Please wait a minute...
ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
当期目录 More>>
  2012年, 第48卷, 第7期 刊出日期:2012-07-11 上一期    下一期
选择: 合并摘要
论文
N对TWIP钢马氏体相变及力学性能的影响
黄宝旭 王长征 王晓东 戎咏华
金属学报. 2012, 48 (7): 769-774.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00047
摘要   PDF (1183KB)
以传统TWIP钢为对比, 测试了含N TWIP钢的力学性能, 并利用XRD进行物相分析和TEM进行微观结构表征. 结果表明, 在由fcc或hcp结构向bcc结构马氏体进行相变时, 晶体结构中的最大间隙由0.1047 nm降低至0.0725 nm. 间隙原子N的存在显著增大bcc结构的晶格畸变能, 提高α马氏体切变的阻力, 因而强烈抑制$\alpha$马氏体相变, 导致组织中hcp结构ε相含量大幅度增加, 提高了TWIP钢的强度, 但也降低了钢的塑性. 另外, 奥氏体平均和区域层错几率的计算及微观组织分析结果表明, 形变增加层错的数量, 而马氏体相变消耗层错, 从而减少层错数量.
References | Related Articles | Metrics
Nb对奥氏体热变形后等温回复的影响
聂文金 尚成嘉 吴圣杰 施培建 程俊杰 张晓兵
金属学报. 2012, 48 (7): 775-781.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00189
摘要   PDF (4877KB)
采用热模拟实验研究了不同Nb含量的低C高Mn钢在800-900℃变形后奥氏体的回复特征, 同时借助 Fe-40%Ni-0.1%Nb(质量分数)合金揭示了回复过程中的位错演化及析出行为, 建立了位错滑移及溶质拖曳机制的等温回复动力学模型, 据此计算拟合了应力松弛曲线上回复实验数据, 计算结果与理论分析及实验结果相符. 实验及模拟结果表明, Nb溶质拖曳及析出均减慢回复过程, 提高变形积累; 与Nb溶质拖曳相比, 析出能够更有效地延缓回复软化; Nb溶质拖曳通过升高回复激活自由能U0及减小激活长度来实现回复过程的延缓, 提高溶质Nb含量, 将升高U0和减小激活长度. 对于含Nb低C高Mn微合金钢, 在道次间隔短的多道次热连轧精轧阶段, 变形积累主要依靠Nb溶质拖曳作用, 而对于轧制节奏较慢的中厚板精轧, 轧制变形的积累依靠Nb溶质拖曳与析出的共同作用.
References | Related Articles | Metrics
柱状晶对Fe-3%Si电工钢冷轧织构演变规律的影响
张宁 杨平 毛卫民
金属学报. 2012, 48 (7): 782-788.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00659
摘要   PDF (6037KB)
Fe-3%Si电工钢铸锭中普遍存在柱状晶, 其晶体学及形状各向异性对随后的热轧、冷轧及退火织构产生很大的影响. 利用XRD与EBSD技术对长轴分别平行于轧面法向(ND), 轧制方向(RD)和横向(TD)的柱状晶冷轧样品的织构及组织进行了研究, 并对晶界的特殊作用进行了分析. 结果表明, 中等压下量下, 3种柱状晶样品具有不同程度的\{001\}织构遗传性, 即3种样品均不同程度的摆脱了{111}线织构的形成; 柱状晶长轴平行于ND和TD时, {001}取向在冷轧时得到大的保留; 柱状晶长轴平行于RD时, 得到最强的 {111}<112>织构; 柱状晶长轴平行于TD时, 冷轧组织中旋转立方织构及{111}<110>织构较强. 此外, 3种样品的织构均表现出由立方→{001}<130>→{113}<251>的过渡路径, 与等轴多晶样品沿α线和γ线转动的路径不同. 不同方向的柱状晶晶界对冷轧变形过程中晶粒转动的作用不同, 但因晶粒尺寸大而作用有限, 且与初始取向相关.
References | Related Articles | Metrics
利用APT对RPV模拟钢中界面上原子偏聚特征的研究
徐刚 蔡琳玲 冯柳 周邦新 刘文庆 王均安
金属学报. 2012, 48 (7): 789-796.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00717
摘要   PDF (3189KB)
核反应堆压力容器(RPV)模拟钢样品经过660 ℃调质处理和370 ℃时效3000 h后, 用原子探针层析法研究了晶界和相界面上原子偏聚的特征. 结果表明, Ni, Mn, Si, C, P和Mo在晶界处均有不同程度的偏聚, 偏聚倾向由强到弱依次为: C, P, Mo, Si, Mn和Ni. Cu在晶界处会出现贫化现象. Si在晶界上的偏聚程度与晶界的特性有关. 在这几种元素中, C在晶界上偏聚的宽度最大, 如以成分分布图中浓度峰的半高宽来比较, C的偏聚宽度是Mn, Ni和Mo的1.5倍. 在富Cu相与 α-Fe的相界面处, Ni和Mn有明显的偏聚, 而C, P, Mo和Si倾向偏聚在相界面的α-Fe一侧, 且偏聚的程度比晶界处的低.
References | Related Articles | Metrics
抗变形X100管线钢模拟焊接热影响区的组织与韧性研究
聂文金 尚成嘉 由洋 张晓兵 Sundaresa Subramanian
金属学报. 2012, 48 (7): 797-806.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00215
摘要   PDF (9618KB)
采用Gleeble-3800热模拟机研究了多相抗变形X100高Nb含量管线钢的焊接性能, 利用金相显微技术(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)对模拟焊接热影响区的组织进行了表征, 结合示波冲击及微观硬度实验结果分析了影响模拟焊接热影响粗晶区(CGHAZ)的低温韧性及热影响区硬度与组织之间的关系. 研究表明, 高Nb抗变形X100管线钢单道次焊接热输入小于20 kJ/cm时的CGHAZ具有较高韧性, 形成大角晶界密度较高的板条贝氏体或针状铁素体; 焊接热输入大于等于25 kJ/cm会导致CGHAZ晶粒均匀性的恶化, 使 M/A组元粗化, 并形成取向单一的粗大粒状贝氏体; 示波冲击实验及SEM断口分析显示, 粗大的M/A组元处极容易启裂, 高的大角晶界密度可显著提高裂纹扩展功, 使材料韧化. 同时, 为保证焊接热影响区不过度软化, 以及高硬度产生抗氢致延迟破坏, 单道次的焊接热输入以15-20 kJ/cm为宜.
References | Related Articles | Metrics
304不锈钢在3.5\%NaCl溶液中的点蚀动力学及机理
杜楠 田文明 赵晴 陈四兵
金属学报. 2012, 48 (7): 807-814.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00005
摘要   PDF (2593KB)
利用激光电子散斑干涉(ESPI)、电化学噪声(EN)及三维视频显微技术研究304不锈钢在3.5%NaCl溶液中点蚀早期单个蚀孔的发展动力学及其机理. 结果表明在0.05 V恒电位极化下, 点蚀过程可分为4个阶段: 首先, 电流噪声在740 s时发生剧烈波动, 钝化膜开始破裂, 点蚀孕育期为740 s; 其次, ESPI图像在750 s时产生可见光斑, 稳态蚀孔萌生期为10 s; 再次, 750-780 s时, 蚀孔的发展速率不断增加, 表明点蚀处于活性溶解期; 最后, 蚀孔生长速率迅速下降, 发生钝化, 而在793 s后, 由于出现次生蚀孔, 生长速率再次上升. 使用三维视频显微镜观察蚀孔形貌并测量蚀坑体积的变化, 印证了由腐蚀产物浓度分析法得到的单个蚀孔的生长速率, 并在蚀坑底部观察到了次生蚀孔.
References | Related Articles | Metrics
换热器T2紫铜管在潮湿状态下的腐蚀机理研究
王长罡 邓为民 赵广宇 董俊华 柯伟 陈学斌
金属学报. 2012, 48 (7): 815-821.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00114
摘要   PDF (3420KB)
研究了换热器中的T2紫铜管在为期2年的保养中因受残留H$_{2}$O及挥发水蒸汽作用而出现泄漏降压的现象. 利用SEM, OM和体视显微镜观察发现, 在Cu管与不锈钢折流孔构成的所有缝隙部位都发生了严重的腐蚀, 而且在少数位置发生了穿孔. 润湿实验表明, T2紫铜管外表面与折流孔孔壁之间形成的缝隙足够小, 以至于可以对Cu管外表面上结露的薄水膜产生虹吸作用, 形成连接Cu管表面与折流孔孔壁的液体. 因此, 在Cu管外表面与缝隙部位Cu管间存在供氧差异, Cu管外表面为富氧区, 而缝隙部位Cu管表面为贫氧区. 电位监测结果表明: 表面带有氧化皮的外部Cu管的电极电位高于缝隙部位裸Cu管的电极电位, 二者之间形成电偶电池, 折流孔部位的Cu管表面为阳极区, 外部Cu管表面为阴极区. 供氧差异和电偶的联合作用是导致Cu管折流孔部位发生严重局部腐蚀的原因.
References | Related Articles | Metrics
ScMn2合金贮氢(氘)性能
李武会 田保红 马坪 吴尔冬
金属学报. 2012, 48 (7): 822-829.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00109
摘要   PDF (1185KB)
利用XRD研究了ScMn2合金及其氢(氘)化物的晶体结构; 利用Sieverts装置测量了合金的吸氢活化性能、P-C-T曲线及吸氢动力学曲线; 利用热重--差热分析仪(TG-DSC)研究了ScMn2H3.6钝化后的放氢动力学. 结果表明, ScMn2的氢(氘)化物保持了母合金C14型Laves相结构, 吸氢造成的晶胞体积膨胀约为25%; ScMn2在室温常压下能与H(D)迅速发生反应, 具有优异的活化性能; 100 kPa, 298 K时, 1 mol ScMn2合金的贮氢量和贮氘量分别约为3.7和3.6 mol; ScMn2具有较低的吸、放氢滞后临界温度, 优异的平台特征以及较低的平台压, 适于H及其同位素贮存. 与室温平台压对应的合金氢化物的?H?S分别为-45 kJ/mol和-80 J/(K?mol); ScMn2在113 kPa初始H2(D2)压强下吸氢(氘)动力学可用JMA模型描述, 反应级数为0.4, 吸氢和吸氘的表观活化能分别为(16±0.3)和(19±1.7) kJ/mol, 此活化能的差异使ScMn2有可能用于H同位素分离; 钝化后的合金氢化物在639 K时能完全放氢, 放氢的表观活化能为 (144±14) kJ/mol.
References | Related Articles | Metrics
新型镍基粉末冶金高温合金中γ'相扇形组织形成以及演化行为研究
胡本芙 刘国权 吴凯 胡鹏辉
金属学报. 2012, 48 (7): 830-836.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00226
摘要   PDF (5041KB)
对新型镍基粉末冶金高温合金FGH98I进行不同工艺热处理, 采用场发射扫描电镜和透射电镜等研究了合金中扇形组织的形成和演变. 结果表明, FGH98I合金中扇形组织是由手指形二次γ'相枝晶和其间的γ基体组成, 其形成具有择域特性, 高度过饱和晶界的成分偏聚区可作为非均匀形核核心, 通过自身浓度梯度扩散控制其长大、发展. 标准时效处理使扇形组织长大和粗化, 高温时效处理使扇形γ'相发生形态失稳, 逐渐变成低能状态的稳定立方形状γ'相.
References | Related Articles | Metrics
Ti2448合金高温变形行为及组织演变机制的转变
田宇兴 李述军 郝玉琳 杨锐
金属学报. 2012, 48 (7): 837-844.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00007
摘要   PDF (4535KB)
研究了多功能亚稳β型Ti2448(Ti-24Nb-4Zr-8Sn, 质量分数, %)合金在$\beta$单相区的高温变形行为. 结果表明,在低应变速率(<0.1 s-1)和高应变速率(>1 s-1)条件下, 真应力和应变速率的双对数关系可以通过2个线性关系分别表征, 平均应变速率敏感值(mavg)分别为0.265和0.032, 这不同于常规β钛合金随着应变速率的增大而逐渐降低的应变硬化规律, 即Sigmoidal曲线特征. 微观组织演化和动力学分析显示, 这种特殊的双线性关系与高应变速率导致的局域化非均匀塑性变形行为和动态再结晶(DRX) 相关联.尽管动态回复(DRV)是该合金高温塑性变形的主要组织演变机制, 高应变速率使得组织演变从DRV向DRX 转变, 并在交错的变形带内形成小于3 μm的细晶组织. 因此, 高应变速率条件下的DRX是实现Ti2448合金高温变形过程中细化组织的主要机制.
References | Related Articles | Metrics
Re和Ru对镍基单晶高温合金组织偏析的影响
刘刚 刘林 张胜霞 杨初斌 张军 傅恒志
金属学报. 2012, 48 (7): 845-852.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00001
摘要   PDF (4494KB)
通过对4种不同Re(3%-6%, 质量分数, 下同)和Ru(0%和3%)含量的镍基单晶高温合金铸态和热处理态组织的观察和成分分析, 研究了Re和Ru对元素偏析以及热处理过程中组织演化的影响. 结果表明, Re和Ru均会加剧铸态试样中的元素偏析, 但经过固溶处理后, Ru对合金元素的残余偏析的影响不大. 随着Re含量的增加和Ru的加入, 热处理态组织中γ' 相尺寸减小, 形貌的立方程度明显增加. 电子探针(EPMA)对成分的测量结果显示, Al, Ta和 Ni偏析于γ'  沉淀相, Re和Cr强烈地偏析于γ'相, 而Ru和W向γ'相的偏析程度则相对较低. Re含量的增加明显增大了Re, Cr, Co和W等元素向γ'相的偏析, 而Ru的加入则使得这些TCP相形成元素向γ'相的偏析程度略有降低.
References | Related Articles | Metrics
AZ31镁合金热变形流动应力预测模型
孙朝阳 栾京东 刘赓 李瑞 张清东
金属学报. 2012, 48 (7): 853-860.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00641
摘要   PDF (1593KB)
采用近等温单轴压缩实验获得了AZ31镁合金变形温度为523-723 K, 应变速率为0.01-10 s-1条件下的流动应力, 分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响规律. 结果表明, AZ31镁合金变形过程中发生了动态再结晶, 523 K时形成细小组织; 而723 K时动态再结晶和长大的晶粒沿径向拉长. 考虑实验过程塑性变形功和摩擦功引起的温度升高, 在高应变速率条件下采用温度补偿修正了流动应力. 在此基础上, 建立了基于双曲正弦模型的峰值流动应力和统一本构关系, 该模型利用材料参数耦合应变来描述流动应力的应变敏感性, 进一步获得了合金热变形过程中流动应力与变形温度、应变速率和应变的定量关系. 采用该本构关系模型预测流动应力具有较高的精度, 预测值与实测值相关系数为0.976, 平均相对误差为5.07%, 实验条件范围内预测的流动应力与实验值几乎能保持一致.
References | Related Articles | Metrics
内生枝晶相体积分数可控的钛基非晶复合材料
唐明强 朱正旺 付华萌 王爱民 李宏 张宏伟 马国锋 张海峰 胡壮麒
金属学报. 2012, 48 (7): 861-866.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00198
摘要   PDF (2831KB)
采用直接调控增塑相摩尔分数的方法成功制备了系列含有bcc枝晶相的 (Ti32.8Zr30.2Ni5.3Cu9Be22.7)100-x (Ti61.5Zr36.4Cu2.1)x(x=10-95)非晶复合材料. 采用XRD, SEM和DSC等方法研究了不同$x$值下枝晶相的体积分数以及形貌的变化规律, 并利用TEM研究了内生枝晶相的结构和两相界面结构. 结果表明, 在Ti32.8Zr30.2Ni5.3Cu9Be22.7合金中直接添加不同量的Ti61.5Zr36.4Cu2.1合金能够有效地控制内生枝晶相的析出量, 获得界面结合良好的非晶复合材料, 且枝晶相的尺寸及体积分数与$x$值成正比. 室温压缩实验结果表明, 当x>30时, 复合材料的塑性变形能力可得到明显改善. x值越大, 枝晶相体积分数越高, 复合材料屈服强度越低, 塑性改善效果越明显. 不同体积分数的复合材料均表现出明显的加工硬化现象. 当x=90时, 复合材料的塑性变形量达到14.4%, 断裂极限强度达1917 MPa.
References | Related Articles | Metrics
连续柱状晶CuAlNi合金无模拉拔过程中的组织性能演变
王祯 刘雪峰 谢建新
金属学报. 2012, 48 (7): 867-874.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00187
摘要   PDF (5699KB)
在进料速率0.5 mm/s, 冷热源距离15 mm保持不变, 拉拔速率0.8-1.1 mm/s, 变形温度650-900 ℃的条件下, 对连续柱状晶组织Cu-14.0%Al-3.8%Ni(质量分数)合金线材进行了无模拉拔实验, 研究了无模拉拔工艺与合金显微组织和力学性能的关系, 并对变形后合金组织性能演变的机理进行了探讨. 结果表明: 平直晶界连续柱状晶合金线材经无模拉拔变形后, 可形成平直晶界和锯齿状晶界连续柱状晶、不完全动态再结晶和完全动态再结晶4种微观组织. 在变形温度650 ℃, 拉拔速率0.8-0.9 mm/s的范围内, 变形后合金仍然保持平直晶界连续柱状晶组织; 随着变形温度和拉拔速率的提高, 连续柱状晶的平直晶界向锯齿状晶界转变. 当拉拔速率为0.9 mm/s, 变形温度上升至850 ℃时, 合金呈现出明显的不完全动态再结晶的组织特征, 即原始柱状晶粒沿变形方向拉长变细, 在部分锯齿状晶界处有细小的动态再结晶晶粒产生; 继续升高温度至900 ℃, 合金发生完全动态再结晶, 大量等轴、尺寸较大的动态再结晶晶粒完全取代了变形的柱状晶粒. 拉拔变形后合金线材的抗拉强度随着变形温度的升高先小幅度增加然后显著降低, 而伸长率则单调降低.
References | Related Articles | Metrics
深过冷Ni-21.4%Si共晶合金的凝固特性研究
常芳娥 赵志伟 朱满 李娜 方雯 董广志 坚增运
金属学报. 2012, 48 (7): 875-881.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00006
摘要   PDF (5333KB)
对熔融玻璃净化后深过冷Ni-21.4%Si(原子分数, 下同)共晶合金的凝固特性进行了实验研究, 并对其均质形核过冷度进行了理论预测. 结果发现, 采用熔融玻璃净化可使Ni-21.4%Si共晶合金获得318 K的过冷度. 理论计算表明, 此过冷度达到了Ni-21.4%Si共晶合金的均质形核过冷度. Ni-21.4%Si共晶合金凝固特性与过冷度?T有关: 当过冷度小于250 K时, 冷却曲线有2个再辉峰, 其中当过冷度小于206 K时, 凝固组织由Ni3Si相和规则共晶组成, 当过冷度在206 K到250 K之间时, 凝固组织由α-Ni相和规则共晶组成; 过冷度大于250 K后, 冷却曲线只有 1个再辉峰, 凝固组织为反常共晶. 过冷度会影响初生相Ni3}$Si的生长方式. 随着过冷度的增大, 初生相Ni3Si<的生长会由小平面生长方式转为非小平面生长方式.
References | Related Articles | Metrics
高能球磨法制备的碳纳米管增强铝基复合材料的微观组织和力学性能
许世娇 肖伯律 刘振宇 王文广 马宗义
金属学报. 2012, 48 (7): 882-888.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00140
摘要   PDF (3132KB)
采用高能球磨法制备了不同体积分数的碳纳米管(CNT)与Al粉的混合粉末, 用粉末冶金工艺制备了CNT/Al 复合材料. 微观结构分析表明, 球磨可以分散一定含量的CNT到Al基体中, 并与其产生良好结合. 在适当的球磨工艺下, 球磨不会造成CNT的严重损伤. 拉伸实验表明, CNT体积分数为1.5%时, 力学性能达到了最高值, 屈服强度相对于纯Al基体提高了53.6%. 而CNT体积分数为3%时, 形成了大量的CNT团聚, 力学性能迅速下降. CNT/Al复合材料的主要强化机制为细晶强化和载荷传递.
References | Related Articles | Metrics
Mg-La和Mg-Nd二元合金相稳定性的第一原理研究
张会 王绍青
金属学报. 2012, 48 (7): 889-894.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00089
摘要   PDF (724KB)
La和Nd是镁合金中常用的稀土添加元素, 为了帮助理解它们在Mg合金中的强化机制, 应用第一原理计算方法, 研究了Mg-La和Mg-Nd二元合金的相稳定性. 计算结果表明, Mg-La和Mg-Nd合金在Mg12RE和Mg3RE之间的平衡相分别为Mg17La2和Mg41Nd5; La和Nd在Mg中的溶解度大小差别较大, 表明二者在镁合金中产生强化的机理不同; Mg3Nd具有比Mg12La更大的弹性模量, 因而具有更好的强化效果.
References | Related Articles | Metrics