EFFECTS OF RARE EARTH ON PREFERRED ORIENTATION IN OXIDE SCALE O FA Fe-Cr-Al ALLOY

本文用倒极图法研究了含0.5％Y和0.15％(La+Ce)稀土对Fe-Cr-Al合金在1200℃氧化时氧化层择尤取向的影响。 稀土元素对氧化层择尤取向类型的影响较小,三种合金的主要择尤取向都是(01(?)8),次要择尤取向有所区别:含稀土的合金是(11(?)9)、(10(?)10),不含稀土的合金是(0001)、(10(?)10)。稀土元素对增强和保持氧化层择尤取向的能力作用较大,其中Y比(La+Ce)的作用更为明显。 本文应用短路扩散位错通道的模型描述合金的氧化过程,使得氧化层的P_(10(?)1)系数曲线的变化和氧化动力学曲线的变化得到较好的吻合,这说明稀土元素的作用是通过改变氧化层的择尤取向来影响合金的抗氧化性能的。     

EFFECTS OF RARE EARTH ADDITIONS ON THE COHESION OF OXIDE SCALE IN AN Fe-Cr-Al ALLOY

0.103％La,0.092％Ce,0.068％(Ce+La)混合稀土和0.25％Y皆能成倍提高0Cr25Al5电热合金的快速寿命和恒温寿命,显著提高合金丝表面氧化皮在高温下的强度.合金添加稀土后,抑制了α-Al_2O_3氧化皮内层Fe,Cr离子的富集,在加Y合金的外氧化皮中还高度富集了Y_3Al_2(AlO_4)_3相(YAG),提高了氧化皮本身的结合力,这可能是稀土元素提高Fe-Cr-Al合金高温寿命的主要原因.     

AN INVESTIGATION OF RESIDUAL STRESS OF OXIDE SCALE AFFECTED BY THE ADDITION OF RARE EARTH ELEMENTS IN Fe-Cr-Al ALLOY AT 1200 AND 1350℃

本文用衍射仪内标法测定了氧化层的残余应力,研究了稀土元素对Fe-Cr-Al合金在1200℃和1350℃氧化时氧化层残余应力的影响,结果表明,氧化层都存在残余压应力,且稀土元素有明显的影响,不加稀土的A合金σ<100 kgf/mm~2,加(La+Ce)的B合金σ>200kgf/mm~2,加Y的C合金σ>300kgf/mm~2. 若以〔P〕_A=P_(0001)+P_(0118)+P_(1129)+P_(10110)的织构系数值表示氧化层的择优取向的程度,发现氧化层的择优取向程度与粘附性有一定的关系,〔P〕_A>6.5的氧化层不发生剥落,〔P〕_A<6.5的氧化层发生剥落,稀土元素增强氧化层的择优取向程度是它改善氧化层粘附性的原因之一.     

稀土元素对Fe-Cr-Al合金高温氧化层残余应力的影响

本文用衍射仪内标法测定了氧化层的残余应力,研究了稀土元素对Fe-Cr-Al合金在1200℃和1350℃氧化时氧化层残余应力的影响,结果表明,氧化层都存在残余压应力,且稀土元素有明显的影响,不加稀土的A合金σ<100 kgf/mm~2,加(La+Ce)的B合金σ>200kgf/mm~2,加Y的C合金σ>300kgf/mm~2. 若以〔P〕_A=P_(0001)+P_(0118)+P_(1129)+P_(10110)的织构系数值表示氧化层的择优取向的程度,发现氧化层的择优取向程度与粘附性有一定的关系,〔P〕_A>6.5的氧化层不发生剥落,〔P〕_A<6.5的氧化层发生剥落,稀土元素增强氧化层的择优取向程度是它改善氧化层粘附性的原因之一.     

离子氮化对Ti和Ti-6Al-4V合金氮化层和基体组织结构的影响

本文应用X射线衍射、金相和电子探针等方法研究了Ti和Ti-6Al-4V合金在750—920℃温度范围离子氮化后的氮化层和基体组织结构。在Ti-6Al-4V合金的氮化层中,形成一层富Al并固溶氮的α′-Ti(Al,N)相,它介于氮化层和基体之间,成为一个阻挡层,阻止氮向基体扩散,改变了Ti-6Al-4V合金离子氮化的行为。此外还发现,经离子氮化后,两种材料基体的择尤取向均发生显著变化。在板面法线方向的倒极图上,择尤取向(0001)变为(01(?)0)和(21(?)1),且试样中心比表面的取向更为集中,这可能是离子氮化工艺促成的现象。     

EFFECTS OF IONITRIDING ON STRUCTURE OF NITRIDED LAYER AND SUBSTRATE TO Ti AND Ti-6A1-4V ALLOY

本文应用X射线衍射、金相和电子探针等方法研究了Ti和Ti-6Al-4V合金在750—920℃温度范围离子氮化后的氮化层和基体组织结构。在Ti-6Al-4V合金的氮化层中,形成一层富Al并固溶氮的α′-Ti(Al,N)相,它介于氮化层和基体之间,成为一个阻挡层,阻止氮向基体扩散,改变了Ti-6Al-4V合金离子氮化的行为。 此外还发现,经离子氮化后,两种材料基体的择尤取向均发生显著变化。在板面法线方向的倒极图上,择尤取向(0001)变为(01(?)0)和(21(?)1),且试样中心比表面的取向更为集中,这可能是离子氮化工艺促成的现象。     

稀土Ce、La对Al-8.5Mg-0.5Mn合金组织及力学性能的影响

通过金相显微镜(OM)、拉伸力学性能测试、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段,研究了稀土元素Ce、La对Al-8.5Mg-0.5Mn合金铸态组织及力学性能的影响。Ce、La能够细化高镁铝合金的组织,其铸态显微组织由发达的树枝晶变成不明显的树枝晶,又演变成晶胞状。添加Ce的试验合金中有少量粗大骨骼状的Al4Ce相存在,而添加La的合金中未发现粗大的Al-La相。添加稀土Ce或La可使高镁铝合金的强度得到不同程度的提升,且随着Ce或La含量的提高,合金的抗拉强度变化趋势一致,均会出现2个峰值:当Ce或La添加量约为0.25%时,合金的抗拉强度为180~190 MPa;当Ce或La添加量为1.5%时,合金抗拉强度为220~230 MPa。添加稀土La后合金的伸长率高于加稀土Ce的。     

INFLUENCE OF Y,Ce AND La ON HIGH TEMPERATURE SULFIDATION OF Fe-25Cr-40Ni SUPERALLOY

研究了稀土元素Y,Ce和La对Fe-25Cr-40Ni合金高温硫化的影响。当合金中稀土含量为0.1wt-％时,合金的硫化速度明显降低。Y对降低合金硫化速度的影响大于Ce和La。加入Y的合金硫化时,在硫化内层优先形成带有保护性的较致密的硫化铬,它的晶粒较细,与基体很好粘着。在硫化层结构和成分分析的基础上提出了合金加入稀土元素后的硫化机理。     

镧铈混合稀土对AlSi10MgMn合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、维氏硬度仪及室温拉伸测试等手段,对不同稀土(La,Ce)含量的AlSi10MgMn合金铸态组织及力学性能进行研究。结果表明,混合稀土(La,Ce)对合金组织中的α-Al、共晶Si、AlMnSi和Mg_2Si相均有细化作用,并使β-AlFeSi相消失。稀土(La,Ce)含量为0.1%时,合金的综合力学性能较好,硬度(HV)、抗拉强度和屈服强度分别为82.76、373.05 MPa、281.37 MPa,较未加稀土的合金分别提高12.95%、17.29%、43.44%,而伸长率为2.26%,降低了11.37%。另外,混合稀土(La,Ce)对合金断裂方式影响较小。     

稀土元素对铝铜合金流动性的影响

采用同心三螺旋合金流动性测定仪和正交实验法研究了稀土La、Ce和温度对ZL205A合金流动性的影响规律,并通过断口形貌分析铝铜合金停止流动机理。研究表明,流动性随不同的浇注温度呈正相关的线性变化规律,且随着稀土元素La和Ce的加入ZL205A合金流动性明显提高。当熔炼温度为720℃,稀土Ce含量为0.1%、La含量为0.2%时ZL205A合金的流动长度为980 mm;稀土La和Ce的添加缩短了合金凝固区间,起到了异质形核作用,晶粒细小,提高了流动性。     

稀土元素对Fe-Cr-Al合金氧化皮结合力的影响

0.103%La,0.092%Ce,0.068%(Ce+La)混合稀土和0.25%Y皆能成倍提高0Cr25Al5电热合金的快速寿命和恒温寿命,显著提高合金丝表面氧化皮在高温下的强度.合金添加稀土后,抑制了α-Al_2O_3氧化皮内层Fe,Cr离子的富集,在加Y合金的外氧化皮中还高度富集了Y_3Al_2(AlO_4)_3相(YAG),提高了氧化皮本身的结合力,这可能是稀土元素提高Fe-Cr-Al合金高温寿命的主要原因.     

稀土元素La、Ce对Al-7Si-0.4Cu-1.0Fe压铸铝合金组织和性能的影响

研究了稀土元素La、Ce对Al-7Si-0.4Cu-1.0Fe压铸铝合金微观组织、导热性能及力学性能的影响。结果表明：添加稀土元素La、Ce能够细化合金α-Al晶粒，其形态从枝晶转变为胞状晶，平均二次枝晶臂间距从16.3μm减小至11.2μm,降低了31.3%;共晶Si明显细化变质，平均面积从1.4μm²降低至0.4μm²,平均纵横比从1.91降低至1.13。稀土元素La、Ce在合金中分布均匀，未发现明显的含La、Ce的金属间化合物。相较于未添加稀土合金，添加0.1%(质量分数，下同)La和0.1%Ce的合金热导率从140.33 W/(m·K)提高至159.68 W/(m·K),抗拉强度从176.1 MPa提高至213.6 MPa,断后伸长率从2.78%提高至6.62%,分别提高了13.8%、21.3%和238.1%。     

稀土La和Ce对7A04铝合金组织与性能的影响

采用扫描电镜、能谱仪、万能试验机和电化学工作站等研究了单一稀土(La或Ce)以及混合稀土(La和Ce)的添加对7A04铝合金微观组织与性能的影响。结果表明：在7A04铝合金中添加稀土La和Ce后，沿晶界有块状和棒状的稀土相析出，并使呈连续网状分布的第二相变成断续分布，合金的二次枝晶组织得到细化，其中添加单一稀土Ce对合金的细化效果最好，平均晶粒尺寸为20μm;添加单一稀土La或Ce以及不同比例的混合稀土La和Ce后，7A04铝合金的力学性能和耐腐蚀性能均有所提高，性能由大到小依次为：添加单一稀土Ce、混合稀土La∶Ce=5∶5、单一稀土La、混合稀土La∶Ce=3∶7、混合稀土La∶Ce=7∶3、无稀土，说明单一稀土Ce的添加对7A04铝合金性能改善效果最好，其显微硬度、抗拉强度、伸长率分别为125.4 HV0.5、532.5 MPa和10.8%,相比未添加稀土元素的铝合金，分别提高了72.7%、30.9%和74.2%。     

微量稀土元素对1070纯铝电阻率的影响

采用X射线衍射分析、扫描电镜(SEM)、金相显微镜及电阻测量仪研究了稀土元素Ce、La和混合稀土对工业纯铝组织和电阻率的影响。结果证明:稀土元素能明显细化工业纯铝的晶粒尺寸,并且可改善工业纯铝的导电性。在稀土元素添加量小于0.30%时,稀土La、Ce能够最大程度降低1070纯铝的电阻率。添加0.3 wt%的稀土Ce,1070纯铝的电阻率可降低至2.813×10~(-8)Ω·m~(-1)。添加0.2 wt%的稀土La,1070纯铝的电阻率可降低至2.811×10~(-8)Ω·m~(-1)。     

稀土元素Ce与Y对JG4246A合金高温氧化行为的影响

在第二代高温合金JG4246A中分别添加不同含量的稀土元素Ce和Y,得到含0.012Ce(质量分数,%,下同)、0.017Ce、0.034Y、0.061Y四种合金铸锭,研究了在1100℃下Ce与Y对合金高温抗氧化性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM)分析了氧化膜的物相组成以及氧化表面的形貌。结果表明,JG4246A合金在1100℃空气中恒温氧化过程中,添加稀土元素可以减少合金的氧化质量增加,氧化动力学符合抛物线规律;相对于稀土元素Y,Ce对减缓JG4246A合金的高温氧化速率的作用更显著;稀土元素的添加没有改变氧化膜的表面形貌,但是生成的尖晶石型氧化物使氧化膜更加致密,能够抑制阳离子的向外扩散,降低氧化反应速率,从而提高高温抗氧化性能。     

微量稀土元素对1070纯铝电阻率的影响

采用X射线衍射分析、扫描电镜(SEM)、金相显微镜及电阻测量仪研究了稀土元素Ce、La和混合稀土对工业纯铝组织和电阻率的影响。结果证明:稀土元素能明显细化工业纯铝的晶粒尺寸,并且可改善工业纯铝的导电性。在稀土元素添加量小于0.30%时,稀土La、Ce能够最大程度降低1070纯铝的电阻率。添加0.3 wt%的稀土Ce,1070纯铝的电阻率可降低至2.813×10~(-8)Ω·m~(-1)。添加0.2 wt%的稀土La,1070纯铝的电阻率可降低至2.811×10~(-8)Ω·m~(-1)。     

稀土含量对高密度钨合金性能的影响

通过粉末冶金法制备了添加稀土元素La，Ce的93W-4．9Ni-2．1Fe合金，研究不同稀土元素及不同稀土含量对高密度93钨合金静、动态力学性能的影响规律。结果表明：由于稀土元素La，Ce的加入，减少了杂质元素氧在钨-粘结相界面的偏析，减小了钨颗粒的连接度，从而改善了钨合金的力学性能，尤其是合金的动态力学性能得到显著提高，稀土元素的合理添加量为0．10％～0．15％。     

Ce在混合稀土掺杂的硬质合金烧结体表面富集现象的热力学分析

采用混合稀土(以La和Ce为主体成分)-Co预合金粉形式在硬质合金湿磨时直接加入制备了含稀土的低碳硬质合金。用扫描电镜与能谱仪对合金的烧结体表面进行了观察与分析。结果表明,在真空烧结过程中,合金中的稀土La、Ce发生分离,Ce向合金表面迁移,并在合金烧结体表面产生了明显的富集,形成含氧的稀土第三相。本文从热力学方面对这一现象进行了解释。     

稀土元素Ce、La、Y对5182铝合金组织的影响

在5182铝合金中分别加入质量分数为0.1%、0.2%、0.3%的Ce、La和Y稀土元素,用金相显微镜观察研究不同稀土元素以及其不同含量对5182铝合金铸态晶粒尺寸和析出相形貌的影响。结果表明,在5182铝合金中添加一定量的稀土Ce能使合金的第二相得到了很大程度的细化并且呈弥散分布;而在稀土La的作用下,5182铝合金中的第二相出现了球化现象;在5182铝合金中添加稀土Y的变质效果较添加等量Ce或La的要差一些。     

La+Ce混合稀土对6201铝合金微观组织的影响

研究了微量La+Ce混合稀土对6201铝合金导体材料微观组织的影响。制备了6201铝合金和w(La+Ce)=0.1%混合稀土改性6201铝合金块体材料。采用光学金相显微镜和扫描电子显微镜观察两种铝合金导体材料的微观组织并进行对比分析。采用EDS能谱分析第二相的化学成分。结果表明,少量添加(La+Ce)混合稀土对6201铝合金导体材料的微观组织有一定的影响,微量混合稀土主要影响了Mg2Si相的尺寸和数量。采用显微硬度仪对两种合金的硬度进行了测试,并结合微观组织变化对结果进行了分析。测试结果表明,混合稀土使6201铝合金硬度略微下降,应归因于稀土元素对α-Al中析出的Mg2Si相的尺寸和数量的影响。