Al/Cu扩散偶相界面的实验研究

采用"铆钉法"制备了Al/Cu曲面接触扩散偶,用彩色金相、显微硬度测试方法对其界面区域进行了观察分析.实验结果表明,烧结温度对相层数量起主要作用,并和保温时间一起影响扩散溶解层厚度.在873 K,23～723 K,623 K扩散偶的扩散溶解层分别由4个,3个,1个相组成,在Al/Cu扩散偶中各相层的硬度由铜侧相向铝侧相逐渐增大并在出现硬度峰值后减小.     

Al-Zn-Cu三元系Al-Zn侧相平衡成分的测定

采用扩散偶电子探针微区分析技术,对Al Zn Cu三元系相图的低Cu区三个固溶体相的相平衡关系及相平衡成分进行了研究·结果发现,在320℃时Cu的加入使得α1/α2,α2/β相平衡时的α1和α2中的Zn含量都降低·在260℃时,添加少量的Cu使得α/β平衡时α中的Zn含量增加·Cu在α1/α2,α2/β和α/β三种相平衡时的分配都不对称,即Cu在后者中的含量远大于前者·这意味着在320℃时Cu的加入使得α1/α1+α2相边界向富Al角趋近;在260℃时Cu的加入使得α/α+β相边界向Zn含量增加的方向偏移·     

固相扩散Cu/Al界面研究

利用"铆钉法"制备了界面为曲面的Cu-Al扩散偶.用光学显微镜和彩色金相技术,研究了烧结过程中界面的迁移情况及其影响因素.研究表明,界面迁移过程受原子的扩散控制;温度是影响界面迁移的主要因素,保温时间是次要因素;试样烧结过程中Cu/Al界面双向迁移并且向Al侧迁移的程度较大.     

Nb-Cr-Hf三元系1 473 K等温截面的测定

采用扩散偶技术测定Nb-Cr-Hf三元系1473K的等温截面，借助电子探针微区成分分析方法分析Nb-Cr-Hf三元扩散偶的相区成分，并对其相关系进行研究。研究结果表明：Nb-Cr-Hf三元扩散偶在1473K时生成2个扩散层NbCr2和HfCr2，而且未发现三元中间化合物；Nb-Cr-Hf三元系在1473K时的等温截面有3个三相区：（Cr）＋NbCr2＋HfCr2，HfCr2＋NbCr2＋（Hf，Nb）和（Hf）＋（Hf，Nb）＋HfCr2。     

Al/Fe/Ni界面固态扩散实验分析

采用“铆钉法”制备了含有Al／Fe／Ni和Fe／Ni两相界面和Al／Fe／Ni三相交接点的扩散偶,利用光学显微镜、扫描电镜背散射技术和微区能谱分析技术对扩散偶的界面反应区域进行了观察分析。结果表明,两相界面处金属间化合物新相的生成受扩散动力学和热力学双重因素的控制,Al／Ni和Al／Fe两相界面均生成富Al金属间化合物,Fe／Ni界面上只存在界面模糊的固溶体组织,Al／Fe／Ni三相交接点附近没有三元金属间化合物生成。     

Al与FeNiCoCrMn系高熵合金扩散焊界面研究

采用放电等离子烧结（SPS）对Al与FeNiCoCrMn高熵合金（HEA）及其六种子集（Ni、NiCo、FeNi、FeNiCo、NiCoCr、FeNiCoCr）进行固相扩散焊，探究了其扩散焊界面层微观组织、元素分布、相组成与显微硬度.结果表明，FeNiCoCrMn HEA对Al具有更好的扩散阻挡作用，其扩散焊界面层厚度最薄，仅为14.5 μm.Ni、NiCo、FeNi的扩散焊界面生成金属间化合物（IMCs）以Al3Ni-类型IMC为主，而FeNiCo、NiCoCr、FeNiCoCr、FeNiCoCrMn的扩散焊界面以Al13Fe4-类型IMC为主，且当Al13Fe4-类型IMC在界面IMC扩散层的占比越大，界面的软化效果越显著.FeNiCo合金与Al扩散焊界面软化效果最明显，界面硬度最低，仅为424 HV.     

强磁场对半无限Al/Cu固液扩散偶凝固组织的影响

采用半无限Al/Cu扩散偶法,对磁场下Al-Cu合金凝固组织进行研究.结果表明:由于沿扩散方向Cu原子分数逐渐减小,凝固时,沿凝固方向依次生成α-Al胞/枝状晶等组织、Al-Al2Cu共晶组织和Al2Cu过共晶组织;在不同磁感应强度下(0～12 T),各组织发生了明显变化,胞状晶消失,枝晶粗化并发生偏转;共晶组织层间距与磁感应强度呈非线性关系,组织被扭曲;过共晶组织界面形貌变平整;Cu原子扩散距离缩短.利用XRD对α-Al枝晶区进行衍射分析,发现磁场下α-Al(100)晶面峰值强度变弱,(111)晶面变强.理论分析认为,强磁场对熔体流动的抑制作用和磁场下晶体的磁各向异性是导致上述现象的主要原因...     

固相扩散Cu/Al界面研究

利用“铆钉法”制备了界面为曲面的Cu-Al扩散偶。用光学显微镜和彩色金相技术，研究了烧结过程中界面的迁移情况及其影响因素。研究表明，界面迁移过程受原子的扩散控制；温度是影响界面迁移的主要因素，保温时间是次要因素；试样烧结过程中Cu／Al界面双向迁移并且向Al侧迁移的程度较大。     

DD402/FGH95扩散偶中单晶合金γ′相筏形化与其形成元素的扩散

通过研究不同温度时热等静压(HIP)多元扩散偶DD402/FGH95中的Al,Ta和Ti元素的扩散规律，发现DD402单晶中存在Al和Ta元素的上坡扩散．因此单晶中在近结合界面处形成了Al ,Ta和Ti元素的富集区以及γ′相的筏形化．对Al和Ta元素的扩散流量及扩散深度进行计算．计算结果与试验结果相吻合．     

Ni/Zn扩散溶解层的初步研究

采用粉末烧结方法,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和能谱技术,研究了Ni-Zn体系固相烧结时粉末界面处形成的扩散溶解层的微观形貌和相结构,并利用TFDC电子理论讨论了扩散溶解层的形成机理。研究表明,Ni粉和Zn粉在200℃,15h的烧结过程中,Zn原子不断扩散进入到Ni晶体中,在Ni粉颗粒基体上形成了由NiZn和Ni3Zn22金属间化合物构成的“带状”扩散溶解层。     

三价铬镀层强化及结合机理

研究直流与脉冲两种电源条件下三价铬溶液电刷镀工艺性能．应用Ｘ射线衍射仪等仪器测定了镀层的截面组织、镀层与基体的结合强度、镀层的内应力以及镀层的硬度，并在测试结果的基础上探讨了镀层的结合与强化机理．研究表明：镀层强化归因于镀层内晶粒极其细小造成的强化以及镀层内应力造成的强化；镀层与基体的结合方式有：机械连接、接近原子尺寸的连接和扩散连接．这些结合方式存在于基体与镀层结合面的不同部位并促成镀层与基体结合良好．     

Oxide coating mechanism during fluidized bed reduction: solid-state reaction characteristics between iron ore particles and MgO

Experiments on the solid-state reaction between iron ore particles and MgO were performed to investigate the coating mechanism of MgO on the iron ore particles’ surface during fluidized bed reduction. MgO powders and iron ore particles were mixed and compressed into briquettes and, subsequently, roasted at different temperatures and for different time periods. A Mg-containing layer was observed on the outer edge of the iron ore particles when the roasting temperature was greater than 1173 K. The concentration of Fe in the Mg-containing layer was evenly distributed and was approximately 10wt%, regardless of the temperature change. Boundary layers of Mg and Fe were observed outside of the iron ore particles. The change in concentration of Fe in the boundary layers was simulated using a gas–solid diffusion model, and the diffusion coefficients of Fe and Mg in these layers at different temperatures were calculated. The diffusion activation energies of Fe and Mg in the boundary layers in these experiments were evaluated to be approximately 176 and 172 kJ/mol, respectively.     

变厚度熔覆层沉积成形工艺与性能研究

为减少由等厚度熔覆层成形引起的阶梯效应，提出变扫描速度和不等高搭接方法打印变厚度熔覆层.基于光栅扫描路径，建立了变厚度切片模型，并与等厚度熔覆层成形工艺对比，分析了斜坡长方体的表面质量、硬度以及微观组织分布.实验结果表明:采用变厚度熔覆成形工艺能有效提高成形件的几何精度，并揭示了成形件纵截面上晶粒生长方向的变化规律.在成形件的扫描和搭接方向，最大硬度值均出现在高端附近.     

镍含量对激光熔覆层微结构及硬度的影响

为满足多种支承辊再制造表面硬度需求,采用激光熔覆技术,将添加不同比例纯镍粉的铁基合金粉末材料熔覆到Cr5支承辊钢表面,研究镍含量对熔覆层微结构及性能的影响.结果表明:所有材料设计成分条件下熔覆层的截面组织差异很小均为鱼骨状和网状枝晶组织.通过调整添加镍粉的量可以准确控制熔覆层的合金成分.随熔覆层中镍含量增多,熔覆层中奥氏体相显著增多,截面硬度显著下降.添加8%纯镍粉的粉末材料可以制备出硬度约为500 HV,可以满足Cr5支承辊再制造需求.     

Ti-6Al-4V合金镀渗Ni-P合金后的组织结构与耐磨性

本文对Ti-6Al-4V合全化学镀Ni-P合金后,在氩气中经1123K扩散0.5—7h试样的相组成、组织、硬度及耐磨性进行了研究。结果指出:渗层组织共分五层,其中最外层是由Ni_5P_2、Ni_3P和Ti_(1.7)P三种磷化物组成的混合物分布在Ni_3Ti基体上的复相组织,硬度高达HK900。 磨损试验在Skoda-Savin磨损试验机上进行。研究结果表明,Ti-6Al-4V经镀渗Ni-P后,从根本上消除了钛及钛合金在磨损过程中的粘着现象,从而极大地提高了耐磨性。     

硼铝共渗试验及机理

以膏剂法，液体法硼人渗对多种钢材进行试验，应用光镜，Ｘ射线衍射，扫描电镜及电子探针检测，确认不论膏剂或液体共渗法，合金均可依共渗剂中不同硼铝成分的配比得３种类型的硼人渗层，研究了影响了渗层厚度，结构及性能的因素及机理，结果表明，１，２类共渗层耐磨，耐氧化及耐蚀性高，优于单元渗硼，而第３类共渗层耐磨性较差，耐热性较高，３种类型的硼铝共渗层脆性皆比单元渗硼小，硬法测定为０－１级。     

预应力加载条件下零件干磨削表面强化层特征

采用预应力复合干磨削加工技术,对未调质45#钢试件在不同预应力加载条件下实施表面磨削淬硬,观测不同磨削深度和进给速度条件下的试件表层金相组织,测量并分析试件在不同预应力条件下磨削淬硬层厚度、金相组织的变化状况,并通过试件截面不同位置硬度测定显示淬硬层厚度及金相成分的变化,得到试件施加预应力对淬硬强化层厚度的影响规律.研究表明,预应力淬硬磨削能使工件表面产生强化层,且大的磨削深度和小的进给速度有利于试件表面发生相变强化以及表层塑性变形的增大.     

镍基单晶高温合金磨削变质层工艺试验研究

为探究镍基单晶高温合金的磨削变质层工艺特性，采用单因素试验的方法，研究不同磨削参数及冷却条件对磨削变质层厚度的影响规律.结果表明，在镍基单晶高温合金DD5的磨削表面及亚表面存在一定厚度的磨削变质层.磨削变质层中的塑性变形层内γ相和γ′相发生剧烈扭曲变形且磨削变质层的硬度大于基体.不同磨削参数及冷却条件对磨削变质层厚度产生不同影响，随着砂轮线速度、磨削深度、工件进给速度的增加，磨削变质层厚度的变化分别表现为先减小后增大、不断增大、先增大后减小；在试验参数范围内，微量润滑(MQL)作为冷却条件可以降低相应的磨削变质层厚度，最多达到3.5μm.     

Cr/Gd双层膜的磁特性

采用磁控溅射法制备居里温度(TC)略低于奈尔温度(TN)的Cr/Gd双层薄膜.利用振动样品磁强计研究薄膜在不同温度下的磁滞特性.结果表明:该类薄膜系统与TCTN的铁磁/反铁磁双层薄膜的磁滞特性不同,当测量温度(T)大于TC时,Gd层处于铁磁态,矫顽力(HC)随温度非单调变化;当T为80～205K时,HC随温度增加逐渐减小;在T=205K出现一个极小值后逐渐增大;在T=255K附近出现一个主峰;当T为255～295K时,HC随温度升高迅速减小;当T295K时,HC随温度升高迅速增大.即铁磁/反铁磁界面处的反铁磁自旋与铁磁自旋的交换耦合作用对铁磁层磁有序态的维持温度和矫顽力影响较大.     

基于透明土技术的加筋地基模型试验

采用透明土技术,开展了5组不同筋材长度和加筋深度(层数)的加筋地基平面应变模型试验,以及1组无筋地基对比试验,以研究在条形基础荷载下加筋地基内部位移场演化及滑移破坏过程,并探讨其荷载—沉降特性.结果表明,加筋地基中的土体在基础沉降过程中,首先在加筋区的两侧底部非加筋区位置累积水平位移,并自下而上向加筋层扩展,致使筋材自下而上依次断裂,最终形成宏观剪切破坏面;加筋地基在基础沉降过程中形成两个应力扩散区,分别沿筋材弯折段和基础边缘向下扩展,前者扩散角是后者的2.5倍左右;加筋地基和无筋地基均表现为普朗特尔滑动破坏模式,加筋地基滑动面深度和宽度基本随加筋深度和加筋长度的增大而增大;当筋材强度不足时,加长筋材长度对加筋地基承载力的提高不起作用,而增大加筋层数对承载力影响显著.