颗粒粒径对碳化钨/高强钢复合材料界面微观组织和元素扩散的影响

利用"冷压成型-真空烧结法"制备了碳化钨/高强钢复合材料.结合光学显微镜、扫描电镜、超高温激光共聚焦显微镜和显微硬度计等分析测试手段对不同碳化钨(WC)颗粒粒径下获得的复合材料以及界面的显微组织和硬度进行了分析.实验结果表明,WC粉末颗粒粒径越小,WC平均晶粒尺寸越小;同时,WC致密度越高,当WC粉末颗粒粒径为100 ...     

烧结温度对焦磷酸钙/Ti-35Nb-7Zr复合材料微观组织及力学性能的影响

为改善β型Ti-Nb-Zr合金的生物活性,添加20wt%的焦磷酸钙(CPP)生物陶瓷,利用放电等离子烧结技术制备20CPP/Ti-35Nb-7Zr生物复合材料。借助XRD、SEM及力学测试方法等研究不同烧结温度(1 000~1 200℃)下复合材料的微观组织及力学性能,揭示其组织演变对力学性能的影响机制。结果表明:20CPP/Ti-35Nb-7Zr复合材料主要由β-Ti相基体、少量残留α-Ti相及金属-陶瓷相(CaTiO_3、Ti_2O、CaO、CaZrO_3和TixPy)组成;随着烧结温度升高,复合材料中β-Ti相和金属-陶瓷相逐渐增多;金属与陶瓷之间的剧烈反应导致金属-陶瓷相的形态结构发生变化,复合材料中金属-陶瓷相从颗粒状析出物演变成连续网状组织,起到割裂基体的作用。20CPP/Ti-35Nb-7Zr复合材料的压缩弹性模量和抗压强度随着烧结温度的升高而增大,其中压缩弹性模量从64.0GPa增加至71.4GPa,金属-陶瓷相形态结构变化起主导作用。因此,控制20CPP/Ti-Nb-Zr复合材料中金属-陶瓷相的形态结构将有利于改善其力学性能。     

烧结温度对CuWCr复合材料组织和性能的影响

采用分别在1050、1150、1250、1350和1450℃下烧结WCr骨架后熔渗铜的方法制备了CuWCr复合材料,比较了不同温度烧结制备的WCr骨架及其复合材料的显微组织形貌,并研究了不同烧结温度对CuWCr复合材料硬度、电导率及其真空击穿性能的影响.结果表明,烧结温度越高, WCr骨架的合金化程度越高,1450℃下烧结2.5h后,得到完全合金化的WCr固溶体骨架;随着烧结温度的提高,制备的CuWCr复合材料材料的真空耐电压强度提高,截流值变化不大,真空电弧相对稳定,电弧寿命在0.020ms左右.     

钛/钢爆炸复合界面的微观组织结构和力学行为

首次在TEM下直接观察和研究了钛(TA2)/钢(A3)界面结合层内的微观组织结构,从而在更微观的尺度上确立了界面结合层内的组织结构模型。揭示了爆炸复合界面通过局部熔化和扩散的物理冶金过程实现其“冶金结合”的机制。所建立的温度场模型可用以预测和分析界面结合层内的微观组织结构。 第一次利用TEM直接观察并研究了界面结合层内TA2例所产生的绝热剪切带(ASB)内的微观组织结构,结合ASB内的形变热力学条件首次利用动态再结晶理论和起塑变形理论阐明了ASB内细小(<0.1μm)等轴晶粒组织的产生机制及ASB内大剪切应变机制。首次基于材料热粘塑性本构失稳理论对材料本身的物理-力学-热学性能及其晶体结构相耦合进行综合分析,阐明了界面结合层内仅在TA2侧产生、ASB而在A3侧从未产生ASB的机制。 通过对界面微观断裂过程的动态观察和分析,揭示了其不同波形状态界面的微观断裂机制。 深入系统地研究了界面扩散反应区内的微观组织结构和反应相的形成、生长规律。所得结论可指导TA2/A3复合材的工业生产和应用。 本研究中有关金属在冲击载荷下的塑性变形机制和力学行为(孪生、绝热剪切等)的研究结果对研究金属在高应变率冲击载荷下的力学冶金行为具有指导意义。     

回火温度对高强弹簧钢微观组织和冲击性能的影响

用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察了两种高强弹簧钢50CrMnMoVNb和50CrMnSiVNb钢的微观组织,并对其冲击韧性进行了对比分析。结果表明：50CrMnMoVNb钢的带状偏析程度比50CrMnSiVNb钢更显著,大角度晶界占总晶界比例更高,回火脆性程度更轻。两种弹簧钢冲击韧性的对比结果表明,淬火和在150～400℃回火的50CrMnSiVNb钢其冲击韧性更优。此温度范围内回火的冲击韧性主要受带状偏析程度的影响,偏析带更容易发生解理断裂,进而使冲击裂纹扩展路径更平直;而在400～500℃回火后50CrMnMoVNb钢的冲击韧性更优,主要受回火脆性和大角度晶界比例的影响。在回火过程中板条界面处的薄膜状碳化物使回火脆性大幅度恶化冲击韧性,而大角度晶界对裂纹扩展更强的阻碍作用消耗了更多的能量,使冲击韧性提高。     

热挤压钛/钢复合管的微观组织和性能

以低碳钢Q235为内管、以工业纯钛TA2为复管,用热挤压工艺制备了钛/钢复合管,使用金相显微镜、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪和纳米压痕等手段对其表征,研究了这种钛/钢复合管的力学性能与结合界面微观组织的关系。结果表明,钛/钢复合管的外径为22 mm,内外壁厚分别为2.8 mm和0.4 mm,复合界面结合良好,界面内的主要物相为α-Fe、α-Ti、TiC及Fe₂Ti;高温挤压使钛/钢复合管结合界面处的位错密度提高和晶粒明显细化,复合管钛侧的晶粒细化程度比基材钢侧的高,界面晶粒的平均尺寸为1.5μm。加工硬化和高温热挤压使钛/钢结合界面的硬度提高,界面结合处的硬度最大。低温退火削弱了钛/钢复合管的加工硬化程度,提高了界面材料的刚度,而对界面金属间化合物生成的反应层的影响较小。     

烧结温度对反应热压烧结制备ZrB2-ZrC-W2Zr复合材料组织和力学性能的影响

以B_4C、Zr、W为原料,采用反应热压烧结工艺制备了ZrB_2-ZrC-W_2Zr复合材料,系统研究了烧结温度对复合材料组织结构和力学性能的影响规律。结果表明,复合材料主要由ZrB_2、ZrC、W_2Zr和少量的W组成,随着烧结温度从1 600℃升高到1 900℃,W的含量略有增加,W_2Zr的含量略有减少,ZrB_2晶粒的形态由针状向板条状转变,晶粒尺寸逐渐增大,而长径比逐渐减小。复合材料的抗弯强度和断裂韧性随着烧结温度的升高先增大后减小,在1 850℃出现峰值,分别达到约560 MPa和5.5 MPa·m~(1/2)。     

冷却速度对低合金高强油罐用钢组织和硬度的影响

以含0.012Ti大型石油储罐用钢为研究对象,分析了不同冷却速度对石油储罐用钢显微组织和硬度的影响,结果表明在不同的冷却条件下,室温下得到的组织比较复杂,包含了多边形铁素体PF、珠光体P、退化珠光体PD、魏氏铁素体WF、块状铁素体BF、针状铁素体AF,粒状贝氏体GB、板条贝氏体LB、马氏体M及残余奥氏体等,相应的随着冷速的提高,硬度值明显增大。     

时效温度对16NiCo钢微观组织与性能的影响

研究了１６ＮｉＣｏ钢在时产过程中的微观组织变化及其对力学性能的影响，结果表明，淬火钢于４４０℃出现二次硬化峰，主要是由Ｍ２Ｃ在位错线上析出造成的。在４２０～４４０℃之间出现第一类回火脆性，于５５０℃出现第二类回火脆性，它具有可逆性，属于第二类回火脆性。     

Cr、Ni元素对Fe3 Al/钢扩散焊界面组织结构的影响

采用扫描电镜和透射电镜分析比较了相同工艺条件下获得的Fe3 Al/Q235及Fe3 Al/Cr18-Ni8扩散焊界面的组织结构,研究了Cr、Ni元素对Fe3 Al/钢扩散焊界面组织结构的影响.研究表明:Cr、Ni的扩散有利于促进Fe3 Al与钢中Fe、A1元素的扩散结合,使Fe3 Al/Cr18-Ni8扩散焊界面过渡区的宽度较Fe3 Al/Q235界面过渡区大;并且Fe3 Al/Cr18-Ni8扩散焊界面过渡区新形成的Fe3 Al上弥散分布有含Cr、Ni的第二相,使Fe3A1出现了具有不同间距的位错对,甚至位错缠结现象,有利于提高Fe3 Al/钢扩散焊界面的结合强度.     

脉冲电流辅助烧结和真空热压烧结对NiAl-Al_2O_3微观组织和力学性能的影响

通过机械合金化合成了NiAl-Al2O3复合材料粉末,并分别采用脉冲电流辅助烧结(PCAS)和真空热压烧结(HPS)制备了NiAl-Al2O3复合材料。测试了两组材料的力学性能,并从烧结机理的角度分析了烧结方法对材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:与HPS方法相比,通过PCAS方法制备的材料致密度更高,晶粒更为细小,且Al2O3颗粒明显球化。相较于HPS方法制备的材料,PCAS方法制备的材料在室温下和高温下都表现出更高的屈服强度,并且其断裂韧性增高,室温压缩变形量明显增大。     

Mo和Ni对高强无碳化物贝氏体钢组织转变与力学性能的影响

测定了不含Mo和Ni、含Ni和含Mo三种成分实验钢的CCT曲线,利用扫描电镜、透射电镜观察了连续冷却及轧后空冷条件下三种钢的显微组织变化,并对其力学性能进行了检测分析。结果表明:添加少量Mo和Ni能有效延迟高强无碳化物贝氏体钢CCT曲线中高温铁素体相变,降低Ms点,促进贝氏体相变。Mo和Ni的添加可使实验钢轧后空冷组织由铁素体+粒状贝氏体+M/A混合组织转变为无碳化物贝氏体组织(BF+AR),Ni对贝氏体板条的细化作用比Mo显著,但组织中会出现少量粗大贝氏体;Mo对轧后相变过程中粗大贝氏体的形成有一定抑制作用,可使获得的无碳化物贝氏体组织均匀性更好。Mo和Ni均可有效提高高强无碳化物贝氏体钢的力学性能,其中Ni对抗拉强度的提升作用强于Mo,而Mo则更有利于冲击韧性的提高。含Ni的2#实验钢抗拉强度比不加Ni和Mo的1#实验钢提高252MPa,含Mo的3#实验钢-20℃下冲击吸收功比1#提高11J。     

烧结温度对粉末冶金铁基材料组织与性能的影响

目的 利用粉末冶金工艺制备了Fe-Ni-Cu-Cr-Si-C(石墨)材料,并且研究烧结温度对材料显微组织、硬度、致密度、耐磨性的影响.方法 在1050,1100,1150℃烧结温度下烧结2 h后得到了3组样品,并利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪对样品进行组织结构分析.采用布氏硬度计和电子天平分别对样品进行硬...     

淬火温度对5CrW2Si钢组织与性能的影响

研究了５ＣｒＷ２Ｓｉ钢经正火加调质预处理后，在不同淬火温度下的显微组织，测定了其σｂ，Ｋ１ｃ和等力学性能。给出了显微组织与性能的关系，确定了５ＣｒＷ２Ｓｉ钢最佳强韬性的热处理工艺。     

SPS制备氮化硅/锌铝基复合材料的组织和性能研究

通过放电等离子烧结工艺制备了氮化硅/锌铝基复合材料,重点探讨了氮化硅添加量对氮化硅/锌铝基复合材料致密度、硬度和摩擦性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)及电子探针X射线显微分析仪(EPMA)对样品的微观组织进行了分析,并使用显微硬度仪、旋转摩擦试验仪对其性能进行了研究.结果表明:氮化硅在样品中分散均匀,且氮化硅的加...     

放电等离子烧结Ni/TiB2-TiC复合材料微观组织及磨损性能

采用放电等离子烧结技术,以Ni、Ti、B₄C混合粉末为原料制备Ni/TiB₂-TiC复合材料,分析了Ni含量对复合材料的物相组成、组织结构、硬度和耐磨性的影响。结果表明：Ni/TiB₂-TiC复合材料主要物相为γ-Ni、TiB₂和TiC,其中TiB₂呈矩形条状和多边形状,TiC则呈现不规则块状;随着原始粉末中Ni含量的增加,TiB₂和TiC陶瓷相尺寸减小,其在Ni粘结相中的分布呈现出均匀化的趋势,复合材料更加致密。Ni含量显著影响Ni/TiB₂-TiC复合材料的耐磨性和磨损机制,Ni含量较低时（20wt%和30wt%）,复合材料摩擦系数（COF）较大且存在明显的波动,出现严重的疲劳磨损;随着Ni量的增加（40wt%）,材料的COF降低且趋于平稳,表现为微切削磨损;当Ni含量持续增加时（50wt%）,由于局部Ni的聚集导致粘着磨损产生,COF有所上升,耐磨性反而下降。     

烧结温度对WC-TiC-TaC-Co硬质合金性能的影响

采用不同温度下的低压烧结工艺制备WCTiC-TaC-Co硬质合金.结合金相显微镜、XRD及SEM等分析测试手段,研究了烧结温度对合金的微观组织和性能的影响.结果表明,低压烧结工艺下形成了WC+(WC-TiC-TaC)+γ三相合金;合金在1475℃下获得最优的综合性能,其密度、维氏硬度、抗弯强度及断裂韧性分别为:12.9...     

烧结温度对Cf/SiC复合材料结构及性能的影响

以碳纤维为增强体, 热压烧结制备了C_f/SiC复合材料, 研究了烧结温度对C_f/SiC复合材料密度、结构及性能的影响. 研究发现: 提高烧结温度能够促进C_f/SiC复合材料的致密度; 当烧结温度低于1850℃时, 升高烧结温度, 复合材料的强度和断裂韧性也随之提高. 当烧结温度为1850℃时, 复合材料的性能最优, 弯曲强度达500.1MPa, 断裂韧性为16.9MPa·m ^1/2. 当烧结温度达到1880℃时, 复合材料性能反而下降.     

Mg对原位自生TiB2/Al-4.5Cu复合材料微观组织及力学性能的影响

采用Al-K₂TiF₆-KBF₄混合盐原位自生反应法,制备了不同Mg质量分数的3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料。采用SEM、TEM、HM硬度测试和室温拉伸等方法研究了Mg含量和多级热处理对3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料微观组织和力学性能的影响。微观组织观察发现:Mg质量分数为3wt%时,经过多级热处理后,TiB₂颗粒的团聚现象明显改善,反应生成的TiB₂颗粒平均尺寸约为130 nm,基体内伴随有大量弥散分布的纳米级颗粒,且α-Al的晶粒尺寸也明显减小。力学测试结果表明:多级热处理后,3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料的硬度和抗拉强度随Mg含量的增加而提高,但过量的Mg (≥4wt%)会造成TiB₂颗粒细化效果下降。分析表明:Mg的加入能够降低TiB₂/α-Al界面能,减少脆性相Al₃Ti、Al₂B的生成,并通过反应生成的MgAl₂O₄使界面结构变成TiB₂/MgAl₂O₄/α-Al,从而有效抑制了TiB₂的团聚,改善了TiB₂颗粒与Al液界面的润湿性,提高了形核率,进一步细化了α-Al晶粒尺寸。      

240 MPa级高强IF钢的冷轧压下率和退火温度

以工业生产的240MPa级高强IF钢为试验材料,进行了冷轧压下率和退火温度的实验室研究。结果表明:在试验条件下,不同退火温度下,冷轧压下率在75%~85%时,试验钢为完全再结晶组织,卷取温度较高在710℃的试验钢的屈服强度、抗拉强度、伸长率、屈服点伸长率、塑性应变比及应变硬化指数分别在260MPa,445MPa,37.5%,2.14%,0.25,2.0左右;卷取温度较低在670℃的试验钢的上述参数分别为235MPa,369MPa,38.8%,1.73%,0.26,2.1左右。最终提出了试验钢工业生产中退火温度为840℃左右,冷轧压下率为75%左右,为获得高强度和优良成型性能的最佳匹配。