时效处理快速凝固Mg-5 wt.％Sn合金微观结构的电子显微分析

用显微维氏硬度仪、X射线衍射仪（ XRD）、扫描电子显微镜（ SEM）和透射电子显微镜（ TEM）研究分析了快速凝固Mg?5 wt?％Sn合金条带的时效硬化规律。实验结果表明,快速凝固Mg?5 wt?％Sn合金在593 K温度下时效3 h后达到峰值硬度。时效后峰值硬度下的快速凝固Mg?5 wt?％Sn合金中有β?Mg2 Sn相颗粒析出,大多数的析出相β?Mg2 Sn颗粒分布在晶界,少部分析出相β?Mg2 Sn颗粒分布在晶粒内部。在593 K温度下时效3 h后的合金中观察到析出相β?Mg2Sn 颗粒与基体α?Mg 的一种新取向关系：（202261）β／／（0110）α,（7236）β／／（0001）α,[512]β／／[2110]α。     

Al-Mg-Si-Cu合金中晶界和晶内析出相粗化规律的研究

采用显微硬度测试仪、扫描电镜和透射电镜观察及能谱分析,研究了Al-0.5Mg-1.0Si-0.8Cu(wt.%)合金的晶界析出规律和晶内析出相的粗化机制。结果表明:180℃时效处理的Al-0.5Mg-1.0Si-0.8Cu(wt.%)合金晶界处存在富Si相和Q相两类不连续分布的析出相,它们的尺寸分别约为1 mm和几十纳米;时效0.5 h时晶界处有少量富Si相,时效5 h时晶界富Si相明显增多,时效36 h时富Si相开始粗化且间距变大,再进一步时效其形貌和分布变化不大;晶界Q相与相邻晶粒铝基体的界面取向关系是:[510]Al//[1120]Q;时效36 h晶内开始出现粗化析出相,且随时效继续进行合金晶内析出大量粗化相,存在明显的晶界无析出带现象。晶内粗化析出相主要含有Si元素,呈片状、球状和棒状3种形貌。其中,棒状Si析出相是沿〈001〉Al方向生长的,且〈112〉Si//〈001〉Al,{111}Si//{010}Al。     

高纯、细晶Al2O3陶瓷的Mo-Mn金属化机理研究

通过对高纯、细晶Al2O3陶瓷金属化层、金属化层被酸腐蚀后的陶瓷表面显微结构及金属化层中元素在金属化层与陶瓷中的分布情况分析,探讨了高纯、细晶Al2O3陶瓷的Mo-Mn金属化机理。研究发现高纯、细晶Al2O3陶瓷的金属化机理与95%Al2O3陶瓷存在很大不同,高纯、细晶Al2O3陶瓷金属化时,Al2O3相通过溶解-沉淀传质过程,细小颗粒和固体颗粒表面凸起部分溶解,并在金属化层中的较大Al2O3颗粒表面析出。在Al2O3颗粒生长和形状改变的同时,金属化层形成致密结构,完成了烧结,实现了金属化层与高纯、细晶Al2O3陶瓷的紧密结合。     

热处理工艺对激光增材制造铝锂合金组织及力学性能的影响

采用激光增材制造技术制备了铝锂合金板材,分析了铝锂合金在热处理过程中析出相的演变及力学性能的变化。结果表明,沉积态铝锂合金主要由α(Al)基体和TB(Al7Cu4Li)相组成,晶界处存在少量富铜相;退火后,TB相更加均匀密集地分布在晶粒内部,富铜相基本溶解,晶界处存在少量Al-Cu-Fe杂质相;固溶淬火后,TB相固溶到基体中,晶内存在少量δ′(Al3Li)相;时效后,主要弥散析出θ′(Al2Cu)和σ(Al5Cu6Mg2)相。热处理后铝锂合金的显微硬度、抗拉强度比沉积态的分别提高了47.6%和87.7%。     

激光原位合成TiC-TiB2/Fe复合涂层及其抗氧化性研究

为了提高材料的高温抗氧化性,采用激光原位合成的方法制备了TiC-TiB2/Fe复合涂层,并进行了理论分析和实验验证,取得了复合涂层的相组成、显微组织及抗氧化性能数据。结果表明,涂层物相主要由-Fe,TiC,TiB2和 (Fe,Cr)7C3等组成,细小的方块状TiC颗粒和长条状TiB2均匀弥散分布于涂层基体上。经600℃恒温氧化60h后,TiC-TiB2/Fe复合涂层表面形成了连续致密的氧化膜,其主要由细小的Fe2O3,FeCr2O4,(Cr,Fe)2O3、金红石型TiO2以及Al2O3等球状颗粒组成,颗粒排列紧密,各氧化物形成热力学条件是满足的。复合涂层在600℃的恒温氧化动力学曲线呈抛物线型,在最初的10h内氧化增重速度较快,之后曲线趋于平缓。60h后其增重仅为0.75mg/cm2,抗氧化性能约是半钢的15倍。此研究结果对提高材料高温抗氧化性有一定的指导意义。     

H13钢表面激光选区熔覆Ni-Al金属间化合物涂层的组织与性能

通过控制Ni 基自熔性合金粉末中Al 的含量,在H13 热作模具钢表面分别原位制备了Ni3Al和NiAl 金属间化合物复合熔覆涂层。借助光学显微镜和X 射线衍射仪对不同熔覆涂层的化学组成和物相结构进行了分析。结果表明,四种不同Al 含量的熔覆层均显现出平整致密、无明显缺陷的宏观特征。随着Al 含量的增加,熔覆层显微形貌呈现出底部枝晶区域增加及枝晶逐渐粗化,甚至出现胞状晶的现象。熔覆层在未加入Al 时,其主要物相为Ni3Fe 及（Ni, Cr）固溶体。随着Al 含量的增加,主要物相则由最初的Ni3Al 金属间化合物、（Ni, Cr）固溶体到Ni3Al、NiAl 金属间化合物和（Fe,Cr）固溶体,再到最终Al 含量达到13.9%时的NiAl 金属间化合物和（Fe,Cr）固溶体。同时,Al 含量的提高使得涂层中杂质相减少。熔覆层摩擦系数均低于基体,最高显微硬度为基体的3.5 倍,耐磨性较基体提高了5.8 倍。     

激光熔覆原位自生复相陶瓷颗粒增强涂层

借助光学显微镜、X射线衍射仪、电子探针及显微硬度计等手段对熔覆层的组织、物相、元素分布和显微硬度分布特征进行了研究。熔覆层不同位置的凝固特征参数不同,形成的组织亦不同。陶瓷相的引入使得熔覆层晶粒细小,枝晶生长方向发生紊乱。原位反应生成的TiB2,Al2O3为亚微米颗粒,主要分布在晶粒内部,形成晶内复合,而未反应的TiO2,B2O3陶瓷颗粒分布在晶间。熔覆层物相主要为基体的γ相和基体上弥散分布的γ'相以及Al2O3,TiB2等陶瓷相等。研究了激光加工参数对显微硬度分布的影响。磨损试验表明,陶瓷增强颗粒的加入在很大程度上提高了覆层的抗磨损性能。     

激光陶瓷中的缺陷(一)

激光陶瓷中的各类缺陷,包括晶界、微气孔、杂质、非主晶相、表面缺陷和色心等,构成了激光陶瓷中主要的光散射和吸收中心,并对材料的热学和力学性质产生影响。讨论了各类缺陷的特点、形成机制和抑制方法。此外,还探讨了TM^3＋Al2O3（TM=Cr,Ti）透明陶瓷的掺杂问题以及制备Cr^4＋Al2O3和高浓度Ti^3＋.Al2O3激光陶瓷的可行性。     

Fe离子注入α-Al2O3单晶注入态和还原气氛退火态的微观结构

本文利用透射电子显微术,研究了注入Fe离子的α-Al2O3单晶(sapphire)在还原气氛退火过程中微观结构的变化.研究表明,在还原气氛退火过程中,先前注入的Fe离子析出为α-Fe纳米颗粒.一些α-Fe颗粒周围存在空洞,而一些大的α-Fe颗粒呈现出多面体的轮廓.大部分a-Fe析出相与α-Al2Q3基体具有如下取向关系:(111)α-Fe//(0001)sapphire,[110]α-Fe//[1120]sapphire.只有很少的α-Fe析出相偏离该取向关系,而最大的偏离角小于3°.近重位倒易点阵分析表明:在α-Fe和α-Al2O3体系中,该取向关系是最有利的;而在该体系中发现的另一取向关系(110)α-Fe//(0001)sapphire及<111>α-Fe//<5140>sapphire是次有利取向关系.     

激光陶瓷中的缺陷(二)

激光陶瓷中的各类缺陷,包括晶界、微气孔、杂质、非主晶相、表面缺陷和色心等,构成了激光陶瓷中主要的光散射和吸收中心,并对材料的热学和力学性质产生影响。讨论了各类缺陷的特点、形成机制和抑制方法。此外,还探讨了TM^3＋：Al2O3（TM=Cr,Ti）透明陶瓷的掺杂问题以及制备Cr^4＋：Al2O3和高浓度Ti^3＋：Al2O3激光陶瓷的可行性。     

宽带激光熔覆梯度生物活性陶瓷复合涂层组织与性能

为了增加基材与生物陶瓷涂层之间的结合强度,消除激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的开裂倾向,设计了一种梯度生物陶瓷复合涂层并采用宽带激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层,对其组织和性能进行了研究.结果表明:钙和氧元素主要分布在生物陶瓷涂层中;钛和钒元素主要分布在基材和合金化层内;磷元素分布在合金层与陶瓷层中.合金层中基底组织上分布着白色共晶组织和白色颗粒,基底组织主要为Ti(Al,P,Fe,V)相,白色共晶组织主要为Fe2Ti4O AlV3,白色颗粒为结晶析出的Al3V0.333Ti0.666;生物陶瓷层中的基底组织为胞状晶,其上分布有灰色相和白色颗粒相,胞状晶主要为GaO、CaTiO3和HA,灰色相为β-TCP及Ca2Ti2O6,白色颗粒相为TiO2.陶瓷涂层表面形成了类珊瑚礁结构及短杆堆积结构.这种表面结构将有助于为骨细胞长入生物陶瓷涂层提供通道.陶瓷层与钛合金基体之间的结合强度大于37.3 MPa.合金层的最高硬度为1600 HV0.2,生物陶瓷涂层显微硬度最大值约为1300HV0.2.     

Al-7Si合金在热处理过程中的显微结构演变

本文利用扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)研究了固溶处理和时效处理过程中铝硅二元合金中硅颗粒、析出相及硅颗粒与铝基体界面处的微观结构变化特征。研究结果表明:随着固溶时间的延长,硅颗粒的形态由树枝状逐渐变成椭球状和球状;时效过程中,溶入α-Al基体中的硅原子会在铝基体中聚集,形核并形成沿铝基体{111}面生长的硅析出相,同时还会在硅颗粒上析出一层硅的纳米孪晶,这些纳米孪晶会随着时效时间的延长不断长大。硅的孪晶壳层中存在大量孪晶和其他缺陷,除了常见的SiΣ3(111)孪晶外,观察到的孪晶类型还包括多重孪晶,如五重孪晶。     

铜合金表面激光原位制备钴基合金涂层的结构与机制

以钻为主体的涂层原材料粉末中添加Ni.Cr,Fe,C,Si,W,MgO,Y2O3和纳米Al粉等形成新型合金粉末体系,在结晶器用Cu-Cr合金表面利用脉冲激光原位制备颗粒增强Co基合金涂层.应用金相显微镜、扫描和透射电镜等分析技术,对实验制备样品涂层的组织结构进行研究.结果表明,在优化了粉末成分及激光扫描工艺参数(50 W,15 Hz,3 ms,4.0 mm.s)条件下,制备出了与Cu合金基体界面冶金结合的钴摹合金涂层;在涂层内部以Co-Cr-W-C为主体元素形成了细晶、高硬度的合金组织,涂层中原位生成了细小的陶瓷颗粒相,起到了复合强化作用,而w,cr等强碳化物在基体中析出,起到了弥散强化的作用.涂层中过渡层富Co区的出现导致了富Cu区的产生.     

纳米氧化铁粉体的溶胶-凝胶法制备

以硫酸亚铁为原料,柠檬酸为螯合剂,通过溶胶-凝胶法制备Fe2O3纳米粒子,采用X-射线衍射(XRD)和差重-热重(TG-DTA)分析研究了Fe2O3晶相的形成过程,用扫描电镜(SEM)对所制得粉体的表面形貌进行了分析.结果表明,煅烧温度应高于520 ℃,所制备纳米粉体为α-Fe2O3,为球形颗粒,Fe2O3粉体粒度随煅烧温度的升高而增大,煅烧温度为600 ℃时,可获得30 nm的α-Fe2O3颗粒,粉体颗粒大小均匀,分散性好.     

钛合金表面激光熔覆(Ti+Al/Ni)/(Cr2O3+CeO2)复合涂层组织与耐磨性能

为改进钛合金(Ti6Al4V)的耐磨性能,应用脉冲Nd:YAG激光器进行了钛合金表面熔覆(Ti+Al/Ni)+(Cr2O3+CeO2)复合涂层实验,分析了熔覆层微观组织,测试了熔覆层显微硬度及其在大气环境室温下的摩擦磨损性能.结果表明,熔覆层组织是在细小树枝晶和共晶基体上散布着未熔Cr2O3颗粒和白亮球状液析Cr2O3,及生成的硬化TiAl陶瓷颗粒增强相.显微硬度明显提高,最高可达1150HV,平均是基材的3～4倍.熔覆层和基材实现良好冶金结合,白亮熔合区宽度为10～20 μm.激光熔覆层干滑动摩损的摩擦系数在0.2～0.3之间,磨损率比Ti6Al4V标样降低约4～5倍.     

Al-Cu-Fe系初生准晶相凝固过程的电子显微分析

采用包括金相（OM），粉末X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM）观察和透射电子显微（TEM）分析等方法，研究了铸态Al592.Cu36.8Fe3.0Si1.0合金（700℃保温2．5h后水淬）的显微组织及相组成。发现铸锭中存在4种相：准晶I相，τ3相（或φ相），θ－Al2Cu相和η－AlCu相，凝固过程可描述为：初生晶是准晶Ⅰ相；在保温过程中发生包晶或共晶反应（L＋i→τ3(或φ）或L→τ3（或φ）＋i)形成的τ3相（或φ相），呈微畴结构；而剩余液体水淬形成θ－Al2Cu相和η－AlCu 相。     

Cr3C2对Fe基合金激光熔覆层组织与性能的影响

为了研究Fe基、Cr3C2/Fe复合涂层的显微组织、抗高温氧化性能,以及Cr3C2/Fe复合涂层相结构演化规律,采用5kW CO2激光器在与Fe基合金成分相近的Q235钢表面熔覆Fe基合金涂层及Cr3C2/Fe基合金复合涂层的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了相关试验数据。结果表明,Fe基合金涂层主要组成相为α-Fe,Cr23C6以及体心立方的α-Fe固溶体等;熔覆层主要以亚共晶方式结晶,在初生固溶体间存在层片状的共晶组织。Cr3C2/Fe基合金复合涂层组成为γ-Fe,α-Fe,Cr23C6,Cr3C2以及Cr7C3等。Fe基合金涂层由发达的α-Fe枝晶和其间共晶组织组成,Cr2C2/Fe基合金涂层典型组织为等轴晶以及细小的共晶组织;Cr3C2对熔覆层的组织有显著的改善作用,使其组织细化,促使组织由树枝晶向等轴晶转化;Cr3C2的加入可显著提高Fe基合金涂层的显微硬度、高温抗氧化性等物理性能。这一结果对以后相关的Fe基合金激光熔覆以及激光表面改性研究有一定的帮助。     

激光熔覆Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层的组织及耐蚀性能

采用激光熔覆工艺在Q235钢表面制备了Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层,分析了Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层的组织结构,测试了Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层在0.5 mol/L HNO3溶液及0.5 mol/L HCl溶液中的耐蚀性能。结果表明:Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层主要分为熔覆区、结合区、热影响区,熔覆区组织主要由等轴晶组成,等轴晶上分布有微米尺度的粒子;合金相结构简单,由体心立方（BCC）及面心立方（FCC）结构组成;Cr元素和Ni元素的钝化作用及由Al元素形成Al2O3或Al2O3H2O膜使得Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层在0.5 mol/L HNO3溶液及0.5 mol/L HCl溶液中具有较好的耐蚀性能,自腐蚀电流密度与基体Q235钢相比降低一两个数量级;0.5 mol/L HCl溶液中的Cl-会穿透Ni0.5高熵合金涂层表面形成的钝化膜,出现轻微小孔腐蚀。     

Y2O3作助烧剂的Al2O3/SiCp陶瓷断裂行为的SEM研究

纳米复相陶瓷被认为是二十世纪最有发展前途的陶瓷材料之一。在陶瓷基体中弥散亚微米级的第二相颗粒,可使材料的机械性能大幅提高。显微观察发现了区别于微米级复合陶瓷的“内晶型”粒子的存在,这意味着纳米复合陶瓷性能的改善与其特殊的微观结构是密切相关的。其中Al2O3/SiCp是研究最多的系统,但由于弥散相SiC为共价键,很难烧结,因而Al2O3/SiCp纳米复相陶瓷一般用热压烧结[1—5]。但由于热压烧结成本昂贵,制品形状简单,极大地限制了其实用性。本文利用非均匀成核法,将Y(OH)3包覆到纳米SiC的粒子表面制备出Al2O3-SiC复合粉,等静压成…     

原位生长Cr3C2-CrB复合增强镍基激光熔覆层研究

采用预涂激光熔覆技术,在A3钢表面制备原位生长Cr3C2-CrB复合增强镍基激光熔覆层.使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能.结果表明,在适当工艺条件下,熔覆层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合.熔覆层底部组织为包含Cr,Fe的碳、硼化物的γ(NiFe)树枝晶结构.熔覆层中上部组织为先共晶析出、规则排列的Cr3C2杆状相和CrB颗粒相分布在Fe2C/γ(NiFe)共晶基体中.由于Cr3C2-CrB复合强化相的原位生成且均匀弥散分布在基体中,使得熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV