Fe-13Cr-4Al合金的高温流变行为

在Gleeble-1500热模拟实验机上对Fe-13Cr-4Al合金进行了等温压缩实验,研究了该材料在变形温度800～1000℃、应变速率0.01～10 s~(-1)条件下的高温流变行为;构建了包含Arrhenius项同时考虑应变、应变速率及温度影响的高温热变形本构方程。结果表明,Fe-13Cr-4Al合金的高温流变应力状态主要受温度和应变速率的影响,并且在较低变形温度和低应变速率(800～900℃、0.01～0.1 s~(-1))的变形条件下呈现出动态再结晶;而在较高温度(950～1000℃)的变形条件下呈现出动态回复。材料常数Q、α、n和ln A均是应变ε的函数,采用五次多项式可拟合两者之间的关系。同时应用包含应变补偿的本构方程可预测Fe-13Cr-4Al合金在实验温度和应变速率条件下的流变应力。     

全高丰度稀土(Ce,La,Y)-Fe-B永磁的研究现状和未来发展

随着市场对Nd-Fe-B永磁材料需求的不断增加,昂贵的Nd、Pr、Dy和Tb等关键稀土元素的消耗也日益增加,而廉价的Ce、La和Y等高丰度稀土元素积压严重。开发不含关键稀土元素的全高丰度永磁材料有望填补永磁铁氧体和黏结Nd-Fe-B磁体之间的性能空白,不仅可以满足中低端市场领域对永磁材料的多样化需求,也利于实现稀土资源的平衡利用。然而,目前针对Ce、La、Y基稀土永磁的理解和认识还有待深入,所获得的高丰度稀土永磁的性能普遍较低,难以实际应用。本文基于国内外最新进展和作者团队的研究工作,总结了近期关于不含关键稀土Nd、Pr、Dy和Tb的(Ce, La, Y)-Fe-B永磁合金和磁体的研究现状。重点关注了纳米晶快淬三元合金的相结构和冶金行为以及多元合金的成分设计与元素交互作用,详细阐述了全高丰度稀土基致密化磁体的制备工艺、显微组织与磁性能之间的关系。最后对全高丰度稀土永磁的未来发展趋势进行了展望。     

离子注入Ce对Fe-23Cr-5Al合金上Al_2O_3膜生长应力的影响

利用双面氧化弯曲方法原位测量了Fe－23Cr－5Al合全空气中氧化形成的Al2O3膜平均生长应力Al2O3膜内存在压应力,900℃下氧化20h,膜内应力从3．5降低到2GPa;1000℃下氧化10h,膜内应力从0．8降低到0．4GPa．合金表面离子注入1×1017Ce ／cm2,增大了Al2O3膜的生长应力,其原因是添加稀土促进膜的横向生长,离子注入Ce同时增大了合金的氧化速率,促进了Al2O3膜的起皱,膜发生起皱后,其实际长度比平整的膜要大,由基体合金蠕变而引起的膜内应力释放也较少,尽管膜隆起部分与基材剥离,但膜整本与合金仍保持好的粘附性,在冷却过程中膜剥落量较少     

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

The effects of Y,Ce and La on the sulfidation of alloy Fe-25Cr-40Ni have been investigated.The sulfidation rate of the alloys with RE more than 0.1 wt-% is lower than that of the basealloy.The addition of Y is more effective than La and Ce in lowering the sulfidation rate.Based on the analyses of the structure and composition of the sulfide seales,the sulfidationmechanism of the alloys with RE has been proposed.     

稀土改性铸造Fe-24Cr-32Ni型耐热钢高温氧化行为的研究

通过增重法研究了稀土元素Y和Ce对Fe-24Cr-32Ni耐热钢高温氧化速率的影响。同时采用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对耐热钢高温氧化层的结构和组成进行了分析。实验结果表明,在1 000℃温度下氧化100 h后,未添加稀土元素的试样单位面积氧化增重37.1 g/m²,添加0.18%Ce的试样增重量为34.5 g/m²,而添加0.20%Y的试样单位面积增重最小,仅为14.9 g/m²,说明稀土元素的加入有效提高耐热钢在1 000℃下的抗氧化性。通过对氧化膜的内部组成及结构分析可知,稀土元素可以促进氧化膜表面形成一层完整致密的尖晶石氧化物,促进氧化膜与基体界面处Si的内氧化物形成,增大氧化膜与基体的接触面积,提高氧化膜与基体的结合强度。     

Al、Si及Y多元合金化对Cr-20Nb合金高温氧化行为的影响

针对软第二相Cr稍微降低Laves相NbCr2合金的1200℃抗氧化性,采用Al、Si及Y多元合金化来提高Cr-20Nb合金的高温抗氧化性能。结果表明,多元合金化的Cr-20Nb合金1100℃及1200℃抗氧化性均好于加入单一合金化的及纯Cr-20Nb合金,并随着Si合金元素含量增加,Cr-20Nb合金的氧化增重变小,抗氧化性变好;SEM结果表明,添加合金元素后,氧化膜与基体的粘附性得到了明显提高。     

NiAl-28Cr-6Mo共晶合金的高温氧化行为

本文采用恒温氧化实验方法,在900～1150℃下测试了NiAl-28Cr-6Mo共晶合金的氧化性能,分析了合金的氧化动力学,SEM观测了合金表面以及横截面的形貌.研究表明,NiAl-28Cr-6Mo共晶合金在900～1100℃下合金表面生成了连续的Al2O3氧化膜,具有较好的抗氧化性能;900～1000℃氧化膜主要由θ...     

离子注入钇对Ni-15Cr-6Al合金渗铝层高温氧化行为的影响

用热重分析及ＳＥＭ和ＸＲＤ等技术研究了离子注入１×１０（１５）、１×１０（１６）、１×１０（１７）Ｙ＋／ｃｍ２对Ｎｉ－１５Ｃｒ－６Ｃｌ合金渗铝层高温氧化行为、氧化膜形貌、相结构等的影响。注入这三种剂量的Ｙ＋对渗铝层的氧化动力学没有显著影响。离子注入１×１０（１７）Ｙ＋／ｃｍ２改变了渗铝层的氧化膜形貌,促进了氧化膜的塑性变形,从而使得氧化膜内应力释放更多,增强了氧化膜的粘附性。氧化股形貌的改变与氧化膜生长机制的改变有关。离子注入１×１０（１５）、１×１０（１６）Ｙ＋／ｃｍ２对渗铝层的氧化行为影响不大。     

稀土元素Y和Ce对定向凝固镍基高温合金高温氧化行为的影响

用热重法研究稀土元素Y和Ce对定向凝固镍基高温合金DZ444高温氧化行为的影响,用X射线衍射仪和扫描电镜等观察和分析氧化膜组成和形貌。结果表明:合金在700、850和950℃下的恒温氧化动力学均符合抛物线规律,稀土元素的添加对其无影响;然而,添加稀土元素使其氧化激活能由257.6 kJ/mol降低至246.8kJ/molDZ444合金氧化膜分为3层:外层为疏松的Cr、TiO和(Cr2的混合物;中间层为Cr内氧化物层为Al。稀土元素未改变合金氧化膜的组成。稀土元素极易偏聚在合金表面,促进保护性Cr膜的形成,从而阻止合金的进一步氧化,并能有效抑制合金的内氧化。     

Mg-RE(Ce,Nd,Y)-Zn-Zr合金显微组织及力学性能研究

通过光学显微镜、扫描电镜及X射线衍射对Mg-RE(Ce，Nd，Y)-Zn-Zr合金显微组织和力学性能进行了分析研究，揭示了实验合金在不同稀土元素作用下的结构特点及断裂行为。实验合金在挤压和T2(T6)热处理后的拉伸力学性能分别为251．3MPa，275．5MPa和253．3MPa。高温力学性能1^#合金在150C拉伸时强度为196．4MPa，2^#、3^#合金在250C拉伸时强度分别为187，3MPa和219．6MPa。     

Y和Ce对Mg-6Al合金挤压铸造组织和性能的影响

借助光学显微镜、扫描电镜和万能拉伸测试仪,对添加稀土Y和Ce的挤压铸造Mg-6Al合金的显微组织和力学性能进行了分析.结果表明,采用挤压铸造工艺,在复合添加稀土Y和Ce后,晶粒组织明显细化,显微组织由网状变为断网状,室温力学性能得到大幅度提高.添加0.5?和0.5%Y时,挤压铸造Mg-6Al合金的抗拉强度从126 MPa提高到了200 MPa,伸长率从1.0%提高到了8.5%.     

Mg,Ca,Y,La和Ce在Ni3Al中的合金化行为

利用Ｘ射线衍射法确定了合金元素Ｍｇ，Ｃａ，Ｙ，Ｌａ及Ｃｅ在Ｎｉ３Ａｌ中的合金化行为。结果表明，Ｍｇ，Ｃａ，Ｙ，Ｌａ及Ｃｅ原子占据Ｎｉ３Ａｌ中的Ａｌ位，并按以下顺序增加Ｎｉ３Ａｌ的有序度：Ｍｇ，Ｃａ，Ｙ和Ｌａ－Ｃｅ。随着合金元素含量的增加，Ｎｉ３Ａｌ的点阵常数亦按Ｍｇ，Ｃａ，Ｙ，Ｌａ－Ｃｅ的顺序呈线性增大。     

Ag-0.5Ce合金的高温氧化和挥发

采用热重分析(TG)、电子探针及化学分析等法研究了Ag-0.5Ce合金在400～900℃的氧化气氛中的氧化及挥发特性,以及Ag、Ce、O_2的相互作用。结果表明在热处理中同时存在氧化及挥发过程,低温下氧化由晶界扩散控制,高温下体扩散成为主要机制。Ag、Ce、O_2的面分布、线分布及含量变化说明热处理中Ce由合金内部向外扩散,一部份与向内扩散的O_2在试样表层形成CeO_2,另一部份在表面挥发,O_2除和Ce作用外,还有相当量溶于Ag基体。在Ag中添加Ce使O_2的扩散速度加快。     

(Ni,Pd)Al涂层的高温氧化

在M38镍基高温合金上电镀Pd—20mass％Ni合金，采用低压固体粉末包埋渗铝方法制备钯改性铝化物涂层。XRD分析表明，涂层主要由β—(Ni，Pd)Al相组成。利用TGA、SEM等方法，研究了涂层在800℃～l100℃的初期高温氧化行为。结果表明，800℃、900℃和l100℃下，氧化动力学遵循抛物线规律，1000℃则不是；在800℃和900℃中等温度下，(Ni，Pd)Al涂层表面氧化产物除θ—Al2O3和α—Al2O3外，还含有少量的γ—Al2O3；在1000℃下，涂层表面存在θ—Al2O3和α—Al2O3两种氧化物；在l100℃下，涂层表面氧化产物主要是α--Al2O3。另外，在各温度下涂层表面的氧化产物中都含有少量的TiO2，并且随着温度升高，含量增加.     

Fe-RE(Y、La和Ce)合金中相稳定性和固溶度的第一性原理研究

合金元素的固溶度对于新型合金的设计和合金动力学过程的研究具有重要的作用。本文利用密度泛函理论,计算了Fe-RE二元化合物的基态,确定了Fe-Y和Fe-Ce体系的稳态和亚稳态结构。计算结果表明,Fe-Y的稳定结构为Fe₁₂Y.tI26、Fe₁₇Y₂.hP38和Fe₂Y.cF24,Fe-Ce的稳定结构为Fe₁₇Ce₂.hP38、Fe₁₉Ce₅.hR24和Fe₂Ce.cF24。基于稀格子气统计热力学理论,利用第一性原理计算得到了稀土元素在α-Fe中随温度变化的固溶度曲线。结果显示,稀土Y、La和Ce元素在α-Fe中的固溶度为S_La>S_Ce>S_Y,这一趋势对应于三者在α-Fe中的溶解形成焓关系H_sol(La)< H_sol(Ce)< H_sol(Y).     

Fe-RE(Y La,Ce)合金中相稳定性和固溶度的第一性原理研究（英文）

合金元素的固溶度对于新型合金的设计和合金动力学过程的研究具有重要的作用。利用密度泛函理论,计算了Fe-RE二元化合物的基态,确定了Fe-Y和Fe-Ce体系的稳态和亚稳态结构。计算结果表明,Fe-Y的稳定结构为Fe_(12)Y.tI 26、Fe_(17)Y_2.h P38和Fe_2Y.c F24,Fe-Ce的稳定结构为Fe_(17)Ce_2.hP38、Fe_(19)Ce_5.hR 24和Fe_2Ce.cF24。基于稀格子气统计热力学理论,利用第一性原理计算得到了稀土元素在α-Fe中随温度变化的固溶度曲线。结果显示,稀土Y、La和Ce元素在α-Fe中的固溶度为S_(La)S_(Ce)S_Y,这一趋势对应于三者在α-Fe中的溶解形成焓关系:H_(sol)(La)H_(sol)(Ce)H_(sol)(Y).     

稀土La和Ce对ZL201合金铸造性能的影响

研究了稀土La和Ce的加入对ZL201合金流动性、自由线收缩、合金热裂倾向的影响.试验表明:稀土元素的加入提高了合金的流动性,使其非平衡液相线和固相线温度均略有提高;温度相对降低的过程中,收缩量激增.液固两相温度区间略有缩小,合金线收缩率减小.稀土元素的存在,在一定程度上降低了合金断裂温度并提高了断裂应力.     

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。     

Fe-23Cr-5Al合金1000℃氧化形成的Al_2O_3膜生长应力研究

采用一种测定氧化膜生长应力的双面氧化弯曲方法,测量了Fe-23Cr-5Al(Fe-22.6Cr-4.42Al-0.21Ti,wt%）合金在1000℃空气中氧化形成的Al2O3膜的平均生长应力,研究了氧化膜应力释放机制。Al2O3膜的平均生长应力随膜厚增大而减小,其大小从-1GPa数量级变化到-100MPa数量级。基体合金和Al2O3膜在1000℃时均发生蠕变。合金氧化一定时间后于真空保温退火,发现0.039μm厚的氧化膜应力下降速率比0.30μm厚的氧化膜快6.9~18.4倍.     

Cr和Y对Fe- Cr- Al合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中长期腐蚀行为的影响

Fe-Cr-Al合金因具有适中的热中子吸收截面、较好的抗辐照性能和优良的抗高温氧化性能等优点，成为事故容错燃料包壳的候选材料之一。熔炼制备了低Cr(Fe-12Cr-5Al、Fe-12Cr-5Al-0.01Y)和高Cr(Fe-20Cr-5Al、Fe-20Cr-5Al-0.01Y)的Fe-Cr-Al合金，采用静态高压釜研究了4种合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中长达2 000 h的腐蚀行为。采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜分析了合金和氧化膜的显微组织。结果表明：Cr含量的增加使合金晶粒细化，添加微量Y可以细化低Cr合金晶粒。在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中腐蚀时，提高Cr含量可以明显降低Fe-Cr-Al合金的腐蚀增重速率；添加质量分数0.01%的Y可适当降低低Cr合金的腐蚀增重速率，但对高Cr合金的腐蚀增重速率影响并不明显。低Cr合金腐蚀形成的氧化膜为3层结构，从外到内依次为Fe₃O₄、Fe-Cr-Al的尖晶石氧化物、富Fe的内氧化过渡区；高Cr合金的氧化膜为两层结构，由外层Fe₃O₄