分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《腐蚀科学与防护技术》
摘要： 采用全浸失重实验、电化学实验对实验室炼制的Cu-Sb-Mo低合金钢，对比钢304不锈钢和Q235B钢的耐硫酸、盐酸腐蚀性能进行评估。并且使用电化学阻抗谱(EIS)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了试制钢在硫酸、盐酸中的耐蚀机理。结果表明：合金元素Cu，Sb和Mo的添加，可以同时抑制金属的阳极溶解反应和阴极析氢反应，降低腐蚀电流密度，增大金属的电荷转移电阻。合金元素的添加在金属表面形成了对应的氧化物、硫化物，它们在腐蚀介质中的稳定性比钢基体更高，从而抑制钢基体的进一步腐蚀。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要： 结合先进电子显微术和纳米压痕分析,对低活化马氏体CLAM钢的辐照行为进行了研究。在室温下对CLAM钢进行了单一注D+、单一注He+以及先注D+后注He+三种方式的离子辐照。纳米压痕硬度结果显示,离子辐照后的CLAM钢均产生了明显的硬化。通过对纳米压痕硬度曲线的拟合,得到各离子辐照后的硬化率。结果表明,注D+的辐照硬化程度最低,而注He+与D+、He+共同辐照的硬化程度均很明显。微观结构分析表明,沿离子注入深度方向,辐照缺陷密度逐渐增加然后减少;在注入深度峰值附近,产生了数密度较多的缺陷。对于单独注入He+离子以及先注D+后注入He+的CLAM钢,都产生了大量细小弥散的He泡,并且由于离子协同效应后者出现深度较浅的泡;单独注入D+的CLAM钢,并没有出现泡。注He+样品中既有位错环也有He泡,硬化效应比只有位错环的注D+样品明显;而先注D+后注He+的样品,由于注D+产生的缺陷在后续注He+时会有一定的回复,硬化效果不是注D+和注He+的简单叠加,体现出协同效应。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要： 采用TMCP工艺获得了5种不同贝氏体体积分数的铁素体/贝氏体(F/B)多相钢。通过纵向力学性能分析,并结合修正C-J分析方法研究了以F/B多相组织为特征的大变形管线钢的应变硬化行为,获得了F/B多相钢中贝氏体体积分数与应力比、屈强比的关系,并通过修正C-J分析对此现象的机理进行了合理的阐释。结果表明,大变形管线钢的弹性形变阶段主要对应修正C-J分析中的第I阶段,塑性形变阶段包括修正C-J分析第II和第III阶段,屈服点(应变0.5%)附近阶段可跨越第I和第II阶段。F/B多相钢中各阶段的应变硬化能力存在显著差异,并且其应变硬化行为呈现出与贝氏体体积分数相关的特性。通过适宜的组织调控可以实现管线钢强度和塑性的最佳匹配。应力比Rt1.5/Rt0.5适宜用于表征管材屈服点附近的应变硬化能力,应力比Rt2/Rt1、Rt5/Rt1均适宜用于表征X70级管线钢塑性阶段应变硬化能力,Rt2/Rt1较适宜用于表征X80级管线钢塑性阶段应变硬化能力。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 利用OM, SEM和裂纹扩展速率测试等手段分析了GH4740H, GH4738, GH3625 和690 合金不同均匀化程度下的组织特征以及这些组织状态的热变形行为, 系统研究了合金均匀化工艺因素与再结晶的关联规律. 研究结果表明, 合金均匀化需要兼顾枝晶偏析消除带来的热塑性改善以及晶粒长大和氧化加剧所导致的后续热变形时的塑性下降; 合金未完全均匀化留下的残留枝晶间区域提供了再结晶形核位置, 提高再结晶形核率. 在相同热变形条件下, 有残留枝晶组织的试样再结晶程度明显高于完全均匀化、无枝晶组织的试样. 为此提出基于部分均匀化制度的高温合金均匀化开坯控制方法具有合理性.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 采用乙炔真空渗碳方式对服役6 a 的乙烯裂解炉管合金Cr35Ni45Nb进行了加速渗碳处理, 并利用SEM, XRD及定量电子探针等手段对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为及相演化机理进行系统研究. 结果表明, 炉管内表面形成了较厚的Cr2O3/SiO2复合氧化层. 复合氧化层表现出良好的抗腐蚀能力, 是阻止C渗入炉管内部的有效障碍. 材料的抗渗碳能力主要取决于表层Cr2O3的连续性、致密性和亚表层SiO2的稳定性. 在低氧分压且具有还原性的气氛中, 表层的Cr2O3层逐渐碳化为Cr3C2, 并且Cr3C2逐渐剥离和脱落, 使得保护性Cr2O3膜的抗渗碳能力逐渐减弱甚至消失. 亚表层的SiO2虽具有优良的热力学稳定性, 但Si 较低的活度使得SiO2层不够连续, 仍有部分C从氧化层空隙间渗入. 当移除该复合氧化层或者渗碳时间足够长使得复合氧化层抗渗碳能力急剧减弱时, 炉管材料内部由于发生严重的内部渗碳使得组织结构发生了显著变化: 枝晶间碳化物严重合并和粗化, 并原位发生由M23C6到M7C3的转变, 同时在碳化物内部析出类似于离异共析状的蠕虫状g 相. 距表面越近, C活度越高, 导致在约0.5 mm深的范围内发生以大量石墨析出为特征的金属尘化现象. 碳化物的严重合并粗化以及金属尘化现象会造成炉管组织的严重弱化、宏观裂纹的产生以及炉管服役寿命的降低.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 利用FEG-SEM, TEM, AES和EDS分析技术以及物理化学相分析等方法, 系统地研究了微量元素Hf 在镍基粉末高温合金中的作用. 结果表明: Hf以固溶态分布在枝晶间γ固溶体内, 有助于减少原始粉末颗粒边界组织. Hf促进γ′相形态失稳, 导致大尺寸立方状γ′相发生分裂, 更快地进入γ′相低能稳定的择优形态. Hf 主要分布在γ′相和MC型碳化物中, 改变γ′相和MC型碳化物及γ固溶体相间合金元素的再分配, 有利于消除合金的缺口敏感性, 改善合金综合力学性能.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 利用OM, EPMA, SEM, EDS, TEM等研究了固溶温度对S32760 双相不锈钢热轧板显微组织的影响及合金元素的分布特征, 并通过电化学工作站测定了材料的耐点蚀性能. 结果表明, S32760 双相不锈钢在1080 ℃以上高温固溶过程中, N元素从g 相扩散转移至d 相中. 若固溶后缓慢冷却, 则N原子又重新迁移回g 相中; 如果固溶后水冷, 则N原子来不及扩散,于d 相中原位弥散析出Cr2N颗粒. Cr2N颗粒的数量由淬火前的固溶温度决定, 温度越高数量越多. 当固溶温度从1100 ℃升至1300 ℃时, d 相中N的固溶度快速上升, 其显微硬度由281 HV提高至345 HV; 而g 相由于相比例降低也使得N的浓度间接上升, 显微硬度由290 HV升至314 HV. 同时, 由于实验钢中含有W, S32760 双相不锈钢热轧板在1040 ℃以下热处理有s相析出, 因此其固溶水冷温度区间较窄, 最佳固溶温度为1060 ℃. 此温度保温60 min 后水冷, 试样中无析出物, Brinell 硬度为249 HBW, 点蚀电位为1068 mV, 维钝电流密度为1.48×10-4 A/cm2.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 运用EBSD技术观察HiB钢在大压下率冷轧条件下薄规格样品的二次再结晶行为, 从而研究薄规格样品二次再结晶难以发生的原因. 通过渗氮处理添加抑制剂使二次再结晶能顺利发生, 并研究渗氮量对薄规格样品二次再结晶的影响,以及{114}织构对黄铜与Goss 取向晶粒异常长大的影响. 结果表明, 在二次再结晶退火时, 相对于其它取向的晶粒, 两侧表层的{114}取向附近的晶粒具有明显的长大优势, 并向中心层生长, 如果样品表层抑制剂强度不足, 其容易长大到样品的中心层吞并掉二次再结晶的核心而不利于二次再结晶的发生, 经渗氮补充抑制剂后能有效抑制表层晶粒的长大,从而有利于二次再结晶的发生和磁性能的提高; 在二次再结晶初期, {114}取向附近的晶粒容易保留在发生异常长大的偏转Goss 取向晶粒和黄铜取向晶粒的中心处并形成岛晶而不利于它们的异常长大, 但该取向的晶粒对Goss 取向晶粒异常长大的影响较小.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 采用Fe-3%Si 电工钢铸坯中长轴平行于轧向的不同数量柱状晶进行了冷变形及再结晶退火, 采用EBSD分析技术对柱状晶织构的转变行为进行了研究. 结果表明, 原始柱状晶为立方取向的单柱状晶时, 大压下率一次冷轧及再结晶退火不利于立方织构的保留; 小压下率二次冷轧及再结晶退火会形成强立方织构, 该立方织构强烈阻碍Goss 晶粒的异常长大;原始柱状晶为立方和Goss 位向的双柱状晶时, 大压下率冷轧条件下, Goss 取向快速转向{111}而有效地保留了立方取向, Goss 和立方取向柱状晶之间的晶界没有强的交互作用; 原始柱状晶为多种位向的多柱状晶时, 柱状晶晶界能促进g 织构及减少立方织构, 有利于Goss 晶粒异常长大.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 通过临界退火、临界回火以及回火的多步热处理方式, 研究了低碳低合金钢的组织演变与力学性能. 结果表明, 临界退火后的组织为板条状的临界铁素体及贝氏体/马氏体的双相组织. 经临界回火后, 为临界铁素体、回火贝氏体/马氏体以及残余奥氏体的多相组织. 残余奥氏体呈粒状和条状, 分布在铁素体/贝氏体(马氏体)相界面及贝氏体/马氏体板条之间, 含量高达29%, 并在回火后保持稳定, 主要通过C, Mn, Ni 和Cu在逆转奥氏体中的富集来稳定. 临界退火及回火过程中, NbC在铁素体及贝氏体/马氏体中析出, 呈球状、椭圆形或不规则形状, 平均尺寸为10 nm; 富Cu 的析出相在临界回火及回火过程中形成, 呈球状分布于铁素体及残余奥氏体中, 尺寸在10~30 nm 之间. 通过残余奥氏体的应变诱导塑性(TRIP)效应及纳米析出相的析出强化作用, 实验钢具有优异的力学性能: 屈服强度高于700 MPa, 抗拉强度高于900 MPa, 均匀延伸率高于20%, 总延伸率高于30%.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 以作者前期提出的位错塞积模型为基础, 结合断裂强度与晶粒尺寸的关系, 建立了晶粒细化导致超细晶粒钢总伸长率降低的临界晶粒尺寸的计算模型. 以晶粒尺寸从10 mm减小到0.2 mm为例, 计算结果表明, 钢的总塑性伸长率随着晶粒尺寸的减小首先呈现增加的趋势, 但是当晶粒尺寸减小到大约2.5 mm后, 随着晶粒尺寸的减小, 钢的总伸长率不仅不再增加, 反而出现了显著的降低, 这一结果较好地吻合了近期超细晶粒材料研究的实验现象. 本工作的研究说明, 导致超细晶粒钢伸长率降低的主要机制在于当晶粒细化到一定程度后, 晶界对位错源开动的阻力增大, 由此导致的可动位错数目显著降低使得应变量显著减少.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 依据强制对流搅拌原理, 成功自主研制出强制对流搅拌(FCM)制浆设备, 并与压铸机相结合, 以AZ91D镁合金力学拉伸件为例, 实现了浆料制备、输送到成形的一体化流变压铸过程; 研究了不同FCM工艺参数下流变压铸件组织特征的演变; 对比了不同工艺下压铸件力学性能的差异; 并分析了FCM流变压铸工艺组织形成机理及凝固行为. 结果表明: FCM工艺参数对铸件的显微组织有较大影响, 适当提高螺杆转速或降低筒体温度, 均有利于成形件组织形貌的改善; FCM流变压铸工艺不仅可以获得内部组织细小、圆整且分布均匀的成形件, 而且可以显著提高成形件的力学性能; 与传统压铸件相比,FCM流变压铸件的屈服强度变化不大, 抗拉强度和延伸率分别提高了12.5%和80.0%; 与经T4 和T6 热处理的铸件相比, 铸态拉伸件的抗拉强度最低, 屈服强度和伸长率介于T4 和T6 之间.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 利用SEM和物理化学相分析方法研究了5 种Hf含量的FGH97 粉末高温合金中g'相和MC型碳化物形貌、化学组成及含量. 结果表明: Hf促进g'相和MC相析出, 改变g'相和MC相的化学组成, 对MC相的尺寸和形貌影响不大, 显著影响g'相的尺寸和形貌, 促使g'相的形态失稳, 导致立方状g'相发生分裂, 使g'相更快地进入稳定的立方状择优形态. 在FGH97 合金中添加Hf, 可通过改变错配度d, 从而改变g'相发生分裂的临界尺寸Dc. 建立了Dc与Hf 含量w(Hf)的关系式: Dc=315.4+640.2w(Hf)-358.2[w(Hf)]2. 随着Hf 含量的增加, |d|逐渐变小, Dc增大. g'相长大到临界尺寸时, g'相由立方状分裂为八重小立方体状.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 分别采用Zn-15Al, Zn-22Al, Zn-28Al, Zn-37Al 和Zn-45Al 钎料钎焊获得Cu/Al 接头. 利用SEM, EDS和XRD研究了Zn-Al钎料成分对Cu/Al接头中Cu母材/钎缝界面结构的影响, 并系统阐述了Zn-Al钎料成分-接头界面结构-接头抗剪切强度之间的关系. 研究发现, Cu/Zn-15Al/Al接头中Cu母材/钎缝界面结构为Cu/Al4.2Cu3.2Zn0.7, 且Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层较薄, 其厚度为2~3 μm, 接头具有较高的抗剪切强度, 达66.3 MPa. 随着钎料中Al含量的提高, 在Cu/Zn-22Al/Al接头界面处Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层的厚度逐渐增大, 甚至在Cu/Zn-28Al/Al接头的Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层附近出现少量的CuAl2, 接头的抗剪切强度逐渐降低. 当采用Al含量较高的Zn-37Al钎料钎焊Cu/Al接头时, Cu母材/钎缝界面结构转变为Cu/Al4.2Cu3.2Zn0.7/CuAl2; 脆性CuAl2层的出现, 使接头抗剪切强度大幅下降, 为34.5 MPa. 当采用Al 含量最高的Zn-45Al 钎料钎焊Cu/Al 接头时, Cu母材/钎缝界面结构转变为Cu/CuAl2, 接头抗剪切强度最低, 为31.6 MPa.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要： 在850-1050℃范围内系统分析了冷轧Fe-Mn-Al-C钢的力学性能、金相组织、XRD图谱以及断裂行为, 研究其在退火过程中奥氏体、铁素体、碳化物与力学性能的转变规律。结果表明, 在850℃退火处理后冷轧Fe-Mn-Al-C钢的组织为奥氏体+带状d-铁素体+a-铁素体+k 碳化物, 晶间网状铁素体和较高的碳化物含量使钢板具有较高的强度但是塑性极差, 发生解理断裂; 在900-1050℃钢板的基体为奥氏体组织, a-铁素体含量下降, 而带状d-铁素体破碎呈不连续岛状分布; 当d-铁素体长大程度超过奥氏体组织时, 铁素体含量增大, XRD峰值升高; 退火组织的转变导致抗拉强度随温度的升高而下降, 断后伸长率提高; 在1000℃时强塑积达到最高值, 得到强度与韧性的良好组合, 抗拉强度为1003.1 MPa, 断后伸长率为41.28%, 强塑积为41.41 GPa·%。为了使冷轧Fe-Mn-Al-C钢具有良好的强韧性, 退火温度不可低于950℃。同时, Fe-Mn-Al-C钢的测量密度为6.55 g·cm-3, 减重效果显著, 达到16.6%。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要： 研究了循环热处理对Ti-V微合金钢组织和力学性能的影响。根据显微组织观察结果对各个循环次数的试验钢晶粒尺寸进行统计和计算, 并结合SEM二次电子像揭示了试验钢在循环热处理过程中的组织演变规律, 进而解释了晶粒细化机制; 对试验钢进行TEM实验, 观察了沉淀相粒子的尺寸、成分随循环次数的变化规律。并对不同循环次数下的试验钢进行了室温抗拉强度和冲击韧性实验。结果表明, Ti-V微合金钢的平均晶粒尺寸随着循环次数的增加持续减小(至第7 次循环);受复杂碳化物平均尺寸的影响, 抗拉强度Rm随着循环次数的增加逐渐降低(自第1 次循环开始); 而冲击吸收功AKU则因平均晶粒尺寸和先共析铁素体比例的共同影响, 随循环次数的增加先升高后降低, 并在第3 次循环时达到最大。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2016-11-04 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 通过腐蚀磨损试验研究了下贝氏体球墨铸铁材料的腐蚀磨粒磨损行为，分析了影响腐蚀磨损失重率的主要因素。采用SEM和TEM对磨损表面特性进行了分析；根据磨损表层纵剖面的显微硬度研究了材料表层在腐蚀磨损过程中的形变硬化效应；结合下贝氏体球墨铸铁的电化学行为研究了载荷对耐腐蚀性能的影响。结果表明：下贝氏体球墨铸铁的腐蚀磨损机理为化学腐蚀失重和犁沟式磨粒磨损。载荷的提高对表面粗糙度、材料表面与磨粒之间的摩擦力以及磨粒压入材料表面的深度有显著的影响，从而导致磨粒磨损失重率显著上升；并且，较高的载荷作用下，材料表面出现分层组织和条带状石墨，形成局部微型原电池，促使腐蚀速率提高，同时分层组织的疲劳断裂也将促使失重率进一步提升；不过，载荷的增加使得基体中残留奥氏体内部出现大量位错的缠结，促进材料表面硬化，这在一定程度上提高了材料的耐磨性能。当载荷从10 N增至200 N时，腐蚀磨损失重率从0.16 g/(cm2?h)增至0.42 g/(cm2?h）；当粗糙度Ra值由0.12 μm增大到5.2 μm时，腐蚀电流从0.56 mA上升至5.62 mA。另外，下贝氏体球墨铸铁的腐蚀磨损失重曲线可分为三个阶段，分别为磨损初期的点接触加速磨损阶段、磨损中期的面接触稳定磨损阶段、磨损后期的疲劳磨损失稳阶段。
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