超声铸造7085铝合金在热处理过程中的相变行为EI北大核心CSCD

采用OM,SEM,EDS和DSC等研究超声外场下凝固的结晶相在热处理过程中的相变行为,并利用扫描电镜原位加热台实时观察结晶相转变过程。结果表明:铝熔体经过超声外场处理后,晶粒组织由粗大树枝晶向细小等轴晶转变;超声铸锭的熔化焓为4.60J/g,低于常规铸锭的6.52J/g;超声外场处理后,铸锭中的θ相+T相共晶组织减少了29%;该铝合金铸锭中有θ相、T相、Al_3Fe相及Mg_2Si相4种结晶相,样品在DSC升温过程中,θ相颗粒逐渐溶入基体,T相转变成S相后在升温至高温峰时溶入基体,Al3Fe相在低温峰时转变成Al_7Cu_2Fe相残留在铸锭中,Mg_2Si相未见明显变化。     

微量Sr及均匀化工艺对Al-Mg-Si-Cu-Mn变形铝合金铸态组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、差热分析、X射线衍射分析及硬度测试、电导率测试、拉伸测试等方法,研究了0%～0.09%Sr(质量分数,下同)含量和均匀化工艺对Al-Mg-Si-Cu-Mn变形铝合金铸态组织及性能的影响,并对合金铸态组织及均匀化退火过程中第二相的演变进行了分析。结果表明:Al-Mg-Si-Cu-Mn铸态合金主要包括AlCuMgSi,Mg_2Si,AlSi,Al_2Cu,Al(MnFe)Si,AlMnSi和Al(MnCrFe)Si等结晶相,在合金中加入0.06%Sr可使铸锭中针状Si相转变为球状相,并促进球状AlFeSi型结晶相的形成,减小了应力集中,提高了合金铸态的强度及塑性;在均匀化退火过程中,随保温时间的延长,块状相和低熔点共晶组织溶解,Al(MnCrFe)Si相由原来的三角块状和针状相转变成细小的颗粒状相,Al-Mg-Si-Cu-Mn-Sr合金的最佳均匀化热处理工艺为540℃×8h。     

Fe_(63)Ni_1Al_5Ga_2P_(9.65)B_(4.6)Si_3C_(6.75)Co_5非晶合金的晶化行为研究

采用XRD、DSC检测技术,采用连续升温晶化和等温退火晶化方法,研究分析了Fe63Ni1Al5-Ga2P9.65B4.6Si3C6.75Co5非晶薄带的晶化动力学行为和晶化过程中晶化相的析出过程。结果表明,该非晶合金的玻璃转变和晶化行为均具有显著的动力学特征。Kissinger法计算得到的Eg、Ex、Ep1、Ep2分别为750、340、432、689kJ/mol,Eg Ex,表明合金具有较好的热稳定性。合金晶化过程为:非晶→非晶+α-Fe→非晶+α-Fe+Fe2P+Fe3P→α-Fe+Fe2P+Fe3P+Fe3C(Al,Si)+Fe5PB2+SiC。合金的晶化类型为初晶型和随后的共晶型反应。     

Effect of Primary and Eutectic Mg_2Si Crystal Modifications on the Mechanical Properties and Sliding Wear Behaviour of an Al–20Mg_2Si–2Cu–xBi Composite

This work investigated the microstructure evolution, tensile, impact, hardness, and sliding wear properties of an Al–20Mg_2Si–2Cu in situ composite treated with different Bi contents. The desired modification of primary Mg_2 Si particles was achieved with the addition of 0.4 wt% Bi. Increasing Bi beyond 0.4 wt%resulted in a loss of modification, possibly due to the formation of Al_8 MgB iS i4 compound before the precipitation of the primary Mg_2 Si. Additionally, the structure of the pseudo-eutectic Mg_2 Si was transformed from plate to fibrous, which was consistent with decrease of growth temperature extracted from the cooling curve thermal analysis. Addition of Bi had an effect on the morphology of Al_5 Fe Si(β), Al_2Cu(θ) and Al_5Cu_2Mg_8Si_6(Q) intermetallic compounds. The tensile strength, elongation percentage, impact toughness, and hardness increased by 6%, 13%, 75%, and 23%, respectively, due to modification of both the primary and eutectic Mg_2 Si crystals. The tensile and impact fracture surfaces showed fewer decohered particles in the Bi-treated composite. The enhancement in wear resistance of the Bi-treated composite could be attributed to solid lubricant function of insoluble soft Bi phase and modification effects on Mg_2 Si particles.     

添加Nb对Fe74Al4Ga2P12B4Si4非晶合金晶化过程的影响

利用X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)和扫描电镜(SEM)方法试验研究了Nb元素对Fe-(Al,Ga)-(P,C,Si,B)系合金非晶晶化的影响.结果表明:Fe73Nb1Al4Ga2P12B4Si4的晶化过程为α-Fe→α-Fe Fe5SiP Al0.7Fe3Si0.3 Fe3B 剩余非晶化相;替代元素Nb的加入提高了材料的晶化温度,改变了Fe74Al4Ga2P12B4Si4的晶化激活能,其中形核激活能(Eg)、晶化起始激活能(Ex)和第一晶化峰激活能(Ep1)都大大增加;另外,Nb的加入显著降低了合金晶化后的晶粒尺寸,并改善了晶粒的均匀度.     

铝镁异种金属复合挤压成形及界面微观组织

基于Deform 2D有限元模拟优化挤压工艺参数,在挤压速率2mm/s,挤压温度470℃下对铝镁双金属进行复合挤压实验,并采用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试以及电子背散射衍射(EBSD)对复合挤压件界面结合层进行微观组织观察与分析。结果表明:在铝镁合金接触区反应生成了界面层,层内新的物相为靠近AZ31镁基体一侧的Al_(12)Mg_(17)以及靠近铝基体一侧的Al_3Mg_2。Al_3Mg_2相显微硬度值最高,平均值约为210HV,Al_(12)Mg_(17)相平均硬度约为170HV,因而界面区硬度高于两侧基体母材,形成典型的脆硬结合层,电子背散射衍射(EBSD)结果显示,Al_(12)Mg_(17)相的平均晶粒尺寸为30μm,Al_3Mg_2相的平均晶粒尺寸约为20μm,复合界面结合层区域晶粒取向各异,晶粒尺寸大小也不均匀,而复合外层纯铝基体取向区域均匀,新生成相在晶界上有部分再结晶发生。     

低频脉冲磁场处理非晶Fe78Si9B13合金纳米晶化的DSC研究

用低频脉冲磁场处理非晶Fe78Si9B13合金,采用差示扫描热分析(DSC)的方法测定了不同升温速率下非晶Fe78Si9B13合金的DSC曲线,利用Kissinger方程计算出了晶化过程的激活能.结果表明,晶化激活能由处理前的433.6kJ/mol降到200kJ/mol以下,提高了晶核形核速率,抑制了晶核长大速率,从而实现了非晶合金的低温纳米晶化.     

Ni-Fe-(Nb)-Si-B非晶合金的等温晶化与结构转变

采用旋铸急冷工艺在大气环境中制备出(Ni0.75Fe0.25)78-xNbxSi10B12(x=0,5)非晶合金带材.X射线衍射(XRD)分析表明样品为完全非晶态.用差热分析仪(DTA)在高纯氩气保护下测量了非晶薄带的Tg、Tx、Tm,并分析了其热稳定性.根据DTA结果分析表明,(Ni0.75Fe0.25)78Si10B12非晶合金退火温度为695,715,745和765K,在715和745K退火时,非晶基体上析出了单一的γ-(Fe, Ni)固溶体,平均晶粒尺寸分别约为10.3和18.5nm;765K退火后的结晶相为γ-(Fe, Ni)固溶体,Fe2Si,Ni2Si和Fe3B.(Ni0.75Fe0.25)73Nb5Si10B12非晶合金的退火温度为720,750和800K,退火后不能在非晶基体上析出单一的晶化相,晶化析出相为γ-(Fe, Ni)固溶体,(Fe, Ni)23B6,Ni31Si12和Nb2NiB0.16.     

(FeCo)73.5Cu1Nb3S15.5B7纳米晶合金晶化过程的研究

采用四探针法和X射线衍射技术研究了(FeCo)73.5CuiNb3Si15.5B7合金在定速升温过程相对电阻率与结构的变化.实验发现在电阻率快速上升的温度范围与晶化的第一阶段有关,是由纳米尺寸bcc的α-Fe(Si)固溶体形成引起的.在晶化发生的第二阶段,剩余非晶相转变为硼化物(Fe3B和Fe23B6)相,电阻率有所下降.     

Al-Cu-Fe-Cr准晶增强铝基复合材料的研究

采用常规铸造法制备了四元系Al-Cu-Fe-Cr准晶,利用XRD、SEM和TEM等分析手段,分析了准晶和其类似相的微观组织以及在热处理后的相转变。以ZL101合金为基体,Al-Cu-Fe-Cr准晶颗粒为增强体,通过机械搅拌的方法制备了Al-Cu-FeCr准晶/ZL101复合材料,分析复合材料的微观组织和成分,并研究其力学性能。结果表明:铸态准晶合金组织中含有Al65Cu20-Fe10Cr5相(I+d)、准晶I相、λ-Al3Fe相以及少量的η-AlCu和θ-Al2Cu相,经880℃×30min热处理水淬后,λ相消失,得到了高纯度的Al65Cu20Fe10Cr5相和准晶I相;复合材料中由于准晶和基体之间的相互扩散,使得准晶相失稳发生分解;随着准晶含量的增加,复合材料的抗拉强度增加,延伸率减小,但由于Cr元素的加入使针状的β-Fe相转变成汉字状或骨骼状的α-Fe相,对复合材料的延伸率有提升作用。     

聚酯切片结晶熔融粘结与固相缩聚工艺优化

差示扫描量热(DSC)实验研究了聚酯切片在不同的结晶温度等温结晶样品的升温熔融行为。发现结晶温度升高,结晶熔融温度升高,切片的抗粘结温度升高;固相缩聚过程是结晶与反应同时发生的过程,反应时间延长,结晶层分布变窄,结晶熔融温度升高,且逐渐与升温熔融峰重合在一起;多段升温反应的方式,可逐步提高熔融粘结温度,避免粘结,提高反应速度。利用这种优化的反应方式,可缩短反应时间,特别适用于固相缩聚法生产高分子量(η1.0dL/g)聚酯。     

纳米SiO_2的均匀分散及其对MC尼龙6晶型结构及晶型转变的影响

通过阴离子开环聚合法制备纳米二氧化硅(Si O2)/MC尼龙6原位复合材料,采用透射电子显微镜(TEM)对纳米粒子在基体中的分散行为进行表征,结果表明Si O2约以30～70nm左右的尺寸均匀分散在基体中。广角X射线衍射(WAXD)结果表明,纯MC尼龙6及其原位复合材料均呈现典型尼龙6的α晶型衍射峰,纳米Si O2的引入在MC尼龙6结晶过程中削弱了大分子链在c轴的取向。液氮淬冷样品经退火处理后的WAXD结果表明,纳米Si O2和MC尼龙6之间的相互作用阻碍了大分子链段的运动,从而使得γ晶型向α晶型的转变速率降低。     

用碳热还原法合成镁铁铝复合尖晶石

使用电熔镁砂、板状刚玉和分析纯氧化铁为原料,在1550℃埋石墨条件下高温烧成直径为20 mm厚10 mm的试样。使用X射线衍射仪分析试样的物相组成,使用Highscore Plus软件拟合试样中物相的衍射峰,根据特定晶面的晶面间距计算镁铁铝复合尖晶石的晶格常数和晶胞体积;用重铬酸钾容量法测试试样中氧化亚铁的含量;用扫描电子显微镜分析试样的微观结构;进行热力学计算阐述了镁铁铝复合尖晶石的生成机理。结果表明:制备的两种不同形貌的镁铁铝复合尖晶石,其晶格常数和晶胞体积均比标准卡片中MgO·Al_2O_3的大且其XRD谱中主强峰向左偏移;少量的MgO和Al_2O_3被C还原生成镁蒸气和铝蒸气,与CO和O_2发生气相沉积反应生成了针状MgO·Al_2O_3,高温下的液相促进了Al_(15.99)Mg_(7.64)Fe_(0.37)O_(32)相的生成。大量MgO与Al_2O_3反应生成了粒状MgO·Al_2O_3,Fe2+和Fe3+扩散进入MgO·Al_2O_3晶体内生成了Mg_(8.13)Al_(14.25)Fe_(1.13)O_(32)相;用重铬酸钾容量法测出,试样中FeO的含量为2.38%。     

FINEMET合金晶化行为的DSC研究

本文通过非等温DSC方法研究了Fe73.5CulNb3Si13.5B9合金的晶化行为.根据不同升温速率的DSC曲线,采用Kissinger方程计算了两个析晶峰的晶化表观激活能E1(406±14kJ/mol)和E2(455±37kJ/mol)及频率因子ν(ν1＝3.15839×1022,ν2＝5.24126×1021);根据表观激活能与晶化分数的关系图分析了合金的晶化过程;最后利用JMA模型计算出两个析晶峰的Avrami指数m1(1.44)和m2(3.5),并根据动力学参数分析了非晶Fe73.5CulNb3Si13.5B9合金的析晶机理.     

Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶化的HRTEM和结晶动力学研究

通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和差示扫描量热法(DSC)研究了Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶的结晶过程和非等温结晶动力学。通过HRTEM观察和X射线衍射分析,确定结晶析出相是α-Fe,在经过903K热处理之后,合金内部晶粒尺寸长大至20nm以上。对重叠放热峰进行了分峰拟合。利用Flynn-Wall-Ozawa方法确定了结晶过程的表观激活能Ea=260.3kJ/mol。进一步研究发现Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶非等温结晶过程不适合用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)模型描述,而可以利用esták-Berggren自催化模型进行描述。通过计算,α-Fe纳米晶结晶过程的指前因子以及转化函数分别为:lnA=30.6以及f(α)=α0.37(1-α)1.08。     

Fe_(73.5)Si_(13.5-x)Ge_xB_9Cu_1Nb_3(x=3,6)非晶合金的结晶动力学

用标准单辊甩带技术在大气环境下制备Fe73.5Si13.5-x Gex B9Cu1Nb3(x=3,6)非晶条带,分别在470℃、510℃、550℃和590℃对非晶条带进行真空等温退火1 h后,在非晶基体中形成了纳米晶相。用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和差示扫描量热法(DSC)测量研究了快淬态和热处理后样品的结构和结晶动力学。基于差热分析的数据,使用Kissinger,Ozawa和AugisBennett模型计算了非晶条带的结晶激活能,利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程计算了非晶条带初始结晶的局域Avrami因子n。局域Avrami因子n随晶化体积分数α的显著变化说明,非晶条带非等温初始结晶的机理在不同的晶化阶段是不同的。晶化初期的机理是扩散控制的三维形核和晶粒生长的整体晶化,形核速率逐渐减小;晶化中后期为一维形核和生长的表面晶化过程,形核速率近似为零。基于XRD和TEM测量结果,分别在510℃、550℃和590℃真空等温退火1 h后,在Fe73.5Si13.5-x Gex B9Cu1Nb3(x=3,6)非晶条带中析出的α-Fe(Si,Ge)相的平均晶粒尺寸D小于15 nm。     

AlSi合金中间层对铝/镁扩散连接界面组织性能的影响

以Al-10Si合金粉末和纯Al粉混合(质量比为1∶1)粉末为中间层,在450℃下保温1 h,对工业纯铝和工业纯镁进行了扩散连接。采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)分析了界面区域的微观组织和元素分布。结果表明,在450℃下保温1 h,混合粉末与铝、镁两侧基体间发生元素扩散,形成梯度结构的反应层,反应层从铝侧向镁侧依次为Al_3Mg_2层(Ⅰ)、Al_(12)Mg_(17)层(Ⅱ)、富硅相层(Ⅲ)和Al_(12)Mg_(17)+δ-Mg(Ⅳ)共晶层。反应层总厚度约为520μm,且富硅相层的厚度大于其它3层。硬度测试结果显示,Al和Mg两侧基体的平均硬度(HV)分别为242和478 MPa,靠近Al侧的Al_3Mg_2化合物层硬度最高,硬度值为2520 MPa; Al_(12)Mg_(17)+δ-Mg共晶区域的平均硬度为2100 MPa,而富硅相层区域的平均硬度为1980 MPa。拉伸剪切试验结果显示,增加AlSi合金中间层后,Al/Mg异种金属扩散连接界面结合强度达到23 MPa;拉伸剪切断口XRD分析表明,断裂位置位于硬度值最高的Al_3Mg_2化合物层,拉伸断口呈现典型的脆性断裂特征。     

Fe74Al4Ga2P12B4Si4块体非晶合金的纳米晶化及软磁性能研究

采用铜模铸造法制备了厚2mm的Fe74Al4Ga2P12B4Si4块体非晶合金.利用X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)和振动样品磁强计(VSM)研究了其晶化行为和软磁性能.结果表明,非晶合金的玻璃转变温度Tg为457.35℃,晶化开始温度Tx为497.65℃.合金的过冷液相区宽度△Tx达到40.30℃,表明合金具有较大的玻璃形成能力.F74Al4Ga2P12B4Si4合金的晶化是二级晶化过程.经520℃等温退火后析出α-Fe相,其晶粒尺寸为15.9nm;而经550℃等温退火后析出α-Fe相及微量的A10.3Si0.7Fe3和Fe3B相,其中α-Fe相的晶粒尺寸为17.4nm.非晶合金的饱和磁化强度为108.816emu/g、矫顽力Hc为574.97Oe;经520℃等温退火后,纳米晶合金的饱和磁化强度为106.875emu/g、矫顽力Hc为94.16Oe.退火实验结果表明,纳米晶化对材料的饱和磁化强度没有显著影响,但会显著降低材料的矫顽力.     

不同热历史间规聚丙烯的多晶型现象

以DSC、常温及变温WAXD手段相结合,研究了不同热处理条件诱导间规聚丙烯的多晶型现象.结果表明:等温熔体结晶s-PP在TC<110℃形成晶型Ⅱ,Tc≥110℃则晶型Ⅱ和晶型Ⅰ同时出现;等速降温熔体结晶所得s-PP为晶型Ⅰ、Ⅱ混合物,晶型Ⅱ、Ⅰ含量分别随降温速率升高而减小和增加;骤冷s-PP样品在10 K/min升温过程中,当T<70℃时以晶型Ⅱ堆积,继续升温有晶型Ⅱ-Ⅰ转变发生,此转变为吸热过程.     

笼形氯化氨丙基聚倍半硅氧烷/聚乳酸杂化材料的冷结晶及熔融行为

采用溶液共混法制备了不同质量分数的笼形氯化氨丙基聚倍半硅氧烷/聚乳酸(OCAPS/PLLA)杂化材料。扫描电镜和能量色散X射线分析仪研究表明,OCAPS在PLLA基体中具有良好的相容性和分散性。利用差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)对该体系的冷结晶及熔融行为进行了研究。结果表明,OCAPS不会改变PLLA基体结晶的α晶型,但具有异相成核作用,降低了PLLA基体的冷结晶温度;随着升温速率的降低,由于晶粒熔融重结晶导致PLLA基体熔融单峰分裂成为双峰,并且OCAPS促进了PLLA的熔融重结晶过程,使晶粒结构更加完善。