IF钢中含Ti夹杂物的衍变规律

系统研究了Ti-IF钢冶炼过程和铸坯中含Ti夹杂物的组成、分布与微观形貌,揭示了含Ti夹杂物的衍变规律.热力学分析和实验结果表明:在IF钢冶炼过程中无TiN生成,含Ti夹杂物的存在形式是以TiO₂为主的钛氧化物结合其他氧化物的复合夹杂:而在连铸凝固过程中,由于钢液温度降低和元素的偏析作用,TiN夹杂以异质形核的方式生成.IF钢铸坯中非金属夹杂物主要是大尺寸Al₂O₃颗粒和存在中间过渡层的TiN—Al₂TiO₅-Al₂O₃复合夹杂物,其形核长大过程是[Al]、[Ti]和[O]先在细小的Al₂O₃颗粒上反应生成一层Al₂TiO₅,然后TiN在Al₂TiO₅表面形核长大.根据连铸过程和铸坯中含钛夹杂物的研究得出,Ti-IF钢铸坯中TiN夹杂难以去除,但是可以使其变性以实现对钢中含钛夹杂物的控制.     

易切削钢中夹杂物的纳米压痕表征

利用纳米压痕技术对钢中BN、MnS、Al2O3、TiN等夹杂物进行纳米压痕表征,详细讨论了BN夹杂物对钢的切削性能的改善作用,并分析了纳米压痕表征及宏观硬度测量的误差.研究表明:铸态BN夹杂物硬度低于MnS夹杂物,锻造态BN夹杂物硬度高于MnS夹杂物,三者均远低于钢基体;铸态与锻造态BN夹杂物均能在钢中起到应力集中源、润滑及包裹硬质点的作用,改善钢的切削性能;纳米压痕表征及宏观硬度测量均存在一定的误差.     

三级均匀化对含Ce铝合金微观组织的影响

为了研究微量稀土元素Ce对7020铝合金微观组织与性能的影响,对含Ce的7020铝合金进行三级均匀化热处理、固溶强化与双级时效处理;采用金相显微镜观察合金铸态与均匀化后的显微组织变化,采用电子显微探针分析合金显微图像,采用波谱仪分析合金各相的元素组成,采用显微硬度计测试时效处理后的合金硬度,采用电子万能试验机测试抗拉强度、屈服强度与延伸率等力学性能指标。结果表明,添加质量分数为0.12%的Ce后,铝合金晶粒显著细化,合金可以在时效处理时间为23 h时获得较大的合金强度与较好的硬化效果,在15 h时可获得强度、硬度与延伸率等综合性能均较理想的铝合金。     

微合金元素Sn、Nb、Re对无取向硅钢性能的影响

介绍了微合金元素锡、铌、稀土对无取向硅钢性能的影响,并扼要分析了这些元素对硅钢性能的影响机理:晶界偏聚元素Sn可细化晶粒提高硅钢磁性能;微合金元素Nb细化铁素体晶粒,提高硅钢的强度、韧性和塑性及磁性能;稀土元素(RE)在硅钢中的主要作用包括净化钢液、变质夹杂物、改善铸态组织和性能及微合金化,减少晶界上出现偏析的几率.     

Ce对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金断裂性能的影响

通过拉伸力学性能测试、Kahn撕裂法研究了Ce对Al-Li-Cu-Mg-Ag-Zr合金力学性能的影响,同时利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对合金组织和断口形貌进行了分析,结果表明:合金在180℃下时效后,Ce元素的加入显著提高了合金的强度、塑性及Kahn撕裂韧性.金相显微观察发现:含Ce合金中铸态晶粒细化明显,固溶处理过程中,Ce原子明显抑制了再结晶晶粒的长大,同时在长横方向保留了大量冷加工的纤维组织.Ce的加入使晶界无析出带变窄.并促使了韧窝断裂的发生.     

冷却方式对Mg-3Nd合金显微组织和物相构成的影响

制备了急冷和铸造的Mg-3mass%Nd合金,采用显微组织分析、X-射线物相分析、电子探针微区成分分析、硬度和强度等检测分析,研究了合金的显微组织、物相构成和力学性能.探讨了压缩变形对铸态合金组织和性能的影响.结果表明,急冷可以大幅度减小晶粒尺度及改变合金的物相构成.急冷合金的物相构成为过饱和α-Mg固溶体相;铸态样品的物相构成为α-Mg固溶体和Mg41Nd5.实验还表明,铸态样品压缩变形后产生大量的形变孪晶,提高了合金的强度.     

稀土Ce在大热输入焊缝金属中的作用

研究了稀土Ce对大热输入焊缝金属中夹杂物尺寸大小和分布,焊缝金属的显微组织和力学性能的影响,探讨了稀土Ce的氧硫化物诱导针状铁素体的形核机理。结果表明,稀土Ce能细化焊缝金属的夹杂物,使焊缝金属中直径小于2.0μm的非金属夹杂物达90%以上。稀土Ce在大热输入焊缝金属中以Ce2O2S、Ce3S4和CeS的形式存在,形成中心为Al2O3、TiO、MnO和SiO2,表面为Ce2O2S、Ce2S3或CeS的非金属夹杂物,位于夹杂物表面的Ce2O2S、Ce3S4和CeS诱导针状铁素体形核,增加焊缝金属中针状铁素体的含量,抑制先共析铁素体的生成,细化焊缝金属晶粒,提高焊缝金属的韧性。稀土Ce的氧硫化物诱导针状铁素体形核的机理是Ce2O2S、Ce3S4和CeS与针状铁素体的错配度小。     

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金微合金化的研究进展

就单一合金元素及复合多种合金元素对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的铸态组织、析出相、力学性能及腐蚀性能的影响进行综述。单独加入稀土元素Er,Ce,Ho,Sc等,可以净化基体,使合金熔铸缺陷明显减少,细化晶粒,促进合金元素在基体中的固溶,使晶界减少偏析;单独加入微量的Zr,可以提高合金的再结晶温度,抗拉强度,应力腐蚀能力;复合添加稀土及其他微量合金元素,对提高铝合金的综合性能更为有效。     

Ce对耐热铝导体材料铸态组织和性能的影响

采用电阻率测试、硬度测试、金相显微镜和扫描电镜观察等方法,研究添加不同含量稀土Ce对铸态耐热铝导体材料Al-0.15Zr合金的影响。研究结果表明:Ce能净化基体,与杂质相形成金属间化合物,改变杂质相的形态和分布;添加适量的Ce,显著细化了晶粒和枝晶组织,有利于导电性和强度的提高;随着Ce加入量的增大,晶粒细化效果更好;当Ce含量(质量分数)超过0.3%以后,二次枝晶间距继续减小,但晶粒尺寸细化不明显;当Ce含量为0.3%和0.4%时,Al-0.15Zr合金的导电性和强度均达到最大值。     

添加W对Ti-Al-Cr-Nb铸态合金高温变形的影响

通过非自耗电弧熔炼及氩气保护浇铸方法,合成不同W含量的Ti-Al-Cr-Nb合金。采用高温拉伸测试及显微组织观察,研究添加W对Ti-Al-Cr-Nb铸态合金的显微组织及其高温变形影响。研究结果表明:W的添加使Ti-Al-Cr-Nb合金的铸态组织得到细化;在800℃时基体合金的伸长率从0.62%提高到90%;在高温变形过程中,添加W使Ti-Al-Cr-Nb铸态合金的最大伸长率从620%降低到200%,而最大伸长率相应的温度从850℃增大到1 050℃。不同W含量的Ti-Al-Cr-Nb铸态合金在800～1100℃的高温变形机制主要是晶粒滑动,而添加W使晶粒滑动的协调过程由晶界扩散转化为体扩散。     

轧制塑性变形对Zr65Al7.5Cu12.5Ni10Ag5非晶合金力学性能的影响

采用维氏显微硬度仪、扫描电子显微镜对铸态、轧制态Zr₆₅Al_7.5Cu_12.5Ni₁₀Ag₅非晶合金的硬度及剪切带形貌进行了研究,并对轧制变形量与合金的力学性能之间的关系进行了分析。结果发现,在室温轧制条件下,该合金最大变形量达到了95%;铸态试样的半圆形剪切带规律、平滑,随着轧制变形量的增加剪切带形貌变得越来越混乱,合金的硬度总体呈下降趋势。     

冶金质量对Al-Mn-Mg合金动态再结晶行为的影响

采用TEM和EDS等技术分析经高效铝熔体处理和均匀化退火后的Al-Mn-Mg合金中夹杂物和第二相形态与组成,并通过动态热模拟试验研究夹杂物和第二相对该铝材热变形过程中动态再结晶行为的影响.结果表明,经高效熔体处理后,该合金中Al2O3夹杂物较细小,经均匀化退火后,铸态条件下骨骼状β-Al6(Mn,Fe)相变成短棒状和球状α-Al(Mn,Fe)Si相,并在晶内析出弥散α-Al(Mn,Fe)Si相;在随后的热变形过程中,细小夹杂物和第二相阻碍位错运动,形成位错缠结,可以积蓄足够能量,促进动态再结晶进行,形成以夹杂物和第二相为核心的低位错密度晶粒.     

Zn对Cu-Ni-Ti合金电导率和硬度的影响研究

为进一步提高Cu-Ni-Ti合金的导电性能及力学性能,通过添加元素Zn以提高其综合使用性能。根据材料制备工艺过程,制备了不同Zn含量的铸态、轧制态、时效态的Cu-Ni-Ti-Zn合金,分别进行了硬度及电导率测试;通过金相组织分析、扫描电镜及能谱分析,对合金的显微组织及第二相形貌、成分进行了分析;结合差热分析,对时效后的生成相进行了研究,采用Miedema理论模型对各生成相进行了热力学计算。分析结果表明,Zn在Cu-Ni-Ti合金中主要以固溶体的形式存在,并通过细化晶粒作用强化Cu-Ni-Ti合金,同时可促进其他元素的时效析出,从而提高合金的硬度,并保持较高的导电性能。研究结果可为引线框架用铜合金的制备提供参考。     

铸态和锻态高强铝合金热变形组织的演变

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机对具有铸态和预锻态初始组织的新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金试样进行了热压缩试验,分析了该合金铸态和锻态初始组织在热变形过程中的演变。研究结果表明,高温低应变速率条件下,铸态树枝晶粒在热压缩变形拉长的同时,晶内树枝晶界在高温压缩扩散的作用下逐渐消失,转变为粗大均匀且变形拉长的晶粒组织。当压缩变形量很大时,剧烈拉长的晶粒将通过几何动态再结晶得到细化。预锻态试样压缩过程中,适当的温度和应变速率条件下即可发生动态再结晶,形成细小均匀的再结晶新晶粒。     

热处理对TiAl合金显微组织的影响

本研究的目的是探究热处理对γ-TiAl合金显微组织的影响。通过铸造方法制备了两根Ti–47Al–2Cr–2Nb（原子百分比）合金铸锭，并对它们进行了两种类型的热处理。通过光学显微镜和扫描电子显微镜对合金原始铸态以及热处理态的显微组织进行了详细表征，同时也对两根铸锭的化学成分进行了检测。研究结果表明，当在1270–1185°C温度范围内进行热处理时，具有46.36at%较低Al含量的铸锭只能获得片层组织，而具有47.01at%较高Al含量的铸锭既可获得近片层组织，也可获得双态组织。这表明，对Ti–47Al–2Cr–2Nb合金而言，Al含量的微量降低将对热处理后的显微组织类型产生影响。在铸态和热处理态的显微组织中均观察到少量的B2相。当在较高的温度进行热处理时（例如1260°C）， B2相主要分布在晶界上。然而， 当在较低的温度进行热处理时（例如1185°C），B2相将同时在晶界和片层团内析出。另外，本文也就热处理对晶粒细化和其他显微组织参数的影响进行了分析讨论。     

钆对Ti—44Al合金组织和晶粒尺寸的影响

研究了稀土元素钆（Ｇｄ）对Ｔｉ－４４ａｔ％Ａｌ二元合金组织和晶粒尺寸的影响。实验结果表明,钆明显改变了合金的铸态组织,有效地细化了热处理和热变形后的晶粒尺寸。     

应用镁蒸气对模具钢中夹杂物变性的研究

D2冷作模具钢最常见的失效形式为磨损失效,改善夹杂物的数量、形态和分布能降低钢的磨损率.利用颗粒镁在高温下生成镁蒸气,并通过高纯氩气携带通入钢液中,考察了镁对钢中非金属夹杂物的变性效果.实验结果表明,镁蒸气通入钢液后,钢中非金属夹杂物尺寸明显变得细小,夹杂物的成分从单纯的Al2O3和Al2O3与Cr,Mo和V等合金氧化物的复合产物向富MgO的MgO和Al2O3复合夹杂物转变.铸态组织的观察结果表明细小夹杂物在钢液中的残存对于凝固和相变过程中钢的晶粒细化有利.     

原位复合纤维强化AgCuNiCe合金制备过程的组织性能演变

银合金是重要的低压和中压电接触材料，力学与导电性能的协同调控一直是银合金电接触材料领域的关键挑战和重点发展方向。本文提出了采用原位复合纤维强化方式调控Ag–11.40Cu–0.66Ni–0.05Ce (质量分数)合金力学与导电性能的思路，明确了原位复合纤维强化合金制备过程的组织性能演变规律。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)对不同变形阶段的微观组织进行了观察。研究结果表明，本文提出的方法可以实现原位复合纤维强化Ag–Cu–Ni–Ce合金的制备。大变形量拉拔后，纤维直径约为100–200 nm，合金室温硬度由铸态的HV 81.6提升到HV 169.3，导电率由铸态的74.3% IACS提升到78.6% IACS。随着变形量的增加，合金表现出两种不同的强化机制，电导率显示出三个阶段的变化速率。相关研究通过原位复合纤维强化机制的引入，实现了银合金电接触材料强度和导电性能的同时提升，为制备高性能银合金电接触材料提供了新的思路。     

挤压及T5处理对Mg-Zn-Zr-Cu-Ca镁合金组织性能的影响

对新型Mg-6Zn-0.6Zr-0.5Cu-0.5Ca铸造镁合金进行挤压形变,研究了挤压及T5时效处理对合金组织性能的影响.采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、维氏显微硬度计、电化学工作站表征分析了合金的组织形貌、物相组成、显微硬度及腐蚀速率.结果表明:热挤压使铸态镁合金发生了动态再结晶,晶粒破碎,析出相明显细化并呈弥散分布,主要物相为α-Mg、Mg Zn2、Mg Zn Cu、以及Mg2Ca相.T5时效处理使挤压态镁合金发生静态再结晶,随着时效时间的延长,析出相先细化后长大,当时效时间为12 h时组织最为致密均匀.铸态和原始挤压态试样的显微硬度值分别为72.94 HV0.1和76.4 HV0.1,随着T5时效处理的进行,合金显微硬度值呈先增后减的趋势,当时效时间为12 h时达到峰值(80.53 HV0.1).电化学测试结果表明,T5时效处理可有效降低镁合金的腐蚀速率,从而提高其耐蚀性.     

AlCoCrFeNi高熵合金的高温氧化性能

测定AlCoCrFeNi高熵合金高温氧化后的氧化动力学曲线，采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等分析合金氧化层的物相、形貌、结构和成分，利用硬度计测定不同温度下氧化产物的硬度，从热力学和动力学角度深入分析AlCoCrFeNi高熵合金的氧化机理.结果表明：AlCoCrFeNi高熵合金在800～1 000℃下具有较好的抗氧化性能，高于1 000℃时合金退化较为明显；AlCoCrFeNi高熵合金800℃氧化时Al与O元素亲和力最大，并且高熵合金中Al原子扩散速率最大，Al率先在合金表面形成连续的Al₂O₃膜，随着温度的升高，其他原子也扩散至表面发生氧化反应，合金表面出现Cr₂O₃和尖晶石等，氧化物逐渐长大，1 100℃时长大的尖晶石易从合金表面脱落；随着氧化温度的升高，AlCoCrFeNi高熵合金的显微硬度逐渐升高.