锰结合熔体保温对铝硅合金中富铁相特征的影响

在含1.0%Fe(质量分数)的A356铝合金中加入1.2%Mn(质量分数),经850℃熔化后降至615~680℃保温1 h。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等现代研究手段研究保温温度对富铁相形态特征的影响规律,并探讨富铁相的形成机制。研究结果表明:随着保温温度的降低,合金组织细化效果逐步提升,富铁相分布均匀性增加;富铁相形态随温度降低的演变顺序为:星型+细网状→多边形(4~6)+汉字状→多边形(3~4)+汉字状+细网状→多边形(细小)+汉字状→汉字状;富铁相中的(Mn,Fe)/Si原子分数比值主要取决于富铁相的形态,而富铁相中Mn/Fe原子分数比主要取决于保温温度;统计数据发现,较低温度保温能有效降低富铁相的含量和细化富铁相尺寸,降低幅度分别达到62.6%和42.1%,而其余富铁相则以粗大的、圆整度高的多边形富铁相沉降在炉底。     

锰和硼结合振动对再生铝组织和力学性能的影响

通过复合添加Mn,B并结合机械振动研究了再生铝合金A356的显微组织形态、分布及力学性能,探讨了复合添加Mn,B和机械振动对合金凝固过程的作用和组织细化的机制。结果表明:单独添加Mn元素能显著改善再生铝合金A356中的富铁相形貌,富铁相形貌基本呈汉字状;施加机械振动后,合金中含Mn元素的四元富铁相开始聚集形成多边形块状富铁相,且晶内弥散分布的富铁相数目减少。复合添加Mn,B元素可有效降低再生铝合金A356中杂质铁含量,当添加Mn=1.2Fe(质量比)和3%Al-3B(质量分数)合金时,合金中杂质铁含量从0.96%降低至0.43%,除铁率为55.2%,其合金中的晶粒大小较单独添加Mn元素处理的更为细小,且合金组织中的富铁相的数量较单独添加Mn元素的少。对其施加频率为30Hz的振动后,合金力学性能达到最优,其室温抗拉强度和伸长率分别为177MPa,10.92%。     

Fe元素对Ti-45Al合金铸态组织及硬度的影响

利用非自耗真空电弧熔炼炉获得了Ti-45Al-xFe合金钮扣锭,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和洛氏硬度仪研究了Fe含量的变化对Ti-45Al-xFe合金铸态组织及硬度的影响规律。结果表明:随着Fe含量的增加,Ti-45Al-xFe合金的显微组织演化过程依次经历了如下阶段:具有四重对称的树枝晶→具有四重对称的树枝晶+枝晶间较小的γ相+少量的B2相→具有六重对称的树枝晶+板条状的γ相+大量的B2相,而且在Ti-45Al-xFe合金中B2相的析出量也随之增加。另外,随着Fe含量的增加,Ti-45Al-xFe合金中的凝固初生相由β相向α相演化。通过对Ti-45Al-xFe合金进行硬度试验发现,其硬度拟合曲线呈现先降低后增加的变化趋势。这主要是由于Ti-45Al-xFe合金中B2相的大量析出及其显微组织形态的变化所致,当Fe含量大于5%(原子分数)时,Ti-45Al-xFe合金的显微组织中的B2相的形态发生了明显的变化,并且该B2相的内部呈现蜂窝形状。因此,由于该B2相的组织形态导致了Ti-45Al-xFe合金的硬度值增加。     

不同Fe含量对6063铝合金组织与性能的影响

采用显微组织分析、扫描电镜(SEM)观察和拉伸试验等方法研究了不同Fe元素含量对6063铝合金组织与性能的影响.研究结果表明,当Fe元素含量为0.2％时,晶粒平均尺寸最小,力学性能最好.相组成为:α(Al)、Mg2Si、AlFeSi、FeAl3.当使用565℃×10 h均匀化制度处理后,合金铸态组织中的枝晶网络基本溶解...     

铸造Al-Cu合金中富铁相对拉伸断裂行为的影响

采用拉伸性能测试、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、深腐蚀、定量金相等技术手段研究了铝铜合金中富铁相对合金力学性能及拉伸断裂行为的影响。结果表明:随着Mn含量的增大,高铁含量合金力学性能得到改善,这主要是由于富铁相的演变和T相的增多以及铸造缺陷减少有关。针状β-Fe是铝铜合金中危害最大的富铁相。在拉伸过程中,针状β-Fe容易引起应力集中,从而导致富铁相与α(Al)基体界面断裂失效。同时针状β-Fe作为裂纹的起源,裂纹将沿着纵向发生二次扩展。与针状β-Fe相比,汉字状的富铁相对性能危害性更小,这是由于裂纹将在汉字状的Al_mFe和α-Fe中的枝晶臂间产生偏转,从而有效阻止裂纹的扩展。与Al_mFe相比,α-Fe比Al_mFe危害更小。这主要是由于Al_mFe具有晶体缺陷,本身能承受拉应力更小,枝晶发达的α-Fe与铝基体的结合力更大,同时发达的枝晶臂可以更加有效抑制裂纹的扩展。     

稀土对细晶铝锭中Fe(Si)杂质相的变质作用

采用SEM,EDS等方法研究分析了富铈混合稀土对细晶铝锭中Fe(Si)杂质相的变质作用及机理.结果表明,稀土是一种有效的变质剂,可使晶界上的Fe相由长针状变为短棒状;α-Al基体上的Fe相为球团状,并且随着稀土含量的增加,Fe相数量越来越多.其变质机理主要是稀土进入杂质相形成(AlFeSiRE)复杂化合物.     

镍基高温合金GH4738的凝固偏析和碳化物析出行为

高温合金铸锭凝固过程内部各区域散热条件不同,冷却速率存在明显差异。采用差示扫描量热分析(DSC)、高温共聚焦显微镜(HT-CLSM)原位观察和定向凝固(DS)的方法,研究了宽冷速范围下GH4738合金的凝固偏析和碳化物析出行为。结果表明, GH4738合金的凝固顺序为L→γ+L,L→γ+L+MC,L→γ+MC+η+(γ+γ′),其中MC型碳化物、η相和(γ+γ′)共晶相为合金凝固过程中的主要偏析产物;Ti、Mo元素是合金的主要枝晶间偏析元素;提高冷却速率能有效降低凝固前沿残余液相中的溶质富集程度;铸态组织中的的碳化物主要为富Ti的MC型碳化物(TiC、Ti(N)C)和以TiN或Al₂O₃为核心的MC型复合碳化物(Al₂O₃-TiC、TiN-TiC);随着冷却速率降低,碳化物平均尺寸增大,体积分数减小,形貌由小块状向长条状、汉字状和大块状演变。     

FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变与析出行为

借助Thermo-calc软件对FeCrAl不锈钢所属的Fe-（18~21） Cr-（3~5） Al-（0~0.03） C-（0~0.2） Si-（0~0.2） Mn多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究.采用Thermo-calc中TCFE7数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变路径图.结果表明FeCrAl不锈钢由1600℃平衡冷却至300℃的过程中完整的平衡相变路径为:L→AlN+αδFe→AlN+αδFe+Cr₇C₃→AlN+αδFe+Cr₇C₃+Cr₂₃C₆→AlN+αδFe+Cr₂₃C₆→AlN+αδFe+Cr₂₃C₆+σ→AlN+αδFe+Cr₂₃C₆+σ+α'→AlN+αδFe+Cr₂₃C₆+α'.凝固过程中Cr₇C₃与σ相是否析出分别取决于体系中C、Si含量;Al含量的提高可扩大αδFe+Cr₇C₃的稳定区,降低α'相的析出温度,抑制σ相的析出;Cr含量的提高可以减小αδFe+Cr₇C₃的稳定区,扩大σ相和α'相的稳定区.      

特种铸造方式下QAl10-4-4铝青铜组织演变规律

采用OM、XRD、EDS及宏观硬度测试等手段研究了真空吸铸和离心铸造方式下QAl10-4-4铝青铜的组织演变规律。结果表明,两种铸造方式下组织中相的种类、析出顺序及初始析出温度有较大的不同。真空吸铸条件下,接近铸态的组织由α相、β’相、KⅡ和KⅢ相构成,其相的析出顺序为KⅡ→α→KⅢ;离心铸造条件下,接近铸态的组织中还含有KⅠ和KⅣ相,其相的析出顺序为α+KⅠ→KⅡ→KⅣ→KⅢ,对应的相初始析出温度整体高于真空吸铸,且α相的初始析出温度远高于真空吸铸。KⅠ相的析出与合金中Fe的含量及Fe/Ni值有关,两者越高,越容易析出KⅠ相。两种铸造方式下,随着淬火温度的降低,合金的硬度在整体上均呈现先快速降低后趋于稳定的趋势。但是,真空吸铸样品在淬火温度大于900℃时出现脆化。β→α+KⅢ共析分解对合金的硬度无明显影响。     

含氮不锈钢凝固模式及显微组织研究

研究了四种不同N含量的18Mn18Cr N不锈钢的凝固模式、显微组织和元素分布.结果表明:N含量影响18Mn18Cr N合金系的凝固模式和显微组织.氮的质量分数由0.07%增加至0.72%时,实验钢的凝固模式由F模式转变为A模式,显微组织由铁素体和奥氏体魏氏两相组织转变为铁素体和奥氏体两相组织以及单相奥氏体组织.N含量影响奥氏体相形貌,随N含量增加,奥氏体由板条状、针状转变为枝晶间和等轴状.枝晶间和等轴状奥氏体晶粒中存在褶皱形貌,且随着氮含量增加,褶皱数量增多.褶皱的产生与凝固过程中奥氏体相内部Fe、Mn、Cr元素的偏析有关,且该凝固偏析被保留至室温组织中.      

原位自生TiB+TiC增强Ti-Fe基复合材料微观组织和力学性能研究

以Ti粉、Fe粉和B_4C粉末为原料,采用冷等静压+高真空烧结方法制备了不同(TiB+TiC)增强相体积分数的Ti-Fe合金基复合材料(Fe元素质量分数为5%～15%),重点讨论了Fe含量和增强相对复合材料微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,在1 150～1 250℃烧结温度下制备出Ti-Fe合金基复合材料致密度随Fe含量与增强相体积分数升高而降低。Fe含量增加使基体中α相层片状结构细化,而B_4C粉末的添加生成原位自生TiC颗粒和TiB纤维增强相,基体结构由层片状转变为等轴状。材料力学性能随Fe含量和增强相体积分数增加而提高。在1 150℃烧结制备的Ti-15%Fe-10vol%(TiB+TiC)复合材料硬度(HV)达到334,抗压强度达到2 040 MPa。     

锰结合熔体保温再生铝降铁机制的探讨

在含1.0%Fe的A356铝合金中加入1.2%的Mn,经850℃熔化后降至615~680℃保温1 h。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等研究手段研究保温温度对富铁相沉降效率及机制的影响。研究结果表明,随着保温温度的降低,再生铝中含铁量逐渐降低,615℃时除铁率可达46.7%;基体中初生铁相随温度的降低由星形演变成多边形,615℃时初生富铁相基本消失。而炉渣则为规则的多边形,圆整度达到0.86;炉渣中及660℃保温时初生富铁相的Mn/Fe原子比较其余保温温度下基体中初生铁相大,达到1.70;不同保温温度下,富铁相的沉降过程分为4个阶段,前3个阶段影响富铁相沉降效率的最大因素分别为:富铁相形态、富铁相尺寸、富铁相密度。     

鲕状赤铁矿深度还原物相及结构的演化规律

为了研究深度还原过程中鲕状赤铁矿石物相及结构的演化规律，采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）考察了不同还原阶段还原样品的物相转化和微观结构变化，并建立了相应的深度还原机理和微观结构演化模型。结果表明，鲕状赤铁矿石深度还原过程中铁矿物按照Fe2O3→Fe3O4→FeO（Fe2SiO4，FeAl2O4）→Fe的顺序还原为金属铁，杂质组分则主要依据Fe- Al- Si- O→Fe- Ca- Al- Si- O→Ca- Al- Si- O的历程形成渣相；矿石鲕状结构按照由鲕粒边缘至鲕粒内部的空间顺序逐渐发生破坏，矿石微观结构演变过程阶段；金属相及渣相的形成与聚集生长是矿石微观结构破坏的直接动力。     

S31254超级奥氏体不锈钢凝固相转变的热力学分析

超级奥氏体不锈钢广泛应用于海洋、环保、化工等苛刻腐蚀环境。由于合金化程度较高，凝固过程凝固偏析严重，析出相多且复杂。本文结合热力学计算软件Thermo-Calc，分析S31254超级奥氏体不锈钢在凝固过程中组织的组成和析出相的演变规律，主要合金元素Mo、Cr、Ni、N在凝固过程发挥的功能及其对相组织演变的影响，Mo-Cr元素交互作用对凝固相组织演变影响规律。结果表明，该钢种液固相线温度分别是1 394.4℃和1 358.6℃，平衡凝固路径是L→γ，非平衡凝固路径是L→L₁+γ→L₂+γ+δ→γ+δ+σ。Mo偏析是导致σ相析出的主要原因，δ相和σ相析出时，液相中Mo含量分别为8.5%和11.3%。     

鲕状赤铁矿深度还原物相及结构的演化规律

为了研究深度还原过程中鲕状赤铁矿石物相及结构的演化规律,采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)考察了不同还原阶段还原样品的物相转化和微观结构变化,并建立了相应的深度还原机理和微观结构演化模型。结果表明,鲕状赤铁矿石深度还原过程中铁矿物按照Fe_2O_3→Fe_3O_4→FeO(Fe_2SiO_4,FeAl_2O_4)→Fe的顺序还原为金属铁,杂质组分则主要依据Fe-Al-Si-O→Fe-Ca-Al-Si-O→Ca-Al-Si-O的历程形成渣相;矿石鲕状结构按照由鲕粒边缘至鲕粒内部的空间顺序逐渐发生破坏,矿石微观结构演变过程可以分为边缘破坏、内部破坏、完全破坏3个阶段;金属相及渣相的形成与聚集生长是矿石微观结构破坏的直接动力。     

合金化Cr优化含Fe过共晶Al-Si合金显微组织及其机制

采用传统铸造工艺和喷射成形技术制备了无Cr和含Cr的含Fe过共晶Al-Si合金,并利用SEM(EDS)、XRD及DSC对其显微组织、相组成及相变过程进行了研究。结果表明:2%Cr的加入不光使铸态粗大针片状的δ-Al4FeSi2相变为"骨骼状"α-Al(Fe,Cr)Si相,而且使沉积态Al-25Si-5Fe-3Cu合金中短棒状的富铁相(～10μm左右)被尺寸小于3～5μm的颗粒状α-Al(Fe,Cr)Si相所替代,从而细化的组织更有利于合金性能的提高。等温处理实验结果显示沉积态含Cr合金具有较好的组织热稳定性,其主要归因于颗粒状α-Al(Fe,Cr)Si相自身的高温稳定性,而沉积态Al-25Si-5Fe-3Cu合金热稳定差主要由于β-Al5FeSi相的长大和A7Cu2Fe相的形成。另外,结合显微组织和喷射成形工艺特点对沉积态组织形成机制分析发现α-Al(Fe,Cr)Si相有可能通过直接从液相析出和经δ-Al(Fe,Cr)Si相转变而来。     

Al含量对FeV50合金相变的影响及机理研究

对不同Al含量的FeV50进行熔化和随炉冷却试验,用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)分析检测物相和微观组织,结果表明:FeV50合金随Al含量的增加,其室温物相由单一的σ相逐渐向α相转变;Al含量存在临界值0.8%,低于0.8%时,FeV50为σ相,超过0.8%,将出现两相共存直至转变为单一的α相。分析认为Al对FeV50合金相变的影响机理表现在两个方面:①随Al含量的增加,合金液的临界晶核尺寸逐渐变大,使得体系中没有过多的能量作为α→σ相变的驱动力;②Al含量越高,其对Fe原子扩散的抑制作用越强,Fe的同素异构转变不能进行,从而阻止α→σ相变的发生。     

316L不锈钢金属间相固溶过程中的微结构表征

利用扫描电镜、X射线衍射仪和电子背散射衍射仪等设备研究了热轧态316L不锈钢金属间相(σ相和χ相)在固溶过程中的微结构演变规律,同时,利用高温激光共聚焦显微镜对金属间相回溶的全过程进行了原位在线观察,确定了最佳固溶温度。结果表明,固溶过程中发生了γ+σ+χ→γ+σ+χ+α/FeCr→γ+α/FeCr的相变过程。金属间相的回溶从1033.1℃开始到1149.5℃结束,回溶时间为21s,消除金属间相的最佳固溶温度约为1150℃。固溶处理前,基体中分布的带状组织形态不规则,χ相和σ相的面积比分别为0.46%和0.94%;固溶处理后,带状组织形态一致,主要分布铁素体和FeCr相,而χ相和σ相不可见。     

Al-1.2Mn-0.5Cu-0.25Mg-0.2Ti合金均匀化处理过程中的组织演变

利用金相组织观察、扫描组织分析、XRD及能谱分析等手段,研究了热交换器用芯材Al-1.2Mn-0.5Cu-0.25Mg-0.2Ti合金铸锭在均匀化处理过程中的组织演变规律。试验结果表明,铸态组织中存在枝晶偏析,且结晶相主要是Al_6(Mn Fe)、Al_(23)Cu(Mn Fe)_4、Ti Al_3及Al_8(Mn Fe)_2Si结晶相。经630℃/7h均匀化处理后,细长的条状结晶相发生球化并呈颗粒状,较粗大的块状结晶相形态变化较小,形状规则而粗大的含Ti结晶相形态无变化。     

CO还原Fe2O3过程中金属铁析出的微观行为

 通过原位观察和同步热分析的方式,研究气固两相界面还原反应时金属铁析出形态、矿相结构演变过程,明确金属铁的析出形态与显微结构、黏结特性之间的关系。结果表明,CO气氛下Fe2O3还原时金属铁主要以纤维状生成的铁晶须为主,还原速率是决定这种形态差异的主要原因;在Fe2O3→Fe3O4→FeO中只会因晶格转变产生体积大小变化,且伴有裂纹和孔洞的发生,没有铁晶须生成;在FeO→Fe中出现铁晶须形核和生长,且铁晶须是100%的纯金属铁。要避免铁晶须生成,就要在FeO→Fe转变时抑制铁原子的定向迁移。