优异,其屈服强度为1334 MPa,-40℃冲击吸收能量为63.5J.该试验钢贝氏体基体中含有大量1～～5 nm尺寸的B2型富Cu析出相.纳米富Cu相的析出强化是主要强化的机制,对屈服强度的贡献约700 MPa;而且细小的晶粒尺寸(3.11μm)、较高的位错密度(8.2x 1013 m-2)也有效地提高了试验钢的屈服强度,细晶强化和位错强化增量分别约305和215 MPa.试验钢中的贝氏体板条束亚结构对裂纹扩展起到阻碍作用,使其在提高强度的同时仍具有良好的冲击韧性.     

奥氏体耐热钢中的纳米析出相研究

采用扫描电镜、透射电镜和X-射线衍射仪研究了固溶处理后不同温度时效处理对25Cr-20Ni-Nb N奥氏体耐热钢显微组织和性能的影响。结果表明,试验钢经过1150℃固溶处理后的显微组织为奥氏体基体内分布粗大颗粒状Nb Cr N相(Z-相);在650~900℃时效处理1 h后,在奥氏体晶界上析出M_(23)C_6型碳化物;在850℃时效1 h后,除在奥氏体晶界上析出M_(23)C_6型碳化物外,还在奥氏体晶粒内部析出均匀分布的纳米尺寸Z-相,纳米尺寸Z-相的颗粒密度达到每平方微米7.8个;试验钢的硬度随时效温度的升高先降低后升高再降低,在850℃时达到最大值,硬度的变化与纳米尺寸的Z-相析出强化有关。     

超低碳含铜微合金钢中时效析出相的晶体结构

用高分辨电子显微镜(HREM)进行了Nb、Cr、Mo、Ni等微合金元素复合微合金化的实用超低碳含Cu钢中时效析出相的形貌观察及晶体结构鉴定,探索将HREM分析技术有效应用于工程材料微观结构研究的新途径.在300万倍以上的放大倍率下清晰观察到了尺寸仅有十个nm左右的细小弥散分布的时效析出颗粒以及其中的孪晶结构,还有大量在局部微区形成的过渡结构.尝试用单个颗粒HREM像上的晶格条纹间距鉴定了钢中除ε-Cu以外的另3类时效析出相的晶体结构.结果表明,时效期间钢中析出Cu、Nb、Cr、Mo、Ni的特殊碳化物(碳氮化物),与ε-Cu共同产生时效强化作用.提出了用HREM像对实用钢材中弥散分布的微细析出相进行晶体结构鉴定的实验方法.     

含Nb-Ti低碳微合金钢中纳米碳化物的相间析出行为

采用热膨胀实验研究了等温温度对Nb-Ti微合金钢组织、性能及析出行为的影响规律,利用TEM对不同温度等温后试样的析出行为进行观察和分析.结果表明,不同温度等温后试样中均可观察到相间析出碳化物,且降低等温温度可显著细化相间析出碳化物所在面面间距、相间析出碳化物所在面内析出物间距及相间析出碳化物尺寸.具有层状分布特征的相间析出碳化物所在面呈现弯曲和平直2种形态,其中平直型相间析出碳化物所在面平行于铁素体的{011},{012},{013}和{035}面.经HRTEM确定相间析出碳化物具有Na Cl型晶体结构,晶格常数为0.434 nm,且与铁素体基体符合Baker-Nutting(B-N)关系,经EDS分析确定相间析出碳化物为(Nb,Ti)C.利用Orowan机制对析出强化量进行估算,结果表明不同等温温度下析出强化量均大于300 MPa.     

9Cr-ODS钢中纳米析出相的SAXS和TEM研究

对球磨不同时间的雾化合金粉采用热等静压烧结方法制备9Cr-ODS钢.利用高能同步辐射小角X射线散射(SAXS),配合高分辨透射电镜(HRTEM),高角环形暗场(HAADF)像和电子背散射衍射(EBSD)研究了不同球磨时间合金粉制备的9Cr-ODS钢中纳米析出相的特征及其对组织和性能的影响.SAXS和TEM实验结果表明,9Cr-ODS钢中富Y-Ti-O纳米团簇的尺寸随着球磨时间的延长不断下降,分布密度峰值逐渐升高,球磨20 h样品中富Y-Ti-O纳米团簇的分布密度峰值达到2.93×1023m-3;烧绿石结构Y2Ti2O7相的分布密度峰值在球磨8 h样品中最高(1.03×1022m-3);少量大尺寸富Ti,Al和O的析出相的分布密度随着球磨时间延长而增加,出现核壳结构.晶粒尺寸随着球磨时间的延长而细化,屈服强度随着球磨时间的延长而升高.富Y-Ti-O纳米析出相对材料强度的贡献占主导地位.     

低碳低合金钢中粒状贝氏体的断裂特性

本文研究了一种低碳低合金钢中粒状贝氏体的室温机械性能和低温韧性,讨论了不同奥氏体化温度下连续冷却的粒状贝氏体和等温形成的粒状贝氏体的断裂特性,并与板条马氏体作比较。结果表明粒状贝氏体的脆性转折温度与奥氏体晶粒直径d和平均单位断裂路径Lc之间分别具有VTrs—logd~(-1/2)舌和vTrs-10gLc~(-1/2)形式的直线关系。晶粒粗大的粒状贝氏体,转折温度显著升高,韧性恶化。连续冷却(空冷)下的粒状贝氏体对解理裂纹扩展的阻力主要取决于奥氏体晶粒度和铁素体领域尺寸。已分解后的小岛对裂纹扩展的阻碍极小,其脆性作用也不大。等温形成的粒状贝氏体,出现岛状马氏休,脆性急剧增加。     

Ni含量对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢富铜相析出的影响

研究了不同Ni含量的0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在1040℃固溶后油冷和炉冷(均进行480℃时效,分别表示为OC、FC试样)两种热处理工艺下的力学性能和微观组织变化规律,通过力学性能测试、SEM和TEM观察,探讨了Ni含量对力学性能和富铜相析出的影响.研究表明:FC试样的强度由于炉冷过程中析出了粗大的富铜相而显著低于OC试样的;随Ni含量的提高,两种试样的强度均增加,但差距在缩小,其原因是炉冷过程中析出的富铜相尺寸逐渐细小,表明Ni可以提高了Cu在γ相区的溶解度,延缓了固溶后炉冷过程中的富铜相析出;随时效温度的提高,不同Ni含量试验钢的强度降低,且Ni含量高的试验钢强度降低更显著;随Ni含量的提高,时效过程中富铜相的形核速率和长大速度增加,表明Ni降低了Cu在钢中的扩散激活能.     

基于形态特征的钢中析出相自动分类方法

为探明钢中不同形态及粒径的析出相粒子对钢的力学性能影响规律,需对其进行精确统计。为此,文章提出了一种基于形态特征和神经网络进行析出相自动分类统计的方法。该方法首先对目标图像进行预处理并提取目标粒子6个形态特征构成特征矢量以详细描述目标。然后利用BP神经网络建立粒子特征矢量与粒子形态的映射关系,继而实现对各种形态析出相粒子的自动分类统计。实验结果表明,该方法对诸如粒子团聚、粒子空洞及毛刺等缺陷目标具有很好的处理效果,可高效、便捷地进行析出相的自动分类,为钢中析出相的定量微观分析提供了可靠依据,而且具有很好的普适性。     

Nb-V-Ti微合金钢复合析出相的特征

用SEM和TEM等研究了Nb-V-Ti微合金钢的组织,特别是复合析出相的形貌和形成机制,并探讨了其对力学性能的影响.结果表明:试验用钢的组织为典型的铁素体-珠光体组织,TiN形成于连铸坯冷却过程的较高温度区间,形态经历了由球形向方形的长大过程；复合析出相包含Nb、V、Ti,NbC和VC依附于先析出的TiN表面以共格关系形核长大的,整体呈铆钉形或其它不规则形状,尺寸为50～70 nm.     

添加元素Cu对Al-Mg-Si合金析出相行为的影响

研究了添加元素Cu对6082Al-Mg-Si合金时效过程及微观组织变化的影响.结果表明,添加元素Cu后提高了Al-Mg-Si合金的峰值硬度,同时缩短了合金达到峰值硬度的时间.根据透射电镜及三维原子探针的观察可知,经过170℃时效2h后,添加元素Cu的Al-Mg-Si合金中所形成的β"析出相中有Cu原子的富集,而未添加元素Cu的合金仍以GP区为主.170℃时效8h后,在含0.6%Cu合金中形成了明显的板条形Q'析出相.