EQUILIBRIUM AND NONEQUILIBRIUM SEGREGATION OF SOLUTE AT GRAIN BOUNDARIES

在含硼约15ppm 的Fe-30wt-%Ni 合金中,硼在奥氏体晶界存在平衡与非平衡两类偏聚。等温偏聚动力学曲线上出现极大值,是晶界非平衡偏聚的重要特征。在较低温度下等温,非平衡偏聚促进了晶界硼相的析出和平衡偏聚的建立。在连续冷却的试样中,硼在晶界的偏聚是保温时形成的平衡偏聚和冷却时形成的非平衡偏聚的叠加。加热温度升高,其控制因素由前者转变为后者;冷却速度降低,后者增强。     

溶质在晶界的平衡与非平衡偏聚

在含硼约15ppm 的 Fe-30wt-%Ni 合金中,硼在奥氏体晶界存在平衡与非平衡两类偏聚。等温偏聚动力学曲线上出现极大值,是晶界非平衡偏聚的重要特征。在较低温度下等温,非平衡偏聚促进了晶界硼相的析出和平衡偏聚的建立。在连续冷却的试样中,硼在晶界的偏聚是保温时形成的平衡偏聚和冷却时形成的非平衡偏聚的叠加。加热温度升高,其控制因素由前者转变为后者;冷却速度降低,后者增强。     

冷却-等温-冷却处理过程硼的晶界偏聚

用径迹显微照相技术研究了含硼 10× 10 - 6和 30× 10 - 6的 Fe- 40 % Ni合金在模拟冷却 -等温 -冷却处理过程后硼的晶界偏聚特征。结果表明 ,在从 115 0℃以 2℃ / s冷速分别冷却到 110 0℃ ,10 0 0℃ ,90 0℃ ,80 0℃和 70 0℃保温 2 min,然后再以 2℃ / s冷速冷却到 6 0 0℃水淬的冷却 -等温 -冷却过程中 ,硼在晶界会形成明显的偏聚 ,晶界偏聚量随等温温度的下降先有所减少后增加 ,最低值在 10 0 0℃左右出现。含硼 10× 10 - 6 合金在 80 0℃以上温度等温后冷到 6 0 0℃时 ,试样晶界偏聚包括连续硼偏聚带及一定量含硼析出相 ,其它试样沿晶硼偏聚带中硼主要以析出相形式存在。实验还观察到在晶内亚晶界上也有明显的硼偏聚存在 ,并在偏聚带两侧存在有贫硼区。在晶粒晶界与亚结构相交处 ,硼原子优先偏聚在晶粒晶界上     

超低碳微合金钢中硼的偏聚

用硼径迹显微照相技术研究了超低碳微合金钢从1150℃以5℃/s冷却到850℃过程中硼晶界偏聚的形成与发展过程,测量了不同温度时硼富集因子与贫化区宽度,分析了铜元素对硼晶界偏聚的影响.结果表明:在冷却初始阶段,晶界硼偏聚量迅速增加,在1000℃左右达到最大值后,随着温度的降低,硼晶界偏聚量开始逐渐减少,在910℃左右达到最小,温度继续降低,晶界上硼的偏聚量又开始增加.实验结果还表明添加铜元素能促进硼向晶界的偏聚.     

溶质原子在再结晶运动晶界上偏聚的研究

Ｂ~（１０）（ｎ，α）Ｌｉ~７裂变反应的径迹显微照相技术被用来研究含硼Ｆｅ－３０％Ｎｉ合金高温热变形再结晶过程中硼在晶界上的偏聚行为，实验表明，含硼Ｆｅ－３０％Ｎｉ合金１０００℃热变形２０％再结晶过程中，运动晶界前方发生硼偏聚而后方发生贫硼现象，而在静止晶界上看不到硼偏聚，随着再结晶新晶粒的长大，运动晶界上的硼偏聚变弱。本文提出，可以用晶界对溶质原子热运动散射的量子理论来解释溶质原子在运动晶界上的偏聚现象。     

Fe-Ni合金变形再结晶过程晶界偏聚研究

用径迹照相方法（ＰＴＡ）研究了含硼面心Ｆｅ－３０％Ｎｉ合金在１０００℃下不同预变形后,再结晶过程中运动晶界反常偏聚规律以及形变量对反常硼偏聚程度的影响。用定量统计方法测量了不同形变量下,运动晶界上的硼偏聚量。结果表明,新晶粒长大过程中,晶界反常偏聚与形变量、晶界运动速度等因素有关。用晶界展宽机制对此现象进行了讨论。     

溶质原子在再结晶运动晶界上偏聚的研究

Ｂ＾１０（ｎ，α）Ｌｉ＾７裂变反应的径迹显微照相技术被用来研究含硼Ｆｅ－３０％Ｎｉ合金高温热变形再结晶过程中硼在晶界上的偏聚行为，实验表明，含硼Ｆｅ－３０％Ｎｉ合金１０００℃热变形２０％再结晶过程中，运动晶前方发生硼偏聚而后方发生贫硼现象，而在静止晶界上看不到硼偏聚，随着再结晶新晶粒的长大，运动晶界上的硼偏聚变弱。本文提出，可以用晶界对溶质原子热运动散射的量子理论来解释溶质原子在运动晶的偏聚现象。     

Fe—Ni合金变形再结晶过程晶界偏聚研究

用径迹照相方法研究了含硼面心Ｆｅ－３０％Ｎｉ合金在１０００℃下不同预变形后,再结晶过程中运动晶界反常偏聚规律以及形变量对反常硼偏聚程度的影响。用定量统计方法测量不同形变量下,运动晶界上的硼偏聚量。结果表明,新晶粒长大过程中,晶界反常偏聚与形变量,晶界运动速度等因素有关。用晶界展宽机制对此现象进行了讨论。     

工艺参数对热冲压成型钢组织性能及硼偏聚的影响

通过Gleeble1500热/力模拟实验机对轧后含硼钢板进行了热冲压过程模拟,分析了各种热处理条件对含硼钢组织性能的影响,并采用X射线衍射技术和径迹照相技术分析了硼的偏聚和硼相析出情况。研究结果表明:提高加热温度或延长保温时间,可促进钢的奥氏体化和硼的偏聚。通过偏聚合适含量的硼,能够很好地起到提高淬透性作用,使材料得到全部马氏体组织。热冲压成型过程中的变形破碎了奥氏体组织,促进相变,更易获得细小的马氏体组织。当冷却速度不高时,钢中"硼相"会沿晶界连续析出,从而降低了硼钢的淬透性。     

硼对M2高速钢凝固组织的影响

研究了微量硼对Ｍ２高速钢的凝固组织以及热处理过程中共晶碳化物团球化的影响及其机理。发现,硼促进层片状Ｍ２Ｃ碳化物的形成;促进共晶碳化物的偏析,使碳化物量增加,层片变粗;促进共晶碳化物在高温加热时的断网和团球化,在高速钢中硼主要偏聚在晶界共晶碳化物上。     

热轧态LT24铝合金溶质原子的偏聚规律

采用原子探针层析技术(APT)等测试手段分析了LT24铝合金热轧后合金元素的偏聚规律。结果表明:热轧态铝合金晶粒内部有成分为Al0.5Mg(Si0.7Cu0.3)的析出相,析出相与基体之间的界面处没有元素偏聚。溶质原子Mg、Si、Cu在晶界处偏聚,在晶界处的偏聚规律与晶粒内部的相反,Cu的偏聚倾向远大于Si和Mg,晶界处Cu的含量达到基体Cu含量的45倍左右。基于实验结果,讨论了合金元素偏聚的规律及其对材料性能的影响。     

现代晶界几何结构理论及其在工程材料中的应用

现代晶界结构理论是70年代以来所发展起来的新理论。它在解释与晶界有关的物理现象(晶界扩散、晶界偏聚和析出、晶界腐蚀、晶界破断)方面有不少十分新颖的结论.本文介绍晶界几何结构理论,着重评述该理论在工程材料中的应用及发展前景,并指出了这种理论在解释晶界能方面所面临的困难。     

Inconel 600及Inconel 718合金晶界偏聚研究进展

高温合金中的溶质晶界偏聚是影响合金多方面性能的重要因素.以高温合金Inconel 600和Inconel718为研究对象,总结了合金中溶质晶界偏聚的研究现状,并对已有的研究成果进行了深入分析,结果发现:溶质在Inconel 600合金中的偏聚规律对舍金性能的影响还需要进一步研究晶界偏聚特性、基本物理参量以及晶间腐蚀抗力的作用;溶质在Inconel 718合金中的晶界偏聚对合金性能的影响依然有待于进一步研究其作用机理、偏聚动力学和共偏聚特性.同时,指出今后高温合金中溶质晶界偏聚的研究方向为溶质晶界偏聚动力学以及溶质问晶界共偏聚行为.     

14Ni3CrMoV锻钢的回火脆性研究

对14Ni3CrMoV锻钢的回火脆性进行研究的结果表明,回火脆性可以通过对冲击试样断口观察、晶界腐蚀、透射电镜分析和俄歇电子能谱分析等方法来判断,该锻钢的回火脆性与磷在晶界的偏聚和连续第二相在晶界的析出有关。     

磷的非平衡晶界偏聚现象及对回火脆性的影响

为确定304L钢中P的偏聚特征,分析了Briant在俄歇能谱(AES)下得到的磷晶界偏聚浓度.研究表明,经1100℃固溶1h、水淬后的304L不锈钢,不仅在700℃恒温时效过程中出现磷的晶界偏聚浓度峰值,并在500、550、600、650、700℃分别恒温时效100h后,600℃处发现磷的晶界偏聚浓度峰值.分析发现,磷在304L钢中发生了非平衡晶界偏聚.通过对磷非平衡晶界偏聚恒温动力学特征的讨论,提出了回火脆性的非平衡晶界偏聚机理.     

THE EFFECTS OF Si AND Mn ON KINETICS OF BAINITE TRANSFORMATION IN Fe-C ALLOY

通过定量金相法及Formastor 仪测定了Fe-C-Si,Fe-C-Mn 和Fe-C-Si-Mn 合金贝氏体转变动力学曲线。结果表明,用Mn 在原奥氏体晶界偏聚的影响以及溶质类拖曳说来解释Fe-C-X合金转变动力学特征是恰当的。Si 的作用在于它阻碍Fe_3C 的析出和增强Mn 的偏聚。     

Si,Mn对Fe-C合金贝氏体转变动力学的影响

通过定量金相法及 Formastor 仪测定了 Fe-C-Si,Fe-C-Mn 和 Fe-C-Si-Mn 合金贝氏体转变动力学曲线。结果表明,用 Mn 在原奥氏体晶界偏聚的影响以及溶质类拖曳说来解释 Fe-C-X合金转变动力学特征是恰当的。Si 的作用在于它阻碍 Fe_3C 的析出和增强 Mn 的偏聚。     

铝铜合金的晶界偏析行为及析出相的理论研究

晶界偏聚行为及析出相形成对铝铜合金的力学性能提升至关重要.为研究铝铜合金中Cu元素与Al基体的相互作用,本文基于密度泛函理论,利用第一性原理方法计算了 Al∑5(210)[001]晶界Cu元素的偏析能、电荷密度分布等性质,并结合AFLOW的高通量框架系统研究了不同铝铜二元析出相的晶格常数、形成能和弹性常数等信息.晶界模...     

用α粒子径迹法研究硼微合金化后的Fe_3(SiAl)中的硼分布

用α粒子径迹法考察经硼微合金化后的 Fe_3(SiAl)合金在部分有序状态下的硼分布,用透射电镜观察反相畴,结果表明硼含量在 Fe(SiAl)合金中存在一临界浓度约150ppm。硼含量低于此临界浓度时,硼在晶内的大量反相畴界上呈均匀分布,降低了长程有序度和反相畴界能,从而改善了该化合物的脆性;高于此临界浓度时,硼开始在晶界上偏聚,晶内出现贫硼区,削弱了硼在晶内畴界上均匀分布带来的降低反相畴界能和改善化合物脆性的有益作用。硼与反相畴界之间可能存在化学交互作用。     

DISTRIBUTION OF BORON IN BORON-DOPED Fe_3(SiAI)BY MEANS OF α-PARTICLE AUTORADIOGRAPH

用α粒子径迹法考察经硼微合金化后的Fe_3(SiAl)合金在部分有序状态下的硼分布,用透射电镜观察反相畴,结果表明硼含量在Fe(SiAl)合金中存在一临界浓度约150ppm。硼含量低于此临界浓度时,硼在晶内的大量反相畴界上呈均匀分布,降低了长程有序度和反相畴界能,从而改善了该化合物的脆性;高于此临界浓度时,硼开始在晶界上偏聚,晶内出现贫硼区,削弱了硼在晶内畴界上均匀分布带来的降低反相畴界能和改善化合物脆性的有益作用。硼与反相畴界之间可能存在化学交互作用。