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2012年, 第48卷, 第2期 刊出日期:2012-02-11
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AZ21镁合金降温多向压缩过程中的组织和微观织构演化
杨续跃 孙欢 吴新星 马继军 秦佳 霍庆欢
金属学报. 2012, 48 (2): 129-134.
DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00755
对AZ21镁合金进行了降温多向压缩变形, 利用OM及SEM/EBSD技术观察和分析了其显微组织和微观织构的演化. 结果表明, 随着变形道次的增加,晶粒尺寸迅速减小, 经4道次的变形晶粒可细化至0.8 μm.高温变形时生成的相互交叉的扭折带可将原始晶粒有效地分割而细化.673 K第1道次变形至ε=1.2时, 几乎所有的晶粒都发生了90°的转动, 基面由变形前平行于压缩方向转至与压缩方向垂直,基面织构强度先减小后增大; 第2道次变形时, 织构变化与第1道次基本一样,表现为与变形温度无关, 仅取决于变形程度. 第2道次变形后织构强度低于第1道次,变形道次的增加可以弱化织构.
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粉末冶金制备SiCp/2009Al复合材料的相组成和元素分布
张琪 王全兆 肖伯律 马宗义
金属学报. 2012, 48 (2): 135-141.
DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00472
采用粉末冶金法制备SiCp/2009Al复合材料热压锭, 并对热压锭进行了热挤压,分析了热压态和挤压态复合材料的相组成和元素分布. 结果表明: 热压锭存在轻微的元素偏析, 下部Cu和Mg含量略高于上部. 热压态复合材料组成相主要为Al, SiC, Al2Cu和Mg2Si, 另外还含有少量的Al7Cu2Fe和Mg的氧化物. 经固溶处理后, Al2Cu和Mg2Si溶解, Cu在基体中均匀分布, 但Mg仍偏聚于原始铝颗粒边界和SiC团聚处. 挤压变形不改变复合材料的相组成, 但使SiC分布更均匀并破碎了铝颗粒表面的氧化膜.挤压态复合材料经固溶处理后, Cu和Mg均在基体中均实现了均匀分布.
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低碳钢表面激光直接镀Ti层中裂纹形成的研究
许恒栋 赵海燕 S¨orn Ocylok Igor Kelbassa
金属学报. 2012, 48 (2): 142-147.
DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00591
在不添加中间层的基础上, 通过调控激光熔覆工艺在低碳钢表面获得均匀、无裂纹、Ti含量超过99\%的镀Ti层, 并采用数值方法模拟激光熔覆过程,分析了镀Ti层内的温度场和应变场. 结合实验和模拟结果、相图和EDS分析,发现熔覆过程中镀Ti层和基体间形成可能由TiFe、共晶金属间化合物(TiFe+β-Ti)和少量α-Ti组成的界面层, 该界面层具有本征脆性, 极易形成裂纹, 且此裂纹无法消除; 镀Ti层内裂纹产生的根本原因是在脆性温度区内产生的拉伸应变超过了金属的临界塑形. 可通过减少线能量而减少裂纹驱动力, 从而消除镀Ti层内的裂纹, 获得均匀、无裂纹的镀Ti层.
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Ti-6Al-4V中界面能对α相片层生长的影响三维相场模拟
杨梅 王刚 滕春禹 徐东生 张鉴 杨锐 王云志
金属学报. 2012, 48 (2): 148-158.
DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00308
采用相场方法定量模拟了界面能各向异性对Ti-6Al-4V合金片层α相生长的影响.模拟所需的动力学与热力学数据分别来自DICTRA和Thermo-Calc数据库. 结果表明, 在高温热处理条件下, 界面能各向异性是控制α相形貌的重要因素.温度越高α相沿长度方向生长越慢, 片层的宽度和厚度越大.定量研究了新生α相和残余β相的宽度和厚度随模拟条件的变化,统计结果表明, 对应于不同的界面能各向异性, α相的宽厚比演化规律不同, 界面能各向异性越强, 生成的α相越宽, 残余β相宽度也越大. 溶质场分析表明, 生长过程中溶质分布不均匀, 在相界β侧形成了Al贫瘠区和V富集区, 且界面能各向异性越强, 溶质场不均匀越明显.
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室温等径转角挤压对18Ni(C-250)马氏体时效钢微观组织和拉伸性能的影响
杨沐鑫 杨钢 刘正东 王昌 胡超 黄崇湘
金属学报. 2012, 48 (2): 164-169.
DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00420
采用等径转角挤压(ECAP)工艺在室温下对18Ni (C-250)马氏体时效钢进行单道次冷变形.对比固溶处理试样480 ℃时效曲线、固溶+ECAP处理试样的460和480 ℃时效曲线发现,一道次ECAP变形及随后的时效处理能够使马氏体时效钢的峰值时效时间明显缩短,峰值强度提高约100 MPa. 结构分析表明, ECAP态实验钢的马氏体板条宽度为100-200 nm, 随后的时效过程对马氏体板条宽度影响不大, 而ECAP工艺对棒状δ-Ni3Mo相析出尺寸有显著影响. 统计结果表明, 经4 h时效处理后, 固溶+480 ℃时效态、固溶+ECAP+480 ℃, 460 ℃时效态的δ-Ni3Mo宽度(直径)分别为4.92,12.33和3.54 nm. 此外, ECAP工艺还促使18Ni马氏体钢中δ-Ni3Mo相在时效后期加速分解, 使强度迅速衰减.
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DD98M镍基单晶高温合金900℃高周疲劳行为
韩国明 张振兴 李金国 金涛 孙晓峰 胡壮麒
金属学报. 2012, 48 (2): 170-175.
DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00433
研究了无Re第二代单晶高温合金DD98M在900℃时的高周疲劳性能. 结果表明: 该合金的疲劳寿命随着应力水平的升高而减小, 且缺口降低了合金的疲劳强度和疲劳寿命, 900℃时光滑和缺口试样的疲劳强度分别为574和360 MPa; 利用扫描电镜(SEM)观察疲劳试样的断口形貌, 发现缺口试样为多裂纹源断裂,裂纹主要萌生于缺口根部应力集中区域, 而光滑试样为单一裂纹源断裂, 裂纹源起始于试样表面、次表面疏松处或碳化物处; 利用透射电镜(TEM)观察疲劳变形后的位错组态, 发现光滑试样中主要以基体通道中的位错滑移为主, 高应力水平下会出现位错对切割γ'相, 而缺口高周疲劳在高应力下主要变形机制为不全位错切割γ'相形成层错.
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快速加热连续退火对超高强TRIP钢显微组织与力学性能的影响
许云波 侯晓英 王业勤 吴迪
金属学报. 2012, 48 (2): 176-182.
DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00476
研究了快速加热连续退火工艺对V微合金化低Si含P系TRIP钢显微组织特征与力学性能的影响. 结果表明, 快速连续退火过程中, 随着退火温度的升高, 拉伸强度增加明显, 然而为了保证其综合性能, 并不能一味地提高其临界退火温度.加热速率80℃/s, 退火温度为880℃时, 残余奥氏体形态不仅仅局限于细小的块状结构, 而且在贝氏体铁素体板条间能观察到大量的薄膜状残余奥氏体. 细小、弥散的V(C, N))分布于铁素体或贝氏体基体中, 大部分析出粒子直径在4-9 nm之间, 实验钢具有优异的强度与塑性配合: Rm=1010 MPa, RP0.2=690 MPa, δ=23.6%, n=0.27, r=1.17, 强塑积达到23836 MPa?%. 退火温度过高或过低, 都会减少残余奥氏体的体积分数、改变其形貌并增大其尺寸, 导致综合力学性能下降.
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CaCl2-NaCl-CaO熔盐中电解精炼Si的研究
王淑兰 陈晓云
金属学报. 2012, 48 (2): 183-186.
DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00547
以冶金级Si和电解Cu为原料, 制备了Cu-31Si(摩尔分数, %)合金. 以Cu-31Si合金为阳极、Mo为阴极和参比电极, 采用循环伏安和计时电位方法研究了1173 K下熔盐 81CaCl2-8.0NaCl-8.5CaO-2.5Si(摩尔分数, %)的阴极行为, 讨论了熔盐中Si电解精炼过程的还原步骤. 用SEM, EDS和电感耦合等离子原子发射光谱仪(ICPAES)分析和表征了Si晶体的形貌和组成.电解精炼后得到了多晶Si, 与冶金Si原料相比, 主要杂质含量都显著降低,特别是对太阳能级Si危害较大的杂质B和P去除效果明显, 分别从42×10-6和25×10-6降至4.5×10-6和8.2×10-6.电解精炼过程的电流效率为84.4%.
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Hf在粉末冶金镍基高温合金中的相间分配及对析出相的影响
张义文 王福明 胡本芙
金属学报. 2012, 48 (2): 187-193.
DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00558
利用三维原子探针(3DAP), SEM, TEM和相分离方法, 研究了5种Hf含量的FGH97粉末冶金高温合金中 Hf在γ基体、γ'相和MC相中的分配,以及Hf对γ'和MC析出相的数量、组成和形貌的影响. 结果表明:Hf主要进入γ'相和MC型碳化物,γ'相变为(Ni,Co)3(Al,Ti,Nb,Hf),MC碳化物变为(Nb, Ti, Hf)C. 随着合金中Hf含量的增加, Hf进入γ'相的比例基本不变, 进入MC相的比例逐渐增大, 进入γ相的比例逐渐减小,即Hf在γ'和MC相的分配比R1逐渐减小, 在γ'和γ相的分配比$R_{2}$逐渐增大, R1和R2的平均值分别为1∶0.1和1∶0.05,这表明Hf主要分配在γ'相中, 其次分配在MC相中. Hf促进γ'相和MC相析出, 影响γ'相的尺寸和形貌, 对MC碳化物的尺寸和形貌的影响并不明显.
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磨削工艺对渗碳M50NiL钢表面变质层微观结构和性能及疲劳性能影响
罗庆洪 李春志 娄艳芝 赵振业
金属学报. 2012, 48 (2): 194-198.
DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00560
本文以渗碳热处理后的M50NiL钢为研究对象, 利用Vickers硬度计、XRD, TEM, HRTEM以及旋转弯曲疲劳试验仪对普通磨削和精密磨削后试样表面变质层微观结构和硬度及试样的疲劳性能进行了研究. 结果表明: 进刀量不同的2种磨削工艺获得的试样表面粗糙度不同, 表面变质层微观结构和硬度以及试样疲劳性能差别较大. 精密磨削对试样硬度产生影响的深度较小. 普通磨削表面变质层奥氏体含量较多, 呈现明显的奥氏体“有效晶粒”现象;精密磨削表面变质层则为非常细小的变形马氏体组织, 呈现明显的纳米级 马氏体“有效晶粒”现象; “有效晶粒”之间无明显的界面, 且晶面扭转现象明显,相邻“有效晶粒”之间转动角度最大可达14°, 同时“有效晶粒”内部晶面 也存在轻微扭转现象; 精密磨削工艺试样的旋转弯曲疲劳寿命约为普通磨削的13倍.
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相场法模拟不同形状的硬质颗粒对两相晶粒长大的影响
周广钊 王永欣 陈铮
金属学报. 2012, 48 (2): 227-234.
DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00609
采用相场方法研究了不同颗粒体积分数及尺寸条件下不同形状的硬质颗粒对两相系统晶粒长大的影响, 结果表明: 球形颗粒大多处于三角晶界处, 片状颗粒处于晶界处且沿晶界分布. 不同形状的硬质颗粒对体积占优的α相晶粒长大无明显影响, 对体积分数较小的β相晶粒长大的影响主要取决于颗粒数目. 颗粒数目较少时, 不同形状的硬质颗粒对β相晶粒长大无明显影响; 颗粒数目较多时, 片状颗粒比球形颗粒对β相晶粒长大的阻碍作用强烈. 颗粒体积分数越大,颗粒对晶界的钉扎作用越强, 稳态时晶粒的半径越小; 颗粒尺寸越大,单个颗粒对晶界的钉扎作用越强, 但总的钉扎作用越弱, 稳态时晶粒的半径越大.
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