Ti(C0.5N0.5)颗粒增强钛基复合材料显微组织和力学性能的研究

以纯Ti粉、Ti(C_0.5N_0.5)颗粒为原料,采用粉末冶金工艺,制备了Ti(C_0.5N_0.5)颗粒增强钛基复合材料,研究了Ti(C_0.5N_0.5)含量对钛基复合材料组织和力学性能的影响。结果表明：Ti(C_0.5N_0.5)颗粒的添加,显著细化了钛基体的晶粒,晶粒形貌由粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶;随着Ti(C_0.5N_0.5)含量的增加,钛基复合材料的孔隙明显减少,致密度提高,钛基复合材料的硬度和屈服强度逐渐增加,但压缩应变逐渐减小。     

一种高硬度铸造镁合金

设计了一种成分(质量分数/%)为Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si的合金,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射和维氏硬度计研究了自然冷却、快速冷却及时效处理对合金显微组织和硬度的影响.Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si合金慢冷组织主要由α-Mg、Mg2Cu6Al5、CaMgSi、Mg2Zn3等相构成,没有出现Mg17Al12相.合金经快冷后,抑制了第二相从基体中的析出;时效10 h后,CaMgSi相以细小的块状相均匀析出.合金具有较高的硬度值,在时效时间10 h时最大HV值达到111.     

可降解医用Zn-3Al-1Mg合金的体外腐蚀行为和力学性能

采用热挤压方法制备了管状Zn-3Al-1Mg合金,利用扫描电子显微镜(SEM)及拉伸、压缩测试等方法研究了铸态和挤压态管状Zn-3Al-1Mg合金的微观组织与力学性能.同时,利用浸泡试验、电化学测试、X射线光电子能谱分析(XPS)研究了挤压态管状Zn-3Al-1Mg合金在模拟体液(SBF)溶液中的腐蚀行为.结果表明：铸态及挤压态合金均由η-Zn, α-Al及Mg₂Zn₁₁三相组成,挤压态合金的微观组织明显细化,且力学性能明显优于铸态合金的力学性能;挤压态合金在模拟体液中的腐蚀速率为0.15～0.28 mm/a.腐蚀形貌分析结果揭示了不同物相间的微电偶腐蚀机制,腐蚀产物包括Zn/Al/Mg的氧化物、氢氧化物,以及Ca, P和Zn/Al/Mg相结合产生的磷酸盐、碳酸盐.结合电化学测试结果,对挤压态合金的腐蚀过程和腐蚀机理进行了分析.     

稀土元素镧对Cu-15Ni-8Sn合金组织及性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析研究添加稀土元素镧(La)及其添加量对Cu-15Ni-8Sn合金组织及性能的影响。研究结果表明,添加微量La元素可以细化枝晶组织,改善合金的枝晶偏析,并且随着La添加量增加,改善效果越明显。La可与Ni或Sn反应形成LaNiSn相或La₅Sn₃相,并且随着La添加量增加,析出相逐渐由LaNiSn相向La₅Sn₃相转变。添加0.8%(质量分数,下同)La可以有效抑制形成不连续沉淀,分布在晶界上的La₅Sn₃相可以占据不连续沉淀的形核位点,分布在晶体内的La₅Sn₃相可以抑制不连续沉淀前沿界面的移动,共同作用抑制了Cu-15Ni-8Sn-0.8La合金时效过程中不连续沉淀的形成。此外,Cu-15Ni-8Sn-0.8La合金在450℃时效30 min获得HV硬度峰值为324。     

Mg-Zn基合金中非周期性析出相的原子尺度

时效析出相的结构是主导合金强度提升的关键,因此从原子尺度认识析出相的结构出发,有助于更好地设计新合金.使用球差校正的高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)结合选区电子衍射(SAED)技术系统表征了峰时效Mg-Zn(-Al)系合金中的非周期性析出相结构.研究结果表明,Mg-8Zn二元合金等温时效析出的棒状相是由72°菱形和72°等边六边形结构单元在(0001)_α面上沿5个方向拼砌形成的,具有带Laves晶体特征的纳米畴结构.Al的添加可以显著改变Mg-Zn合金的时效析出行为,Mg-8Zn-4Al合金中析出了两种非周期性结构：一种是由36°菱形、72°菱形和72°等边六边形等结构单元自适应组装形成的块状析出相,其伪10次轴完全平行于[0001]_α方向;还有一种是菱形的三维二十面体准晶相,其5次轴完全平行于[0001]_α方向.这些原子尺度的相结构信息不仅可以增进人们对凝聚态物质结构的认识,还可为设计高强度的ZK,AZ系列镁合金提供理论依据.     

机械合金化纳米晶Cu-5% Cr粉末的热静液挤压研究

采用机械合金化制备了纳米晶Cu-5%(质量分数,下同)Cr粉末,然后对其进行了热压制坯和热静液挤压致密化研究。结果表明,经10h高能球磨,Cu-5%Cr粉末中Cu的晶粒尺寸细化到约50nm,成为纳米晶粉末。采用热压制坯和热静液挤压工艺可以使纳米晶Cu-5%Cr粉末接近完全致密化。球磨10h的Cu-5%Cr合金粉末经400℃热压制坯和600℃、挤压比为4的热静液挤压后相对密度达到99.3%。热静液挤压致密化后的Cu-5%Cr合金的晶粒有所长大,Cu基体的平均晶粒尺寸达到了500nm左右,变成了亚微米晶材料。该亚微米晶Cu-5%Cr合金具有较好的性能。     

纳米晶Cu-Co合金在不同浓度H2SO4溶液中耐蚀性能研究

为探究纳米晶Cu-Co合金在H₂SO₄溶液中的腐蚀机理以及纳米化对其耐蚀性能的影响机制,采用电化学方法通过测定Cu-50Co纳米晶和粗晶块体合金在不同浓度H₂SO₄溶液中的极化曲线、活化能曲线和电化学阻抗谱,研究了2种Cu-50Co合金的耐蚀性能以及纳米化对其耐蚀性能的影响。结果发现：溶液浓度升高,2种Cu-50Co合金的腐蚀电流密度均变大;溶液浓度相同,晶粒尺寸降低,Cu-50Co合金的腐蚀电流密度变小。2种Cu-50Co合金均能产生钝化,溶液浓度升高,维钝电流密度均变小;溶液浓度相同,Cu-50Co纳米晶合金的维钝电流密度比相应的粗晶合金小。2种Cu-50Co合金的电化学阻抗谱均由单一容抗弧构成,溶液浓度升高,电化学反应电阻和活化能均降低;溶液浓度相同,Cu-50Co纳米晶合金的电化学反应电阻和活化能比相应的粗晶合金大。这些都说明,2种Cu-50Co合金的腐蚀速率均随H₂SO₄溶液浓度的升高而变大,其耐蚀性能下降;Cu-50Co合金纳米化后,其腐蚀速率...     

放电等离子体烧结Al-4.5Cu合金的组织与性能

利用放电等离子烧结制备Al-4.5Cu(质量分数,%)合金,并对其进行固溶、淬火和时效处理。通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜进行结构表征以及拉伸力学性能测试,研究颗粒界面结构和界面析出行为及其对力学性能影响。结果表明:放电等离子烧结Al-4.5Cu合金颗粒界面由Al₂O₃纳米颗粒、粗大Cu Al₂相和纳米微孔组成。热处理后,Al-4.5Cu合金颗粒界面附近析出尺寸为150～600 nm的CuAl₂相,同时形成宽度为40～60 nm的无析出区。屈服强度和抗拉强度分别从95 MPa和229 MPa增加至280 MPa和378 MPa,断后伸长率从11.8%下降为6.0%。强度增加主要归因于热处理过程中析出相的弥散分布,以及材料的致密化;塑性下降主要是由于拉伸变形过程中,无析出区率先发生塑性变形,导致位错从无析出区向颗粒界面附近的Cu Al₂相堆积,造成应力集中,促使裂纹沿颗粒界面扩展,材料伸长率下降。     

Ni元素对Al-Cu-Mn合金组织及力学性能的影响

为研究添加Ni元素对Al-5.0Cu-0.6Mn合金组织及力学性能的影响,通过硬度试验、拉伸力学试验及摩擦磨损试验对合金力学性能进行研究;采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜及透射电子显微镜对合金微观组织进行检测分析。结果表明：向Al-5.0Cu-0.6Mn合金中添加Ni元素后,由于Al₃CuNi相析出的强化作用,并且与基体结合良好的增强相颗粒能均匀分布于合金中,使得合金硬度和强度大幅提高,摩擦磨损深度显著降低,综合力学性能得到有效的提升。当Ni元素的添加量为0.3%(质量分数)时,由于T相(Al₂₀Cu₂Mn₃)和Al₃CuNi相分布比较均匀,合金综合性能较为理想,其HV硬度、抗拉强度、摩擦磨损系数分别为126.4 MPa、395.2 MPa、0.12。     

B2型铸态Zr-Co-Cu合金的微观组织和力学性能研究

采用X射线衍射仪、光学显微镜、电子万能试验机及扫描电子显微镜等仪器研究了B2型铸态Zr₄₆Co₄₆Cu₈、Zr₄₅Co₄₅Cu₁₀和Zr₄₄Co₄₄Cu₁₂合金的显微组织和力学性能。结果表明,Zr-Co-Cu合金主要由B2-ZrCo相和Co₂Zr第二相组成,Co₂Zr相含量随着合金中Cu含量的增加而增加。部分Co₂Zr相沿晶界析出或在等轴晶B2相颗粒内部析出。随着Cu含量的增加,合金材料的屈服强度和弹性极限均有所增加。Zr₄₅Co₄₅Cu₁₀和Zr₄₄Co₄₄Cu₁₂合金的较高强度归因于B2相颗粒细化和第二相Co₂Zr的强化效应。Zr₄₆Co_4...     

Nb含量对机械合金化Cu-Nb合金组织与性能的影响

在金属铜粉中分别加入1.5%和6%的Nb粉(质量分数),通过机械合金化和800℃/2 h/30 MPa条件下真空热压,制备Cu-1.5%Nb和Cu-6%Nb合金,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及电导率与硬度测试,研究Nb含量对合金微观组织结构与性能的影响。结果表明,通过机械合金化得到的Cu-1.5%Nb和Cu-6%Nb复合粉末,Cu相平均晶粒尺寸分别约为17和13 nm。Nb含量增加有助于抑制Cu晶粒长大,热压Cu-6%Nb合金中Cu相的平均晶粒尺寸保持纳米级(65 nm),而Cu-1.5%Nb合金的Cu晶粒平均尺寸为亚微米级,约为110 nm。热压过程中脱溶析出的Nb颗粒尺寸分布为双模态,既有尺寸大于100 nm的粗大Nb粒子,也有尺寸小于10 nm的纳米Nb粒子。与Cu-1.5%Nb合金相比,Cu-6%Nb合金的显微硬度(HV)提高了112,但电导率降低约7.54×10~6 S/m。细晶强化和弥散强化是Cu-Nb合金的主要强化机制。     

冷却速度对Zn--5 Al--0.1 RE--x Si合金显微组织及耐蚀性能的影响

运用扫描电子显微镜/能谱仪、X射线衍射、盐雾实验、电极化曲线等手段,研究冷却速度和Si对Zn-5Al-0.1RE合金组织及耐蚀性能的影响.结果表明,Zn-5Al-0.1RE-xSi合金由先析出的η-Zn和η-Zn+α-Al共晶组织组成,前者均匀分布在相邻的η-Zn+α-Al共晶胞的边界上.降低冷却速度和Si的加入,均使Zn-5Al-0.1RE-xSi合金单位面积的晶粒增大,晶界减少,合金耐蚀性能提高.Zn-5Al-0.1RE-xSi合金耐蚀性能的差异与合金凝固组织及合金腐蚀产物中Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O和ZnO的相对量有关.      

Cu含量对7xxx系铝合金力学性能及腐蚀性能的影响

文章以添加不同Cu含量(wt.%)(1.4%～2.6%)的Al-Zn-Mg-xCu-Ce-Zr合金为研究对象,通过OM、TEM以及室温拉伸、剥落腐蚀、电化学腐蚀等实验,研究Cu元素对铝合金组织及性能的影响规律。结果表明,随着Cu含量的增加,合金晶内析出相的平均尺寸先减小后增大,合金的力学性能呈先升高后降低的趋势,抗腐蚀性能逐渐降低。当Cu含量为2.2%时,合金晶内析出相的平均尺寸最小且表现出最高的力学性能;当Cu含量为1.4%时,合金表现出最佳的综合性能,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为682MPa、605MPa和13.8%;腐蚀电流密度为1.496×10^-5A/cm²。     

锌元素对钎焊态3003铝合金显微组织与性能的影响

研究了Zn含量对经过模拟钎焊处理的3003铝合金显微组织、力学性能和电化学性能的影响规律.透射电镜(TEM)结果表明:Zn合金化对合金微观组织尤其是析出相的形貌影响不明显,三种合金的析出相均为较规则的近球形颗粒,Zn含量增大会使析出相的密度增大.用能谱分析仪(EDS)分析了含Zn铝合金的基体和析出相的成分,结果表明基体中含有Zn元素,而析出相中不合Zn元素,证明Zn主要是以固溶体的形式而非相的形式存在于合金中.拉伸试验结果表明:随着Zn含量的增加,合金的拉伸强度会略微提高,延伸率略微下降.用扫描电镜(SEM)对拉伸断口形貌进行了分析,结果表明合金的断裂形式为典型的韧性断裂.在0.5％NaC1溶液中的电化学实验结果表明,当合金中添加质量分数为1.5％的Zn元素,合金的腐蚀电位明显负移,这不利于合金的抗蚀性.随着Zn的质量分数从1.5％增加到1.8％,腐蚀电位变化较轻微,说明Zn含量的增加使合金的腐蚀电位向负方向移动,但是随着Zn含量的增加,这种影响越来越弱.同时,随着Zn含量的增加,腐蚀电流密度逐渐增大,说明Zn含量的增加使合金的抗腐蚀性能减弱.     

高能球磨制备高铝锌铝合金粉末的研究

首先采用一步球磨法制备了成分为Zn-30Al-6Si-0.5Cu(质量分数/%)和Zn-30Al-3Si-3Cu(质量分数/%)的高铝锌铝合金粉末,其次采用二步球磨法制备了成分为Zn-30Al-6Si-0.5Cu(质量分数/%)的合金粉末,并利用XRD、SEM粒度分析仪对粉末的物相组成、颗粒形貌及粒度进行了表征和分析。结果表明:含硅量为6%的合金粉末的颗粒尺寸比含硅量为3%的合金粉末更为细小,尺寸分布更为集中,球磨12h之后的粉末其金相组织主要由富Al的α相、富Zn的η相以及Si相组成。经过二步球磨后的Zn-30Al-6Si-0.5Cu粉末中Al9Si相基本消失,Si相含量增加;二步球磨法制备的粉末颗粒尺寸更为细小。通过扫描电镜观察发现粉末形貌不规则,且分布不够均匀,粉末中基本未观察到类似焊片的颗粒。     

Nb含量对Al0.3CoCrFeNi高熵合金组织与性能的影响

采用真空电弧炉制备了Al_0.3CoCrFeNiNb_x(x为摩尔比,x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0)高熵合金棒材,用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微维氏硬度计和万能试验机对合金的微观组织和性能进行了研究。结果表明,Al_0.3CoCrFeNi合金的微观组织为单相面心立方(fcc);添加Nb后,合金由fcc相和Laves相组成,并随着Nb含量的增加,Laves相体积分数逐渐增多;至Al_0.3CoCrFeNiNb_1.0时,基体相从fcc相变为Laves相。Al_0.3CoCrFeNiNb_x合金组织随Nb含量变化经历了亚共晶到过共晶的转变,同时衍射峰(111)fcc先向小角度移动后向大角度移动,晶格常数先增大后减小。Nb元素的增加可以有效提高Al_0.3CoCrFeNiNb_x合金的强度和硬度,硬度呈近似线性增加,从Al_...     

快速凝固Al-Fe-V-Si-Zr-Ti合金粉末组织结构的TEM观察

以Al-Fe-V-Si和Al-(Zr,Ti,V)两个合金系为基础,组成了Al-Fe-V-Si-Zr-Ti合金。对超声气体雾化快速凝固Al-Fe-V-Si-Zr-Ti合金粉末中小于61μm的粉末进行了研究,在小于40 μm的粉末中有两种类型的由球状相和胞晶组成的组织,在50～61μm的粉末中,某些区域有片状组织存在。对析出相研究表明,在小于61μm的粉末中只有Al₁₂(Fe,V)₃Si和Al₃(Zr,Ti,V)两种析出相,新合金达到了预期设计目标     

喷射成形Al10.8Zn2.9Mg1.9Cu合金的显微组织演变规律研究

主要采用金相、X射线衍射和透射电镜等测试手段，对M10．8Zn2．9Mg1．9Cu合金在沉积、挤压和热处理3种状态的显微组织演变规律进行研究。结果表明：合金在沉积和挤压前预热两种状态中基体都由等轴晶粒组成，晶粒的平均尺寸分别约为23和24μm，热挤压之后．晶粒平行挤压方向被拉长。在沉积和挤压两种状态中一次析出相主要为MgZn2，Al2Cu和Al2CuMg3种，没有发生变化；热处理之后，一次析出相大部分回溶，少量的Al2CuMg相没有回溶。Al10．8Zn2．9Mg1．9Cu合金经过热处理之后，晶内分布大量弥散的尺寸约为6～15nm的η’，晶界上分布不连续、尺寸在10～20nm左右的η相，不存在明显的晶间无析出带。     

Nb在变形高温合金中的作用

以载入《中国高温合金手册(2012年版)》的经过国家验收、鉴定或批量生产的变形高温合金为主要研究对象，通过大量的文献调研，总结了Nb在变形高温合金中的作用。总结表明，在高温合金中，Nb既是主要的固溶强化元素，又是主要的沉淀强化元素。在固溶强化型高温合金中，Nb主要形成NbC、Z-(Ni_0.04Cr_0.83Fe_0.13)_1.9(W_0.15Mo_0.09 Nb_0.76)_3.3 N等相，显著提高合金的蠕变强度，降低蠕变速率，同时能保证合金良好的焊接工艺性能；在沉淀强化型高温合金中，主要形成γ′-Ni₃(Al,Ti)相、γ″-Ni₃ Nb相、δ-Ni₃ Nb相、ε-Ni₃(Nb,Ti)相、Laves-(Fe Co Ni)_1.84(NbTiSi)相等，通过控制析出相尺寸、形貌和分布的变化来获得良好的综合性能。目前有接...     

Mg对Zn--11%Al合金镀层凝固组织及合金层生长的影响

将工业纯铁分别在510℃的Zn-11% Al、Zn-11% Al-1.5% Mg、Zn-11% Al-3% Mg和Zn-11% Al-4.5% Mg合金熔池中进行不同时间的热浸镀,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等仪器设备,研究Mg含量对Zn-11% Al合金镀层凝固组织和镀层中Fe-Al合金层生长的影响.结果表明:Zn-11% Al合金镀层凝固组织由富Al相和Zn/Al二元共晶组成;随着Zn-11% Al-x% Mg合金中Mg含量的增加,合金镀层的凝固组织中逐渐出现Zn/Al/MgZn₂三元共晶、块状MgZn₂相和Al/MgZn₂二元共晶.四种合金镀层中合金层主要由Fe₂Al₅Zn_x和FeAl₃Zn_x相组成,合金层的厚度随浸镀时间的增加而增加,Mg含量的增加使Fe-Al合金层生长速率指数和生长速率降低.在Zn-11% Al合金镀层中Fe-Al合金层形成的初期,可形成致密稳定的Fe-Al化合物层;热浸镀120 s后,扩散通道的移动使Fe-Al化合物层失稳破裂.Zn-11% Al-x% Mg合金中Mg元素可明显推迟液Zn进入镀层中Fe-Al合金层的时间,使Fe-Al合金层更加稳定和致密.