非平衡凝固Fe-Ni包晶合金的δ／γ相变

以包晶点合金Fe-4.33%Ni(原子分数)为研究对象,详细描述了不同熔体初始过冷度(?T)下合金的快速凝固过程以及凝固组织的δ/γ相变过程.以此为基础,结合相变动力学TTT(temperature-time-transformation)曲线,系统探讨了?T同过冷Fe-Ni包晶合金凝固组织中δ/γ相变间的物理联系.结果表明,初始过冷度的变化不仅会使δ/γ相变的路径发生变化,而且会使不同相变机制控制下的δ/γ相变的体积分数发生变化.     

非平衡凝固 Fe-Ni 包晶合金的δ/γ相变

以包晶点合金 Fe-4.33%Ni(原子分数)为研究对象,详细描述了不同熔体初始过冷度(△T)下合金的快速凝固过程以及凝固组织的δ/γ相变过程.以此为基础,结合相变动力学TTT(temperature-time-transformation)曲线,系统探讨了△T同过冷 Fe-Ni 包晶合金凝固组织中δ/γ相变间的物理联系.结果表明,初始过冷度的变化不仅会使δ/γ相变的路径发生变化,而且会使不同相变机制控制下的δ/γ相变的体积分数发生变化.     

冷却速率对奥氏体不锈钢凝固过程影响的原位观察

通过采用激光共聚焦扫描显微镜对AISI304奥氏体不锈钢的凝固过程进行了原位动态观察研究.发现当冷却速率为0.05℃.s-1时,奥氏体不锈钢以胞状晶方式凝固,其凝固模式为FA模式,即δ铁素体相先从液相中形核并长大,γ相在1 448.9℃时通过与液相发生包晶反应（L＋δ→γ）在δ铁素体相界形成,当温度降到1 431.3℃时液相消失,δ铁素体相通过固态相变转变为γ相,富Cr贫Ni的残留铁素体位于胞状晶之间.当冷却速率为3.0℃.s-1时,奥氏体不锈钢以枝晶方式生长,冷却到1346.4℃时包晶反应在液相与δ铁素体相界之间进行,其残留铁素体位于枝晶干,与冷却速率为0.05℃.s-1时相比,其残留铁素体的数量增多,残留铁素体富Cr贫Ni的程度减轻.     

含合金元素γ-Fe晶胞价电子结构及其对相变过程的影响

利用固体与分子经验电子理论,对奥氏体中含合金元素γ-Fe晶胞的价电子结构进行了计算分析.结果表明,合金元素溶入γ-Fe晶胞后,其价电子结构发生了较大变化,Fe原子杂化态向较高杂阶迁移,其相结构因子均有不同程度的增加.同时晶胞内形成了由强键组成的八面体结构,阻碍了原子的移动,使得γ-Fe晶胞在相变过程中产生"类拖曳效应",提高过冷奥氏体的稳定性,亦会延缓马氏体相变的进程.     

考虑包晶反应的包晶层片共生生长模型

在共晶生长Jackson-Hunt模型和Boettinger对包晶共生生长分析的基础上, 对包晶层片共生生长过程中的溶质场进行了求解. 在对Fe-Ni包晶合金共生生长的计算中发现, 共生生长界面过冷度DT随层片间距l变化曲线的斜率dDT/dl在很大的层片间距范围内都接近零, 此时共生生长是可以进行的, 这为目前得到的共生生长不满足形态稳定性的假设之间的矛盾提供了解释. 此外, 由于包晶共生生长过程中包晶反应很难进行完全, 包晶相变很难达到完全平衡状 态, 所以将包晶反应不完全性引入到包晶共生生长模型中, 发现包晶反应完成完全平衡状态的60%~80%时计算结果与Fe-Ni合金共生生长的实验结果吻合很好.     

过冷度影响海水结冰形状与速度的相场模拟

为了研究船舶结构结冰的微观机理,进行了模拟计算.基于Wheeler相场模型,使用有限差分法,对不同过冷度下海水凝固形状进行模拟.在模拟过程中,将海水视为盐和纯水的二元混合物,通过设置冰物理参数和引入晶核方式保证了冰晶生长的真实性.计算时,设置4个晶核模拟冰晶生长,讨论不同过冷度对冰晶生长的影响.结果表明:冰晶生长速度随过冷度增加而增加,且与过冷度变化呈线性关系.当无量纲过冷度小于0.85时,枝晶仅有少量分枝,且枝干较细.当无量纲过冷度大于0.85时,冰晶出现二级以上的多级分枝,且枝干明显变粗.当无量纲过冷度达到1.0时,分枝受到主枝挤压而减少,晶核之间最终被填满.     

相场法模拟冰晶生长的参数优化

水溶液冻结过程生成的冰晶是低温保存中造成细胞损伤的主要原因.研究如何降低冰晶形成和生长过程对细胞伤害的方法,是低温生物研究的重要课题.本文采用国内外描述相变微观结构的相场模型,将体系视为水和溶质二元系统,研究了界面厚度尺度、各向异性强度和过冷度对结晶过程冰晶生长的影响.结果表明:界面厚度影响模拟结果,为了获得可靠的计算结果,界面厚度参数取值为3.00dx;各向异性系数大小对冰晶形貌有很大影响,取值越大,冰晶的二次分枝越发达,且尖端速度波动的幅值越大,各向异性系数取值范围0.010~0.025;过冷度明显影响冰晶的生长和形貌,过冷度大,冰晶生长速度加快,二次分枝发达,形貌变化较大,固相率也随之变大.参数优化结果为:界面厚度尺度等于3.00dx,各向异性系数等于0.023,过冷度等于20K的模拟结果与低温显微镜下观察到的冰晶生长形貌试验结果相吻合.     

合金元素和工艺参数对热轧TRIP钢动态相变的影响

利用Gleeble热模拟试验机进行单轴压缩试验,研究了C-Mn-Si TRIP钢和C-Mn-Al-Si TRIP钢过冷奥氏体形变过程的组织演变,分析了合金元素和工艺参数对过冷奥氏体动态相变的影响.与等温相变相比,C-Mn-Si钢和C-MnAl-Si钢动态相变动力学明显加快.与C-Mn-Si钢相比,用质量分数约1%的Al替代Si后,C-Mn-Al-Si钢的A3温度明显提高,在相同变形工艺条件下C-Mn-Al-Si钢过冷奥氏体动态相变较易发生,而C-Mn-Si钢动态相变得到的铁素体晶粒比较细小.减小动态相变前奥氏体晶粒尺寸,有利于过冷奥氏体动态相变的进行.提高过冷奥氏体形变时的变形温度或应变速率均对动态相变产生一定的阻碍作用,但影响不显著.     

奥氏体化温度对P20B钢淬透性的影响行为

采用DIL805A型相变仪,测定含硼P20B钢在850～1 000℃的奥氏体化条件下的过冷奥氏体在640～720℃等温时的C曲线;结合.850～1 000℃奥氏体化条件下晶粒度的测定和第二相分析,研究硼对P20B钢淬透性的影响行为.结果表明:在850～920℃的温度范围内,随着奥氏体化温度的升高,晶粒略有长大,固溶硼含...     

变形速率对2205双相不锈钢形变诱导相变的影响

通过单道次压缩热模拟试验,研究了2205双相不锈钢在热变形过程中组织组成相奥氏体相(γ)和铁素体相(δ)所占比例的变化情况.分析得到:2205双相不锈钢在热变形过程中存在奥氏体相和铁素体相之间的相互转变,且热变形过程中发生的两相之间的相互转变也是2205双相不锈钢热变形过程中的一种动态软化机制.变形速率对2205双相不锈钢热变形过程中发生的相转变的影响规律为:变形速率很小时,δ→γ的转变占较大比重;随着变形速率的升高,γ→δ所占比例增加.     

微合金钢初始凝固中奥氏体开始长大的温度

通过共聚焦激光显微镜对P510L钢的初始凝固过程进行了原位动态观察以考察δ相生成、包晶反应以及γ相的形成过程,并探索奥氏体开始长大温度.研究结果表明:1)冷却速度为25℃/s时P510L钢的冷却模式为首先从液相中析出δ铁素体,然后在液相与δ铁素体相之间发生包晶反应(L+δ→γ),进入三相共存区,液相消失后剩余的δ相通过固态扩散转变为γ相;2)在初始凝固过程中,奥氏体先进行一部分吞并、长大,然后才实现过剩δ铁素体向奥氏体的同素异构转变,最后实现完全奥氏体化;3)通过原位动态观察,探索了一种较为准确的确定原始奥氏体开始长大温度的实验方法,提高了奥氏体晶粒预测模型的准确性.     

Ge含量对Fe—24%Mn合金γ→ε马氏体转变的影响

通过X射线衍射（XRD）、拉伸性能的测定,分析了Ge对Fe-24%Mn形状记忆合金γ相点阵参数和马氏体转变的影响。发现随着Ge含量的上升,Fe-24%Mn合金γ相点阵参数增大,Fe-24%Mn合金的γ→ε马氏体相变有明显抑制作用,γ奥氏体相趋于稳定,合金的拉抻强度和屈服强度逐步降低,塑性上升。尽管Ge与Si具有相同的外层电子结构,且原子半径都比Fe小,但两者对奥氏体的点阵参数影响完全相反,Si降低γ相点阵参数能促进γ→ε马氏体相变,Ge增加γ相的点阵参数却抑制相变。     

Peritectic solidification under high undercooling conditions

The solidification characteristics of highly undercooled Cu-7.77%Co peritectic alloy has been examined by glass fluxing technique. The obtained undercoolings vary from 93 to 203 K(0.14 TL). It is found that the α(Co) phase always nucleates and grows preferentially, which is followed by peritectic transformation. This means that the peritectic phase cannot form directly, even though the alloy melt is undercooled to a temperature far below its peritectic point. The maximum recalescence temperature measured experimentally decreases as undercooling increases , which is lower than the thermodynamic calculation result owing to the actual non-adia-batic nature of recalescence process. The dendritic fragmentation of primary α(Co) phase induced by high undercooling is found to enhance the completion of peritectic transformation. In addition, the LKT/BCT dendrite growth model is modified in order to make it applicable to those binary alloy systems with seriously curved liquidus and solidus lines. The dendrite growth velocities of primary α(Co) phase are subsequently calculated as a function of undercooling on the basis of this model.     

基板晶体学特征对镀层相结构及抗粉化性能的影响

为了改善合金化镀锌板镀层的抗粉化性能，研究了基板晶体学特征对合金化镀层相结构及抗粉化性能的影响.结果表明:γ 织构增加基板成型性的同时抑制镀层内裂纹源的萌生;板面织构(111)-(113)-(313)//RP (轧面)在镀锌过程中，抑制ζ相的生成，促进δ相的生成;板面织构(001)-(101) //RP促进ζ相的生成.在合金化退火过程中镀锌板ζ相转变为δ相，最后变为Γ相，导致镀层内产生不同相结构，进而影响镀层的抗粉化性能和与基板之间的黏附力.此外，增加基板上113〈110〉体积分数与111〈110〉体积分数的比值，更有利于镀层内非基面织构的生成，增加合金化镀层的塑性.另外，基板表面的大、小角度晶界的体积分数也是影响镀层相结构的主要因素.     

Formation of ζ phase in Cu-Ge peritectic alloys

Rapid growth behavior of ζ phase has been investigated in the undercooling experiments of Cu-14%Ge, Cu-15%Ge, Cu-18.5%Ge and Cu-22%Ge alloys. Alloys of the four compositions obtain the maximum undercoolings of 202 K（0.17TL）, 245 K（0.20TL）, 223 K（0.20TL） and 176 K（0.17TL）, respectively. As the content of Ge increases, the microstructural transition of ＂a（Cu） dendrite ＋ ζ＂ peritectic phase → ζ＂ peritectic phase →, ζ dendrite ＋ （ε＋ζ） eutectic＂ takes place in the alloy at small undercooling, while the microstructural transition of ＂fragmented α （Cu）dendrite ＋ ζ peritectic phase →, ζ peritectic phase →ζ dendrite ＋ ε phase＂ happens in the alloy at large undercooling. EDS analysis of the Ge content in peritectic phase indicates that undercooling enlarges the solid solubility of ζ rdendrite, which leads to a decrease in the Ge content in ζ phase as undercooling increases. In the Cu-18.5%Ge alloy composed of ζ peritectic phase, the Ge content in ζ phase increases when undercooling increases, which is due to the restraint of the Ge enrichment on the grain boundaries by high undercooling effect.     

中锰钢两相区退火奥氏体逆转变的数值分析

根据中锰钢热轧组织结构确立两相区奥氏体化的几何模型和初始条件,利用DICTRA动力学分析软件对中锰钢马氏体基体奥氏体化过程进行计算分析。在奥氏体化初期的形核过程中,马氏体中过饱和的碳锰元素从铁素体迅速转移到奥氏体并在相界面奥氏体一侧聚集。后续的相变过程中,碳在奥氏体中快速均化,但锰在相界面奥氏体一侧的聚集加剧。相变初期奥氏体界面推移速度比中后期高出若干个数量级,但随时间推移迅速衰减。相变初期相界面推移是碳扩散主导,相变后期界面推移受到锰在奥氏体中扩散速度制约。温度升高可显著提高相界面推移速度。达到相同数量奥氏体的情况下,低温长时退火有利于锰从铁素体向奥氏体转移并提高其在奥氏体中的富集度,从而提高奥氏体的稳定性。     

K_xNa_（1－x）Cl复合基质晶体生长

运用相变动力学和相变热力学的基本原理，分析、讨论复合基质晶体生长的难易程度、生产界面与组分过冷的关系等问题，给出了ＫｘＮａ１－ｘＣｌ复合基质晶体生长的研究结果．     

预处理组织对低碳钢IQ&P工艺下组织及性能影响

采用γ单相区和γ+α双相区轧制并淬火工艺以及双相区再加热-淬火-碳配分( IQ&P)工艺,研究预处理组织对低碳钢室温状态多相组织特征及力学性能的影响规律. 实验用低碳钢经两种工艺轧制并淬火处理,获得马氏体和马氏体+铁素体的预处理组织,再经双相区IQ&P工艺处理后均获得多相组织. 马氏体预处理钢的室温组织由板条状亚温铁素体、块状回火马氏体以及一定比例的针状未回火马氏体和8. 2%的针状残余奥氏体组成;马氏体+铁素体预处理钢由板条状亚温铁素体、块状和针状未回火马氏体以及14. 3%的短针状或块状残余奥氏体组成. 在相同的双相区IQ&P工艺参数下,预处理组织为马氏体的钢抗拉强度为770 MPa,伸长率为28%,其强塑积为21560 MPa·%;而预处理组织为马氏体+铁素体的钢抗拉强度为834 MPa,伸长率增大到36. 2%,强塑积达到30190 MPa·%,获得强度与塑性的优良结合.