低作用应力引起的溶质在晶界非平衡偏聚或贫化

提出了关于应力时效（高温及作用应力）引起溶质原子的晶界非平衡偏聚或贫化机理的一个新模型。此模型基于如下假设：晶界相对于完整晶体而言在强度上是弱化区。当多晶体受到一个在弹性范围内的作用应力时,晶界优先变形。若压应力作用时,晶界作为激发射空位;若拉应力作用时,晶界作为阱吸收空位,应力引起的过饱和空位与溶质原子形成复合体,此复合体在基体中的扩散速率远高于溶质原子。作用应力对晶界溶质偏聚或贫化的影响,是由复合体的扩散和溶质原子的反向扩散之间的平衡所决定。根据此模型,应力时效过程中存在一个临界时间,在此时间,应力引起的晶界偏聚或贫化程度将达到一个极大值。此模型已由ShinodaT等所作的磷在钢中的应力时效实验和MisraR D K所作的硫在钢中的应力时效实验结果所证实。     

铁镍合金中硼原子-空位复合体扩散系数的计算

提出一种计算溶质原子-空位复合体扩散系数的方法.该方法通过分析晶界偏聚过程中溶质原子.空位复合体的扩散机制,建立溶质原子-空位复合体变温扩散方程,以实验测定的连续冷却过程偏聚阶段溶质贫化区宽度为已知条件,数值求解溶质原子.空位复合体扩散系数.将此方法应用于含硼1×10-5%(质量分数)Fe-40%Ni-B合金体系,得到硼原子-空位复合体扩散系数为8.0×10-7exp(-1.28/KT)(m2·s-1).     

Gleeble模拟热轧工艺对磷非平衡晶界偏聚的影响

 采用Gleeble 3500热模拟试验机研究了轧制和卷取温度下磷元素晶界偏聚与热轧板高温热塑性的关联机制。研究结果表明,含磷钢中磷元素晶界偏聚符合空位-磷原子复合体非平衡共偏聚理论,800 ℃以上轧制温度对磷元素晶界偏聚引起的钢板脆性影响较小,而在500～650 ℃温度范围存在磷元素偏聚导致的热塑性低谷区,且在该温度区施加1%拉伸预应变将加剧磷元素晶界偏聚和钢板脆性。因此,本试验成分含磷钢热轧生产中卷取温度设定应避免550 ℃塑性低谷。     

Nb的非平衡晶界偏聚动力学模拟与实验研究

摘要：Nb是现代高性能钢铁材料中重要的微合金化元素,其在晶界有强偏聚特性。采用3种Nb 空位复合体扩散系数分别对非平衡晶界偏聚进行拟合,根据铁 铌二元合金中Nb在晶界偏聚实验的EPMA测量结果筛选出最终的复合体扩散系数,并据此讨论了低温恒温温度,基体Nb含量,原奥氏体晶粒尺寸对非平衡晶界偏聚动力学的影响,得出了最符合实验结果的铌 空位复合体扩散系数公式。结果表明,在1000℃恒温过程,Nb非平衡晶界偏聚的临界时间在15min左右,临界时间常数为6.57×105。从1200℃固溶态冷却至某低温等温时,随着等温温度的升高临界时间迅速减小,Nb在晶界的最大偏聚量逐渐越小;随着基体Nb含量增加晶界Nb的最大偏聚量线性增加;随着原奥晶粒尺寸的增加临界时间逐渐增大。     

2.25Cr-1Mo合金钢回火脆化过时效现象的研究

研究了2.25Cr-1Mo合金钢在回火温度下时效处理时,发生回火脆化和回火脆化的过时效反偏聚现象。应用非平衡偏聚的动力学理论,确定了成分(%)为0.15C、2.32Cr、0.95Mo、0.009P的2.25Cr-1Mo合金钢在650℃140 h回火时钢中磷的非平衡晶界偏聚规律。试验得出,2.25Cr-1Mo合金钢650℃磷非平衡偏聚的临界时间t_c为20 h,晶界磷的原子浓度,由初始状态的0.016%提高至最大值2.79%。根据试验数据进行的动力学计算,得出的计算曲线与试验结果吻合,验证了非平衡晶界偏聚空位-复合体模型的扩散机制。     

稀土对AlMgSi合金锯齿流变的影响

本文介绍含与不含稀土的AlMgSi合金时效初期的锯齿流变 (PLC效应) 所进行的系统实验。结果为:时效初期二者均出现锯齿流变,开始出现锯齿的临界应变ε_c(或临界应力σ_c) 随时效温度的提高及应变率的增大而变大。在相同条件下,含稀土合金的临界应变ε_c (或σ_c) 普遍小于无稀土的。探讨了时效初期稀土对空位扩散的影响,认为稀土元素有使过饱和空位析出速度减慢的作用,这可能与稀土原子半径较大有关。初步估算空位在含与不含稀土的AlMgSi合金中的扩散激活能分别为0.5及0.37eV。     

Al/Mg异质金属FSpW过程热-力耦合扩散机制

文章构建了原子扩散计算模型用于摩擦焊条件下金属基体原子扩散系数的数值计算,以铝/镁异质金属回填式搅拌摩擦点焊(FSpW)连接为例,从理论上分析了动态再结晶过程中的原子扩散机制,定量评价了形变诱导的过饱和空位增强扩散效应和位错管道扩散效应。探索了快速扩散通道(晶界、位错、空位)对原子扩散的影响,结合焊点热变形计算,建立了原子扩散与热变形之间的定量关系,从而明确了Al/Mg异质金属搅拌摩擦焊过程原子热-力耦合超扩散机制。在FSpW界面Al原子和Mg原子扩散层厚度测量的基础上,基于Fick定律反推获得界面处原子扩散系数。经过对比发现,采用原子扩散系数模型计算结果与根据扩散层获得界面原子扩散系数拥有相同数量级。     

锑空位复合体对锗晶体物性影响的第一性研究

利用第一性原理软件CASTEP系统研究了锑掺杂锗晶体中锑原子与空位的相互作用,对单空位、双空位可能出现的结构模型进行了计算,通过对结合能的比较分析了相应的结构模型的稳定性。结果表明,在锑掺杂锗晶体中由于锑的引入,空位倾向于聚集在锑原子周围,形成锑-空位复合体。当体系仅含有一个空位时,空位处于锑原子的第一近邻晶格位点时形成最稳定的结构其结合能为-1.10 eV。当体系含有两个空位时,双空位分别位于锑原子同一共价键方向上的第一、第二近邻晶格位点形成最稳定的结构其结合能为-2.03 eV。使用Voigt-Reuss-Hill近似计算相应单空位、双空位模型的弹性模量并与无缺陷锗晶体的弹性模量相比较,根据Pugy判据可知无缺陷锗晶体的B/G(体模量/剪切模量)值为1.38,由于锑空位复合体的引入使单空位双空位模型的B/G值增加到1.59～1.73的范围之内,由此表明锑空位复合体可以提高锗晶体的塑性,这也与利用柯西压力判定脆塑性得到的结论一致。     

Ti-Al-Cr体系高温BCC相扩散及原子移动性

针对钛及其合金的扩散研究有助于预测钛合金在热处理过程中的相组成及微观结构的演变。本文采用扩散偶法研究Ti-Al-Cr三元系BCC相中的扩散行为,制备的一系列扩散偶分别在1 373 K和1 473 K下退火8 h。通过EPMA获得成分-距离曲线,并使用ERFEX函数拟合。利用Whittle-Green和Hall方法获得互扩散系数和杂质扩散系数,发现在Ti-Al-Cr体系BCC相中Al原子的扩散明显比Cr原子快,同时Al原子的主扩散系数和杂质扩散系数均随Al和Cr浓度升高而增大,Cr则正好相反。使用实验测得的扩散系数评估原子移动性,建立Ti-Al-Cr体系BCC相的原子移动性数据库,通过DICTRA软件模拟得到的成分-距离曲线、扩散通道和主扩散系数的计算值与实验结果的对比吻合性较好,验证了数据库的准确性。     

3500MPa级马氏体时效钢的一般腐蚀应力腐蚀和氢脆的研究

本文采用慢拉伸(0.11mm/min)、快速拉伸(3mm/min)、恒负荷研究了18Ni马氏体时效钢的一般腐蚀性能、应力腐蚀和氢脆行为。结果如下:马氏体时效钢在试验溶液中的腐蚀,按人工汗水、3.5％NaCl、去离子水、兰墨水顺序逐渐变弱;在这些溶液中,马氏体时效钢几乎有相同的应力腐蚀敏感性;经440～540℃时效处理的钢,都有氢脆敏感性,但冷轧钢却不显示敏感。冷轧后只时效的钢,其敏感性也较低。     

18Cr—2Mo铁素体钢的脆性及钛元素的作用

１８Ｃｒ－２Ｍｏ钢出脆性与钢中较多的碳，氮，硫间隙原子形成短程障碍有关；粗大的晶粒也是导致克脆性的原因，钢中加入钛元素，使｛１００｝面上析出有球化趋势的间隙相，从而降低了钢中自由碳，氮，硫原子含量，对提高韧性和低温下解理断裂应力具有一定的利用。     

18Cr－2Mo铁素体钢的脆性及钛元素的作用

１８Ｃｒ－２Ｍｏ钢出脆性与钢中较多的碳、氮、硫间隙原子形成短程障碍有关，粗大的晶粒也是导致脆性的原因，钢中加入钛元素，使｛１００｝面上析出有球化趋势的间隙相，从而降低了钢中自由碳、氮、硫原子含量，对提高韧性和低温下解理断裂应力具有一定的有利作用。     

Al-Cu合金应力时效的动力学研究

对Al-Cu合金分别进行不同的单级和“双级”应力时效处理,结合电阻率测量和透射电子显微镜两种手段,研究了外加应力对于片状析出物析出动力学和择优取向效应的影响。结果表明:在较低温度下时效,相对电阻率在时效初期时出现了较小的上升,说明外加应力对Al-Cu合金的片状GP区有促进作用。在较高温度下时效,相对电阻率没有出现上升阶段,但其下降幅度明显降低,说明外加应力对θ″相的析出动力学也有影响。不同温度下的“双级”时效处理结果表明:外加应力对时效初期择优取向的影响作用要强于对时效后期择优取向的。用扩散理论证明:在共格片状相析出时,扩散系数呈现出明显的各向异性,从而形成了观察到的择优取向效应。     

磷钛微合金化超低碳高强钢的时效强化及力学性能

研究了含微量磷，钛高强钢的时效强化及力学性能，结果表明实验钢具有明显的时效强化效果，时效强化和加工硬化的综合作用可使钢材获得1200MPa的强度和高于10％的伸长率，还可以借助加工工艺参数控制钢材强度和塑性的配合，讨论了这各新型微合金高强度钢的特点，组织与性能变化的规律。     

本溪南芬铁矿生产的A3钢评估

采用计算机对本钢使用南芬铁矿生产的A3钢进行了评估。表明本钢A3钢中硫磷杂质及低熔点元素很少，材质纯净，塑性和韧性较高。钢中的残铝可使强韧性得到全面改善。     

吹氨冶炼高氮钢的原理与实验

根据冶金热力学的计算结果,提出了钢液-气相界面可能发生的NH3和[O]、[S]耦合反应.该界面反应过程促使NH3在钢液界面生成易被钢液吸收的活性氮原子,同时,脱除了钢液中的氧、硫杂质元素,与常压下钢液吹氮增氮的工艺比较,可以取消为增氮而采用的钢液预脱氧、脱硫工艺环节,减少钢中非金属夹杂物的生成.10 kg中频感应炉的冶炼实验结果表明,合金成分相同的钢液供给等摩尔氮含量的氮化介质,NH3比N2的增氮效果提高了18%～75%.吹NH3条件下,钢液中保持一定量的氧、硫表面活性元素,有利于氮的吸收.     

含铬钢液的氧化脱磷法

据“铁钢”,1988;74(2):80报道,随着钢材的使用环境和施工方法的多样化,对钢材的质量要求不断提高。对以Cr-Mo钢为例的化学反应容器用厚板钢,由于存在耐应力腐蚀裂纹及耐使用脆化等问题,要求尽量除去钢中的硫、磷夹杂,提高钢液的洁净度。通过铁水预处理及钢液脱磷处理,可将钢中的磷降到50PPm以下。冶炼Cr-Mo钢,为了抑制合金回磷量而利用高纯度的高价合金,致使冶炼成本提     

家电用含磷高强IF钢的抗时效性能分析

研发了一种新的增加C、P元素的高强IF钢热镀锌家电板,借助于材料计算软件,模拟计算P元素在铁素体中固溶含量情况,利用扫描显微镜EBSD和拉伸试验机,对比高强P-IF钢和普通IF钢的晶粒尺寸、晶界角度、力学性能.通过开展试验室静态应变时效和烘烤时效模拟试验,研究P元素的添加对无间隙原子钢的耐时效特性的影响.研究结果表明:...     

连续退火过时效工艺对碳锰钢组织和性能的影响

 在热模拟实验机上模拟了连续退火过时效工艺,研究了过时效温度和过时效时间对008C 015Si 150Mn钢组织和性能的影响。结果表明：过时效温度为350~550 ℃,保温时间1~20 min时,实验钢组织均由铁素体及分布在铁素体晶粒间的贝氏体组成;实验钢抗拉强度与贝氏体中M A岛含量和M A岛中的碳含量有关;随过时效温度升高,M A岛含量出现“峰值”,随过时效时间延长,M A岛中的碳含量也出现“峰值”。     

碳酸钙在转炉粗炼钢中的脱磷行为

钢铁企业通过实践发现,在转炉出钢过程中向钢液添加CaCO₃可以有效降低钢中磷含量。为了解此过程中脱磷机制,采用CaCO₃、MgCO₃和CO₂等试剂对转炉粗炼钢进行了模拟脱磷实验,并结合热力学计算,揭示了CaCO₃的脱磷机制。结果表明,上述3种试剂都具有脱磷作用,其中CaCO₃的脱磷效果最好。MgCO₃分解产生的MgO不具备脱磷作用,其主要依靠分解产生的CO₂进行脱磷。CO₂与钢液反应的实验结果进一步证明了CO₂具有脱磷能力。CaCO₃脱磷是其分解产物CaO和CO₂共同作用的结果。CaO会与钢液中的磷结合生成富磷相(CaO-P₂O₅-FeO_x)存在于渣中;CO₂在搅拌钢液的同时还会氧化钢液中的磷,其脱磷产物为气态P₂O<...