Al-Fe-Ce合金熔体结构及主要强化相形成的EET分析

在较慢冷却条件下,Al-Fe合金熔体中面心立方结构的近程有序原子集团占主导地位。基于EET(empirical electron theory of solids and molecules)理论,计算了Al-Fe-Ce合金熔体中fcc结构近程有序原子集团Al-Fe,Al-Ce,Al-Fe-Ce,α-Al和主要析出相Al3Fe,Al6Fe,Al8Fe4Ce和Al4Ce的价电子结构,分析了Ce对Al-Fe合金熔体和主要强化相形成的影响。研究发现:Al-Fe最强键的n1α-Al--Fe(n1为共价电子对数)比α-Al的n1α-Al大14.2%,Al-Fe近程有序原子集团为二元AlFe相的形成提供了形核条件。Al-Ce,Al-Fe-Ce最强键的n1α-Al-Ce,n1α-Al-Fe-Ce分别比AlFe的n1α-Al-Fe大38.2%,39.3%,Ce添加促进了Al-Ce,Al-Fe-Ce原子集团的形成,减少了Al-Fe原子集团,为AlCe,AlFeCe相的形成提供了形核条件。对于Al-Fe合金,由于FAl6Fe(F为结构单元总成键能力)小于FAl3Fe,所以Al6Fe相优先形成。对于Al-F...     

稀土Y与喷射沉积技术对铝铁合金组织和性能的影响

普通凝固条件下得到的铸造Al-Fe合金中存在粗大的针状或片状初生富铁相,严重割裂基体,引起应力集中,恶化合金性能。利用稀土Y对Al-6Fe合金进行微合金化处理,结合快速凝固技术,并辅以热挤压技术,获得较常规凝固条件下更加细小均匀的显微组织,以解决铝铁合金中粗大的针片状富铁相割裂基体的问题。实验结果表明,稀土元素Y抑制了初生富铁相生长的趋势,将粗大针片状富铁相细化为菱形和短棒状,一定程度上减小了合金的第二相尺寸;稀土Y微合金化结合快速凝固技术,使得铝铁合金中形成了细小弥散的三元Al-Fe-Y金属间化合物,极大细化了第二相,在改善组织形貌的同时提升了合金的硬度和屈服强度。      

Sn元素在磁控溅射Al-Fe-Sn合金薄膜结构变化中的作用

利用磁控溅射法制备了Al-Fe-Sn合金薄膜,并综合利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和光电子能谱仪(XPS)等测试手段,获得了溅射态及550℃退火态Al-Fe-Sn合金薄膜的结构及成分信息,并在此基础上,对Sn元素在所制备出的Al-Fe合金薄膜中相变的作用提出了相关模型.在所采用的溅射工艺下,得到Sn在α-Al中的固溶体.在退火过程中,Sn首先会从Al基体中脱溶出来,在表面优先富集.当退火温度进一步升高至550℃时,在晶界处残余的Sn会重新固溶进入Al基体中,通过与Al原子结合对Al-Fe相的生成起到阻碍作用,并且使得扩散进入薄膜的Si与Fe结合,进而形成ε-FeSi相.     

化学成分对3104合金铸锭组织和性能的影响

通过对3104合金均匀化铸锭的性能测试,分析了3104合金主要元素Mn、Mg和Fe／Si以及合金第二相体积分数对组织和性能的影响,在此基础上探讨了罐用铝材各合金元素之间的交互作用。     

Fe对Ni-Mn-Ga形状记忆合金相变和力学性能的影响

研究了Fe含量对Ni₅₆Mn_25-xFe_xGa₁₉(x=0~10)合金的微观组织结构、相变行为、力学性能和记忆特性的影响规律.当x ≤ 4时,Ni₅₆Mn_25-xFe_xGa₁₉合金仍然保持着单一的四方结构马氏体相;当x ≥ 6时,合金呈现为马氏体相和面心立方γ相组成的双相结构.相对于马氏体相,γ相为富Ni和富Fe相,其含量随Fe含量的增加而增加.随着Fe含量增加,合金的马氏体相变温度逐渐降低,其峰值温度从x=0时的356℃降低至x=10时的170℃,这主要归因于马氏体相尺寸因素和电子浓度的综合作用.通过添加Fe替代Mn在合金中引入的γ相可提高合金的强度和塑性,但最大形状记忆回复应变从x=0时的5.0%降低到x=6时的2.0%.      

镁对过共晶铝铁合金组织形貌的影响

针对普通熔铸条件下过共晶Al-Fe合金初生富铁相严重割裂基体、恶化合金性能的问题,采用元素Mg对过共晶Al-5%Fe合金进行变质细化处理,Mg以Al-10%Mg中间合金形式加入。借助光学显微镜等分析了Al-10%Mg中间合金晶粒细化剂加入量和熔体保温时间对过共晶Al-5%Fe合金微观组织形貌及性能的影响。试验表明:在过共晶Al-5%Fe合金中加入Al-10%Mg中间合金细化剂,当加入量为1.2%、保温时间90min时,细化效果较好,Al-5%Fe合金中初生A13Fe相由未添加细化剂时的粗大板条状变为花朵状和颗粒状,并且尺寸明显减小,从而显著提高材料的强度和塑性。     

Zr_2Fe合金吸氢相歧化研究

作为吸氢合金,Zr_2Fe合金具有吸氢速度快、吸氢效率高、空气中不易自燃等特点,可以应用在工业生产过程中的很多领域。Zr_2Fe合金用作氢回收材料时,可以在氢浓度较低的情况下吸收氢气。本实验中使用悬浮加热炉在氩气保护下制备Zr_2Fe合金,采用X射线衍射仪(XRD)测定合金在不同处理条件下的相结构,采用扫描电子显微镜(SEM)观察合金的微观背散射形貌,观察合金反应前后元素变化规律,使用本单位自制Sievert法气体系统测试合金与氢气反应过程中动力学曲线。研究发现,Zr_2Fe合金吸氢后形成Zr_2Fe H5相,该相在温度与压力的共同作用下容易发生歧化反应,形成ZrH_2相和ZrFe2相并放出一定量氢气,并且在相应反应条件下该歧化反应不可逆,严重影响合金的使用寿命和使用成本。实验结果表明系统中温度、氢气压力越高,Zr_2Fe合金吸氢相歧化反应发生速率越快,但相比于压力作用效果温度是影响Zr_2Fe合金歧化反应进程的主要因素。     

镍铁矿选择性还原焙烧相变研究

对镍铁矿原料及不同温度还原焙砂进行矿物学研究,探究镍铁矿选择性还原焙烧发生的相变.研究结果表明:镍铁矿主要金属矿物为褐铁矿,其次为赤铁矿;Ni在不含锰的铁矿物中分布较均匀,而在含Mn的铁矿物中分布相对集中,并与Mn伴生.镍铁矿在还原焙烧过程中Fe、Ni和Co随温度升高逐渐发生还原、相转化和迁移富集的过程.选择性还原焙烧必须严格控制焙烧温度,要达到Ni、Co和Fe的选择性还原并形成Ni高、Fe低的合金相和磁铁矿,焙烧温度采用750℃较合适,在该温度下形成的合金相组成为55.55% Ni、9.86% Co及33.99% Fe,Ni的金属转化率为88.49%,铁氧化物主要为磁铁矿.      

放电等离子烧结Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金的显微组织演化

以金属元素粉末为原料,采用机械合金化(MA)+放电等离子烧结(SPS)法制备Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金,研究了烧结温度、烧结压力对Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,不同温度下烧结获得的Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金均为包含fcc基体相和层片状hcp相的双...     

烧结温度与时效工艺对Cu@Fe复合粉末制备Cu-Fe合金组织与性能的影响

采用化学镀铜法制备Cu包覆Fe的50Cu@50Fe复合粉末,粉末经过模压成形和850～1 050℃氢气气氛烧结,得到50Cu-50Fe合金,然后对合金进行冷轧变形和固溶及时效热处理,研究烧结温度以及时效温度和时效时间对50Cu-50Fe合金组织、抗拉强度及电导率的影响。结果表明,用50Cu@50Fe复合粉末制备的Cu-Fe合金组织均匀,合金的相对密度和抗拉强度随烧结温度升高而提高。在1 050℃烧结1 h的50Cu-50Fe合金相对密度达到95.5%,抗拉强度为392 MPa。烧结态合金经冷轧变形和固溶处理,相对密度提升到99.4%,抗拉强度为422MPa,电导率为18.11IACS%。再经过450℃时效4h后,Cu基体中析出大量弥散分布的球形富Fe相颗粒,合金的抗拉强度达到492 MPa,电导率为39.11IACS%。当时效温度高于450℃时,富Fe相颗粒在Cu基体的晶界处聚集长大,导致50Cu-50Fe合金力学性能降低。经过550℃/4 h时效后,50Cu-50Fe合金的抗拉强度为422 MPa,电导率为45.22 IACS%。     

Fe20Cr9Ni铸造奥氏体不锈钢中σ相的析出动力学

采用EPMA、XRD、TEM等手段分析了压水堆核电站主管道用Fe20Cr9Ni铸造奥氏体不锈钢中σ相的成分和结构,通过等温时效处理、金相组织分析,研究了σ相析出动力学,获得了σ相析出的时间-温度-转变(TTT)曲线及JMA析出动力学方程.研究结果表明:Fe20Cr9Ni中σ相析出的温度范围为600～840℃,750℃时σ相析出动力学最快,600～750℃时σ相的析出量计算值与实验值符合得较好.σ相形成激活能为149kJ/mol,接近Cr在铁素体中的扩散激活能值,其过程主要受Cr扩散控制.Fe20Cr9Ni铸造奥氏体不锈钢中σ相析出特征主要由其特殊的合金成分和组织结构决定.     

放热熔炼制备NiAl-Fe合金

采用放热感应熔炼工艺,用Ni,Al和Fe合成NiAl-Fe。借助XRD进行相分析,对不同Fe含量的合金进行室温塑性、压缩性能和硬度测试;利用SEM对试样断口进行观察。结果显示,采用放热感应熔炼法可以制备铸态NiAl-Fe,向NiAl中添加大量Fe元素引入塑性的第二相,使得合金的室温塑性、压缩性能、硬度等得到提高。热处理可以进一步提高合金的机械性能。     

7050合金半连续铸锭中结晶相及其均匀化处理

采用DSC、金相、扫描电镜及能谱分析、 X射线衍射相分析等方法, 研究了7050合金Φ 200 mm半连续铸锭的结晶相及其在470 ℃均匀化处理过程的变化规律.结果表明: 7050合金半连续铸锭中存在大量非平衡凝固共晶体, 其过烧温度为477 ℃, 共晶体中的非基体共晶相为MgZn2型晶体结构的含AlZnMgCu元素的非平衡第二相; 在均匀化处理过程中, 该非平衡凝固共晶体不仅向合金基体溶解还转变成Al2CuMg(S相), S相在该合金中的熔化温度为490 ℃左右; 在470 ℃均匀化处理时, 半连续铸锭中含Zn结晶相于12 h前全部消失, 其中部分形成S相, 但在470 ℃均匀化处理时, S相不能完全溶入合金基体.铸锭中还存在少量的块状Al7Cu2Fe相, 该相在均匀化处理过程中基本保持不变.     

Ni-24Fe-14Cr-8Mo镍基合金锻造开裂原因探究

以 Ni - 24Fe - 14Cr - 8Mo 合金为研究对象,采用电子探针、扫描电镜、能谱分析、X 射线衍射等检测手段,研究了第二相的析出规律,以及对锻造开裂的影响作用。结果表明,Ni - 24Fe - 14Cr - 8Mo 合金锻态组织中除了纳米级 Mo₂C、Nb₂C 与 TiC 碳化物之外,晶界与晶内还存在大量 1 ～ 5 μm 的富 Nb、M o 球形 Laves 相; 在合金锻造裂纹附近存在的析出相为球形 Laves 相与短棒状 σ 相,后者直接造成塞积位错应力集中导致开裂; 短棒状 σ 相析出温度范围为 850 ～ 950 ℃ ,且密度增长迅速,高于 950 ℃ 则逐步回溶到基体中,1 000 ℃ 基本观察不到 σ 相的析出; Laves 相在 800 ～ 1 000 ℃ 时效过程基本没有发生形貌变化,析出相的数量也没有显著改变。通过将终锻温度提高至 950 ℃ 以上,避免棒状 σ 相大量析出,可以有效改善 Ni - 24Fe - 14Cr - 8Mo 合金锻造开裂问题。     

时效处理对Al0.5CoCrFeNi高熵合金微观组织结构和力学性能的影响

对Al0.5CoCrFeNi高熵合金经不同温度时效处理24 h后的微观组织和力学性能进行研究。结果表明:时效处理前后,Al0.5CoCrFeNi高熵合金均由简单的体心立方相和面心立方相组成,组织主要为树枝晶形貌。但是,随着时效温度的升高(800℃和1 000℃),树枝晶析出弥散分布的针状第二相,且第二相数量不断增大。由于第二相的弥散强化作用,时效处理能显著提高合金的抗拉强度。     

2D70耐热铝合金铸态组织研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析、X射线物相分析、透射电子显微镜研究了2D70耐热铝合金半连续铸锭的铸态组织.研究结果表明:2D70耐热铝合金铸态组织为粗大枝晶组织,枝晶间蜂窝状共晶相为AL,A12CuMg/A12Cu,合金中含有大量块状相和条状相,能谱分析显示为含Fe,Ni相,铸态合金中Cu,Fe,Ni元素偏析严重.合金铸态相主要为а(Al),S(Al2CuMg),0(Al2Cu),Al7Cu2Fe,Al7Cu4Ni,Al9FeNi相.     

含铬废渣还原焙烧-富集试验研究

针对提钒之后的含铬废渣,利用SEM、XRD分析和化学分析,并结合热力学分析,主要考察含铬废渣球团还原过程中的铁、铬等有价金属元素的迁移富集规律和物相变化规律。发现随着还原温度和碱度的提高,Fe、Cr、Mn、V等有价金属的回收率呈先逐渐增大而后减小的趋势。Fe、Cr主要进入金属铁相与铬铁合金相中,Mn和V分别逐渐富集于锰铁合金相和钒钛碳化物相中,随着还原温度的升高,Ti随钙钛矿相逐渐向钒钛碳化物相中迁移。试验研究表明,合理回收有价金属的温度为1 400℃、碱度为1.0、还原时间90 min。     

Al-2.3Cu-1.7Mg-1.2Fe-1.2Ni合金的时效行为研究

采用硬度测试、电导率测试、常温力学性能测试等方法研究了单级时效处理过程中时效温度和时效时间对Al-2.3Cu-1.7Mg-1.2Fe-1.2Ni合金力学性能和电导率的影响规律,并利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)等手段对合金淬火态以及几种不同时效处理制度下的显微组织进行了研究.结果表明,合金经固溶淬火处理后仍残留有较多的大尺寸第二相,淬火态组织存在的第二相主要有Al9FeNi,Al7 Cu2 Fe,Al7 Cu4 Ni等.单级时效处理过程中,时效处理的温度越高,达到峰时效所需的时间越短,材料的峰时效硬度值越低;电导率随时效时间的延长而不断上升,时效温度越高,电导率的增长速率越快.峰时效条件下合金内主要沉淀强化相包括S’相和S"相,晶界上有明显的链状析出物存在,呈不连续分布;峰时效条件下,合金棒材的极限抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为455 MPa,391 MPa和10.6％,电导率可达到21.6 MS·m-1.     

2524铸态合金均匀化过程中微观组织的变化

在不同温度和不同保温时间条件下对2524铸态合金进行均匀化处理,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热法(DSC)和金相显微镜(OM)等,研究2524铸态合金在均匀化过程中微观组织的变化,并分析在不同的均匀化处理状态下T相(即Al20Cu2Mn3相)的析出情况。结果表明:2524铸态合金中存在严重的枝晶偏析,大量的非平衡共晶相连续地沿晶界分布,主要的第二相为Al2Cu和Al2Cu Mg;主要合金元素不同程度地富集在晶界,富集程度为CuMgMn;最佳的均匀化处理制度为500℃/48 h,均匀化处理后,Al2Cu和Al2Cu Mg基本回溶至基体,只余少量难溶的Al Cu Fe Mn相散布在晶界,该均匀化制度与均匀化动力学方程的计算结果基本一致;随均匀化处理温度升高,T相粒子的尺寸逐渐增大而数目逐渐减少。     

还原扩散法制备Sm2Fe17Nx磁粉的研究

研究了还原扩散法制备Sm2Fe17Nx磁粉过程中,还原扩散反应温度和时间对Sm2Fe17合金单相性的影响,以及Sm2Fe17合金渗氮过程中渗氮温度和时间对Sm2Fe17Nx磁粉性能的影响.结果表明当还原扩散反应温度为1423K、反应时间为5小时能得到均相单一的Sm2Fe17合金;在728K温度下渗氮3.5小时后,400目～500目的Sm2Fe17Nx磁粉的各项磁性能达最大值Br=0.8943T,Hc=325.8kA/m,Hcj=420.3kA/m,(BH)max=78.6kJ/m3.