DISTRIBUTION OF La IN SUPERALLOY Ni-20Cr-20Co-18W AND ITS INFLUENCE ON STRESS RUPTURE PROPERTY

本文对La在Ni-20Cr-20Co-18W高温合金中的分布及其作用进行了研究.发现La主要富集在晶界上;La显著增加合金在1000℃,39MPa条件下的持久寿命和延伸率以及蠕变激活能.用热蚀刻方法测量了合金的晶界能,用测量电阻率随温度变化的方法测量了合金的空位形成能.从理论上阐述了La降低晶界能和提高空位形成能的作用是改善合金持久性能的主要原因.     

电阻法测定镍基合金中的空位形成能

一、前言电阻是对金属与合金的组织性能非常敏感的物理参数,电阻法广泛应用于合金相变。有序-无序转变、时效沉淀、点阵缺陷及晶界等方而的研究。已成为金属与合金研究的有力工具之。本文试图通过电阻法测定合金晶体中的空位形成能,探讨镧在Ni-20Cr20Co-18W高温合金板材中,提高1000℃高温持久性能的一些作用机制。二、试验方法 1.电阻法测定空位形成能Q_v的基本原理在金属晶体中存在空位时,会使在晶体内运动的电子发生散射,因而导致其电阻的增加。当温度升高时,金属晶体电阻除伴随原子热振动和热膨胀而增加外,还因空位浓     

用化学法对20钢、纯Fe表面扩渗稀土元素的研究

稀土元素作为合金化元素或变质元素,通常通过熔炼或铸造时加入钢或合金中,而用扩渗的方法在钢和合金表面渗入稀土元素的研究则不多。近年来,我们用化学法、自配渗剂,在气相条件下对20钢、纯Fe表面进行扩渗稀土元素的研究工作。经离子探针、扫描电镜能谱分析、X射线荧光分析等测试,均证实了在20钢和纯Fe表面渗入了微量的Ce,La等稀土元素,这些元素优先沿晶界扩散,并富集于晶界。     

Al-Zr-Cr-La合金中多元弥散相的形成及其强化作用

研究了Al-Zr-Cr-La合金中多元弥散相的形成及其对合金的强化作用.结果表明,在合金中形成具有Al20Cr2La结构的弥散相;在含Zr的合金中,Zr溶入到Al20Cr2La相中.这种结构的弥散相,具有明显的抑制再结晶和强化合金效果.相对于无Zr的Al20Cr2La相,含Zr的Al20Cr2La相抑制再结晶能力尤为显著,强化合金能力也略有提高.     

Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金晶界偏聚与腐蚀机制研究

采用自编软件建立Al-Zn-Mg-Cu合金中α-Al、η(MgZn2)相及晶界含η相的α-Al大角度晶界原子集团模型.用递归法计算合金中Zn、Mg、Cu的环境敏感镶嵌能、原子相互作用能,α-Al和η相结合能、费米能级等电子参数.并依据电子参数分析合金的腐蚀特性.结果显示:合金元素Mg、Cu容易在晶界偏析,Mg、Zn形成η相原子集团.因Mg在晶界偏析,晶界析出的η相较为粗大,晶内形成的η相比较细小.计算还表明:η相的费米能级最高,在腐蚀过程中作为阳极优先溶解.合金元素Zn具有增大晶界、晶内电位差的作用,降低合金的抗腐蚀性.Cu能减小晶界与晶内费米能级差,降低晶界与晶内的电位差,具有减缓合金腐蚀的作用.     

添加钛对Al—Zn—Mg合金时效特性的影响

往Al-Zn-Mg合金中添加微量钛(0.04％),以便确定钛对这种合金的显微组织和时效特性的影响。发现钛能延迟析出动力学,并且在空气淬火时,能阻止溶质在晶界上偏析。低于G.P.区溶解温度,合金的硬化是由于形成位错环和G.P.区。超过G.P.区的溶解温度,硬化仅仅是由于形成析出物。这些结果用钛能降低溶质原子—空位集团的形成,以及引起锌和镁迁移率降低来解释。     

镧镨铈混合稀土对Mg-Li-Al合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、带能谱仪的扫描电镜、X射线衍射仪以及电子万能试验机,研究了镧镨铈混合稀土对Mg-Li-Al合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:加入镧镨铈混合稀土能显著细化合金组织,起到细晶强化和提高塑性的作用;同时Al和La生成稀土化合物Al11La3,大量富集在晶界上,能阻止晶界滑移和基体变形,有强化晶界的作用。随着稀土加入量增大,Mg与La生成Mg3La,消耗了部分Mg,使得强度略为降低,塑性提高,相对于未加入混合稀土的Mg-Li-Al合金,其抗拉强度和伸长率分别提高了27.3%和1248.1%;当混合稀土含量为3%时合金强度最高,含量为4%时塑性最好。     

ON THE STUDY OF FUSED-BREAKING OF DOPED TUNGSTEN WIRE

用金相观察了掺杂钨丝和纯钨丝在通电加热熔断断口处的孔洞结构。残留在钨丝中的钾对孔洞的生成起主要的作用。孔洞的形成和长大先是钾原子向晶界聚集,然后失去了钾原子的钾泡在高温下分解成空位和空位群,这些空位和空位群在晶体点阵中迁移,并向有钾原子聚集的晶界会合,才形成了一系列大小不等的孔洞。孔洞的生成导致局部地区的温度过高而熔断。     

掺杂钨丝熔断过程的研究

用金相观察了掺杂钨丝和纯钨丝在通电加热熔断断口处的孔洞结构。残留在钨丝中的钾对孔洞的生成起主要的作用。孔洞的形成和长大先是钾原子向晶界聚集,然后失去了钾原子的钾泡在高温下分解成空位和空位群,这些空位和空位群在晶体点阵中迁移,并向有钾原子聚集的晶界会合,才形成了一系列大小不等的孔洞。孔洞的生成导致局部地区的温度过高而熔断。     

La对7136铝合金微观组织与性能的影响

在7136铝合金中添加不同含量的La元素,通过铸态组织观察、力学性能测试、扫描电镜及透射电镜分析等,研究了La元素对7136铝合金组织与性能的影响。结果表明:添加La后,由于La元素原子半径远大于Al元素原子半径,La元素富集在晶界处形成异质形核核心,使晶界熔断、缩小,并成为结晶核心,增加形核率,细化晶粒,提高合金性能;同时La可与合金形成不同键合作用的多种La-Al稀土化合物,其相粒子强烈扎住位错,使合金晶粒及其相邻晶粒难以滑移,再次提高合金性能;添加0.35%La的7136铝合金单级时效时间明显缩短,硬化率提高;伸长率为11.73%,比无添加La的7136合金增加了30.5%。     

退火处理对La1.5Mg0.5Ni7.0(TiNi3)0.1储氢合金相结构和电化学性能的影响

采用感应熔炼+退火热处理的方法制备了储氢合金La1.5Mg0.5Ni7.0(TiNi3)0.1;用XRD、SEM和EPMA对合金的相结构和电化学性能进行了研究.结果表明:合金主要由Gd2Co7型和Ce2Ni7型的(La,Mg)2Ni7相和LaNi5相组成,合金退火1 h时第二相呈三维网络状沿主相晶界分布;此时,合金具有最好的电化学循环稳定性.     

在Ni3Al中硼的非平衡晶界偏聚

在１０２３～１３７３Ｋ的初始温度范围和０．０５～２６８．９１Ｋ／ｓ的冷速范围内，用俄歇剖层分析确定了含硼Ｎｉ３Ａｌ合金中硼的非平衡晶界偏聚行为。基于由空位在晶界湮灭所产生的体系自由能下降驱动可动的溶质－空位复合体向晶界迁移。从而产生溶质非平衡晶界偏聚的模型，导出了定量描述非平衡偏聚行为的解析表达式，理论计算结果与硼非平衡偏聚的试验数据相符，通过模拟实测确定Ｎｉ３Ａｌ－Ｂ合金中硼及硼－空位复合体的扩     

稀土La对Mg-4.5%Zn合金铸态组织细化的影响

在Mg-4.5%Zn合金中,加入少量稀土元素La(质量分数为0.3%,0.6%,0.9%),发现该元素可以有效地细化镁合金铸态的晶粒,晶粒尺寸由原始的150um-230 um细化到20 um～35um,细化后的Mg-4.5%Zn合金拉伸强度由112 N/mm2提高到154 N/mm2.进一步分析认为,其细化机制是La在镁合金熔体中形成Mg12La化合物,该化合物对晶界有抑制长大的作用.     

稀土La对含铌钢中NbC在α-Fe中析出行为的影响

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,研究了稀土La对含铌钢中NbC在铁素体区析出行为的影响。计算了α-Fe中La原子和Nb原子与空位之间,以及La原子和Nb原子之间的点缺陷结合能;此外,讨论了La在α-Fe中与Nb扩散激活能的关系。在此基础上,分析了稀土加入对铌析出行为的影响。结果表明:La原子与空位之间有较强的相互吸引作用,而与Nb原子之间则为相互排斥,这种结合能的差异会造成Nb的扩散迁移能有所升高。同时,La的加入使Nb原子近邻的空位形成能显著降低,从而促进α-Fe中Nb原子近邻空位的形成。迁移能与空位形成能变化的计算结果显示,La能够使α-Fe中Nb的扩散激活能显著降低,从而促进了铁素体区NbC的析出。     

La对铜合金的电弧侵蚀行为和抗氧化性能的影响（英文）

研究稀土元素La对铜合金的电弧侵蚀行为和氧化行为的影响。结果表明:稀土元素La的加入有利于铜合金抗氧化性能和电弧侵蚀性能的改善,并有效地降低了接触电阻和温升。通过对CuLa合金的高温抗氧化性能机理分析表明,富集在晶界的La元素形成La_2O_3或者CuLa合金,起到了界面包裹的作用,从而抑制了铜的进一步氧化。通过热力学计算可知,CuLa合金中的La择优氧化形成La_2O_3,对铜基体起到了保护作用。动力学分析表明,CuLa合金的激活能较纯铜的高,说明其抗氧化性能更好。     

铸造ZL205A合金的变质处理与蠕变性能研究

对比分析了未变质和不同La含量变质的ZL205A合金在180、200和220℃的高温蠕变性能,探索了未变质和La变质ZL205A合金在不同温度和外加应力条件下的显微形貌演变,分析了La变质ZL205A合金的高温蠕变作用机制。结果表明,在相同蠕变温度和外加应力作用下,La变质ZL205A合金的稳态蠕变速率都要低于未变质ZL205A合金,且在La含量为0.3%时最低;经过La变质处理的ZL205A合金的表观应力指数都高于相同蠕变温度下的未变质ZL205A合金,且0.3%的La变质ZL205A合金的表观应力指数最高,未变质和La变质ZL205A合金的蠕变控制机制为高温位错滑移或者攀移;La变质处理后,ZL205A合金中纳米θ′相的析出数量有所增多,且纳米θ′相的高温稳定性得到改善;蠕变前后,0.3%的La变质ZL205A合金晶界处断续颗粒状Al11La3相的形貌未发生明显变化,在高温蠕变过程中可以起到阻碍晶界运动的作用。     

时效强化的理论分析与探讨

在Al-Cu合金时效强化基本原理和过程的基础上,用系统自由能变化、空位形成与作用、位借运动等对时效强化作了进一步的理论分析.     

钛合金中合金原子与空位的相互作用

用第一原理方法计算了二元α-Ti合金中合金原子与空位间的相互作用,合金元素包括周期表中第三到第五周期中的大部分元素.结果表明,第四周期中除Sc外的过渡族合金原子均与空位互相排斥;简单金属及所有第五周期的过渡族合金原子均与空位互相吸引.用电子结构理论解释了钛合金中合金原子-空位相互作用能随原子序数变化的趋势.讨论了合金原子-空位相互作用对合金蠕变性能的可能影响.     

Cu-20%Co合金雾化液滴的凝固组织特征

对Cu-20%Co合金进行了高压气体雾化快速凝固实验,获得了富Co相以微细球形粒子形式分布于基体的Cu20%Co合金粉末.富Co相粒子的尺寸随着粉末尺寸的增加而增大.在凝固过程中,富Co相液滴受固-液界面推斥;凝固后,Co相粒子主要分布于晶界.由于富Co液相的表面能较高,液-液相变时弥散相液核通常在雾化液滴内部形成,并在温度梯度的作用下向雾化液滴中心迁移,从而导致在粉末表面形成很薄的富Cu基体相层.     

K480铸造镍基高温合金900℃高温时效过程中晶界粗化行为研究

铸造K480镍基高温合金经固溶、时效处理后,在900℃长期时效3000 h.分别用OM和SEM对合金的晶界组织进行了观察,用EDS对合金中相的成分进行了测量.结果显示,K480合金的晶界为曲折的锯齿形晶界,该晶界由含碳化物晶界及含γ’晶界两部分构成.随着时效时间的延长,两部分晶界均发生粗化.其中含碳化物晶界中的MC碳化物分解形成M₆C相和η相,并随时间长大;而含γ’晶界中不连续γ’相逐渐相连并形成γ’相条带.含碳化物晶界的粗化比要高于含γ’晶界,且随时效时间延长,二者的差异变大.用Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov（JMAK）方程量化了时效过程中碳化物晶界和-γ’晶界随时效时间的粗化行为,实验数据与计算结果吻合,表明二者的粗化行为随时间的演变规律是遵循着JMAK方程的变化形式.