LF9镍基合金析出相的热力学模拟计算

采用Thermo-Calc热力学计算软件与相应的镍基高温合金数据库,计算了不同钛含量的4种LF9合金的可能析出的平衡相,研究了960、1 020℃两种固溶温度下钛含量变化对主要析出相的影响,分析了各相的析出规律.试验结果为进-步调整合金成分、改善合金力学性能提供了理论依据.     

低体积分数相析出过程的相场模拟

通过构建局域自由能函数,并考虑晶界对析出过程的影响,建立了低体积分数相析出过程的相场模型,模拟了溶质体积分数为2%的体系中第二相在晶界和晶内析出及其演变过程.结果表明,在相同相场步条件下,晶粒空间矢量平方和的幂指数项(∑(η)2)μ决定了第二相在晶界和晶内的析出比例;晶内析出相的比例随μ值的减小而增加;析出相尺寸的大小取决于浓度场梯度能系数к(ζ)值的高低;μ=1或较大к(ζ)时,析出相全部集中于晶界上.     

铝合金时效析出动力学及强化模型

研究铝合金热处理过程中微观组织与性能的演变规律,并建立能应用于工业生产的定量预测模型具有重要学术和工程应用价值。综合近年来关于铝合金时效过程中析出相演变和析出强化的模型及模拟的研究,分析和讨论以下几个方面的内容：模拟铝合金时效过程中析出相演变与析出强化的不同方法;铝合金时效过程中析出相微观组织的演变模型,包括形核、长大与粗化阶段,重点总结预测微观组织演变的计算方法;铝合金的强度影响因素及不同形貌析出相的强化模型;各种模型的应用和它们的优缺点以及未来可能的研究方向。     

新型难变形高温合金эк151的组织特征及平衡析出相热力学计算

利用场发射扫描电子显微镜对其铸态组织进行了观察,并通过热力学计算,对该合金中成分对平衡相析出的影响规律进行了研究。结果表明,эк151合金凝固过程中,Mo、Nb和Ti等元素在枝晶间偏析,并形成大量γ′+γ共晶相。合金主要析出相为大量的γ′相、少量的一次、二次碳化物和硼化物以及μ相。其中强化相γ′多成立方状,800℃下平衡态质量分数含量高达50%左右。当成分在规定范围波动时,对熔点影响最大的为Cr、Mo、Nb和Ti;而Al、Ti和Nb含量变化均会影响到γ′相的析出量及析出温度;Cr、Mo含量变化还会影响到二次碳化物的种类,Ti、Nb、C虽然是一次碳化物MC的主要形成元素,但是成分范围内对其析出温度影响并不明显。影响μ相析出温度和析出量的主要成分为Cr、Mo和W。     

时效硬化不锈钢中析出相的数值模拟和实验研究

利用Thermo-Calc模拟软件,采用数值计算与实验相结合的方法,对马氏体时效硬化不锈钢中析出相类型及其变化规律进行分析。研究表明,1 050℃固溶1 h后试样冷却至室温时,基体为马氏体组织,无第二相析出;时效处理后有ε-Cu相、Nb的碳化物、LAVES相、M_(23)C_6和逆变奥氏体形成;实验发现700℃条件下,随时效时间延长,实验观察到的析出相平均尺寸增加,由6.3 nm长大到42.9 nm;对应条件下,动力学计算得到的富铜析出相尺寸误差为15%,说明数值模拟计算可以作为析出相实验研究的一种辅助手段。     

一种新型Fe-Ni-Cr基高温合金组织特征及平衡相析出热力学研究

采用超高分辨场发射扫描电镜对一种新型Fe-Ni-Cr基合金进行了组织特征观察,并利用热力学计算软件Thermo-Calc对合金中可能析出的平衡相及元素含量变化对合金熔点及各相析出行为影响进行了计算分析。结果表明,C含量的增加可以明显提高MC及M_(23)C_6的析出量和析出温度;Ti作为MC的主要形成元素,其含量增加对MC析出量基本无影响,但可显著扩大MC的析出温度范围;Al、Ti含量的增加均可提高γ′相的析出量和析出温度,Al的影响尤为显著;降低Al或提高Ti含量均会显著提高η相的析出量和析出温度;W作为参与MC形成的元素,其含量增加对于促进MC形成的作用不明显;合金元素Al、Ti、W含量的增加均会降低初熔点,Al和Ti的影响更为明显。     

Al-Mg-Si-Zr-XEr合金β″相析出动力学的研究

通过组织观察、性能检测和差热分析（DSC）试验,研究了不同Er元素含量下Al-Mg-Si-Zr-XEr合金时效硬化曲线、TEM组织、β″相的析出激活能和TTT曲线,并得到对应的β″相析出动力学方程和TTT表达式。研究结果表明：Er元素的添加促进了β″相的析出,在540 ℃固溶1 h 180 ℃时效5 h时,Al-Mg-Si-Zr-0.3Er合金中的β"相细小均匀的弥散析出;随Er元素含量增加,合金硬化速率明显加快,软化速率降低,合金β″相析出激活能降低,分别为96.3、93.6和84.9 kJ/mol;析出动力学方程分别为：YEr0.1=1-exp[-1.534×1013t1.5exp(-17382.7/T)]、YEr0.2=1-exp[-5.865×1012t1.5exp(-16895.3/T)]、YEr0.3=1-exp[-2.965× 1011t1.5exp(-15324.9/T)];TTT曲线方程分别为：TEr0.1=17382.7/[30.4 1.5lnt-lnln(1-Y)-1]、TEr0.2=16895.3/[29.4 1.5lnt-lnln(1-Y)-1]、TEr0.3=15324.9/[26.4 1.5lnt-lnln(1-Y)-1]。     

高Co稀土热作模具钢析出相沉淀析出的研究

采用X射线衍射和透射电镜对新研制的高Co稀土热作模具钢的析出相及析出动力学进行了分析和探讨。结果表明 ,经过固溶和时效处理后合金中同时析出大量金属间化合物和碳化物。金属间化合物主要为 μ相和Laves相 ,碳化物主要为MC、M2 3 C6和M6C。在 70 0℃时效不同时间后 ,析出相的总量随时效时间的延长而不断增大 ,但 μ相增加的速度比较缓慢 ;M2 3 C6、M6C、Laves相增加较快 ;而MC逐渐减少。M2 3 C6、M6C是通过基体中的M和C原子的直接反应的形式析出长大的。     

镍基耐蚀合金028平衡相的析出行为

为了给冶炼成分设计、热加工工艺和热处理制度提供理论依据,利用扫描电镜(SEM)和热力学计算软件Thermo-Calc对028合金中析出相的特征进行观察和元素含量变化对其影响进行计算分析,并给出主要元素的合理控制范围。结果表明:不同状态的028合金晶内和晶界会析出σ相,720℃时效1 000 h后会析出大量针状σ相;028合金的主要平衡相为γ、M23C6、σ和α-Cr相;碳含量的增加可以显著地提高M23C6的析出量和析出温度,碳含量应控制在0.02%(质量分数)以内;随着Cr和Mo含量的增加,σ相的析出量增多,析出温度升高,由于σ相是有害相,Cr和Mo的含量需分别控制在26.5%和3.5%以内;初始Cr和Mo含量增加,基体γ相固溶的Cr和Mo含量也增加,初始Cr和Mo含量应分别控制在26.5%~27.5%和3.0%~4.0%之间。     

新型Ni-Co基高温合金中平衡析出相的热力学研究

利用热力学计算软件JMatPro和相应的镍基高温合金数据库,研究了U720Li合金以及在此基础上研发的新型Ni-Co基高温合金的化学成分对平衡相的析出行为、加工性能和γ/γ′晶格错配度的影响.结果表明:Ti/Al值(原子比)的增加提高了合金中γ/γ′相的晶格错配度,γ′析出相的含量随Ti+Al含量(原子分数)的增加而增加.因此,增加Ti/Al值和Ti+Al含量能提高合金的高温强度.Co含量的升高可以拓宽合金的加工窗口,改善合金的加工能力,并且还可以增加合金γ/γ′相的晶格错配度,提高合金错配强化的效果.同时,Ti/Al值的增加促进合金中η相析出,而Co含量的增加具有抑制η相的效果.因此,在Co含量较高的Ni-Co基高温合金中,适当提高Ti含量,增加Ti/Al值对提高合金高温强度有利.     

球置形成机理的热力学和动力学分析

在对现有的球墨形成长大观点即石墨球化的各种学说进行分析的基础上,从热力学因素－石墨与铁液间的界面能,与动力学因素－石默默周围铁液中球化元素、杂质元素（S,P等）和C、Si等元素的分布及C、Fe元素牟扩散速度等两大方面讨论分析了球墨形成机理各种学说。     

金属基复合材料的热力学与动力学研究进展

首先介绍了材料热力学和动力学模型,然后介绍了采用材料热力学和动力学模型在复合材料增强相与基体界面反应控制、反应自生增强相种类选择、反应自生增强相尺寸调控、复合材料体系设计以及复合制备工艺优化等方面研究和应用,最后进行了总结和展望。     

MODELING OF STRAIN-INDUCED PRECIPITATION KINETICS IN Nb MICROALLOYED STEELS

On the basis of the thermodynamic calculation of precipitation and considering the effect of strain on the precipitation behavior and chemical composition （Si and Mn）, the kinetics of precipitation from austenite has been investigated for different temperatures and strains. Nucleation theory and the solubility product of niobium, carbon, and nitrogen in austenite have been used to derive equations for the start time of precipitation as a function of temperature and composition. The value of n in Avrami equation was determined using the available experimental data from the published reports, which indicated that n is a constant independent of temperature and the end time of precipitation is a function of n and the start time of precipitation. The values of the start time and end time of precipitation predicted by the new model are compared with the experimental values and a good agreement was obtained between both.     

双束熔体原位复合法制备Cu-TiB2合金的热力学与动力学

介绍双束熔体原位复合法制备Cu—TiB2弥散强化铜合金的原理，并对其反应热力学和动力学进行研究。计算结果表明：Cu—B和Cu—Ti合金熔体碰撞时最容易形成TiB2相；TiB粒子的形核数量随反应扩散深度的降低和母合金溶质元素浓度的增加而增加；形核数量的增加有利于获得纳米级的TiB2粒子，但增加母合金溶质元素浓度容易出现粒子团聚长大现象。据此分析了如何设计反应器形状以及反应条件的选择。     

D301树脂吸附钼蓝的热力学与动力学(英文)

通过静态吸附实验,研究D301树脂对钼蓝的吸附热力学和动力学。结果表明:D301对钼蓝的吸附行为符合Freundlich等温方程;在不同温度下,D301吸附钼蓝的吸附焓变ΔH和吸附熵变ΔS均为正值,而吸附自由能变ΔG为负值,表明吸附是一个自发的、吸热过程,升温有利于吸附。动力学研究表明,此吸附过程符合双驱动模型,吸附过程主要受粒内扩散步骤控制,经拟合获得动力学总方程。     

Theory and Modeling of Phase Transformations under Stress in Steel

Thermodynamic prediction of the increment of the formation temperature of proeutectoid ferrite by applied stress is nearly consistent with the experimental data. Kinetics models for ferrite，pearlite and bainite transformations can be shown as modified Johnson-Mehl-Avrami equation in which parameter b(σ) varies with the level of applied stress.The effects of tensile and compressive stresses on enhancement of the ferrite/pearlite and bainite transformations are discussed. The necessity and approach of modification of additivity hypothesis are introduced and the results from modified equation in which some parameters are obtained by regression of two experimental results or taken from TTT and CCT diagrams of a certain steel are superior than that from Scheil‘s equation. Thermodynamic calculation of Ms and nucleation kinetics equations of martensitic transformation under stress are suggested. Modeling of phase transformations under stress in ferrous alloys is briefly described.     

Thermodynamics and kinetics of adsorption for heavy metal ions from aqueous solutions onto surface amino-bacterial cellulose

Amino-bacterial cellulose (amino-BC) was prepared by chemical modification of bacterial cellulose(BC). The adsorption characteristics and mechanism of amino-BC were studied. The results show that adsorption data can be fitted well by Langmuir equation and the pseudo-second order kinetics, indicating that the adsorption of amino-BC would obey monolayer molecule adsorption and the main action was chemisorption. Meanwhile, the adsorption process was studied by the Elovich equation and the intra-particle diffusion model, indicating that the absorption characteristics of metal ions on amino-BC is controlled by both film diffusion and particle diffusion. The increase of reaction temperature will accelerate the adsorbing rate because of endothermic reaction.     

镍基合金028时效析出规律及转变动力学

通过扫描电镜、X射线衍射和硬度测试分析研究了028合金在不同的时效温度和时效时间下的析出相的演变规律,对析出相的化学成分、结构和硬度进行了分析,并对其转变动力学和析出相的长大进行了分析。结果表明,028合金随时效温度的升高和时间的延长,析出相的数量增多、尺寸增大,合金的硬度升高,晶界和晶内析出相主要是含Cr、Mo、Fe、Ni元素的σ相。利用Avrami方程推导出028合金在不同温度下的转变动力学方程,绘制出动力学曲线,并对析出相的一维长大情况进行了计算,得出其一维长大方程。     

Modeling of Reversibleγ/αTransformations of Low Carbon Steels in the Intercritical Temperature Range

IN THE COURSE OF TRANSFORMATIONPROCESSES in metals and alloys(e.g.decomposition,precipitation)the reaction is often not fully complete,i.ethe transformed fraction after the accomplishment of thereaction is a positive number less than1.A typicalexample is the austenite-ferrite(7<=>cc)transformation inlow carbon hypoeutectoid steels between theequilibrium temperatures Aei and Ae3which is both anincomplete and a reversible reaction.Investigations based on computer simulationdemonstr…     

Experimental Investigation and Thermodynamic Calculation on Phase Precipitation of INCONEL 740

A novel nickel-based superalloy INCONEL 740 was under development for application in ultra-supercritical superheater tubers above 750℃. The precipitation behaviors of ?浊 phase and ?酌' particles of the alloy were investigated through experimental study and phase computation. Experimental results showed that ?浊 phase formed a Widmanst?覿tten pattern structure following long-term exposure at elevated temperatures and that the coarsening of ?酌' particle follows a cube rate law: 3 ∝ t. Thermodynamic calculation results showed that Al and Ti had an important effect on the precipitation behavior of ?酌' and ?浊 phases. Two suggested novel modified alloys, wherein the Al and Ti contents were modified, were designed and melted for the experimental study. The preliminary results indicated that the modified alloys exhibited higher structural stability following long-term exposure at 750℃ till 5000h.