Cu元素在二元等原子比合金中的扩散现象

研究了Cu₅₀Ni₅₀、Cu₅₀Co₅₀、Fe₅₀Ni₅₀、Fe₅₀Cr₅₀ 4种二元等原子比合金在镀铜并经850 ℃×10 h扩散处理后扩散层的显微组织及成分分布。结果表明,经过850 ℃×10 h扩散处理后,在Cu₅₀Ni₅₀等原子比合金中,由于适配空位的存在,Ni元素与Cu元素之间发生了明显的互扩散,并且Cu元素往往在晶界处发生互扩散;在Cu-Fe₅₀Ni₅₀扩散偶中,Cu元素和Fe元素之间发生了互扩散;但是在Cu-Fe₅₀Cr₅₀和Cu-Cu₅₀Co₅₀扩散偶中,各个元素均没有发生扩散。     

铸造Fe-Cr-B-Al合金相图计算及实验验证

利用相图计算软件Thermo-Calc计算并绘制了不同Al含量的Fe-10%Cr-B-x Al-C五元体系的垂直截面图,900℃平衡状态下组织中各相随Al含量的定量变化趋势图以及Fe-10%Cr-1.5%B-2%Al-0.3%C合金的平衡凝固过程图。选取了Fe-10%Cr-1.5%B-2%Al-0.3%C、Fe-10%Cr-1.5%B-4%Al-0.3%C两个成分的合金进行实验研究。利用DSC对合金的相变温度点进行检测,利用SEM-EDS、光学显微镜及XRD对不同相区的组织组成进行分析。结果表明:计算相图与实验测定结果无论是在相成分还是在相变温度上基本吻合,这也证明了Thermo-Calc计算软件中关于Fe-Cr-B-Al合金的热力学数据比较可靠,可以用来指导合金的成分及热处理工艺的设计。     

微量Ti对铁-锌扩散偶合金层组织的影响

利用扩散偶技术研究钢基和锌合金中的微量Ti对Fe-Zn反应的影响.扩散偶的成分设计如以下3种:Fe-0.1wt%Ti/Zn-0.2wt%Al,Fe/Zn-0.2wt%Al和Fe/Zn-0.2wt%Al-0.1wt%Ti,扩散温度为380℃,时间分别为2,4,8,14 h.实验结果表明,Ti的加入促进了Fe-Zn反应和合金相的生长,尤其当Ti加入到Fe基体中时促进效果更为明显,此外Ti还能促进δ_k相在г和δ_p界面的形核与生长.     

扩散处理对离子镀铝TiAl合金高温氧化性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备纯铝层,分别进行720℃×2 h、780℃×2 h和840℃×2 h高温扩散处理,采用SEM、EDS和XRD分析了扩散铝层的微观组织及其相组成,并测试了不同扩散热处理工艺对合金高温氧化性能的影响.结果表明:随着扩散温度升高,镀铝扩散层厚度不断增加,扩散层由表及里形成Al2O3/TiAl3/TiAl2的结构特征,且内部Al元素浓度呈梯度分布;镀铝经扩散处理后的TiAl合金在850℃空气中的氧化速度主要受扩散层元素与基体元素之间的热扩散过程控制.氧化动力学曲线呈对数变化规律.当扩散工艺为840℃×2 h时,镀铝扩散层具有优良的抗高温氧化性能.     

Fe/Si合金的高温互扩散行为研究

利用化学气相沉积(CVD)技术制备6.5%Si钢时,Fe/Si合金互扩散行为对于工业化生产时控制硅的扩散起着至关重要的作用。采用CVD技术,通过控制扩散温度的变化,制备了一系列硅含量3.1%和14.3%的Fe/Si合金扩散偶。利用扫描电子显微镜观测了Fe/Si合金的互扩散结果,获得了不同扩散温度下的硅含量分布曲线,并结合Boltzmann-Matano法及Grank修正法进行处理。研究表明:随着扩散温度的升高,硅的扩散距离也随之增大;在1 000~1 200℃温度范围内,Fe/Si合金的互扩散系数随硅含量的增大而增大,其范围在(0.43~16.8)×10-12m2/s,且Fe/Si合金的互扩散行为遵循Arrhenius经验公式;进一步计算得到Fe/Si合金互扩散的激活能和频率因子,范围分别在48.88~55.12 kcal/mol及1.57~2.55 cm2/s之间,并随着硅含量的增大而增大。     

U-Mo/Nb扩散偶中扩散系数的测定

采用包覆热轧法制备了U-Mo/Nb固相复合扩散偶。分别在760和790 ℃下对U-Mo/Nb固相复合扩散偶进行了不同时间的扩散热处理。用能谱法(EDS)测定了扩散偶中主要元素在一维扩散方向上的分布;根据实验初边界条件建立了U-Mo/Nb的半无限长扩散偶模型,并用误差函数法获得了扩散方程的解析式。通过实验数据计算得到UMo合金中U元素在Nb基体中的扩散系数。结合实验方法分析认为计算结果基本合理     

稳恒强磁场对1420铝锂合金扩散连接性能及元素扩散的影响

采用金属镓作中间层,通过机械加压的方式制备了Al-Li/Al-Li和Al/Al-Li的扩散偶试样,在超导强磁场装置中对扩散偶试样进行真空热处理;通过剪切试验对经稳恒强磁场热处理后试样的连接强度进行了测试,通过EBSD和EDS对扩散偶界面处微观组织和界面附近Mg元素的含量与分布进行了观察与测量,并对1420铝锂合金中的Mg元素在1060纯铝中的扩散系数进行了计算. 结果表明,扩散连接接头抗剪强度随着磁感应强度的增加而增大,在热处理参数为:温度520 ℃、磁感应强度12 T、时间1 h时,接头抗剪强度达到最大188 MPa,为母材的94.2%,比无强磁场环境热处理的结合强度提高了168%;同时,随着磁感应强度的增加,1420铝锂合金中的Mg元素在1060纯铝中的扩散距离增加,扩散系数增大,12 T强磁场环境下比0 T(无磁场)环境下扩散系数提高了25%.     

镁合金表面冷喷涂铝合金的界面扩散行为

采用冷喷涂技术在镁合金表面制备了快凝Al-12Si-3Fe-3Mn-2Ni合金粉末涂层,观察了涂层与基体合金界面形态,试验研究了热处理温度和保温时间对涂层与基体之间相互扩散的影响.结果表明,采用冷喷涂技术制备的快凝Al-12Si-3Fe-3Mn-2Ni合金粉末涂层,经热处理后涂层更加致密、均匀,涂层中的Al元素和基体中的Mg元素均发生互扩散;基体中的Mg元素向涂层方向的扩散量要大于涂层中的Al元素向基体方向的扩散量;随着温度的提高和时间的延长,基体和涂层之间的Mg,Al元素扩散程度均提高;但是当温度提高到300℃,时间延长到3h后,其扩散层变化微小.涂层和基体合金中的其它元素扩散量较少.     

Fe-Mn-X(X=Al,Si)三元系合金扩散行为的试验与计算研究

采用CALPHAD方法对Fe-Mn-X(X=Al,Si)三元合金的扩散动力学进行研究。制备了FCC结构Fe-Mn-Al三元合金的扩散偶,通过电子探针(EPMA)技术测定了相应的成分-距离曲线。并通过合理外推子二元系获得了三元系FCC相的扩散动力学描述,计算模拟的扩散行为与试验结果吻合较好。同时,通过收集评估Fe-Mn-Si三元系BCC相扩散试验数据,对原子移动性参数φ_(Mn)~(Fe,Si)和φ_(Si)~(Fe,Mn)进行了优化,获得了可靠准确的Fe-Mn-Si三元系BCC相的扩散动力学描述。     

铁铬碳合金碳化物高温时效中粗化行为研究

通过对Fe-12.4Cr-0.13C(质量分数,％)合金在780℃分别进行10 h,100 h,200 h的时效处理,研究了合金中析出相在高温时效过程中的粗化行为.采用化学萃取、X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电镜(HREM)分析测定了不同时效条件下析出相的形貌与类型,并且在此基础上采用纳米粒度及电位分析仪确定其尺寸分布;同时,采用热力学与动力学计算模拟铁铬碳合金碳化物的粗化规律.结果表明,采用激光粒度仪研究碳化物平均粒度及其分布是可行的,且采用TC-DICTRA软件中的移动界面模型可较为准确地计算该碳化物的尺寸变化规律.     

Ni-Te系统的扩散激活能和扩散系数研究

在Ni基底上电镀Te薄膜,然后在不同温度下对样品进行相同时间的真空热处理,经室温拉断后测得样品沿晶界断裂深度x。通过拟合ln(x2/t)与1/T的线性关系求出扩散激活能,得出中低温段Te在纯Ni中的晶界扩散系数,并对实验结果和计算进行了讨论。结果表明,在Ni表面镀Te条件下,随温度的升高,Ni的抗拉强度及延伸率急剧下降,试样断口上的沿晶断裂深度逐渐增大;计算得出Te沿纯Ni晶界扩散的激活能为152 kJ/mol,并得出在500℃到1 000℃之间的扩散系数表达式为:D=0.83×10-2exp(-18 360/T)cm2/s。     

MoSi_2扩散层的生长织构和体扩散过程

本文用 X 射线衍射及金相方法研究了金属 Mo 渗 Si 所产生 MOSi_2扩散层的生长织构和体扩散过程。研究表明:MoSi_2具有〈110〉平行于柱状晶长轴方向的纤维织构,扩散方向与纤维轴平行。Si 原子净体扩散流方向沿[113]及[113]周期交替呈折线形,表观方向为〈110〉。它的扩散特性是引起原生裂纹的主要原因.     

ACTIVATION ENERGIES FOR DIFFUSION AND DIFFUSION COEFFICIENTS OF OXYGEN AND NITROGEN IN MOLYBDENUM

前文結果指出,用扭摆作內耗測量,观察到钼中含氧和含氮分别引起两个內耗峯(氧的两个內耗峯分别在115℃和200℃附近,氮的两个內耗峯分别在160℃和300℃附近)。本文进一步証实这些內耗峯分别是由氧和氮間隙原子的应力感生微扩散所引起的。 对于含氧的內耗峯作了比較系統的試驗,結果指出,115℃附近的內耗峯的高度与固溶体中含氧量成正比,200℃附近的內耗峯的高度与固溶体中含氧量的平方成比例。对于上述这两个含氧內耗峯所測得的激活能分别等于25,200卡/克分子和30,000卡/克分子,含氮的160℃的內耗峯的激活能为28,500卡/克分子。从以上的結果分析,可以认为,115℃和160℃附近的內耗峯分别是自由的、无交互作用的氧和氮原子的应力感生扩散引起的,200℃的內耗峯与氧原子对的交互作用有关。 从激活能值和計算的扩散常数之間的关系,可以得到氧和氮在钼中的理論扩散系数。     

DIFFUSION OF HYDROGEN IN Ta

利用动态内耗方法测定了两种不同纯度Ta箔经电解充氢处理后在100—400K温度范围内的内耗值(Q~(-1)),并根据Gorsky原理计算了氢在Ta中的扩散系数。实验结果表明,在T>250K和T<180K的温度区间内氢的扩散系数D服从Arrhenius关系,同时计算了扩散常数D_0和激活能U。最后讨论了氢浓度和其它杂质对氢的扩散系数的影响。     

新型高速扩散焊接系统

利用非晶体填充金属焊接中、小直径钢管的新型高速扩散焊接系统已研制成功。非晶体金属焊接工艺新颖,焊接接头表面光滑、内外无焊瘤、抗晶间腐蚀性能良好。     

微量Ce对2090合金—纯Al扩散系统中Cu扩散系数的影响

测定了含Ｃｅ２０９０合金－纯Ａｌ扩散偶中Ｃｕ原子的浓度分布曲线，用Ｂｏｌｔｚｍａｎ－Ｍａｔａｎｏ法计算了扩散系数。结果表明：微量Ｃｅ可使Ｃｕ的扩散系数下降。Ｃｕ的扩散系数与其在扩散偶中浓度分布及浓度梯度有关。在合金中添加０．４０％Ｃｅ与添加０．２３％Ｃｅ相比，两者降低Ｃｕ扩散能力的效果相近。     

Cu与NbTi之间扩散反应的研究

采用电子探针微分析术研究了机械复合和冶金复合两种界面状态的Nb-Ti/Cu复合超导线,以及Nb-Ti/Cu,Ti/Cu和Nb/Cu偶的扩散反应过程.结果表明,原始组件的界面状态对Nb-Ti/Cu间金属间化合物的生成有明显的影响.机械复合组件较冶金复合组件能承受更高的热处理温度而不致生成金属间化合物.Ti与Cu之间反应生成化合物的次序与形态及NbTi与Cu之间不同.Ti/Cu间生成化合物的厚度y与时间t关系遵循y~(1.5-t)的规律.     

金属-氧化物扩散障的理论计算SCIEI

本文在Luthra模型基础上考虑到氧化物的加入对元素通过短路通道的扩散没有阻碍作用,建立了金属-氧化物扩散障的修正模型。计算结果与实验规律吻合。     

DIFFUSION REACTIONS BETWEEN Cu AND NbTi-ALLOY

Diffusion reaction of superconductig composite NbTi/Cu assembled both mechanicallyand metallurgically,diffusion couples Ti/Cu and Nb/Cu have/been studied by means ofEPMA.The results indicate that the initial interface state of thecomposite NbTi/Cu significantly affects the forming process of intermetallic compounds atthe interface.In comparison with the metallurgically bound composite,the intermetallic com-pounds forms at a higher temperature in mechanically bound one.Therefore.the mechanicalhinding process is beneficial to the production of NbTi/Cu superconducting composite.No intermetallic compounds have been observed in Nb/Cu system.The morphology ofintermetallic phases and the sequence in which they form in Ti/Cu system are somewhatdifferent from that in NbTi/Cu.The relationship between the thickness of compound layerand annealing time obeys the rule of y~(1.5) ∝ t.     

纳米微晶材料的扩散机制

本文计算了纳米微晶材料在不同扩散条件下的扩散激活能、扩散系数频率因子，由此得到了相应的自扩散系数。通过与实测自扩散系数比较发现，纳米晶体中的原子扩散为晶界空位型扩散与晶界间断分布的空隙内表面直接扩散的复合型扩散。