超声波作用下不同添加剂对高碳钢凝固组织的影响

 主要研究了在超声波作用下不同添加剂对高碳钢凝固组织的影响。结果表明：在超声波作用下,高碳钢液中添加钛铁、铈可以明显细化其凝固组织,但是添加铝对其凝固组织的细化作用不明显。高碳钢凝固组织的细化是由于Ti（C,N）可以作为非均质形核的核心,促进高碳钢液凝固过程的形核,Ti（C,N）有效的钉扎晶界作用,阻止初生奥氏体晶粒的长大;超声空化作用下稀土氧化物、氧硫化物数量的增多,增加了高碳钢液凝固过程中非均质形核核心的数量。     

钾对稀土球铁的作用

本研究发现，球化处理时向铁水中过度微量的钾，可以克服稀土作球化剂的种种弊端。钾在稀土球铁中可起到提高球化率、抑制白口倾向、细化石墨球及基体组织、减少珠光体形成比率、抑制球化衰退倾向、防止大断面球铁的石墨畸变和反白口组织。还通过钾对铁水的冶金学效应、影响球铁凝固特性及促进石墨异质形核的研究，对以上作用进行了讨论。     

稀土处理钢中夹杂物对晶内针状铁素体形成的影响

分析了稀土处理钢中夹杂物的特征(夹杂物种类、尺寸分布和体积分数)对微观组织中针状铁素体形成的影响.结果表明,钢中夹杂物种类和体积分数对针状铁素体组织的形成非常重要.稀土氧化物(包含稀土氧硫化物)与铁素体具有低至1.9%的错配度降低针状铁素体在夹杂物表面的形核能垒,从而促使它在稀土氧化物上形核.反之,稀土硫化物与铁素体具有高达42.5%的错配度不能诱导生成针状铁素体组织.此外,微观组织中针状铁素体的体积分数随着夹杂物体积分数的增加而增大,当钢中夹杂物体积分数是9.5×10-4时其体积分数达到53%.      

稀土处理C-Mn钢显微组织和夹杂物演化

对稀土处理C-Mn钢的夹杂物和显微组织进行分析,统计稀土处理C-Mn钢中针状铁素体形核核心尺寸,并将稀土处理钢在不同温度下淬火,研究稀土夹杂物生成和长大过程.实验结果表明:C-Mn钢加入少量稀土后钢中夹杂物从MnS＋硅铝酸盐夹杂转变为La₂O₂S＋LaAlO₃＋MnS＋硅铝酸盐夹杂,尺寸得到细化,显微组织也从马氏体＋贝氏体组织变成侧板条铁素体、针状铁素体和块状铁素体组织;稀土处理C-Mn钢中针状铁素体有效形核核心的尺寸集中在1~4μm,主要是在钢液中形成,冷却和凝固过程形成的数量较少;稀土夹杂物在钢液温度和冷却及凝固过程容易碰撞黏合长大,上浮从钢液中去除,MnS能在稀土夹杂物颗粒间析出.      

SWRS82B钢中稀土元素对氧化铝改性的晶体学

 为了深入研究与控制SWRS82B钢中氧化铝夹杂,针对添加稀土元素铈研究其对氧化铝的改性问题,通过热力学以及边-边匹配模型对稀土夹杂物的析出条件和Al₂O₃与稀土氧(硫)化物之间、γ-Fe和稀土氧(硫)化物之间的原子间错配度进行计算,探究稀土铈夹杂物作为Al₂O₃和γ-Fe异质形核的有效性,进而证明稀土铈元素对B类氧化铝夹杂物改性的有效性,提高钢材性能。计算结果表明,在0~2 000 K的温度区间上,生成CeAlO₃夹杂物反应的吉布斯自由能最低,且在同等条件下铈氧(硫)化物生成的可能性偏低,稀土铈氧(硫)化物可以作为Al₂O₃异质形核的核心,且稀土铈氧(硫)化物可以作为γ-Fe异质形核的核心;Al₂O₃可在稀土铈氧(硫)化物上有效形核,且Al₂O₃优先在Ce₂O₂S上发生异质形核;γ-Fe可在Al₂O₃和稀土铈氧(硫)化物上有效形核,且γ-Fe优先在Al₂O₃上发生异质形核,使得形状不规则的氧化铝夹杂物转变为近球形的铈铝酸盐夹杂,揭示SWRS82B钢中非金属夹杂物的变性机理,为提高SWRS82B钢中脆性夹杂物转变为塑性夹杂物处理的实际效果提供理论依据。     

铝钇共晶反应及其产物对亚共晶铝硅合金初生相的细化研究

研究了稀土Y在亚共晶铝硅合金中诱发稀土-铝共晶反应对铝合金初生α相的细化效应;应用Bramfitt提出的方法,计算了Al-Y共晶反应产物Al3Y与α-Al界面的二维点阵错配度,结果显示两者的二维错配度<6%,即Al3Y可作为α-Al的异质形核质点,且能达到中等有效形核而起到细化晶粒的作用,并通过实验验证计算结果如下:选用稀土元素Y作为A356合金细化剂的同时,将A356-Y熔体分别在稀土钇-铝共晶温度上、下10℃左右保温2 min后快速冷却,获得试样的金相组织照片后利用图像分析工具得到A356-Y合金初生α相的平均晶粒尺寸和平均形状因子。实验结果表明:A356-Y合金在Al-Y共晶温度之下保温,可获得较理想的初生α相形貌和较小的晶粒尺寸;结合二维错配的计算结果,可推断初生α相细化的主要原因为异质形核质点的增加:Al-Y共晶反应产物Al3Y与α-Al的二维点阵错配度在中等有效形核范围内,具有细化合金初生α相的作用;另一共晶产物α-Al与初生α相具有相同的晶体结构和点阵常数,则其也可作为异质形核质点而起到细化合金的作用。稀土Y可作为半固态A356合金中初生α相的优质细化剂。     

稀土在过共晶Al-Si合金中的变质特点

采用金相显微镜、扫描电镜观察了稀土变质的过共晶Ａｌ－Ｓｉ合金中共晶Ｓｉ的形貌。结果表明：稀土在过共晶Ａｌ－Ｓｉ合金中对共晶Ｓｉ的变质不同于稀土在共晶或亚共晶Ａｌ－Ｓｉ合金中的变质作用，即在初晶Ｓｉ周围存在不完全变质组织。产生该组织特征的原因是共晶Ｓｉ在初晶Ｓｉ表面形核生长以及稀土对共晶团中α（Ａｌ）和共晶Ｓｉ两相生长的抑制作用不同。指出了在过共晶Ａｌ－Ｓｉ合金中采用稀土变质时提高冷却速度和使初晶Ｓｉ均匀分布的重要性。     

钇对AZ91合金组织和性能的影响

研究微量稀土钇对AZ91合金微观组织、力学性能、腐蚀性能的影响,考察钇在合金中所形成的稀土相组成和形貌。结果表明,钇在AZ91合金中生成Al4MgY相,可起非均质形核作用,减少二次枝晶间距,细化枝晶组织。加入钇后,合金腐蚀性能得到明显改善,由严重的全面腐蚀向只有表面部分位置有轻微点蚀的均匀腐蚀转变。当钇加入量为1.25%时,合金的室温和高温力学性能最好,分别为264.8MPa和164.8MPa。     

稀土在Al-Ti-B-RE细化剂中的作用及细化机理研究

采用纯钛颗粒熔铸法制备Al-Ti-B-RE细化剂,并就稀土在Al-Ti-B-RE细化剂中的作用及细化机理进行了研究。结果表明:稀土元素加入后,增强了铝液对TiAl3、TiB2相的润湿性及异质形核能力,延缓细化剂的衰退时间;不同细化剂的细化效果主要取决于形核相TiAl3和TiB2粒子的特性,其中以TiAl3相的形貌、尺寸和数量影响较大,含有大量细小、弥散分布的块状TiAl3相的细化剂表现出良好的细化效果,而TiB2相成为影响α-Al有效形核数的主要因素,Al-Ti-B-RE细化剂的细化效果及抗衰退性优于进口或国产Al-Ti-B细化剂。     

添加Nd元素对钛合金析出行为的影响规律

通过粉末冶金方法(冷等静压—真空烧结)制备钛合金Ti-6Al-4V-2Cr-1Nd,经过固溶-时效热处理后,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)分析合金的微观组织、物相的组成及析出相的形核特点,研究添加稀土元素Nd对析出相的影响。实验结果表明,在添加1%Nd(质量分数)元素后,钛合金组织得到了明显细化;通过合金细化成核理论分析发现,添加稀土元素Nd后,固溶时效中Nd_2O_3可以作为形核的基础,促进形核,所以稀土Nd元素可以有效促进非均匀形核,主要析出相Nd_2O_3有利于晶粒的细化,是有效的形核剂;在高分辨透射电镜下对离子减薄后的试样进行观察,通过对合金的形貌和析出物进行傅里叶变换(FFT)和反傅里叶变换(IFFT)分析,得到清晰的原子排列图,发现析出相Nd_2O_3与基体α-Ti之间存在平行相界面,经分析为半共格界面。     

晶内铁素体及其组织控制技术研究概况

介绍了晶内铁素体的组织特点以及晶内铁素体组织对钢材力学性能的影响,得出晶内铁素体能显著提高钢的冲击韧性。详细阐述了晶内铁素体的形核机理,分析表明目前晶内铁素体形核机理仍不够完善,尚未形成统一的机制。同时介绍了钛氧化物、MnS、稀土氧化物等促进晶内铁素体形核的夹杂物,指出含Ti复合夹杂物是理想的晶内铁素体形核核心。最后分析了夹杂物尺寸、冷却速度对晶内铁素体形核的影响,并简述了一些晶内铁素体组织控制技术,结果表明Ti-B 处理、Ti-Mg处理效果优于单独的Ti处理。     

Y对原位Mg2Si/Al基复合材料初生相Mg2Si的细化机制

选用稀土Y和采用普通重力铸造法制备原位自生Mg2Si/Al基复合材料,研究不同含量的稀土Y对初生相Mg2Si形貌、尺寸和力学性能的改变.结果表明:稀土Y对Mg2Si/Al复合材料的凝固组织有影响;添加Y处理的Mg2Si/Al基复合材料的Mg2Si颗粒变得更加细小;通过计算二维错配度,发现Y可以作为初生相Mg2Si的异质形核质点从而细化颗粒,同时Y与Al相互作用形成Al3Y相可阻止Mg2Si相长大;此时铸态Mg2Si/Al合金复合材料的力学性能得到改善,其最大抗拉强度和延伸率分别为144 MPa和4.19％.     

稀土对耐磨板NM400低温冲击韧性的影响

摘要：采用双精炼LF+RH的冶炼工艺和2250mm热连轧机组的一步Q&P工艺开发了稀土NM400热轧卷板,运用扫描电镜及能谱仪等分析手段研究了稀土对钢中夹杂物的变形、组织形态、晶粒度尺寸以及冲击韧性的影响,重点围绕微量稀土元素提高NM400低温冲击功进行机制分析。研究表明,通过添加微量稀土易于钢中［O］和［S］结合,形成近似球状的高熔点RE-S-O化合物,有效地降低MnS和Al2O3-CaO复合夹杂物的形成概率,且在钢液凝固过程中起到异质形核作用,细化产品的显微组织,提高耐磨钢的低温韧性,特别是在-60℃情况下,NM400稀土耐磨钢的横向冲击功较常规NM400耐磨钢提高了92.3%,弥补了常规耐磨钢低温韧性较差的不足,扩展了耐磨钢的使用条件。     

成分起伏对钢液形核影响的热力学研究

 金属凝固过程中加入形核剂是改善金属材料组织和性能的常用方法。笔者以形核热力学为基础,讨论了外来成分起伏对钢液形核的影响,并通过实验进行了验证。研究结果表明,当金属液中加入的形核剂熔化后,改变了其周围钢液微区化学成分,造成成分起伏。当成分起伏的“方向性”和“程度”满足形核的热力学条件时,相变驱动力增加,可以促使钢液形核。根据热力学可以选择合适的形核剂。     

稀土Y对6.5%Si高硅钢拉伸性能的影响

6.5%Si高硅钢具有高磁导率、低铁损、几乎为零的磁致伸缩等优良软磁性能, 具有广阔的应用前景。然而, 室温硬脆的B2和DO₃有序结构出现阻碍了其生产和应用。文章研究了在200~800 ℃下, 稀土Y对6.5%Si高硅钢拉伸性能的影响, 利用EBSD、EPMA、XRD和TEM等技术研究了稀土Y对6.5%Si高硅钢显微组织及有序结构的影响。结果表明, 细小的Y₂O₃和Y₂O₂S等稀土化合物能够作为有效形核剂细化组织; 稀土Y的加入不仅细化了有序畴, 而且降低了有序相含量、有序度和硬度; 200~600 ℃含0.03%Y高硅钢的断裂延伸率高于无稀土高硅钢, 200~400 ℃含0.03%Y高硅钢的抗拉强度高于无稀土高硅钢, 在6.5%Si高硅钢添加稀土Y造成晶粒细化和有序度降低是其韧塑性提高的重要原因。      

含稀土高炉渣中铈钙硅石相的析出动力学

为了综合利用含稀土高炉渣,用“淬火法”研究了非等温过程含稀土高炉渣中铈钙硅石相的结晶行为,并讨论了其析出和长大的动力学规律。实验结果表明：铈钙硅石相的形核、生长与冷却速度有关。冷却速度小,形核少,粗化明显,有利于铈钙硅石相的长大。铈钙硅石相的开始析出温度为1310℃。当冷却速度为0．5℃／min时,其体积分数可达19％,平均半径为180μm。铈钙硅石相的析出动力学过程可近似用JMAK经验方程描述。     

铈基稀土抛光粉焙烧过程的研究

针对以碳酸镧铈为原料制备稀土抛光粉工艺,对工艺流程中的焙烧过程进行了研究,采用XRD、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等分析手段对焙烧前驱体及焙烧产物进行分析对比。结果表明,铈基抛光粉的焙烧过程主要分为稀土碳酸盐的脱水过程、氟碳酸盐分解过程、稀土氟氧中间化合物的生成过程、稀土氧化物的最终转变生成过程;稀土抛光粉主要有两相构成,一相为CeO2晶格中固溶部分La3+,另一相为CeLa2O3F3,且在CeO2与CeLa2O3F3之间的界面没有形成很好的外延关系,而是存在一定的界面混合;焙烧过程中,主要依靠非均匀形核,形核后CeO2晶粒生长过程中,焙烧450 min,之前(111)面晶粒尺寸的生长速度要大于(200)晶面,450 min之后,整个晶粒形状基本呈球形。且随焙烧时间的增加,晶格常数和晶格畸变的变化趋势是逐渐减小并趋于稳定。     

稀土对球墨铸铁中共存As、Sn、Pb、Ti的中和作用

全部采用龙岩生铁，制取球墨铸铁。球化剂为镁硅铁合金，同时分别添加０．００％、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０７％稀土硅铁合金进行球化处理。结果表明，稀土不能完全消除与中和高含量微量元素共存对石墨球化的干扰作用。但适量稀土可部分中和微量元素、促进形核、改善球状石墨的表面形貌。削弱微量元素的有害作用。     

550℃高温钛合金的性能

Ｔｉ－５Ａｌ－４Ｓｎ－２Ｚｒ－１Ｍｏ－０．２５Ｓｉ－１Ｎｄ（简称Ｔｉ－５５）高温钛合金是我国自行设计研制的一种新型耐热钛合金．该合金通过添加适量稀土元素Ｎｄ,细化了合金组织,提高了合金抗氧化能力。稀土元素在合金中的内氧化,使合金基体中的氧含量降低并促使基体中的锡原子向稀土氧化物转移,抑制了Ｔｉ３Ｘ相的析出。同时,稀土氧化形成的稀土氧化物颗粒作为合金形核的弥散质点及其稀土氧化物颗粒周围所形成的位错亚结构对合金起到强化作用,使Ｔｉ－５５合金在使用温度下具有满意的热强性和热稳定性的最佳匹配。 近年,我…     

非均质形核细化16Mn钢凝固组织

通过感应炉对比实验,考察了基于不同非均质形核理论计算所得的三类有效形核质点Ce₂O₃、ZrO₂和MgO对细化16Mn钢凝固组织的影响.结果表明:只符合点阵错配度理论判据的MgO形核质点将铸锭等轴晶率从32%提高至37%;只符合静电作用理论判据的ZrO₂形核质点将等轴晶率提高至40%;同时满足点阵错配度理论和静电作用理论判据的Ce₂O₃非均质形核质点将等轴晶率提高至44%.在上述三个非均相成核的粒子中,Ce₂O₃能最大程度细化16Mn钢凝固组织.钢中形成以上三类形核核心后,钢的原始奥氏体晶粒尺寸以及显微组织均得到不同程度细化.