含Al,Si反铁磁性γ-Fe-Mn基合金中的电阻极小

本文研究Al,Si及Cr对反铁磁性γ-Fe-Mn基合金的Neel转变及电阻极小的影响.结果表明,Cr对Fe-Mn基合金的磁化率(X),X-T及ρ(电阻率)-T关系的影响较小,也不促进基体形成局域净磁矩.相反,Al,Si则显著改变γ-Fe-Mn合金的磁结构、X-T及ρ-T关系,在Neel温度T_N以下,随反铁磁转变的磁性电阻ρ_m的增大,出现电阻极小,随后出现负电阻温度系数.降温直至4.3k,γ-Fe-Mn及γ-Fe-Mn-Cr合金在试验精度内未呈现任何电阻反常变化,而固溶Al或Si后则观察到第二次电阻极小,电阻极小温度T_(min)~(2)与电阻极小深度△ρ(ρ_(4k)～ρ_(T_(min)))随Al,Si浓度的增大而增加,且在T_(min)~(2)—4k间,ρ随lgT的降低而线性增大.由此可以假定,反铁磁态γ-Fe-Mn中加入Al或Si,导致Fe离子处形成局域净磁矩,并发生ISDW-CSDW态转变,因而产生类似Kondo效应的低温电阻极小.     

TEMPERATURE DEPENDENCE OF ANTIFERRO-MAGNETIC γ-Fe-Mn-Al AND γ-Fe-Mn-Cr ALLOYS UPON RESISTIVITY

测定了面心立方结构Fe-Mn-Al,Fe-Mn-Cr合金的电阻率及磁化率与温度的关系,这些合金均呈现顺磁性-反铁磁性转变,并伴有电阻率-温度关系的反常变化.电阻率测定的结果说明,在Néel温度T_N以下,由于反铁磁有序散射,使电阻率反常增大,dρ/dT减小或变为负值,ρ-T曲线向上弯曲,反常电阻率随T_N的下降和X-T曲线峰值的升高而增大.Al的加入量对反铁磁转变引起的电阻率变化有强烈的影响,随Al浓度的增加,反常电阻率急剧增大,这可能与Al使合金中Fe离子位置存在较大局域净磁矩有关.Cr对反铁磁电阻率的影响远较Al小.本文的实验结果揭示,基于顺磁性-反铁磁性转变,研制一种温度系数较小的Fe-Mn-Al-Cr系新电阻合金是可能的。     

反铁磁态γ-Fe-Mn-Al及γ-Fe-Mn-Cr合金的电阻率-温度关系

测定了面心立方结构Fe-Mn-Al,Fe-Mn-Cr合金的电阻率及磁化率与温度的关系,这些合金均呈现顺磁性-反铁磁性转变,并伴有电阻率-温度关系的反常变化.电阻率测定的结果说明,在Néel温度T_N以下,由于反铁磁有序散射,使电阻率反常增大,dρ/dT减小或变为负值,ρ-T曲线向上弯曲,反常电阻率随T_N的下降和X-T曲线峰值的升高而增大.Al的加入量对反铁磁转变引起的电阻率变化有强烈的影响,随Al浓度的增加,反常电阻率急剧增大,这可能与Al使合金中Fe离子位置存在较大局域净磁矩有关.Cr对反铁磁电阻率的影响远较Al小.本文的实验结果揭示,基于顺磁性-反铁磁性转变,研制一种温度系数较小的Fe-Mn-Al-Cr系新电阻合金是可能的。     

γ-Fe-Mn-Al-Cr合金的顺磁-反铁磁性转变

研究了γ-Fe-Mn-Al-Cr(Mnl8.6—25.6,A10—9.8,CrO—5.7at.-%)合金中磁化率x,弹性模量E及电阻率p与温度T的关系.实验结果揭示该合金中存在顺磁-反铁磁性转变.提高Mn含量将降低合金的x和升高反铁磁转变温度T_N.相反,随着Al含量的增加,x增大,T_点降低,X-T曲线在T_N点的峰值增高;T>T_N时,|dx/dT|增大.Cr对Fe-Mn合金x-T曲线的影响较小,T>T_N时,X几乎不因T而变化.合金中γ→ε马氏体转变引起X降低,反之,ε→γ转变导致x升高.以多元回归分析建立γ-Fe-Mn-Al-Cr合金中T_N点与成分的经验关系.在顺磁-反铁磁性转变温度附近伴有E及ρ的反常变化,呈现“电阻率极小”.现在对Fe-Mn-Al合金的ρ反常还难以作出确切的解释,负电阻温度系数的产生可能与形成反铁磁能隙有关.所得结果对发展Fe-Mn-Al-Cr系反铁磁Invar合金及超低温无磁钢有一定的参考价值.     

0412-1961

研究了γ-Fe-Mn-Al-Cr(Mnl8.6—25.6,A10—9.8,CrO—5.7at.-%)合金中磁化率x,弹性模量E及电阻率p与温度T的关系.实验结果揭示该合金中存在顺磁-反铁磁性转变.提高Mn含量将降低合金的x和升高反铁磁转变温度T_N.相反,随着Al含量的增加,x增大,T_点降低,X-T曲线在T_N点的峰值增高;T>T_N时,     

RESISTIVITY ANOMALY IN METALLIC GLASSES(Fe_(1-x)Co_x)_(78)Si_(9.5)B_(12.5)

用四端引线法测量了4.2K到室温的非晶态(Fe_(1-x)Co_x)_(18)Si_(9.5)B_(12.5)(x=0—1.0)合金的电阻率。结果表明,x=0—1.0的所有样品都出现了电阻率与温度关系的极小值。电阻率极小值温度T_(min)随Co含量x的增加而增加,在x=0.9时出现极大值。在T_(min)温度以下,电阻率与温度关系符合-lnT规律。x=0.5—1.0的样品,电阻率与-lnT关系出现两个斜率。在T_(min)温度以上,约100K以下电阻率符合T~2规律,在约100K以上电阻率则按T~(3/2)规律变化。实验结果表明,约在9.5K和100K温区,电阻率与温度关系可近似表达为:ρ/ρ_(min)=ρ_0+AlnT+BT~2。显现类Kondo型电阻极小。电阻率的T~2关系来源于电子-声子散射。     

非晶态(Fe_(1-x)Co_x)_(78)Si_(9.5)B_(12.5)合金的低温电阻率反常

用四端引线法测量了4.2K到室温的非晶态(Fe_(1-x)Co_x)_(18)Si_(9.5)B_(12.5)(x=0—1.0)合金的电阻率。结果表明,x=0—1.0的所有样品都出现了电阻率与温度关系的极小值。电阻率极小值温度T_(min)随Co含量x的增加而增加,在x=0.9时出现极大值。在T_(min)温度以下,电阻率与温度关系符合-lnT规律。x=0.5—1.0的样品,电阻率与-lnT关系出现两个斜率。在T_(min)温度以上,约100K以下电阻率符合T~2规律,在约100K以上电阻率则按T~(3/2)规律变化。实验结果表明,约在9.5K和100K温区,电阻率与温度关系可近似表达为:ρ/ρ_(min)=ρ_0 AlnT BT~2。显现类Kondo型电阻极小。电阻率的T~2关系来源于电子-声子散射。     

Fe-B-Si三元系熔体的热力学 Ⅰ.1450℃时Si的活度及活度交互作用系数

用Ag浴等活度法测定了1450℃下Fe-B-Si三元系熔体的两条等活度线;用Si浓差电池EMF法测定了Ag-Si合金(银浴)的α_(Si).由实验测定结果计算了Si的活度系数及活度交互作用系数,得到lnγ_(Si)=-3.19,ε_(Si)~(Si)=7.0,ρ_(Si)~(Si)=6.5, ε_(Si)~B=16.0,ρ_(Si)~B=-12.0,ρ_(Si)~(Si,B)=40.8     

THERMODYNAMICS OF TERNARY Fe-B-Si MELTS AT 1450℃ Ⅰ. ACTIVITY OF Si AND ITS INTERACTION COEFFICIENTS

用Ag浴等活度法测定了1450℃下Fe-B-Si三元系熔体的两条等活度线;用Si浓差电池EMF法测定了Ag-Si合金(银浴)的α_(Si).由实验测定结果计算了Si的活度系数及活度交互作用系数,得到 lnγ_(Si)=-3.19,ε_(Si)~(Si)=7.0,ρ_(Si)~(Si)=6.5, ε_(Si)~B=16.0,ρ_(Si)~B=-12.0,ρ_(Si)~(Si,B)=40.8     

THERMODYNAMICS OF TERNARY Fe-B-Si MELTS AT 1450℃ Ⅱ. ACTIVITY OF B AND ITS INTERACTION COEFFICIENTS

用逐次逼近法进行三元系Gibbs-Duhem方程积分,由Fe-i-j三元系中已知的lnγ_i的ε-formalism表示式求lnγ_i的ε-formalism表示式的6个常数.用这种方法由本文的第Ⅰ部分实验求得的Fe-B-Si三元系中lnγ_(Si)(1450℃)的数据,求出lnγ_B的表示式中的6个常数: lnγ_B=-2.82,ε_B~B=5.70,ρ_B~B=-2.8 ε_B~(Si)=16.0,ρ_B~(Si)=24.7,ρ_B~(B,Si)=-34.3这种计算方法除lnγ_(Si)的ε-formalism表达式外,无需任何二元系的数据,并保证了ε_B~(Si),ρ_B~(Si)及ρ_B~(B,Si)与Si的相应常数的热力学自洽性.     

Ti_3Al基合金的热变形行为及本构方程

采用DDL50高温电子万能试验机对Ti_3Al基合金进行等温恒应变速率拉伸试验,研究了该合金在热变形温度900~1020℃,应变速率2×10~(-4)~2×10~(-2)s~(-1)范围内的高温热变形行为。结果表明:Ti_3Al基合金的流变应力在应变速率一定时,随温度的升高而减小,在温度一定时,随应变速率的升高而增大,流变应力在达到峰值后开始逐渐降低,呈软化现象;应变速率越高,Ti_3Al基合金的软化越明显。依据高温拉伸试验得到的真应力-真应变曲线关系,计算得出了Ti_3Al基合金热变形激活能为472.7992 k J·mol~(-1)。建立了Ti_3Al基合金热变形的双曲正弦形式的本构方程和Zener-Hollomon参数方程。     

非晶(Fe_(80)Ni_(20))_(78)Si_(22-x)B_x合金的磁矩与Curie温度

用液态快淬法制备非晶合金条带时,通过加入15—30％的B与Si等类金属含量是形成非晶状态的必要条件。但是,由于Si与B等类金属元素的加入,使非晶态合金的磁性受到明显的影响。本文实验研究了Si与B含量间的相对变化对(Fe_(80)Ni_(20))_(78)Si_(22-x)B_x合金的饱和磁矩、平均原子磁矩与Curie温度的影响关系。利用电子转移模型与分子场近似理论定性的解释了(Fe_(80)Ni_(20))_(78)-Si_(22-x)B_x合金的磁矩(M_s)与Curie温度(T_c)随     

高Al新型Co-Al-W基高温合金热处理过程中的微观组织演变

利用电子显微技术研究了Co-12Al-10W三元高温合金在热处理过程中的微观组织转变过程。结果表明,铸态合金的显微组织存在初生Co Al相。经过1300℃×8 h固溶处理后,初生Co Al相完全固溶,并析出μ相。随后在900℃时效处理过程中,γ和γ'相两相共格结构在50 h后出现,γ'相的尺寸随时间的延长不断增大。在时效处理初期,析出相主要为μ相;随着时效时间的延长,部分μ相边缘出现了DO19相;而时效时间进一步延长至600 h后,大量的μ相边缘出现了DO19相和B2相,同时在晶内出现了大量的针状B2相。电子衍射谱的分析表明,μ相、DO19相、B2相和γ'相之间存在着特定的取向关系为[111]_(B2)//[110]_(γ'),(011)_(B2)//(111)_(γ'),[001]_μ//[110]_(B2)//[001]_(DO19),(112)_(B2)//(100)_μ//(100)_(DO19),(110)_(B2)//(027)_μ//(010)_(DO19)。这些特殊的取向关系归结于析出相之间的结构关联性,而相转变则由W元素在时效处理过程中的扩散作用造成。     

CONCENTRATION DISTRIBUTION OF ALLOYING ELEMENTS IN SURFACE LAYER OF Ti ALLOY MELTS

The concentration distribution of alloying elements such as Al,Sn,V,Si and Mo in surfacelayer of quenched Ti alloy melts(TC4,TA 7 and TC9)has been determined by EPMA.Ti al-loy samples were melted and evaporized by electron beam in water cooled copper curcible.Theactivity coefficient of alloy elements in Ti alloy melts are:γ_(Al)=0.009—0.018 and γ_(Sn)=0.066—0.123 at 1921—2106℃;γ_V=0.713 at 2021℃;γ_(Si)=0.020 and γ_(Mo)=0.913 at 1921℃.Therate controlling steps of the evaporation of alloying elements Al,Sn,V,Si and Mo from Ti al-loy melts have been discussed with the data of evaporation activation energies of such alloy el-ements.     

不同Al含量γ′相的反相畴界能及其对GH99镍基合金强度的贡献

GH99镍基合金在室温拉伸变形条件下,被位错切割过渡到被位错绕过的γ'[Ni_3(Al,Ti)]质点的临界直径约为60nm.在同样条件下,该合金γ'强化的方式属于被位错切割机制.增加γ'相中Al含量能提高其反相畴界能和增大合金塑性变形的临界分切应力.GH99镍基合金的室温屈服强度理论计算值与实测值很接近.由γ'沉淀强化所贡献的强度占总强度的45％到64％,它随γ'相中Al含量的增多而增大.晶界碳化物强化所贡献的强度很少,只占2—3％。     

ANTIPHASE DOMAIN BOUNDARY ENERGY OF γ′ [Ni_3(Al,Ti)] PARTICLES WITH VARIOUS Al CONTENTS AND THEIR STRENGTHENING CONTRIBUTION TO A Ni-BASE ALLOY GH99

GH99镍基合金在室温拉伸变形条件下,被位错切割过渡到被位错绕过的γ'[Ni_3(Al,Ti)]质点的临界直径约为60nm.在同样条件下,该合金γ'强化的方式属于被位错切割机制.增加γ'相中Al含量能提高其反相畴界能和增大合金塑性变形的临界分切应力.GH99镍基合金的室温屈服强度理论计算值与实测值很接近.由γ'沉淀强化所贡献的强度占总强度的45％到64％,它随γ'相中Al含量的增多而增大.晶界碳化物强化所贡献的强度很少,只占2—3％。     

Al含量对镍基高温合金组织和性能的影响

利用真空感应熔炼炉制备了不同Al含量的镍基合金,研究了Al含量对镍基合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,当Al含量为9.5wt％时,合金铸态组织主要由γ'相和γ相组成;当Al含量超过10.5wt％时,合金中出现β(NiAl)相;当Al含量超过13.5wt％时,合金中出现α(Cr)相;当Al含量达到17.5wt％时,合金中的γ'和γ相消失,主要由β(NiAl)相和α(Cr)相组成.随着Al含量的提高,合金的强度和伸长率呈下降趋势,断裂由穿晶向沿晶转变.     

激光熔覆FeCrSixNiCoC涂层高温耐磨性能

Si含量对Fe基合金高温耐磨性能影响机理研究已有很多,但尚缺乏Si含量对Fe基涂层高温耐磨性能的研究。采用激光熔覆技术制备不同Si含量(5 wt.%、10 wt.%、15 wt.%)的FeCrSi_xNiCoC涂层,在温度为500℃和载荷200 N的条件下,测试FeCrSi_xNi Co C涂层高温耐磨性能。结合X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析涂层显微组织、相组成和磨损机理。结果表明：随着Si含量增加,涂层中γ-Fe相(Si以固溶方式存在于γ-Fe相中)向金属硅化物Fe3Si相转变,显微组织也由树枝晶向等轴晶转变,涂层硬度由312±21.7HV0.5增加至588±31.3HV0.5。在温度500℃和载荷200 N下的摩擦磨损试验中,Si含量为10%的涂层磨损率最低,高温耐磨性能最好,其磨损机理主要为黏着磨损和氧化磨损。通过优化Fe基合金中Si含量得到耐磨性能良好的涂层,可对该类涂层的开发、制备和应用提供一定的技术支持。     

热处理过程中高铝Ni3Al基合金的组织转变研究

对铸态及固溶态高铝Ni3Al基合金进行不同温度的热处理,并用扫描电镜对合金的组织转变进行观察.结果表明:当热处理温度为1220℃时,随MC11碳化物转变在M23C6碳化物周围产生γ′包膜,造成枝晶干γ/γ′两相区及β-NiAl相的减小;枝晶间富集元素的扩散也可引起单相γ′区的扩大及β-NiAl相的减小,但作用较小;当热处理温度为1260℃时,单相γ′区发生回溶减小,借此造成β-NiAl相及γ/γ′两相区显著扩大.     

Ta元素对新型γ+γ＇双相Ir基高温合金显微组织和力学性能的影响

Ir-13W-6Al(at.%)合金是一种由γ＇-Ir3(Al,W)相强化型铱基超高温合金,在航空航天极端环境下展现出良好的应用前景。本文在Ir-13W-6Al三元合金基础上,分别添加2,5和8 at.%的Ta元素,研究其对γ+γ＇双相铱基合金显微组织结构、γ＇强化相数量、析出相形貌、高低温力学性能以及压缩断裂特征的影响。结果表明：γ＇相的体积分数随着Ta含量增加而增大;添加Ta元素后合金的维氏硬度以及纳米硬度均高于三元Ir-13W-6Al合金;1300 ℃下合金抗压强度随Ta含量的增多而提高,强度的提高可归因于γ＇-Ir3(Al,W)强化相的析出和Ta元素的固溶强化作用。Ta元素的添加有效地改善了Ir-13W-6Al三元合金体系的室温、高温力学性能,为发展超耐温高性能γ+γ＇双相铱基合金的成分设计和结构优化提供了实验基础和理论依据。