分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要: 利用紫外光电子能谱(UPS)对比表征了纳米和普通晶粒的304不锈钢、工业纯铝以及工业纯铁室温时的价电子结构。利用X射线光电子能谱(XPS)表征了上述材料在不同浓度盐酸溶液中浸泡不同时间后,表面氧化膜的电子结构;以及纳米和普通晶粒的304不锈钢在空气中高温氧化(室温至900℃升温阶段,900℃下恒温24h)后,氧化膜的电子结构。根据这些实验结果建立了金属材料腐蚀性能与材料的价电子结构和氧化膜电子结构之间的关系,提出了金属材料腐蚀性能本征参量概念。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要: 通过电弧炉熔炼制备了3种不同成分的高熵合金Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1,AlCoCrFeNiSi0.1和TaNbHfZrTi。并通过XRD和SEM等方法对以上几种材料的相结构、微观组织和化学成分进行分析。以核电站中商用690TT合金作为对比材料,采用高温电化学手段研究了这3种高熵合金在高温高压水中的再钝化动力学参数。结果表明,Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1,AlCoCrFeNiSi0.1和TaNbHfZrTi3种合金均由单一相组成,Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1为fcc结构,AlCoCrFeNiSi0.1和TaNbHfZrTi为bcc结构。Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1合金铸态组织为枝晶结构,枝晶为富Cr和富Fe相,枝晶间相为富Ni和富Ti相。AlCoCrFeNiSi0.1合金的晶粒内部和晶界处存在较小的成分差异。TaNbHfZrTi合金铸态组织为枝晶结构,枝晶为富Ta和富Nb相,枝晶间相为富Hf,富Zr和富Ti相。Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1,AlCoCrFeNiSi0.1,TaNbHfZrTi和690TT合金在高温高压水中再钝化速率由快到慢的顺序为:TaNbHfZrTi>Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1>690TT>AlCoCrFeNiSi0.1。
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: 某风场1.5MW风电机组齿轮箱中速轴小齿轮失效。该齿轮箱设计寿命20a,实际使用了5a。齿轮的材质是20CrNiMo,齿面经过渗碳淬火。采用宏观观察、微观观察和断口分析并结合其它理化测试,分析了小齿轮失效的原因。现场宏观观察发现,大部分轮齿相对完好,只有两支轮齿失效,其中一支齿面剥落,另一支齿面硬化层开裂。经分析,齿面剥落和齿面开裂的原因相同。导致齿轮失效的原因是:齿面粗糙度较大,较深的加工刀痕在异常冲击载荷的作用下造成齿面开裂,随后在循环工作载荷的作用下,萌生了疲劳裂纹并不断扩展,最终导致齿面硬化层脱落。建议提高齿轮表面加工质量,降低表面粗糙度,同时改进齿轮箱制动技术,避免异常载荷冲击造成齿面过载。
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: 应用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能谱技术等手段研究了G18CrMo2-6钢正火组织中第二相在680℃下保温一系列时间段的转变。结果表明,在正火后贝氏体中析出相主要为马氏体/奥氏体(M/A)组元和合金渗碳体(M3C);在回火保温初期M/A分解为铁素体(α)与M3C组织,随着保温时间延长M3C逐渐球化并溶解,M23C6在晶界析出并长大,同时基体上有细小弥散的MC相析出。即回火保温过程中组织随时间的延长发生M/A→α+M3C,M3C→M23C6+MC的变化。
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: 采用表面机械滚压处理(SMRT)在316L不锈钢表面制备出梯度纳米结构(GNS)表层,研究了SMRT对GNS表层中的相组成和微观组织演变的影响机制。结果表明:经SMRT后316L不锈钢表层的奥氏体相发生形变诱导马氏体相变,且马氏体含量随着SMRT压下量的增大而增多;微观组织的细化过程先后经历了高密度位错生成和交互作用、形变孪生、形变诱导马氏体相变和马氏体晶粒细化过程,最终在最表层形成以马氏体相为主、晶粒尺寸~55nm的纳米晶组织。
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: 运用热-力耦合有限元法对SiCp/2009Al 复合材料进行了热轧模拟, 研究了复杂应力状态下的轧制成型过程、温度场、变形场及应力场分布, 得到了轧制过程中表面和中心区域的温度、应力、应变以及应变率的变化曲线, 从而可以更好地理解复合材料的热轧机理. 模拟结果表明: 在轧制入口处, 最大主应力由压应力向拉应力转变, 与出口处变化规律相反. 在轧制稳定阶段, 变形区的最大主应力则以压应力为主; 轧板表面的热传递温降效应远大于摩擦温升效应, 而轧板中心温度主要由塑性变形温升效应控制; 此外, 在轧制入口和出口处, 应变率对流动应力的贡献起主导作用; 在轧板变形区, 轧板表面的流变应力主要由应变和温度决定, 但表面黏着区是由应变率控制; 轧板中心的流动应力在变形区主要受温度影响.
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: 在转速1600 r/min, 焊速200 mm/min; 转速800 r/min, 焊速200 mm/min; 转速400 r/min, 焊速400 mm/min 3 组参数下对2 mm厚的退火态7B04 铝合金薄板进行搅拌摩擦焊接, 研究了焊接参数对焊缝质量及微观组织的影响, 并分析了焊核区的低温超塑性变形行为. 结果表明, 通过控制焊接参数, 可获得良好的焊接质量, 接头强度系数达100%. 焊核区发生动态再结晶, 生成细小等轴晶, 母材晶粒尺寸约为300 μm, 转速为1600, 800 和400 r/min 时晶粒尺寸分别为2, 1 和0.6 μm. 这种细晶组织有利于焊核区超塑变形, 在300 ℃, 焊核区在1×10- 3 和3×10- 4 s- 1 应变速率下获得了160%~590%的延伸率, 在350 ℃, 1×10-3 s-1条件下获得高达790%的最大延伸率, 在约400 ℃时超塑性变形行为消失.
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: 本文简要综述了近年来国内外关于梯度纳米结构材料的研究进展, 包括梯度纳米结构的分类, 梯度纳米结构材料的主要性能特点及制备加工技术. 对梯度纳米结构材料面临的一些基础科学问题和工业应用探索进行了讨论和展望.
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: 在定向凝固钴基高温合金中采用V型缺口分别垂直和平行于凝固方向的板状热疲劳试样, 并在缺口位置预制再结晶组织, 研究了在最高温度为1000 ℃, 最低温度为室温的冷热循环下, 缺口取向和再结晶对定向凝固钴基高温合金热疲劳性能的影响. 结果表明, 缺口取向垂直于凝固方向时, 基体在应力作用下循环氧化开裂; 缺口平行于凝固方向时, 热疲劳性能下降, 裂纹沿枝晶间扩展. 再结晶降低定向凝固钴基高温合金的热疲劳性能, 再结晶晶界氧化开裂, 晶界析出的M23C6型碳化物氧化脱落后形成的孔洞加速了裂纹扩展; 连接枝晶间碳化物的再结晶晶界成为缺口平行于凝固方向时热疲劳裂纹的优先扩展通道.
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: 采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法制备了一种FeCrMoMnWBCSi非晶态合金涂层, 测试并分析了非晶涂层组织、钝化膜成分及涂层在不同浓度NaCl 和H2SO4介质中的钝化行为, 并与304 不锈钢和ND钢进行对比. 结果表明, 非晶涂层由于钝化膜中高含量的Cr, Mo及W的氧化物, 钝化区间宽, 抗钝化膜破裂能力强, 孔隙的存在降低其均匀腐蚀抗力. 304 不锈钢钝化膜破裂电位较低且与NaCl 溶液浓度密切相关. 304 不锈钢和ND钢只有在浓H2SO4溶液中具有较稳定的钝化特征, 非晶结构有助于涂层在稀H2SO4溶液中形成更加稳定的钝化膜, 厚度较小的涂层(200 μm)具有较高的非晶相含量, 形成的钝化膜较厚, 耐蚀性更加优异.
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: 通过增大铸造棒材直径来调整熔体的冷却速率, 可在Zr46.9Cu45.5Al5.6Y2.0块体金属玻璃(BMG)中获得体积分数可变化的球形B2-CuZr相均匀分布于金属玻璃基体、并且具有较大尺寸的内生复合材料, 其中含25%B2-CuZr相(体积分数)复合材料在压缩载荷下的塑性应变由单相金属玻璃的1.6%增大至6.5%, 但在单向拉伸时样品没有观察到明显的延性应变. 分析认为, 复合材料在拉伸载荷下发生脆性断裂的本征原因在于CuZr相晶粒尺寸和间距与金属玻璃基体塑性区尺寸不满足尺寸匹配关系. 在ZrCuAl 合金中添加2%Y (原子分数)严重损伤了金属玻璃基体的断裂韧性和塑性区尺寸, 与Zr46.9Cu45.5Al5.6Y2.0BMG相比, 不含Y的Zr48Cu45Al7 BMG样品可预制疲劳裂纹, 三点弯曲实验测得断裂韧性为(62±3) MPa·m1/2, 平面应变条件下在裂纹尖端的塑性区尺寸可达150 mm.
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: 利用高温度梯度定向凝固-液态金属冷却(LMC)技术制备了重型燃机定向结晶空心高压涡轮叶片, 采用ProCAST有限元模拟软件计算了LMC定向凝固工艺下, 不同抽拉速率时空心定向结晶叶片凝固过程的温度场、晶粒组织以及一次枝晶间距(PDAS), 预测了抽拉速率对杂晶、雀斑等缺陷的影响. 结果表明, 模拟结果与实验结果吻合良好. 随着抽拉速率增加, 叶片的凝固速率、冷却速率均增加, 远高于高速凝固法(HRS)的凝固速率、冷却速率; 叶片不同部位达到最大纵向温度梯度时的抽拉速率不同, 纵向温度梯度是评价定向工艺的有效方法; LMC工艺制备的燃机叶片消除了雀斑缺陷, PDAS远小于HRS工艺.
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: 利用纳米压痕仪, OM, SEM, TEM, XRD, EPMA等设备研究了加氢反应器用2.25Cr-1Mo-0.25V钢正火态粒状贝氏体组织及力学性能随回火温度的变化. 结果表明, 2.25Cr-1Mo-0.25V钢正火后得到由贝氏体铁素体、马氏体和残余奥氏体岛(M-A岛)组成的粒状贝氏体组织. 纳米压痕测量结果表明, 由于M-A岛中富集C, 其硬度显著高于贝氏体铁素体. 在回火过程中, M-A岛分解和贝氏体铁素体软化的综合作用导致了2.25Cr-1Mo-0.25V钢在-18 ℃的冲击功随着回火温度的升高先增加后减少. 除了铁素体基体回复再结晶软化效应外, 粒状贝氏体组织中硬相M-A岛回火转变程度以及析出碳化物形貌、尺寸和分布是影响2.25Cr-1Mo-0.25V钢冲击韧性的关键因素.
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: 采用表面机械滚压处理(SMRT)在Z5CND16-4 马氏体不锈钢上制备出梯度纳米结构(GNS)表层. 利用SEM和TEM研究了GNS表层的组织特点. 结果表明: 晶粒尺寸随深度的增大由最表层的25 nm逐渐增加到基体的原始尺寸, 整个组织细化层的厚度约为150 mm. 对比研究了SMRT样品与原始样品在3.5%NaCl (质量分数)水溶液中的电化学腐蚀行为, 发现点蚀击破电位由原始样品的0.179 V提高到0.313 V, 自腐蚀电位也有所提高. 分析表明, GNS表层中晶粒尺寸纳米化、组织均匀性提高、残余压应力的产生以及表面光洁度的提高有利于其耐点蚀能力的提高.
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: 镍基单晶高温合金固溶处理后, 分别经过Brinell 硬度计压痕和吹砂引入变形, 热处理后观察再结晶, 研究了W和Re 元素对固溶态镍基单晶高温合金变形和再结晶的影响. 结果表明, 加入W和Re 后, 单晶高温合金变形后位错密度增大,位错缠结增多, 再结晶形核时间滞后, 即再结晶孕育期延长, 再结晶深度明显减小. 单晶高温合金经吹砂后, 表面显微硬度明显增加, 加入W和Re后, 变形深度减小, 再结晶晶界迁移速率最大值降低, 且沿着再结晶深度方向, 晶界平均迁移速率的变化与显微硬度变化趋势一致.