多组元铁基非晶复合材料的力学性能研究

采用真空感应水冷铜坩埚磁悬浮熔炼以及负压铜模吸铸法制备了Fe-15Mn-5Si-10Cr-xC(x=0.6~1.0)铁基非晶合金复合材料,由C元素含量变化调控合金的热力学参数,分析其组织和室温力学行为变化.结果表明:随着C含量的增加,合金的原子尺寸差δ增大,混合熵ΔS_mix提高,混合焓ΔH_mix降低.合金铸态组织由非晶相和过冷γ-Fe奥氏体相组成,在压应力加载过程中发生马氏体相变并表现出显著的加工硬化.Fe-15Mn-5Si-10Cr-0.9C合金的ΔS_mix和ΔH_mix分别为1.13 RJ·mol^－1·K^－1和－19.6 kJ·mol^－1,其综合力学性能优异,屈服强度、断裂强度和塑性应变分别为1 300、2 378 MPa和17.2%.     

均匀化处理对Fe基中熵合金组织及力学性能影响

采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼-铜模负压吸铸法制备了(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_98.5Y_1.5(Y=Cu、Ag)、(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金. 通过建立均匀化动力学方程,研究了均匀化温度和时间对力学性能的影响.对(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_98.5Y_1.5(Y=Cu、Ag)、(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金分别在873、973、1 073、1 173、1 273 K进行6 h均匀化处理,研究其组织结构和压缩性能的关系.结果表明:通过施加均匀化处理使合金元素均匀分布、偏析显著减少,1 173 K均匀化处理后合金具有好的相稳定性,仍为fcc结构.在1 173 K时,(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金的压缩力学性能最优,其抗压强度及塑性应变分别为3 992.4 MPa和35.75%,且实验结果与均匀化扩散动力学方程计算预测相符.     

Fe对Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)非晶形成能力及力学性能的影响

为了进一步提高锆基大块非晶合金的玻璃形成能力及力学性能,采用铜模吹铸法制备了(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)100-XFeX(X=1,5,10)系列合金,通过X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)以及压缩实验和SEM进行材料分析。研究表明:微量Fe有助于改善非晶合金在压缩变形时剪切带内的应力分布,提高材料的综合性能,当Fe添加量为1%时,塑性应变εp达到5.9%,强度达到1.89GPa,同时,随着Fe添加量的增加,过冷温度区间△Tx减小,热稳定性减小,非晶形成能力降低。     

纯金属Al热型连铸凝固过程数值模拟

采用交替显式直接差分法建立了热型连铸凝固过程温度场模拟的差分数值方法，并研究了不同工艺参数对温度场分布的影响．模拟结果表明，采用交替显示差分格式建立差分方程进行热型连铸过程温度场模拟计算，计算过程简单，所得计算结果严格收敛，说明交替显示差分格式建立差分方程的合理性，是一种较好的建立差分方程的方法．连铸速度对纯金属Al凝固时固液界面的位置影响较大，随连铸速度增大，液固界面位置从型内向型外移动，与实验结果一致，说明采用计算机模拟技术是可行的．     

微量元素Sb，Te在ZA27合金中的作用

研究了微量元素Ｓｂ，Ｔｅ在ＺＡ２７合金中的作用。结果表明，单纯加入Ｓｂ或Ｔｅ时，均能提高ＺＡ２７合金的抗拉强度值，但塑性指标下降；Ｓｂ，Ｔｅ复合加入时，ＺＡ２７合金显示出了良好的综合性能指标，尤其是延伸率可大幅度提高，远远超过ＡＳＴＭ６６９－８２标准．Ｓｂ和Ｔｅ的作用主要是因为强成分过冷效应使得ＺＡ２７的凝固温度区间缩小，形成细小的花瓣状而不是树枝状初生晶，及减少或消除显微缩松，提高了ＺＡ２７合金的致密度．经Ｓｂ，Ｔｅ复合变质的ＺＡ２７合金，其抗拉强度σ＿ｂ最高可达４３８．１ＭＰａ，延伸率δ最高可达１７．３％．     

SiCp/ZL201 复合材料的力学性能

研究了ＳｉＣｐ粒子尺寸、质量分数及热处理工艺对铸造ＳｉＣｐ／ＺＬ２０１复合材料的室温和高温力学性能的影响．随ＳｉＣ粒子质量分数的提高和粒子尺寸的增大，复合材料的室温抗拉强度呈下降趋势．随温度升高，基体合金的抗拉强度急剧下降，而复合材料的抗拉强度则下降较小．当温度大于２４０℃时复合材料的抗拉强度高于基体合金，这表明ＳｉＣ粒子的加入提高了基体合金的高温抗拉强度．     

机械搅拌对ZA27合金组织的影响

研究了机械搅拌对ＺＡ２７合金组织的影响，同时给出了温度与固相率的对应值．结果表明，在机械搅拌下，ＺＡ２７合金的凝固组织为等轴晶或玫瑰状聚集体，由枝晶残体和棒状与球状粒子组成，且随着温度的降低，初生相逐渐球状化和分散化；初生晶非树状化是由于枝晶臂颈缩折断，合并生长所致；机械搅拌加剧了晶臂颈缩，促进了颈缩折断；固相间存在着合并生长     

Cu基块状非晶合金微观结构的特点及组织演化

采用水冷铜坩埚-铜模吸铸法成功制备了底部直径10 mm、长度80 mm的Cu50Zr42Al8圆锥形块体非晶试样.利用X射线衍射,光学显微镜和SEM、TEM等测试手段对圆锥形试样轴向和径向微观结构的特点和微观组织的演变进行了研究.结果表明,由于冷却速率的不同,圆锥形试样的显微组织由表面非晶区、中心等轴晶区及介于两区之间的过渡区组成.过渡区由非晶和晶体相组成,晶体的尺寸和体积分数由表面向中心逐渐增加,具有梯度变化的特征.     

MgZnCa合金的组织结构和力学性能分析

通过铜模吸铸法制备直径为3mm的Mg-Zn-Ca三元共晶合金,按成分比例配制的合金分别为Mg72Zn15Ca13、Mg62Zn36Ca2、Mg14Zn22Ca64和Mg26Zn48Ca26.利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、微机控制电子式万能试验机和扫描电子显微镜(SEM)对MgZnCa合金的组织结构、力学性能和断口形貌进行研究.结果表明:Mg72Zn15Ca13、Mg14Zn22Ca64和Mg26Zn48Ca26合金形成非晶相和晶体相共存的复合材料,Mg62Zn36Ca2形成纯晶体;其中强度最高、塑性最好的是Mg14Zn22Ca64,其强度和塑性应变分别为548MPa和0.9%;对于该合金系,强度随结晶度降低而升高;压缩断口形貌显示,Mg72Zn15Ca13、Mg62Zn36Ca2、Mg14Zn22Ca64和Mg26Zn48Ca26合金均为脆性断裂.