本文用透射电镜研究了2024—2324铝合金在不同时效制度下的一种新沉淀相(X相)。研究表明,X相具有底心正交结构,点阵常数a=0.492nm,b=0.852nm,c=0.701um,并发现时效初期X相在卷线位错上形成。低温时效,合金中以析出S系列沉淀相为主;高温时效,以析出X沉淀相为主。

用倒扭摆内耗仪测量了含Mn量92.8及90wt-％两种Mn-Cu合金在—100—400℃温度范围的内耗温度谱。除在-40及160℃附近是熟知的孪晶界面弛豫峰和马氏体相变峰(P_?峰)外,还新发现40℃内耗峰(P_2峰)是Spinodal组分分解形成的贫Mn区内的马氏体相变内耗峰。200℃附近的弛豫峰(P_3)与a-Mn的沉淀物有关,激活能为1.1eV。340℃弛豫峰(P_4)是在430℃真空时效过程中逐渐形成的,激活能为1.47eV。

本文采用透射电镜观察了渗硼初期硼化物的形核特征及不同阶段硼化物晶体内部显微组织的差异,提出了试样表层硼化物晶核密度是渗硼层生长的控制因素。渗硼的动力学过程可分为两个阶段:在第一阶段,渗层厚度随时间的变化呈抛物线规律;当渗层前沿的压应力超过某临界值时,便在硼化物晶体中诱发出层错,加速了硼原子的扩散和渗层的生长,使渗硼过程进入第二阶段,此时层厚和保温时间之间的关系,偏离抛物线规律而呈近似的直线关系。

本文利用磁性法和膨胀法研究了GCr15钢M_s点以下贝氏体转变动力学以及不同温度预转变马氏体对240℃等温时贝氏体转变动力学的影响。试验结果表明,过冷奥氏体在M_s点以下等温过程中首先形成变温马氏体,继而转变为下贝氏体。随着等温温度的降低和预淬马氏体数量的增加,应力促发作用有助于贝氏体转变的加速,200℃左右其孕育期最短。但是,当温度继续下降、预淬马氏体超过一定数量之后,贝氏体转变却愈趋困难,此外,M_s点以下不同温度的预转变马氏体对随后240℃等温时贝氏体转变动力学影响的研究结果,也具有相同的特性。

本文研究了硼对低碳低合金钢经(α+γ)区加热形成的奥氏体的淬透性的影响。结果表明,增加硼含量(从0.0005到0.0029％),将减少亚温区加热时形成的奥氏体含量。但明显增加了奥氏体的淬透性,并且降低了马氏体含量及钢的拉伸性能对冷却速度变化的敏感性。同位素示踪分析表明,在亚温区加热时,硼原子仍明显分布在原正火态奥氏体晶界上,没有见到硼原子向α/γ相界的迁移和偏聚。

用电化学渗氢方法测定了氢在纯Fe和Fe-Cr,Mn,Co,Si,Mo的二元合金中的扩散系数。结果表明所研究的二元铁基合金中,随着合金元素浓度的增加,氢的扩散系数降低,氢的扩散激活能增加。根据Oriani模型计算了各种合金元素的氢陷阱参数,并获得了相应的氢与陷阱结合能。按陷阱结合能由小到大的顺序是:Si,Co,Ni,Mn,Cr和Mo。最后根据合金元素引起的晶格应变场与氢的弹性交互作用和合金元素与氢的电性交互作用对结合能的本质进行了分析。

本文研究了在纯Al单晶样品的两个特殊面(包含动作Burgers矢量的S面和与Burgers矢量成最小夹角的T面)上由循环形变引起的裂纹启裂过程,疲劳试验结果表明,在循环形变过程中,S面上没有形成表面持续滑移带,但有很多微裂纹产生,裂纹较短,平均长度约为10μm,近似沿一个方向分布,与动作Burgers矢量垂直,而T面上裂纹的形貌大致与以前的工作相同。通过扫描超声显微镜观察,发现在S面上的疲劳损伤要比T面上的深得多,为此,作者提出了裂纹启裂的孔洞模型及持续滑移带形成模型。

本文研究了一种Al-Li-Zn-Zr合金从室温到77K范围内的拉伸性能与断裂行为,结果表明,随实验温度的降低,合金的拉伸极限强度与延伸率均提高,屈服强度基本不变;合金在室温时为明显的穿晶断裂,而77K则主要为沿晶断裂形式;断口附近室温及低温下的变形模式基本相同,但室温时断裂主要与平面滑移有关,而低温时平面滑移倾向大大减弱,此时合金的断裂与位错和晶界的交互作用有关。

选用高纯度Ni单晶体,利用扫描电镜原位拉伸,观察了充氢后Ni单晶裂纹尖端的变形过程。发现氢的存在不改变在混合型载荷作用下,裂纹尖端的塑性变形特征。用网格法加计算机处理系统,测出氢显著促进裂纹尖端区域内的局部塑性变形。

本文实验发现预应变对16MnR钢的断裂韧性具有显著的影响,断裂过程中裂尖区域材料的组织结构发生了变化,裂纹在二次珠光体组织上扩展。16MnR钢断裂韧性的大小取决于碳原子的扩散及二次珠光体组织生成的难易程度。

本文研究了δ-Ni_3Nb相的尺寸及分布对Inconel718合金在650℃,恒应变控制循环应变作用下断裂行为的影响。结果表明,由高温固溶及中间时效造成的δ相沿晶界的锯齿状分布,可以提高材料对裂纹沿晶扩展的抗力,使低周疲劳断口由标准工艺处理后的沿晶型转变为穿晶。但是,与形成锯齿晶界的工艺相伴随的,δ相在晶内沿孪晶界面及贯穿晶粒的粗大片状析出,降低材料对循环应变的适应能力,常常过早地在δ相与基体界面处形成微孔甚至界面分离,使材料疲劳寿命降低。

本文研究了12Ni3CrMoVA合金钢流变应力随温度及应变速率的变化规律,以及组织因素的影响,测算了该材料激活能及激活体积等热激活参数。根据P-N机制由螺型位错芯结构分析了bcc金属的塑性形变规津,该规律同试验结果吻合,说明有效应力与温度关系曲线中的拐点是由于Peierls势能呈双驼峰分布所致,相应的位错线激活态形状呈双扭折对分布。显微组织仅影响位错的长程障碍阻力,而对位错热激活运动没有影响。

用Landau-Devonshire自由能理论可描述形状记忆合金伪弹性行为随温度变化的规律:温度上升,滞后环位置提高,滞后面积减小;到达临界温度T_c后,滞后全部消失。可是对CuZnAl单晶系统测定结果显示:滞后环位置随温度升高而升高,但滞后面积在一定温度范围内,却基本不变。对滞后环内变化规律的研究结果指出,滞后大小取决于应力诱发马氏体量的多少,马氏体量越多,则滞后面积越大。

用透射电镜和X射线衍射仪,分析了Cr12MoV钢激光熔凝层的显微组织为奥氏体的树枝晶,其晶间还有共晶碳化物和少量二次碳化物,没有观察到马氏体相变,因此激光熔凝处理后,钢的表面硬度降低。

本文研究了孔挤压与超载复合强化对LY12CZ铝合金疲劳裂纹起始寿命的影响。实验结果表明,复合强化对该合金的疲劳裂纹起始寿命及裂纹萌生、扩展特性的影响与孔挤压强化的效果相同,得出了复合强化后疲劳裂纹起始寿命的定量表达式。据此,提出了变幅载荷下孔挤压件疲劳裂纹起始寿命的估算方法,实验证明该方法是可行的。

通过对物料加热的热力学分析,建立了低能耗的最优加热准则。以此准则为依据,运用线性二次型性能指标的控制理论,研究了通用的加热过程优化方法。新的优化方法不仅适用于研究物料加热的时变供热问题,也适用于研究分布供热问题。在均热炉上初步应用,结果比较满意。

本文在综合考虑离子强度和温度对水溶液中离子平衡影响的基础上,导出了计算Fe(Ⅲ)-H_2SO_4-Na_2SO_4水溶液体系中各离子物种浓度的平衡方程,为定量分析描述含铁酸性硫酸盐溶液中Fe(Ⅲ)的化学行为提供了可能。在特定条件下对各Fe(Ⅲ)物种的浓度分布进行计算表明,溶液中各离子物种的相互作用将改变其平衡浓度,显示出在处理研究结果时这种定量计算的必要性。

本文利用X射线散射技术测定和Monte Carlo计算机模拟计算,获得了LiF-KCl熔体的径向分布函数。实验发现,在互易系LiF-KCl熔体中,小离子Li~+与F~-更易形成结合较为紧密的集团,而大离子K~+与Cl~-的结合相对较为松地,即出现“大大小小”效应。

采用X射线衍射,示差热分析和金相等方法研究了Nd-Pd系相图中含0—50at-％Nd的区域。发现在该区域内存在6个金属间化合物:NdPd_5,NdPd_3,NdPd_2,Nd_2Pd_3,Nd_1Pd_5和NdPd。其中,NdPd_3,Nd_4Pd_5和NdPd是固液共熔化合物。还测出NdPd_5为SmPt_5型结构,NdPd_?为AuCu_3型结构,低于708±4℃的NdPd为CrB型结构。在该区域内共有3个共晶反应和3个包晶反应。

测定了300系不锈钢在稀硫酸介质中磨损率、摩擦系数及钝化膜破坏后的修复时间,还观察了磨痕形貌。实验表明高合金化的不锈钢磨蚀失重大于一般的304不锈钢。本文结果预示着发展耐磨蚀合金的道路不同于耐蚀合金。

研究了Gd_2O_3质点及其添加量对涂层在空气中1100℃氧化行为的影响及作用机制。结果表明,NiAl涂层中加入Gd_2O_3质点后,极大地降低了涂层的氧化速率,显著提高了氧化膜的粘附性,比简单NiAl涂层具有更好的抗高温氧化性能。复合镀层经渗Al后,一部分Gd_2O_3质点仍弥散分布于涂层中,另一部分细小的亚微观质点在涂层/基体界面处富集,形成氧化物聚集带,聚集带具有扩散障作用。连续的聚集带更有效地抑制退化,提高涂层使用寿命。

本文采用原位加热透射电子显微镜观察技术研究了非晶态Ni-P合金薄膜的动态晶化过程。实验结果表明,非晶态合金薄膜在等温退火时,首先在非晶态基体中产生微小的有序原子集团,并长大成取向无规的Ni_3P晶体微粒;然后是晶体的形成和长大。在晶体长大过程中这些晶体微粒通过切变(取向变化)直接沉积在晶体前沿上,而保持其结构形态不变。利用动态录像技术测量了晶化过程中的晶体长大过程,发现晶体在长大过程中有“台阶型”长大,这种“台阶型”长大过程对应于有序原子集团的切变沉积,不同温度下有序原子集团切变沉积使晶体长大速率的变化不同。

根据对非晶态合金微观结构的分析和原位加热TEM观察非晶态Ni-P合金薄膜动态晶化过程的实验结果,本文提出了一个新的晶化微观机制,即非晶态合金的晶化过程由两个不同过程组成;(1)单原子由非晶态问晶胚(或晶体)表面的扩散过程;(2)有序原子团的长大及切变合并或切变沉积过程。 部分晶化非晶态Ni-P合金的TEM观察结果为新晶化微观机制的适用性提供了证据。并用此机制解释了晶化过程中的初生晶体结构形态等实验结果。

利用透射电子显微镜研究了气—液—固(VLS)法生长的β—SiC晶须中的孪晶构型。在竹节状的SiC晶须中,β—SiC节与含高密度堆垛层错(或一维无序)的节之间孪生相连,其李晶界为{111}_β;同时还观察到有的β-SiC节被{111}_β孪晶界分为两节。此外,在晶须的头部及分叉处还观察到了孪晶界平行晶须轴向的孪晶结构。利用选区电子衍射和像衍衬分析发现,这种双晶SiC晶须的孪晶面平行于基体的{001}_M。

本文以Al_2O_3/中锰钢复合材料为对象,探讨了在不同温度和保温时间下Ce对润湿角的影响及其作用机理。结果表明,适量Ce或在较高的温度及较长的保温时间下,可以使润湿角显著下降,由不润湿转化为润湿。Ce改善润湿性的机理是其在界面上的吸附、富集及所产生的界面化学反应,反应产物是CeAlO_3。界面反应程度决定了最终润湿角的大小,建立的界面润湿角复合规则:cosθc=f_1cosθ_1+f_2cosθ_2较好地反映了润湿角的变化规律。

本文应用Auger电子能谱及透射电镜研究了纯Fe表面分别注入Ni~+,Mo~+,B~+等单种离子及组合注入3种离子所引起的表面层化学成分分布及微观结构的变化。离子能量50—150keV,剂量5×10~(15)-4×10~(17)Ions/cm~2,室温注入。Auger谱表明,注入Ni~+,Mo~+使表面形成浓度达20—30at.-％的碳化层。组合注入形成较厚的表面非晶层,hcp结构的碳化物及fcc结构的奥氏体相。并对级联效应及辐照增强扩散对碳的渗入及形成非晶层的作用进行了讨论。

本文提出采用乳化燃烧降低氧化烧损,并从理论和实践两个方面证实其可行性。燃用SMH重油乳化添加剂及配套乳化装置制成的油包水型乳化重油可使钢材的氧化烧损率降低。很据本试验在上海高压容器厂和上钢三厂中板分厂测定的结果,氧化烧损分别相对下降为20％以上和15％左右。Mossbauer谱仪分析结果表明:燃用该乳化重油氧化皮中Fe_3O_4。含量明显增加,特别是内层氧化皮中Fe_3O_4含量更高。氧化烧损率降低的主要原因是生成了Fe_3O_4氧化保护膜及降低了过剩氧量。

用透射电镜、Auger能谱,X射线和Mossbauer等方法研究了烧结NdFeB永磁材料在90℃潮湿空气中的氧化行为。结果表明,黑色氧化组织先在富Nd晶界相处形成。沿晶界深入和扩展进入基体相Nd_2Fe_(14)B晶粒,形成表面氧化层。黑色组织内富O和Nd而贫Fe。经500h氧化后,粉末组成仍以Nd_2Fe_(14)B粒子为主,余为Fe_3O_4,Nd_2O_3和少量a-Fe_2O_3,立方Fe_2O_3。经氧化的Nd_2Fe_(14)B相四方晶格内Fe原子分布发生变化,c晶位Fe原子大部分逸失,这是氧化导致材料磁化强度降低的重要原因。

本文研究了T=900—1100℃时,PbS和PbO·SiO_2的交互反应。得出函数F(α)=(0.5-α)/((1-α)~(5/3))与t的直线关系。认为反应前期是化学控制,反应后期是扩散控制,计算出化学反应活化能ΔE=140kJ/mol,扩散活化能ΔE_D=105.8kJ/mol。

利用Mossbauer谱,磁测量技术对稀土合金SmFe_(10-x)Co_xTi系列的晶位及性质进行研究,实验分析表明,Fe被少量Co替代后,Co原子优先进入8f晶位;Co取代Fe明显提高化合物的Curie温度,饱和磁化强度与Fe的超精细物随Co的增多有类似的变化曲线,均在Co含量x=2处达到极大值。这主要由于掺入的Co影响了合金原子的交换作用,导致合金Curie温度上升。