热处理对磁控溅射制备氧化铬涂层的结构及力学性能的影响

本文采用射频反应磁控溅射技术制备氧化铬涂层并在不同温度及不同的保温时间内进行热处理,通过X射线衍射、纳米压痕、摩擦磨损测试仪等研究温度及保温时间对涂层结构、表面形貌、硬度、弹性模量、耐磨性及涂层与基体间的结合力进行研究.研究表明低于其晶化温度(400℃)进行退火对其结构影响不大,其力学性能没有明显提高,而在高于其晶化温度(500℃)进行退火,其结构变化比较明显,同时其力学性能显著提高,其硬度从初始态的12.3 GPa提高到26GPa,相同试验条件下的磨损量也显著降低,从初始态的1.1×10-3 mm3降低到1×10-5 mm3.涂层与基体之间的结合力随着退火温度的提高、保温时间的延长有明显的改善.保温时间对其结构影响不大,但对其表面形貌有一定的影响,在低于晶化温度延长保温时间表面平均粗糙度降低,而高于晶化温度延长保温时间表面平均粗糙度增加.     

显微组织对TiAl合金热腐蚀行为的影响

研究了均匀化和铸态TiAl合金在(Na,K)2SO4混合熔盐中的热腐蚀行为,讨论了α2相在均匀化和铸态TiAl合金热腐蚀中的作用机理.结果表明:含少量α2相的均匀化TiAl合金呈现良好的抗热腐蚀行为,腐蚀产物中的富Al2O3相成层状分布,在腐蚀产物/基体界面形成连续的富Ti硫化物; 而含有大量层状组织的铸态TiAl合金则遭受严重的热腐蚀,在腐蚀初期,α2 γ构成的层状组织优先腐蚀,铸态TiAl合金的腐蚀层主要由富Ti的氧化物和硫化物组成,形成的混合膜黏附性差,较易剥落.     

TiNi形状记忆合金的氢致滞后断裂

用单边缺口拉伸试样研究了TiNi形状记忆合金在恒载荷下动态充氢时的滞后断裂过程，以及原子氢、氢致马氏体和氢化物在氢致滞后断裂中所起的作用，结果表明，TiNi合金能发生氢致滞后断裂，归一化门槛应力强度因子随总氢浓度对数的增加而线性下降，即KIH/KIC=2.01-0.25lnCT。在恒载荷动态充氢时氢化物含量不断升高，材料的断裂韧性不断下降，这是氢致滞后断裂的主要原因；而原子氢和氢致马氏体在氢致滞后断裂中所起的作用则极小。     

STRESS CORROSION CRACKING OF 304L STAINLESS STEEL IN WATER AT 288℃

敏化的304L不锈钢紧凑拉伸试样在288℃的含氧循环水中发生应力腐蚀(SCC)后，沿试样横截面将裂纹尖端区制成透射电镜(TEM)试样，用高分辨分析型TEM观察裂尖，测量微区成分．结果表明，在不连续的SCC裂纹周围及裂尖前方存在几百纳米宽的氧化物区，成分为Cr2O3，Fe3O4或其混合物．在氧化物中存在大量的纳米级浅裂纹，在裂尖应力集中作用下，氧化物中首先形成不连续的微裂纹，它们长大并和主裂纹连接就导致SCC裂纹的不连续形核及扩展．     

凝汽器铜管腐蚀裂纹产生的原因分析及应对措施

对内壁出现裂纹状损伤的凝汽器黄铜管进行了成分分析、力学性能、残余应力及织构测试,用金相显微镜和扫描电镜进行了观察及能谱分析,并用该黄铜管在实验室中进行了各种模拟试验(应力腐蚀、疲劳和腐蚀疲劳).结果表明,凝汽器黄铜管内壁呈现束状腐蚀带,腐蚀带的方向与黄铜管轴向约成45°,且束状腐蚀带多出现在黄铜管服役状态的下侧.清除腐蚀产物后,腐蚀区底部形貌类似于应力腐蚀的解理断口,但并无解理断口的撕裂岭或河流状花样等特征,而是沿着某些特定晶面的腐蚀,是位错滑移-膜破裂-阳极溶解造成的腐蚀,它们是由于低应力腐蚀疲劳引起的,与一般概念上的应力腐蚀或腐蚀疲劳不同.由于服役管内壁存在一定的拉伸残余应力,它和波动的工作应力叠加,导致保护膜破裂,引起服役过程中黄铜管内壁沿最大剪切应力方向的腐蚀.这是低应力下的位错滑移-膜破裂-阳极溶解的特征,如果应力较高,则是通常意义上的腐蚀破裂或应力腐蚀,这时的裂纹一般与拉应力的方向垂直.由此推断,黄铜管在服役过程中受到较低幅度的交变应力,不足以导致常规意义上的腐蚀疲劳,却足以导致位错的滑移,从而导致保护膜破裂,引起沿特定晶面的腐蚀.束状腐蚀带出现在黄铜管管壁下侧,可能是黄铜管底部沉淀物造成闭塞电池效应,再加微生物腐蚀导致的. 在低的外应力下,在3.5%NaCl水溶液(含少量NH+4)中进行了模拟腐蚀疲劳实验,得到了与管轴向成一定角度的束状腐蚀疲劳区.     

放电等离子烧结WC/Fe复合材料摩擦磨损性能

采用放电等离子烧结技术制备了WC质量分数为40%的WC/Fe复合材料,研究了不同烧结温度条件下WC/Fe复合材料的致密度、组织、硬度及干摩擦磨损性能。利用SEM和XRD分析了不同烧结温度条件下存在的物相;采用销-盘摩擦磨损试验机(盘试样选用~80μm的Al2O3砂纸,滑动距离约为950m)测量了马氏体耐磨钢和WC/Fe复合材料在不同载荷下相对磨损率;用SEM观察磨损形貌,确定WC/Fe复合材料的磨损机制。结果表明:烧结温度为1080℃时,WC/Fe复合材料实现完全致密,WC陶瓷颗粒均匀分布在基体中并与基体界面结合良好;随着WC/Fe复合材料完全致密化,其硬度及耐磨性能逐渐提高;WC/Fe复合材料的耐磨性能远优于马氏体耐磨钢。WC/Fe复合材料磨损机制主要为氧化磨损和磨粒磨损。在低载荷条件下,颗粒脱离基体造成氧化膜破裂,促使材料表面受损;较高载荷条件下,WC陶瓷颗粒破碎加速氧化膜破裂,加快了材料的磨损。     

利用反应烧结法制备多孔碳化物陶瓷

利用反应烧结的方法,通过甲烷碳化还原三种过渡金属氧化物(Cr₂O₃、TiO₂和WO₃)压坯,制备了其相应的多孔形态的碳化物(Cr₃C₂、TiC和WC)陶瓷.通过扫描电子显微镜观察检测,对反应烧结产物的表面和截面形貌进行了分析,并对这三种过渡金属碳化物的孔隙结构进行了初步的表征.通过物相分析研究了反应烧结的动力学过程,发现利用含体积分数10%甲烷的混合气体碳化还原制备多孔TiC和WC陶瓷的起始温度分别为1200℃和1000℃,低于这两个温度时发生其他相变,有其他中间产物生成.利用反应烧结的方法制备多孔Cr₃C₂陶瓷时,反应烧结温度越高,碳化铬陶瓷的骨架和孔隙平均尺寸越大.      

恒应力下BaTiO3单晶压痕裂纹的滞后扩展和畴变

原位研究了残余应力和外加应力导致BaTiO3单晶压痕裂纹在湿空气和水中的滞后扩展及畴变．结果表明;很小的外应力就可使压痕裂纹扩展,裂尖的应力场强度因子KI=0．242σ√c＋0．0117d√YP／c^3／2．残余应力能使卸载压痕裂纹在湿空气和水中滞后扩展并使裂纹所围的畴变区增大．在水中外加恒应力,经过一定时间后畴变区先增大,然后才导致裂纹滞后扩展．     

Fe3Al氢致开裂和应力腐蚀的TEM原位观察

利用恒位移加载台，在ＴＥＭ中原位观察了Ｆｅ３Ａｌ薄膜试样充氢和应力腐蚀前后裂尖位错组态的变化，以及位错对裂纹形核的影响。结果表明，氢能促进裂尖发射位错，促进位错的增殖和运动，并使无位错区增大，当位错发射，运动发展到临界状态时，就会导致氢致裂纹的形核与的扩展。对氢促进位错发射，增殖和运动的原因进行了探讨。     

温度对X65管线钢CO2腐蚀产物膜结构和力学性能的影响

利用SEM、XRD、能谱仪对不同温度下形成的腐蚀产物膜的形貌、厚度、结构和成分进行分析,利用纳米压痕仪测量腐蚀产物膜的硬度和弹性模量.结果表明,温度对腐蚀产物膜的表面形貌没有明显影响.在65℃到90℃温度范围内,温度对腐蚀产物膜的晶粒尺寸影响不大;115℃时,膜表面的晶粒尺寸不均匀,差别较大.温度对腐蚀产物膜的厚度影响较大,在65℃到115℃温度范围内,随着温度的升高,腐蚀产物膜的厚度降低;温度对腐蚀产物膜的表面成分影响不大,不同温度下膜的表面成分均为(Fe,Ca)CO3复盐;在65℃到90℃温度范围内,随着温度的升高,腐蚀产物膜的硬度和弹性模量降低,在90℃时出现最低值,温度升高至115℃,膜的硬度和模量又明显升高.