原位TiB_2/A356铝基复合材料的微观组织和阻尼性能

为了获得具有良好显微组织和内耗性能的TiB2增强铝基复合材料,通过混合盐法制备了原位TiB2颗粒增强A356复合材料。采用扫描电镜、光学显微镜和X射线衍射仪等对所制备的复合材料进行了表征,并对其阻尼性能进行了研究。结果表明,原位TiB2颗粒在基体中分布均匀,平均尺寸在300nm左右,TiB2颗粒对α-Al晶粒有显著的细化效果,复合材料的强度、弹性模量以及阻尼性能都明显高于基体合金。     

NiTi-W原位复合材料的马氏体相变与性能

为获得高性能NiTi基记忆合金复合材料,通过熔炼、锻造、拔丝等手段获得一种NiTi-W原位复合材料。利用SEM扫描电镜观察材料显微组织;DSC测试材料的马氏体相变行为;利用WDT II-20万能拉伸试验机测试材料的力学性能。SEM分析结果显示,拔丝加工使W纤维直径细化至几微米,甚至亚微米级别,在NiTi基体中沿拔丝方向一致排布。DSC测试结果显示,材料经不同温度退火后展现出复杂的可逆马氏体相变行为,在某些升、降温曲线上出现多个吸放热峰现象。拉伸测试结果显示,600 ℃退火样品经适当的预拉伸变形后,屈服强度会大大增加,由~200 MPa提升到~800 MPa,断裂应力超过1 GPa,断裂应变高达40%,材料展现出优秀的线性超弹性,是一种集高强度、高塑性、高线性超弹性于一身的高性能材料。     

Ag对Cu-10Fe-0.15Zr原位复合材料微观结构及性能的影响

研究了Cu-10Fe-0.15Zr、Cu-10Fe-2Ag-0.15Zr合金微观组织及性能。测定了在不同条件下试验合金的强度和电导率;并利用扫描电镜对材料的微观组织结构进行了观察和分析。结果表明：Cu-10Fe-0.15Zr、Cu-10Fe-2Ag-0.15Zr原位复合材料经（450~500）℃×1 h的最终退火处理,可获得较好的导电性和强度。热稳定性测试表明进行固溶处理后的形变Cu-10Fe-0.15Zr、Cu-10Fe-2Ag-0.15Zr原位复合材料抗软化温度能提高到450~500℃左右。当退火温度低于500℃时,导电率随着温度的升高而升高,而当温度高于这个温度,导电率逐渐下降。Cu-10Fe-2Ag-0.15Zr形变原位复合材料中间退火温度在450℃左右时,可获得最佳的综合性能,抗拉强度1056 MPa、导电率75%IACS、抗软化温度高于450℃。Cu-10Fe-2Ag-0.15Zr合金中添加微量合金元素Ag可使材料的极限抗拉强度增大,并改善材料的热稳定性,但导电率略有提高。     

高能X射线衍射在先进高强钢塑性变形研究中的应用

先进高强钢在汽车工业中发挥着重要的支撑作用,针对先进高强钢组织、性能与工艺的研究已经颇多,但受限于实验室表征技术对样品的穿透深度较低,关于其塑性变形过程的原位实验研究较少。目前,关于先进高强钢塑性变形的精准表征,特别是在服役过程中组织演变的原位研究逐渐成为学术界关注的焦点,同步辐射高能X射线衍射(High-Energy X-ray Diffraction, HE-XRD)技术在倒易空间分辨率与穿透深度方面具有显著提升,可以实现材料在服役状态下受应力变形和其他复杂环境的高效原位、精准无损表征。简述了同步辐射HE-XRD的基本原理,综述了HE-XRD在先进高强钢塑性变形研究中如析出相强化、位错强化、载荷配分、局部变形带和织构等方面的应用,并指出了HE-XRD在先进高强钢研究领域的应用价值。     

大变形Cu-10Ag原位纤维复合材料的结构和性能

研究了低Ag含量 (10 % ,质量分数 )的Cu Ag原位纤维复合材料的结构和性能 ,结果表明通过原位复合技术可获得强度 >1.5GPa、导电率 (IACS) >6 5 %的原位纤维复合材料。研究了不同中间热处理温度对材料性能的影响 ,并考察了材料的稳定性 ,结果表明通过控制变形量、调整中间热处理及稳定化热处理规范 ,可以获得具有不同强度和导电率组合的Cu 10Ag原位纤维复合材料。材料在自然时效与低温退火过程中 ,有沉淀强化效应产生 ,但导电率基本保持稳定。     

MAR-M247合金高温断裂机制的原位研究

利用原位高温拉伸台在扫描电镜中研究了镍基铸造高温合金MAR-M247在室温、400 ℃与760 ℃拉伸过程中的动态组织演变和断裂机制。原位测试结果表明,在室温到760 ℃范围内,MAR-M247合金的屈服强度与抗拉强度随温度的升高略有下降,拉伸塑性略有提高。室温原位拉伸过程中,并没有出现滑移带;400 ℃与760 ℃的原位拉伸,只在样品断口附近存在少量的滑移带。随拉伸温度的提高,合金的断裂机制并无明显变化,均表现为韧性穿晶断裂。合金的微裂纹主要来源于变形过程中碳化物的破裂,晶内与晶界都存在因碳化物破裂而形成的微裂纹。     

大功率机车车轮材料微观组织对性能的影响

国产大功率机车车轮的自主创新,需要对车轮材料的各项性能进行全面研究。针对大功率机车试制的3种新型车轮材料进行了微观组织、力学性能和摩擦磨损性能研究。通过光学显微镜和扫描电镜观察微观组织形貌,并对先共析铁素体量、珠光体层片间距和显微硬度进行了测试,研究了3种车轮材料的微观组织;通过力学性能试验,获得了车轮材料强度、硬度、塑性和韧性等性能数据;通过Optimol SRV摩擦磨损试验,测试了车轮材料的滑动摩擦磨损性能。通过对车轮材料微观组织、力学性能和摩擦磨损性能的分析比较,发现3种车轮材料的磨损机制有较大差异,而不同的滑动摩擦磨损性能主要由微观组织及其力学性能的差别所决定。     

形变Cu-15%Cr原位复合材料的组织和力学性能

通过冷变形拉拔结合中间热处理制备了纤维相增强的Cu-15wt%Cr合金,研究了变形过程对组织形态和力学性能的影响.用SEM观察分析了材料的组织结构.研究表明,通过形变原位复合技术,可以获得抗拉强度大于1000MPa,导电率大于71%IACS的形变Cu-15wt%Cr原位复合材料.通过控制形变量以及调整中间热处理和稳定化热处理规范,可以获得不同强度和导电率的组合.形变量越大,纤维越均匀细化.力学性能和电阻率测试结果表明,随形变量增加,强度提高,同时电阻率增大.     

原位TiC颗粒对7075铝合金组织和磨损特性的影响

采用原位反应近液相线铸造法制备具有不同原位TiC颗粒含量的TIC/7075铝合金复合材料,在不同干摩擦条件下测试了复合材料磨损特性,研究TiC原位颗粒对材料的组织及磨损性能的影响.结果表明,原位TiC颗粒对7075基体铝合金的铸态组织具有细化和球化作用,随着TiC颗粒含量的增加,复合材料的铸态组织由蔷薇状组织逐渐转变为等轴晶组织.在转速和压力相同的条件下,复合材料的磨损量随TiC颗粒含量的增加而降低,增强相TiC的加入显著提高了材料的磨损性能.     

原位VCP/Fe复合材料制备及耐蚀抗磨特性

采用原位生成法熔炼制备VCp／Fe复合材料,对制备的VCp／Fe复合材料进行性能测试和组织观察、结构分析;采用对比试验,对原位VCp／Fe复合材料与Cr15M03抗磨白口铁、TiCp／Fe复合材料、Cr18Ni9不锈钢在相同的条件下,在自制的磨损装置上进行砂石冲蚀磨损和模拟海水条件下的砂浆冲蚀磨损。结果表明：熔炼制备的原位VCp／Fe复合材料的组织结构是在奥氏体基体上分布着球状VC增强颗粒和Cr7C,碳化物;在砂石冲蚀磨损条件下,原位VCp／Fe复合材料的抗磨性略低于Cr15Mo3抗磨白口铁,略高于TiCp／Fe复合材料和高于Cr18Ni9不锈钢;在模拟海水的砂浆冲蚀磨损条件下,原位VCp／Fe复合材料的耐蚀抗磨性能高于其他三种对比试验材料。在具有腐蚀介质同时又有磨损的情况下,VCp／Fe复合材料表现出耐蚀抗磨的优良性能。     

Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层在动态LBE中的耐腐蚀行为

目的分析研究Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动铅铋合金中的耐腐蚀行为。方法以纯Ti粉末、Fe Al粉末、CrFe粉末为原料制得复合粉末,在CLAM钢基材表面上采用热喷涂-激光原位合成复合工艺制备了Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层。试样在500℃,流速为0.3 m/s的液态铅铋合金中进行了时长1000 h的动态腐蚀实验,分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析测试手段对涂层试样在动态LBE中的耐腐蚀行为进行了研究表征。结果在CLAM钢基材表面制备的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层表面形貌整体较腐蚀前仍保持完好,涂层物相成分保持稳定,截面分析显示铅铋合金在腐蚀过程在涂层中未见渗透;而没有涂层保护的CLAM钢基材在腐蚀后表面发生明显的氧化腐蚀现象,生成结构疏松的Fe3O4氧化层,铅铋合金在氧化层中有扩散分布。结论通过火焰热喷涂-激光原位合成复合工艺在CLAM钢表面制备得到的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动的铅铋合金腐蚀条件下组织结构稳定,具有良好的适用性,能有效地阻止高温流动铅铋合金对CLAM钢基体材料的腐蚀。     

原子力显微镜在有机缓蚀剂研究中的应用

有机缓蚀剂具有低毒性和高性价比等优点,在低浓度的注射剂量下可以实现优良的缓蚀效果,被广泛应用于石油化工（碳钢）、电子工业（铜）、车辆船舶和航空航天工业（铝）,保护合金材料免受腐蚀危害。现有的电化学测试技术已经在有机缓蚀剂领域得以广泛应用,这种传统的研究方法可以提供有关界面电化学反应的平均动力学信息,但是无法直接解析缓蚀剂的吸附及作用机制。随着金属腐蚀与缓蚀剂研究的微观化和系统化发展,电化学分析手段逐渐与其他分析技术（如扫描电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱等）紧密结合,开展了对缓蚀剂作用机制的深入研究。在这些分析技术中,原子力显微镜（AFM）由于空间分辨率成像能力高,受工作环境和样品性质的局限较少,在有机缓蚀剂于金属/溶液界面的直观研究中起到了重要作用。本文结合近年来原子力显微镜在有机缓蚀剂领域的研究进展,简述了原子力显微镜的工作原理和几种操作模式,详述了AFM的接触模式在有机缓蚀剂研究中的普遍应用和其局限性,总结了AFM的敲击模式在表面活性剂吸附研究中的重要作用和研究现状并延伸到有机缓蚀剂的吸附研究,综述了AFM几个衍生功能（包括纳米刮擦、力-距离曲线、摩擦力和电化学原子力显微镜）在有...     

Development of a bonding interface between steel/steel and steel/Ni by ultrasonic welding

Ultrasonic welding is a solid-state welding technique that can bond materials at a relatively low temperature and pressure. In this study, steel/steel and steel/Ni combinations were successfully bonded by ultrasonic welding, and the development of the bonding interface was examined. The bonding strength was obtained by a lap shear test and increased with welding time, as did the fraction of bonded area observed by SEM. The bonding process sequence was investigated by SEM and electron backscatter diffraction (EBSD) analysis of a cross-section at the bonding interface. It was revealed that abrasion is caused by oscillation to form small particles consisting of steel and Ni and that the particles are grown and subsequently flattened with welding time. Bonding is achieved by the flattened particles spreading along the bonding interface without any voids.     

感应淬火条件下Cu-Ni低碳低合金钢的强化机制

采用电子背散射衍射(EBSD)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和TEM原位拉伸试验等分析了含Cu-Ni低碳低合金钢经感应加热淬火+时效的显微组织及Cu粒子与强度的关系,并对强化机制进行了量化分析。结果表明,试验钢经980℃感应淬火+670℃时效的综合性能优于1030℃感应淬火+680℃时效;含Cu-Ni低碳低合金钢呈现多种强化机制,包括沉淀强化、晶界强化、位错强化、固溶强化和点阵阻力,其中沉淀强化与晶界强化为主要强化机制,二者占比超过70%;理论计算出Cu粒子在Orowan机制中最小临界尺寸为28.50 nm,在TEM原位拉伸中观测到位错在Cu粒子周围发生塞积,并按照绕过机制与尺寸为44.57 nm的Cu粒子发生交互作用。     

In-situ observation of crack propagation in thermally sprayed coatings

In-situ observation of thermally sprayed coating fractures may complement classical fractographic analysis to study specific failure mechanisms. In this paper, fracture of free-standing plasma sprayed ceramic (alumina) and metallic (stainless steel 316L) coatings during 3-point bending (3PB) was observed in-situ using a scanning electron microscope (SEM) in order to identify the most important failure mechanisms. Observations were supplemented by fractographic analysis of fractured specimens.     

Mechanically assisted electroplating of Ni-P coatings on carbon steel

Ni-P coatings on carbon steel were plated by a mechanically assisted electroplating technique, which combines the conventional electroplating technique with mechanical ball-rolling. The mechanical ball-rolling was conducted by vibrating the sample being plated with glass balls on it. For comparison, the conventional Ni-P electroplating technique without mechanical ball-rolling was also used to deposit Ni-P coatings under the same coating conditions as those adopted in the mechanically assisted electroplating. The experimental results show that the Ni-P coatings electroplated with mechanical assistance were smoother in surface, thinner in thickness, harder in hardness, more positive in corrosion potential, and greater in polarization resistance in comparison with the Ni-P coatings electroplated without mechanical assistance. The mechanical ball-rolling made the Ni-P coatings crystallized in-situ during the coating process, thereby avoiding crystallization-induced cracking, which was observed during the crystallization of the amorphous Ni-P coatings electroplated without mechanical assistance. A simple phase transformation model explains qualitatively the Ni-P in-situ crystallization during the mechanically assisted electroplating.     

Optimization of In-Situ Shot-Peening-Assisted Cold Spraying Parameters for Full Corrosion Protection of Mg Alloy by Fully Dense Al-Based Alloy Coating

Magnesium-based alloys have excellent physical and mechanical properties for a lot of applications. However, due to high chemical reactivity, magnesium and its alloys are highly susceptible to corrosion. In this study, Al6061 coating was deposited on AZ31B magnesium by cold spray with a commercial Al6061 powder blended with large-sized stainless steel particles (in-situ shot-peening particles) using nitrogen gas. Microstructure and corrosion behavior of the sprayed coating was investigated as a function of shot-peening particle content in the feedstock. It is found that by introducing the in-situ tamping effect using shot-peening (SP) particles, the plastic deformation of deposited particles is significantly enhanced, thereby resulting in a fully dense Al6061 coating. SEM observations reveal that no SP particle is deposited into Al6061 coating at the optimization spraying parameters. Porosity of the coating significantly decreases from 10.7 to 0.4% as the SP particle content increases from 20 to 60 vol.%. The electrochemical corrosion experiments reveal that this novel in-situ SP-assisted cold spraying is effective to deposit fully dense Al6061 coating through which aqueous solution is not permeable and thus can provide exceptional protection of the magnesium-based materials from corrosion.     

J55钢连铸板坯凝固与固态相变调控热力学分析

对J55微合金钢凝固相变包晶点和连续冷却过程的CCT曲线进行了热力学计算分析,并利用高温共聚焦显微镜原位观察了试样凝固过程的晶粒度和组织。考虑各种合金成分的贡献,计算表明,J55钢属于微合金临界过包晶钢,凝固相变过程中δ相的比例可达69.8%。J55钢CCT曲线随晶粒增大向右移动。基于原位观察的晶粒度对其CCT曲线进行热力学计算和相变组织的对比分析,结果表明,在相同冷却速率下两者所获得的组织基本一致。研究结果有助于指导通过成分和组织调控,降低J55钢连铸和热装热送过程中表面横裂纹敏感性。     

单轴传动滚切式双边剪薄钢板剪后“错牙”及“飞边”的原因分析与对策

针对单轴传动滚切式双边剪生产过程中出现的薄钢板经双边剪剪后出现“错牙”及“飞边”的问题,从多个方面入手对薄钢板出现“错牙”及“飞边”的原因进行了分析对比,提出了相应的解决方案,对今后滚切式双边剪的设计、制造及安装调试有借鉴和参考价值。     

激光熔覆沉积制备多层316L不锈钢-Stellite31合金梯度功能材料

采用激光熔覆沉积方法,在送粉时通过原位混合316L不锈钢和Stellite31合金两种粉末并改变两种粉末的比例,直接制备出316L不锈钢-Stellite31梯度功能材料.沿梯度方向对所制材料的成分、组织、硬度进行了分析测试.结果表明,激光熔覆沉积实现了不同比例316L不锈钢和Stellite31合金的原位均匀合金化,所制备梯度功能材料沿梯度变化方向的微观组织、成分及硬度呈连续变化.