铸造法制备Al63Cu25Fe12准晶

通过常规铸造法制备了Al₆₃Cu₂₅Fe₁₂准晶合金,并对其热处理工艺进行了初步探索,采用显微镜和扫描电镜观察了金相组织,采用XRD衍射分析了其中的准晶相及类似晶体相。研究结果表明,铸造法制备的AlCuFe准晶材料中主要由二十面体Ⅰ相、立方结构β相和单斜结构λ相3种物相组成。常熔铸制备的Al₆₃Cu₂₅Fe₁₂准晶合金在接近Ⅰ相熔点长时间退火,可以显著提高Ⅰ相的含量。      

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.     

微量稀土元素Tb、La掺杂对Fe-Al合金结构和磁致伸缩性能的影响

为了研究微量稀土元素Tb和La掺杂对Fe81Al19合金结构和磁致伸缩性能的影响及影响机制,采用真空电弧熔炼法制备了Fe81Al19、Fe81Al19La0.1和Fe81Al19Tb0.1三种铸态合金。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜联合能谱仪(SEM/EDS)分析了合金的微结构。用振动样品磁强计(VSM)和磁致伸缩测量仪测试了合金的磁性能和磁致伸缩系数。结果表明,Fe81Al19合金由单一的bcc结构A2相组成,而掺杂稀土后的Fe81Al19Tb0.1和Fe81Al19La0.1合金均由bcc结构的A2主相和少量富稀土相组成。稀土Tb和La的掺杂使Fe81Al19合金沿<100>晶向择优取向,且Fe81Al19Tb0.1合金择优取向更加明显。此外,三种合金的磁化功大小排序为:Fe81Al19Tb0.1> Fe81Al19La0.1> Fe81Al19。表明稀土元素掺杂导致Fe-Al合金具有更大的磁晶各向异性,且Tb的掺杂效果更加明显。磁致伸缩系数测试表明,与Fe81Al19合金相比,稀土掺杂合金的磁致伸缩系数明显增大,而且Fe81Al19Tb0.1合金的磁致伸缩系数增大的更加明显,大约是Fe81Al19合金的3.2倍,为86×10^-6。稀土掺杂合金磁致伸缩系数增大的原因主要源于掺杂稀土使Fe-Al合金沿<100>晶向择优取向和稀土导致合金具有高磁晶各向异性。     

纳米晶Fe3Al材料的抗腐蚀性能和高温抗氧化性能

通过铝热反应熔化法制备纯纳米晶Fe3Al材料以及添加质量分数分别为10％Ni,10％Cr,10％ Mn,15％ Mo,5％ Cu和10％Cu合金元素的6种块体纳米晶Fe3Al材料;对含10％ Ni的纳米晶Fe3Al材料分别进行600 ℃、1000℃,8h的等温处理.采用质量损耗法测定不同纳米晶Fe3Al材料在质量分数为5％ H2SO4溶液中的均匀腐蚀速率;并研究各纳米晶Fe3Al材料在1200℃空气中的高温氧化性能.结果表明:添加15％Mo和添加10％Cu的纳米晶Fe3Al材料较纯纳米晶Fe3Al材料抗腐蚀性能提高明显;含10％ Ni的纳米晶Fe3Al材料经过600℃ 等温处理后的腐蚀速率略高于未等温处理的材料,而经1000℃等温处理后腐蚀速率明显下降;随着合金元素Ni、Mn、Cr、Cu的加入,纳米晶Fe3Al材料的氧化速度增大,抗氧化性能降低.     

基于逆向设计思想的低速重载轴承用铜基粉末合金的设计

基于需求导向,采用逆向设计思想设计和开发了低速重载轴承用材料。首先,利用有限元分析方法对低速重载滑动轴承服役条件进行分析,获得了该服役条件下对材料性能的需求;然后,依据性能需求指标,通过Ashby法绘制材料性能图,并对各种可用材料进行比较和筛选,确定Cu12Al6Ni5Fe铜基合金作为轴承材料;最后,采用粉末冶金法制备Cu12Al6Ni5Fe合金,获得的合金强度为340 MPa,硬度HB 138,达到了预期目标,并通过对合金显微组织的分析,提出了进一步改进思路。     

锆基大块非晶合金的非等温晶化动力学效应

采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究了锆基非晶合金Zr60Al15Ni25、Zr65Al10Ni10Cu15的晶化动力学.结果显示,随着升温速率的加快,这两种非晶合金的特征温度Tg、Tx、Tp均向高温区移动,且过冷液相区逐渐加宽,表明非晶合金的玻璃化转变和晶化均具有动力学效应.分别采用Kissinger法和Ozawa法计算各非晶合金的激活能,两种方法的计算结果相近.从激活能数据得出,两种锆基非晶合金的热稳定性均较强;与非晶合金Zr60Al15Ni25相比,Zr65Al10Ni10Cu15虽较难形成玻璃化转变和开始晶化,但其晶化一旦开始则随后的过程反而更容易进行.     

等离子合金化AlCoCrCuFe_xMnNi高熵合金涂层的组织与性能

在45#钢基体上采用等离子束合金化法制备AlCoCrCuFe_xMnNi高熵合金涂层。采用SEM,EDS,XRD等研究高熵合金涂层的组织,利用显微硬度计测试涂层的显微硬度分布。结果表明:采用等离子束合金化Al,Co,Cr,Cu,Mn和Ni等摩尔单质金属粉,在等离子束作用下45#钢基材中的Fe元素参与表面合金化,形成了厚度约为1 mm的AlCoCrCuFe_xMnNi七主元高熵合金涂层,涂层主要由BCC结构的枝晶和FCC结构的枝晶间组织组成。另外,还有σ相主要分布在枝晶间,涂层从表面到基材,体系的混合熵呈高熵-中熵-低熵梯度变化。涂层的维氏显微硬度(HV0.2)达到670~400的梯度分布。     

微波辅助燃烧合成FeCoNiCuAl高熵合金的组织与性能

基于高熵合金的成分设计理念,利用铝热反应机制,以氧化物粉末为原料,采用微波辅助燃烧合成法,制备了块体FeCoNiCuAl高熵合金,试验了一种高熵合金制备的新方法.研究了该合金的微观结构和性能,结果表明:该合金的组织是典型的树枝晶;该合金具有简单的体心立方和面心立方结构;Fe、Co、Ni、Al四种元素分布比较均匀,Cu倾...     

TiZrNi准晶电化学储氢性能研究

准晶是一种结构特殊的固态有序相.其特殊的原子排列方式可能会使其具有较高的储氢性能.研究目的是获得Ti系准晶,并对其电化学储氢性能进行研究.采用铸造法炼制合金,准晶难以形成.因此采用首先通过机械合金化获得非平衡态合金,然后对非平衡态合金进行不同温度热处理来获得准晶的技术路线.采用机械合金化制备了Ti42.5 Zr42.5 Ni15非晶.在机械合金化过程中要注意气体保护,否则难以形成非晶.将非晶合金在530℃处理2h后,在基体中出现了准晶,此时的基体为准晶和晶态混合物,准晶占大部分.经750℃处理2h后,合金基体中只有晶态存在.对不同状态合金进行了电化学储氢特性测量.对于非晶、准晶、晶态三状态合金,其电化学储氢均存在一个活化过程.非晶态的容量最高,其次为准晶态,晶态最低.     

机械合金化制备Zr50Cu40Ai10非晶合金粉末及其晶化研究

以金属Zr、Cu和Al为原料,通过真空熔炼和气体雾化制备Zr-Cu-Al合金粉末,再经高能球磨得到Zr50Cu40Al10非晶合金粉末。采用氮/氧分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和热分析仪(DSC)对其非晶形成能力及晶化行为进行研究。结果表明,球磨120h后可获得Zr50Cu40Al10非晶合金粉末,且随球磨时间增加,粉末的颗粒尺寸逐渐减小,90h后达到亚微米级。球磨过程中由于铁的增加,使合金的结构"混乱度"增加、负混合热增大,因而热稳定性增强,其过冷区间ΔTx为62K,约为雾化法制备的非晶合金粉末的2倍。此外,采用非等温晶化方法,用KISSINGER方程计算出机械合金化Zr50Cu40Al10非晶合金的玻璃转变和初始晶化的表观激活能分别为152.6kJ/mol和172.4kJ/mol,远小于相应的气体雾化法制备的Zr50Cu40Al10非晶合金粉末表观激活能,其原因是粉末中氧含量和体系自由能较高。     

Cu–(Fe–C)合金中Fe–C相的固态转变对其摩擦磨损行为及机理的影响

采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、纳米力学探针、力学性能测试以及室温摩擦磨损实验研究了Cu–(Fe–C)合金的铸态组织、形变态组织、Fe–C相形貌、力学性能和摩擦磨损行为。结果表明，Cu–(Fe–C)合金中弥散分布着微米级和纳米级的Fe–C相，其中微米级的Fe–C相在淬火和回火过程中发生了固态转变，这种固态转变与钢中的马氏体转变和回火转变类似。合金先在850 ℃淬火，然后在200、400和650 ℃回火，Fe–C相由针状马氏体逐渐向颗粒状回火索氏体转变，Fe–C相纳米硬度分别为9.4、8、4.2和3.8 GPa，实现了对强化相硬度的控制。室温摩擦磨损实验结果表明，随着回火温度升高，合金的磨损机制逐渐由犁削向黏着磨损和大塑性变形转变，导致合金的耐磨损性能降低。这一结论可以为通过Fe–C相的固态转变的方法调控Cu–(Fe–C)合金的摩擦磨损性能提供参考作用。      

Al-3Si-0.6Mg-(Cu,Mn)合金薄板的组织性能

采用拉伸试验、金相、扫描电镜、透射电镜高分辨组织分析方法,研究了水冷铜模铸造的扁锭轧制的Al-3.0Si-0.6Mg-0.4Cu-0.6Mn-0.18Fe合金薄板经400℃至540℃不同温度保温30 min水淬、室温停放90 d(自然时效)后的组织和性能.结果表明:在6009合金基础上提高Si的质量分数至3%,有提高其强度的作用;该合金薄板经540℃×30 min固溶处理自然时效后屈服强度为180 MPa、抗拉强度为313 MPa、延伸率接近23%,其组织中存在Si结晶相及含Fe、Mn和少量Cu、Si的结晶相,以及尺寸小于0.5μm的以含Mn为主并含少量Si和Fe的弥散相;提高其固溶处理温度至540℃,合金薄板的强度明显提高,其原因是析出强化产物尺寸增大,密度提高了.     

机械合金化制备Zr_(50)Al_(15)Ni_(10)Cu_(25)非晶合金粉末的非晶化机制

用Zr,Al,Ni和Cu的元素粉末,采用机械合金化的方法在转速为400 r/min、球料质量比20:1的条件下制备具有非晶结构的Zr50Al15 Ni10Cu25粉末,研究其非晶化机制。用X射线衍和扫描电镜分析粉末的结构、晶粒尺寸和形貌。结果表明:在球磨8 h后可使Zr50Al15 Ni10Cu25混合粉末非晶化,晶粒尺寸约80 nm;球磨过程中并没有出现任何过饱和固溶体或者中间合金相,非晶化过程是由于球磨过程中球磨罐和磨球对粉末的不断冲击、剪切、摩擦和挤压,使混合粉末中的晶粒极度细化而直接转变为非晶态颗粒,得到非晶粉末。     

Crystallization and Microstructure Evolution of Amorphous Al85 Y4 Nd4 Fe7 Alloy

A rapidly solidified Al85Y4Nd4Fe7(%, in nominal atomic fraction) alloy was prepared by melt spinning. Asquenched and as-annealed microstructures were studied by differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction(XRD), transmission electron microscopy (TEM) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Fully amorphous structure could be obtained in the rapidly solidified Al85Y4Nd4Fe7 alloy ribbons. The temperature of first crystallization exceeds 300℃. Crystallization of as-annealed Al85Y4Nd4Fe7 alloy is shown to occur in two stages : ( 1 ) primary crystallization of α-Al; (2) formation of Al3Y, Al13Fe4 and unknown crystalline phases.     

固溶温度对挤压态Mg-13Al-6Zn-4Cu合金组织与性能的影响

采用不同的固溶温度对挤压态Mg-13Al-6Zn-4Cu(质量分数,%)合金进行热处理,然后在(150℃/10 h)条件下进行时效处理,通过金相显微镜、扫描电镜及能谱分析、维氏硬度与极化曲线测试,研究固溶温度对挤压态合金显微组织、硬度与腐蚀性能的影响。结果表明:固溶处理促进晶界处的β-Mg_(17)Al_(12)相充分溶入α-Mg基体中。提高固溶温度使基体晶粒再结晶长大,逐渐缩小T-MgAlCuZn相心部的Cu元素富集区,改变β析出相的形态和分布,促进层片状β相在α-Mg晶界析出,从而提高时效态合金的硬度。但固溶温度超过420℃时,合金晶粒粗化并发生过烧。固溶温度升高导致合金腐蚀电位负移,腐蚀电流增大,腐蚀速率加快。     

Electrochemical properties of cobalt-free La0.80Mg0.20Ni2.85Al0.11M0.53 （M=Ni, Si, Cr, Cu, Fe） alloys

In order to investigate the effect of different B-site additions on phase structure and electrochemical properties of cobalt-free La-Mg-Ni based alloys, La0.80Mg0.20Ni2.85Al0.11M0.53 (M=Ni, Si, Cr, Cu, Fe) hydrogen storage alloys were prepared and studied systemati-cally. X-ray powder diffraction showed that the alloys consisted mainly of LaNi3 phase and LaNi5 phase except that Cr addition caused a minor Cr phase. Electrochemical testing indicated that alloys with additional Ni, Cr, Cu or Fe were activated within only 1-2 cycles, while that with Si addition needed 4 cycles. Adding Si, Cu and Fe increased cycling stability of La-Mg-Ni based alloys. However, maximum discharge capacity decreased from 362 mAh/g to 215 mAh/g in the order of Ni>Fe>Cu>Cr>Si. In addition, electrochemical kinetics of alloy electrodes was also researched by measuring high rate discharge ability (HRD), hydrogen diffusion coefficient (D) and limiting current density (IL).     

Glass Forming Ability and Magnetic Property of Fe74Al4Sn2 （PSiB）20 Amorphous Alloy

Amorphous ribbons of Fe74 Al4Sn2 (PSiB)20 alloy have been synthesized by melt spinning and axial design method. The thermal properties of the amorphous ribbons have been measured by differential scanning calorimeter (DSC). The DSC results show that the Fe74 Al4Sn2P12Si4B4 amorphous alloy has relatively wider supercooled liquid region with a temperature interval of 40.38 K (△TX=TX-TR). The alloys with a higher phosphorous content in the metalloid element composition triangle of Fe74Al4Sn2(PSiB)20 have high glass forming ability. The amorphous alloys also show good magnetic properties in which Fe74Al4Sn2P6.67Si6.67B6.67 alloy has a large maximum permeability (μm), Fe78AlSn2P3Si3B10 alloy exhibits a high squareratio (Br/Blo) and FeT~A14Sn2P, Sil2B4 shows a low core loss (P0.5 1.3T). High glass forming ability and good magnetic properties make Fe74Al4Sn2(PSiB)20 amorphous alloys valuable in future research.     

铌对新型Ni-Cr-Fe镍基合金力学性能的影响

新型Ni-Cr-Fe镍基合金(%:0.036～0.044C、16.71～17.10Cr、63.04～63.95 Ni、8.98～10.76Fe、2.50～2.88Mo、2.01～4.97Nb、0.06V、0.74～0.82Al、2.00～2.06 Ti)由25 kg真空感应炉熔炼,锻成Φ15 mm和14mm×14 mm棒材。采用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),化学相分析和拉力试验研究了铌含量对65Ni18Cr-10Fe合金组织和性能的影响。结果发现,随着合金中铌含量的增加,γ′、γ″、η相的析出数量增多,尺寸增大,形态由断续的颗粒、短棒状改变为长片层状;导致合金的室温强度随之升高,而塑性随之下降。