抗菌时效处理对含Cu双相不锈钢组织和性能的影响 Ⅱ.耐蚀及抗菌性能

采用电化学方法分析了经抗菌时效处理后的含Cu双相不锈钢耐腐蚀性能,同时采用覆膜法测试了其广谱抗菌效果.极化曲线测试结果表明,材料表面存在的ε-Cu等富Cu相成为钝化膜中的薄弱点,粗大富Cu相的时效析出位置易成为点蚀形核源,析出粗大富Cu相所占比例增加使得材料耐点蚀性能减弱;阻抗谱测试显示钝化膜中存在的ε-Cu等富Cu相会降低整体电位及钝化膜电阻,使钝化膜稳定性下降;DL-EPR测试表明,在相界及晶间析出的ε-Cu等富Cu相会使晶间呈现阳极性,导致晶间发生选择性腐蚀,因富Cu相主要在铁素体上析出,与奥氏体相比,其耐晶间腐蚀性能下降严重.抗菌检测表明,富Cu相的相结构和体积分数是影响材料抗菌性能的关键因素,ε-Cu的抗菌效果最好,亚稳态富Cu相次之,固溶Cu最差.ε-Cu相数量越多,抗菌效果越好.     

抗菌时效处理对含Cu双相不锈钢组织和性能的影响 Ⅰ.富Cu相的微观结构及演变规律

采用SEM,XRD以及TEM对经抗菌时效处理后的含Cu双相不锈钢中抗菌富Cu相的微观结构及析出演变规律进行了研究.结果表明,在540 - 580℃温度范围内.双相不锈钢中的铁素体基体及α/γ相界上均有抗菌富Cu相析出,奥氏体内没有新相的析出;随时效时间的延长,析出相逐渐粗化,并由球形颗粒状转变为棒状或长条状;随着时效温度的提高,富Cu相析出速率加快,较快地由颗粒状转变为棒状;时效处理过程中,富Cu相会随时间的延长及温度的提高从亚稳态过渡到稳定的ε-Cu相;ε-Cu相具有复杂的多层孪晶结构,与铁素体基体满足Kurdjumov- Sachs取向关系:（111）_ε-Cu∥（110）_α-Fe,[011]_ε-Cu∥[001]_α-Fe,（111）_ε-Cu∥（121）_α-Fe,[011]_ε-Cu∥[012]_α-Fe.     

脉冲燃烧型立焊焊条

介绍了一种用于战时野外应急抢修的新型手工自蔓延立焊焊条———脉冲燃烧型焊条.首先分析普通手工自蔓延焊条(简称普通燃烧型焊条)实施立焊时存在的问题与不足,设计了脉冲燃烧型焊条,给出焊条结构与成分配比.然后以低碳钢为焊接母材进行立焊试验,进行了SEM,XRD和EDS分析.结果表明,焊缝由富铁相和富铜相组成,其中富铁相以α-Fe为主,含有少量的FeNi,ε-Cu和Cu0.81Ni0.19;富铜相以ε-Cu为主,含有少量Cu0.81Ni0.19,α-Fe和FeNi.富铁相呈树枝晶状分布在富铜相基体上,焊缝合金与母材结合良好,达到单面焊双面成形.焊接接头力学性能测试结果显示抗拉强度可达367 MPa,焊缝合金区硬度143.8 HV.     

时效对Fe320／0．5％Cu合金堆焊层组织与性能的影响

采用等离子堆焊在Q235钢试样表面制备了含有0．5％Cu的铁基合金（Fe320）层。研究了500℃时效35h处理对等离子堆焊的含0．5％Cu的铁基合金层组织结构及性能的影响。结果表明,未经时效处理的堆焊层是由α-Fe、M7C3和M23C6等物相构成,具有亚共晶组织特征,低碳板条马氏体存在于堆焊层中。经500℃时效35h以后,ε-Cu相从基体马氏体中析出,并且富铬化合物的相对含量有所增加。时效导致的富铬化合物相的增加和ε-Cu相的析出是堆焊层耐磨性提高的原因。     

含Co不锈钢析出相的模拟研究与强韧性能变化

采用数值模拟、组织表征和性能测试等方法，研究了添加Co对马氏体时效硬化不锈钢微观组织和力学性能的影响。根据Thermo Calc热力学及动力学计算结果：6wt%Co条件下，ε-Cu相的析出温度升高且孕育时间变长，相同时效条件下ε Cu相的平均半径会逐渐减小。借助光学显微镜（OM）及透射电镜（TEM）分析发现，固溶+时效处理后含Co试验钢超低碳板条马氏体细化，弥散分布的ε Cu相尺寸变小且析出量增加，薄膜状逆变奥氏体数量增多且尺寸增大。由于板条马氏体的位错强化、ε-Cu相的析出强化以及逆变奥氏体相的增韧作用，含Co试验钢的抗拉强度、硬度、伸长率及冲击吸收能量分别达到1346 MPa、433 HV0.5、16%和73 J。     

掺Ag的β-Cu2Se薄膜的溅射沉积及热电性能

目的 研究Ag掺杂对Cu2Se薄膜物相组成以及热电性能的影响.方法 使用粉末烧结的Cu2Se合金靶和高真空磁控溅射设备制备掺Ag的Cu2Se热电薄膜.使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱仪(EDS)研究沉积薄膜的物相组成、表面和截面形貌、元素的含量和分布.通过Seebeck系数/电阻分析系统LSR-3测量薄膜的电阻率及Seebeck系数,从而研究不同掺Ag量的Cu2Se薄膜的热电性能.结果 使用磁控溅射技术,利用α-Cu2Se合金靶,可制备出以β-Cu2Se相为主,含极少量α-Cu2Se相的Cu-Se薄膜.薄膜中掺杂的Ag不进入β-Cu2Se相的点阵中,而是在薄膜中形成纳米尺寸的CuAgSe第二相.沉积薄膜的β-Cu2Se相点阵中富含Cu,在Ag含量由0增加到2.97％(原子数分数)的变化过程中,其 β-Cu2Se相点阵中[Cu]/[Se]比率大于理想比率2.0,由3.59变化到4.96.β-Cu2Se相点阵中富含Cu,使得沉积的β-Cu2Se薄膜的电阻率低于文献中块体材料.随Ag含量的增加,β-Cu2Se薄膜的电阻率先降低、后升高;对于Seebeck系数,电阻率大的薄膜,其Seebeck系数也大.Ag原子数分数为1.37％的样品,因掺杂后Seebeck系数显著提高,其功率因子最大.结论 使用磁控溅射技术制备的富Cu的β-Cu2Se薄膜,具有低电阻率的优点.掺杂适量的Ag,能够显著提高薄膜的Seebeck系数,从而获得较高的功率因子.     

三维原子探针对10Ni3MnCuAl钢中NiAl和Cu析出位置关系的研究

将析出硬化钢10Ni3MnCuAl在900℃固溶处理2 h,500℃时效处理4 h或100 h后,用三维原子探针(3DAP)研究钢中NiAl和Cu的析出位置关系。结果表明,固溶样品中Ni、Al和Cu三种元素分布均匀。500℃时效4 h的样品中发现金属间化合物NiAl和富Cu相在相同位置析出,随着时效时间增加到100 h,NiAl相和富Cu相有逐渐分离的趋势,这是因为NiAl相为体心立方的B2结构,而富Cu相此时已趋于向面心立方的ε-Cu转变。     

Cu的时效行为及其对0Cr14Ni5Mo2Cu2Nb钢性能的影响

研究了不同时效温度下的沉淀硬化不锈钢0Cr14Ni5Mo2Cu2Nb的TEM组织、硬度和冲击韧性.结果表明时效过程中,0Cr14Ni5Mo2Cu2N钢主要以ε-Cu相析出为主.时效温度为420℃时,Cu以细小共格ε-Cu相析出,导致0Cr14Ni5Mo2Cu2N钢的硬度达到峰值,而韧性最差,冲击断口以解理为主.随着时效温度增加,ε-Cu相逐步脱溶长大,基体再结晶,硬化程度逐步降低,韧性升高,冲击断口逐步过渡为全韧窝形貌.0Cr14Ni5Mo2Cu2Nb钢的韧性主要决定于冲击裂纹扩展功.时效组织对0Cr14Ni5Mo2Cu2Nb钢冲击裂纹形成功影响较小,对裂纹扩展功有着较大影响.     

Cu的时效行为及其对0Cr14Ni5Mo2Cu2Nb钢性能的影响

研究了不同时效温度下的沉淀硬化不锈钢0Cr14Ni5Mo2Cu2Nb的TEM组织、硬度和冲击韧性.结果表明:时效过程中,0Cr14Ni5Mo2Cu2N钢主要以ε-Cu相析出为主.时效温度为420℃时,Cu以细小共格ε-Cu相析出,导致0Cr14Ni5Mo2Cu2N钢的硬度达到峰值,而韧性最差,冲击断口以解理为主.随着时效温度增加,ε-Cu相逐步脱溶长大,基体再结晶,硬化程度逐步降低,韧性升高,冲击断口逐步过渡为全韧窝形貌.0Cr14Ni5Mo2Cu2Nb钢的韧性主要决定于冲击裂纹扩展功.时效组织对0Cr14Ni5Mo2Cu2Nb钢冲击裂纹形成功影响较小,对裂纹扩展功有着较大影响.     

富铁Al-Si活塞合金中富镍相的演变

利用光学显微镜(OM)、热场发射(FSEM)和XRD等分析手段研究不同含Cu量富铁Al-Si富镍相的演变,结果表明,随着Cu含量的增加,合金主要高温耐热相由粗大块状或汉字状(T-Al9FeNi相+β-Al5FeSi相)转变为(δ-Al3CuFeNi相+γ-Al7Cu4Ni相)网状组织,进而演变为半环形的(δ-Al3CuFeNi相+θ-Al2Cui相);OM观察发现α-Al相由粗短枝晶逐渐转变为发达长轴晶,进一步演变为均匀分布的二次枝晶,由此促使合金中合金相由粗大聚集状逐渐演变为环状或半环状析出.     

时效温度对17-4PH沉淀硬化不锈钢析出行为和硬化效果的影响

研究了17-4PH沉淀硬化不锈钢在(480~630)℃×4 h时效处理中的析出行为和硬化效果。结果表明,ε-Cu相析出使17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢硬化,硬化效果与Cu的析出和位错密度的变化密切相关。时效温度和基体组织对Cu析出行为有很大影响。时效温度越高,ε-Cu相颗粒的尺寸越大,形态由颗粒状最终变为短棒状。在位错密度低的区域,ε-Cu相颗粒的长大倾向要比位错密度高的区域大。     

铁素体区等温过程中Ti-Mo-Cu微合金钢中的共析出行为

碳化物和Cu的共析出是提高微合金钢强度的一种有效手段，本工作利用OM和TEM研究了Ti-Mo-Cu微合金钢在不同等温温度下复合型碳化物和ε-Cu的共析出行为，利用复合析出相固溶析出模型和经典形核长大理论对Ti-Mo-Cu微合金钢的析出动力学进行了计算。结果表明，（Ti,Mo）C与ε-Cu二者独立析出，分别与铁素体基体呈N-W和K-S取向关系，在600℃时析出以ε-Cu为主，620℃发生（Ti,Mo）C与ε-Cu的共析出，而640～660℃时析出以（Ti,Mo）C相间析出为主。热动力学计算表明，在600～660℃范围内，随温度提高，（Ti,Mo）C中的Ti/Mo原子比由2.5增大到4.5，碳化物组成由Ti_0.71Mo_0.29C演变为Ti_0.79Mo_0.21C,（Ti,Mo）C与ε-Cu的析出-温度-时间（PTT）曲线存在交点，当温度低于616℃时，ε-Cu优先析出，温度在616℃附近时，发生（Ti,Mo）C与ε-Cu的共析出，当温度高于616℃时，（Ti,Mo）C优先析出，很好解释了实验现象。     

超低碳含铜微合金钢中时效析出相的晶体结构

用高分辨电子显微镜(HREM)进行了Nb、Cr、Mo、Ni等微合金元素复合微合金化的实用超低碳含Cu钢中时效析出相的形貌观察及晶体结构鉴定,探索将HREM分析技术有效应用于工程材料微观结构研究的新途径.在300万倍以上的放大倍率下清晰观察到了尺寸仅有十个nm左右的细小弥散分布的时效析出颗粒以及其中的孪晶结构,还有大量在局部微区形成的过渡结构.尝试用单个颗粒HREM像上的晶格条纹间距鉴定了钢中除ε-Cu以外的另3类时效析出相的晶体结构.结果表明,时效期间钢中析出Cu、Nb、Cr、Mo、Ni的特殊碳化物(碳氮化物),与ε-Cu共同产生时效强化作用.提出了用HREM像对实用钢材中弥散分布的微细析出相进行晶体结构鉴定的实验方法.     

含Cu抗菌双相不锈钢的空蚀行为研究

利用磁致伸缩空蚀试验机将含Cu抗菌双相不锈钢在人工海水中进行了空蚀试验,绘制了累积损失质量和损失率曲线。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线粉末衍射仪(XRD)分析了其空蚀机理,并与母材进行了对比分析。结果表明,在560℃时效含Cu双相不锈钢空蚀破坏分为初发期、加速期、回落期和稳定期4个阶段。对比于固溶母材,空蚀3h前其损伤程度大于固溶母材,3h后损伤程度小于固溶母材;50h后,抗菌材料和固溶母材空蚀累积损失量分别为2.5和4.2mg,经时效处理的含Cu抗菌双相不锈钢的空蚀破坏程度较轻。抗菌材料中细小弥散状的富Cu相增强了铁素体的抗空蚀能力,但奥氏体的晶体结构及其内部位错造成的滑移阻碍使得其抗空蚀能力仍高于含富Cu相的铁素体。抗菌材料的硬度值因时效析出弥散分布的富Cu相而始终高于固溶母材。     

Cu-3Ti-2Mg合金的时效特征

本文研究了冷变形及时效处理对Cu-3Ti-2Mg合金组织与性能的影响。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及电子背散射衍射(EBSD)对Cu-3Ti-2Mg合金的组织和析出相进行了表征,并对其硬度和导电率进行了测试。结果表明：铸态Cu-3Ti-2Mg合金由Cu2Mg相、板条状Cu4Ti相及Cu基体组成。时效处理后析出β"-Cu4Ti相,过时效则会导致亚稳定β"-Cu4Ti相转变为稳定的Cu3Ti相。在本实验范围内,Cu-3Ti-2Mg合金的最佳热处理工艺是 700°C 保温4h后水淬,随后冷变形60%并在450 °C保温2 h炉冷。Cu-3Ti-2Mg合金的导电率及硬度分别是16.7 % IACS和328 HV。     

含铜马氏体抗菌不锈钢的研究

在马氏体不锈钢中添加适量铜,经过固溶和时效处理,在不锈钢中弥散析出ε-Cu相,可赋予不锈钢优良的抗菌性能.用透射电镜观察了析出相的形貌分布,还用电子能谱分析了析出相的组成.抗菌检测结果表明,含铜马氏体不锈钢对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有高效杀灭作用,而仅经过固溶处理的不锈钢则没有杀菌作用.耐蚀性测试结果表明,含铜不锈钢的耐点蚀性能下降,其原因在于钝化膜与ε-Cu相之间存在腐蚀电位而发生电偶腐蚀.     

新型HFW焊管的耐腐蚀性能

目的 研究采用高频直缝焊接（HFW）制成新型含Cu焊管母材和焊接接头在硫酸盐还原菌（SRB）环境中的腐蚀行为,为含Cu焊管提供基础数据。方法 通过失重法获得含Cu钢母材、接头及对比材料L360在SRB中的腐蚀速率,采用光学电子显微镜（OM）和透射电子显微镜（TEM）研究了含Cu钢的微观组织结构和析出相成分。通过扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜对腐蚀后的表面腐蚀形貌、细菌形貌和点蚀深度进行分析,利用EDS区域扫描和面扫描对腐蚀产物成分及元素分布状态进行分析。结果 新型含Cu钢金相组织为粒状贝氏体、多边形铁素体和少量的珠光体,透射电镜观察发现表面析出了大量弥散分布的ε-Cu相。在SRB环境中,含Cu钢母材、焊接接头和L360的腐蚀速率分别为0.007 1、0.0239、0.010 0 mm/a。通过腐蚀产物、细菌分布及形态的扫描电镜观察发现,在含Cu钢母材表面未发现结构完整的生物膜,腐蚀介质中的材料表面水解产生的Cu离子有效破坏腐蚀初期快速附着在金属表面的生物膜,从而形成“包状物”残留在金属表面,附近发现萎缩和组织液溢出的细菌,含Cu钢焊接接头焊缝区域生物膜结构完整,有大量细菌吸附且生物活...     

自蔓延高温合成MoSix/Cu复合材料中MoSix相的原位合成机理

采用自蔓延高温合成(SHS)技术制备了四组不同成分的MoSix/Cu复合材料.结合XRD、SEM和EDS等分析手段对所制备的MoSix/Cu复合材料显微组织和相组成进行了分析.系统研究了MoSi2设计含量及Mo/Si原子比对复合材料相组成的影响,并在此基础上讨论了MoSix/Cu复合材料中MoSix的原住合成机制.结果表明,MoSix/Cu复合材料相组成包含固溶体相α-Cu、α-Mo、MoSix和CuxSi四类相;随着MoSi2预设含量的增加和Mo/Si原子比的降低,MoSix/Cu复合材料中MoSix和CuxSi相的含量明显增加;自蔓延高温合成MoSix/Cu复合材料中MoSix相的原位合成机制为富Cu、Si的残余液相与其所包围的α-Mo之间通过界面反应直接形成MoSix.     

Al-Si-Cu-Ni-Mg活塞合金中富镍相的演变

利用XRD和热场发射(FESEM)等分析了不同含铜量Al-Si-Cu-Ni-Mg活塞合金富镍相的演变。研究结果表明:随着Cu含量的增加,镍相由Al3Ni(ε相)或Al3Cu Ni(δ相)转变为Al7Cu4Ni(γ相)其形态从短条状变为网状进而变为环形或半环形形状。此外,采用Thermo-Calc软件定量计算结果与实验结果一致。富镍相的转变对力学性能也有很大影响,在室温条件下拉伸强度由263.8 MPa降低至229.6 MPa,然后增加到278.9 MPa。然而,高温条件下抗拉强度增加了19.7%,但是合金的线性膨胀系数却持续减小。     

ULCB钢中铜析出行为及对回火性能的影响

利用透射电镜和能谱仪观察分析了含Cu量(质量分数)为 0. 29% 和 0. 52%的 ULCB钢中 Cu的析出行为及对回火性能的影响。结果表明,在回火过程中,Cu的分布以 3 种形式发生变化:①原位沉淀;②晶界(亚晶界)富集;③向高温第二相扩散。在600~700 ℃回火时,随着回火温度的升高,沉淀的Cu由富Cu簇聚质点向ε- Cu粒子转变,由共格向非共格转变。共格的富Cu簇聚质点或ε- Cu有效提高抗张强度和屈服强度,非共格的ε- Cu 强化作用减弱。