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ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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  2015年, 第51卷, 第8期 刊出日期:2015-08-11 上一期    下一期
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珠光体层片取向对冷拔珠光体钢丝形变的影响*
周立初,胡显军,马驰,周雪峰,蒋建清,方峰
金属学报. 2015, 51 (8): 897-903.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00620
摘要   HTML   PDF (7101KB)

利用TEM, SEM和纳米压痕仪研究了珠光体钢丝在冷拉拔形变过程中, 珠光体层片取向对其形变及力学性能的影响. 结果表明: 与拉拔轴向夹角较小的珠光体层片, 通过珠光体团旋转, 使珠光体层片转向平行于拉拔轴向, 并率先形成铁素体<110>丝织构; 铁素体中位错由单滑移到多滑移, 最终变成同一滑移系的单滑移, 位错分布较均匀, 渗碳体与铁素体保持协调变形. 与拉拔轴向夹角较大的珠光体层片, 通过弯折转向接近平行拉拔轴向, 渗碳体发生断裂碎化、铁素体中形成位错胞, 造成后续形变困难, 层片缓慢减薄. 经拉拔形变后, 平直珠光体的显微硬度高于弯折珠光体, 表明接近平行于拉拔轴向的珠光体层片加工硬化率较高, 有利于形变强化.

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T250马氏体时效钢激光焊接-时效处理接头的强韧性*
李坤,单际国,王春旭,田志凌
金属学报. 2015, 51 (8): 904-912.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00635
摘要   HTML   PDF (12993KB)

对T250马氏体时效钢进行光纤激光焊接和时效处理, 研究了焊前时效和焊后时效条件下接头的强韧性并分析了原因. 结果表明, 焊前时效处理接头的强韧性较差, 抗拉强度为时效态母材的62%, 静力韧度为28%; 焊后时效处理的接头的强韧性较好, 抗拉强度达到了时效态母材的98%, 静力韧度达到了71%. 焊缝区是影响焊接-时效处理接头强韧性的关键区域, 焊缝中弥散析出的Ni3(Ti, Mo)颗粒相是焊后时效处理的接头强韧性优于焊前时效处理的接头的根本原因. Ni3(Ti, Mo)析出相对接头的抗拉强度和弹性变形阶段的静力韧度有利, 对接头塑性变形阶段的静力韧度有双重影响. 晶界逆转变奥氏体对接头的抗拉强度和弹性变形阶段的静力韧度影响不大, 但对接头塑性变形阶段的静力韧度不利.

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热变形和淬火配分处理的复合作用对低碳合金钢马氏体相变机制的影响*
王存宇,常颖,杨洁,赵坤民,董瀚
金属学报. 2015, 51 (8): 913-919.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00709
摘要   HTML   PDF (6986KB)

利用热变形和两步淬火配分(quenching and partitioning, Q&P)工艺的复合作用制备低碳合金钢试样, 设计不同的热变形温度, 研究加载(获得30%变形量)引起的应力和塑性变形对Q&P工艺下马氏体相变开始温度(Ms), 残余奥氏体含量和力学性能的影响. 结果表明, 与传统两步Q&P工艺相比, 复合作用下显微组织细化, 尤其是随着变形温度的降低细化更明显, 马氏体板条呈现弯曲形貌. 随着变形温度升高, Ms升高, 但马氏体转变量却有所下降, 其原因是应力引起的位错多在奥氏体母相晶界处出现, 成为马氏体相变优先形核的位置, 而一旦发生相变, 一定的塑性应变将提高晶内奥氏体的稳定性, 从而促进残余奥氏体含量增加. 复合作用下试样的力学性能也有所提高, 在650 ℃变形时试样的硬度最高, 而在750 ℃变形时试样的塑性最好.

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超超临界锅炉用HR3C钢的σ 相析出行为研究*
王慧,程从前,赵杰,杨鸷
金属学报. 2015, 51 (8): 920-924.   DOI: 10.11900/0412.1961.2015.00028
摘要   HTML   PDF (2667KB)

利用OM, SEM和TEM研究了一种超超临界用HR3C钢 在700和750 ℃长期时效至2000 h过程中s相的析出行为, 借助相计算方法探究了影响s相析出的因素. 结果表明, HR3C钢在700和750 ℃时效1000 h就有不规则块状第二相在晶界析出, 且随时效时间延长而增多和粗化; EDS分析表明该相主要含Fe和Cr, 结合SAED的分析结果最终确定其为s-FeCr金属间化合物; 通过相计算方法对初始态HR3C钢进行分析认为, 显微组织或相结构等差异可能是影响后续s相析出行为的原因.

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回火温度对2.25Cr-1Mo-0.25V钢粒状贝氏体显微组织和力学性能的影响*
蒋中华,王培,李殿中,李依依
金属学报. 2015, 51 (8): 925-934.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00719
摘要   HTML   PDF (11117KB)

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.

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热处理态激光立体成形Inconel 718高温合金的组织及力学性能*
宋衎,喻凯,林鑫,陈静,杨海欧,黄卫东
金属学报. 2015, 51 (8): 935-942.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00648
摘要   HTML   PDF (6183KB)

研究了经过高温均匀化固溶处理+中间d时效处理+双级时效处理的激光立体成形Inconel 718合金的组织及力学性能, 并考察了热处理后合金的位错组态. 结果表明, 由于热处理过程中的再结晶行为, 合金组织由沉积态的初始柱状晶转化为等轴晶. Laves相完全固溶, 针状d相以及g″ 强化相分别在晶界处以及 g基体上大量弥散析出. 激光立体成形Inconel 718 合金热处理态的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及断面收缩率均达到锻件标准. 位错与g″ 相的相互作用为位错切割g″ 相以及位错绕过g″ 相, 在位错绕过g″ 相的区域, 位错密度比位错切割g″ 相区域高. 由于热处理态d相尺寸大于锻件, 位错会在d相中发生塞积. 碳化物和位错之间也存在强烈的相互作用, 通过钉扎和拖曳作用来阻碍位错运动.

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温度对高W含量K416B镍基合金拉伸行为的影响*
谢君,于金江,孙晓峰,金涛,杨彦红
金属学报. 2015, 51 (8): 943-950.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00622
摘要   HTML   PDF (10840KB)

在不同温度对高W含量K416B镍基合金进行拉伸性能测试及组织形貌观察, 研究了温度对合金拉伸行为的影响规律. 结果表明, 在20~800 ℃, 合金的屈服强度与抗拉强度随着温度的升高而增加, 高于800 ℃后, 合金的拉伸性能逐渐降低. 合金室温拉伸变形特征为位错剪切g′相或以Orowan机制越过g′ 相, 且切入g′ 相位错可分解形成层错. 随着温度升高, 合金基体内的位错密度逐渐增加, 其中, 800 ℃拉伸时, 合金基体内形成高密度位错缠结, 可起形变强化作用, 是合金具有较高拉伸强度的主要原因. 随着温度进一步升高, 切入g′ 相的位错数量增加, 致使合金强度逐渐降低. 在中低温条件下, 裂纹主要沿大尺寸M6C碳化物处萌生与扩展, 致使合金发生脆性断裂. 而高温拉伸期间, 合金主要以微孔聚集方式沿g +g′共晶界面发生连接开裂, 是合金发生韧性断裂的主要原因.

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单晶DD3与细晶GH4169高温合金摩擦焊接界面表征*
杜随更,王喜锋,高漫
金属学报. 2015, 51 (8): 951-956.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00686
摘要   HTML   PDF (6110KB)

采用SEM, TEM及EDS对制造焊接式整体涡轮叶盘所用的单晶DD3与细晶GH4169高温合金摩擦焊接界面进行了研究. 结果表明, 焊合区存在一条以GH4169合金为主的摩擦变形带, 两侧单晶和细晶合金的热力影响区均形成了动态再结晶晶粒; 连接界面处于两侧合金的动态再结晶晶粒之间, 通过连接界面上的共有晶粒和共有晶界实现了两侧合金的连接; 成分过渡主要发生在连接界面处的共有晶粒内和共有晶界处. TEM分析位置的共有晶粒(C2)与相邻GH4169动态再结晶晶粒(C3)具有特殊的取向关系: [1ˉ14]C2 ∥ [1ˉ10]C3 和(220)C2 ∥ (220)C3; 在摩擦焊热循环及焊后热处理作用下, 共有晶粒、两侧动态再结晶晶粒都存在g' 相析出, g' 相呈细小的球形分布, 并与g基体共格, 但未发现有g" 相析出.

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定向凝固高Nb含量TiAl合金微观组织演化与溶质偏析规律*
李勇,刘国怀,王昭东,付天亮,李新中,苏彦庆,郭景杰,傅恒志
金属学报. 2015, 51 (8): 957-966.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00703
摘要   HTML   PDF (10575KB)

在Bridgman定向凝固炉中对Ti-46Al-(8, 9, 10)Nb合金进行定向凝固实验, 研究了生长速率和Nb含量对TiAl-Nb合金的微观组织、相变路径以及溶质偏析的影响, 获得了定向凝固TiAl-Nb合金相变过程与微观组织选择图. 结果表明, 生长速率的增加使得固/液界面发生了平界面-胞状界面-枝晶界面转变, 并促进完全b相凝固转变为具有L+ba包晶反应凝固过程, 最终组织由a2/g层片组织转变为具有a2/g层片和B2相的多相组织. 溶质Nb的添加对b相具有稳定作用, 促进了完全b相凝固过程的发生以及a2/g层片和B2相多相组织的形成. 生长速率和Nb含量对相变过程和微观组织的影响与溶质偏析(S型偏析, b型偏析)过程密切相关. 其中S型偏析程度的提高有利于促进包晶反应的发生, 从而导致最终组织发生严重的溶质偏析以及大量B2相在枝晶心部的集中分布. b型偏析中溶质Nb在残余b相中的富集是形成B2相的主要来源, Nb的富集程度直接决定了B2相的形态和尺寸. 根据关于生长速率和Nb含量的Ti-46Al合金相变过程和微观组织选择图可知, 选择较高的Nb含量和较低的冷却速率能获得完全b相凝固过程, 可以得到组织分布均匀、溶质偏析程度较低的定向凝固组织.

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镍基粉末高温合金中微量元素Hf的作用*
张义文,胡本芙
金属学报. 2015, 51 (8): 967-975.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00704
摘要   HTML   PDF (10823KB)

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g固溶体内, 有助于减少原始粉末颗粒边界组织. Hf促进g 相形态失稳, 导致大尺寸立方状g 相发生分裂, 更快地进入g 相低能稳定的择优形态. Hf主要分布在g 相和MC型碳化物中, 改变g 相和MC型碳化物及g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.

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熔模铸造条件下Ti6Al4V合金铸件与陶瓷型壳间界面换热系数研究*
邵珩,李岩,南海,许庆彦
金属学报. 2015, 51 (8): 976-984.   DOI: 10.11900/0412.1961.2015.00037
摘要   HTML   PDF (1438KB)

建立了Ti6Al4V合金铸件/铸型界面换热系数(h)的一维反算模型, 从数学及数值模拟的角度研究了型壳热物性参数和热电偶定位等参数对h计算的影响, 分析了不同参数影响的不同特点, 据此对型壳热物性参数和热电偶定位位置等进行了修正, 提高了h反算精度. 修正计算参数后的反算结果表明, Ti6Al4V合金熔模铸造条件下, h的变化可分为4个阶段: (1) 铸件为液态, h维持约440 W/(m2K); (2) 铸件表面生成完整凝固层, 此阶段h下降近60%; (3) 凝固层不断增厚至铸件凝固, 此阶段h下降接近峰值的20%; (4) 铸件凝固后, h随温度缓慢下降. 在三维模型中对反算得到的h进行了验证, 得到的模拟温度与实测温度基本吻合, 表明反算得到的h较为准确, 可以应用于Ti6Al4V合金熔模铸造过程的数值模拟中.

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正挤压态Mg-1Zn-1Ca合金的显微组织及其在SBF溶液中的腐蚀行为*
张忠明,余凯,任伟伟,马莹,徐春杰,惠增哲
金属学报. 2015, 51 (8): 985-992.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00652
摘要   HTML   PDF (4083KB)

通过合金化、均匀化热处理和正挤压制备Mg-1Zn-1Ca (质量分数, %)合金, 采用电化学方法、浸泡腐蚀法研究合金在人体模拟体液(SBF)中的腐蚀行为. 采用OM和SEM观察合金组织和腐蚀产物层形貌, 用SEM附带的EDS分析合金相成分和腐蚀产物成分, 采用Fourier变换红外吸收光谱对腐蚀产物官能团进行结构分析, 结合XRD结果确定腐蚀产物的相组成. 结果表明, Mg-1Zn-1Ca合金由a-Mg, Mg2Ca和Ca2Mg6Zn3组成. 在SBF溶液中浸泡72 h后, Mg-1Zn-1Ca合金的腐蚀产物为HA (Ca10(OH)2(PO4)6), CaCO3, MgCl2和Mg(OH)2. 在浸泡腐蚀过程中, 高活性的Mg2Ca相作为阳极率先发生腐蚀, 从而对周围a-Mg基体起到一定保护作用, 而Ca2Mg6Zn3相活性最低, 加剧了a-Mg基体的腐蚀. 正挤压态合金耐蚀性能优于铸态合金的耐蚀性能.

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Zr-4合金在LiOH水溶液中腐蚀时氧化膜生长各向异性的研究*
苟少秋,周邦新,谢世敬,徐龙,姚美意,李强
金属学报. 2015, 51 (8): 993-1000.   DOI: 10.11900/0412.1961.2015.00049
摘要   HTML   PDF (7947KB)

Zr-4合金大晶粒样品在360 ℃和18.6 MPa 的0.01 mol/L LiOH水溶液中经过70和160 d腐蚀后, 采用EBSD, SEM和HRTEM等方法, 研究了氧化膜的显微组织和晶体结构, 以及氧化膜的厚度与金属晶粒表面取向的关系. 结果表明, 样品经过160 d腐蚀后, 金属晶粒表面取向在靠近(0001)附近时氧化膜相对较厚, 氧化膜的生长显示出明显的各向异性特征, 但是在腐蚀70 d后这种特征还不明显. 从腐蚀70 d后的样品中选取了表面取向接近(0001), (1010)和(1120)的金属晶粒, 研究了它们表面上氧化膜/金属界面处的显微组织, 不同取向金属晶粒表面上形成氧化膜的显微组织存在一定差别, 在取向接近(0001)的晶粒表面生成的氧化膜中的m-ZrO2柱状晶晶粒之间的取向差比较大, 氧化膜显微组织和晶体结构非常复杂, 除主要的m-ZrO2外, 还存在c-ZrO2, t-ZrO2以及亚氧化物Zr3O. 氧化膜显微组织在腐蚀过程中不断发生演化, 这会影响氧离子的扩散, 进而影响氧化膜的生长, 这种显微组织的演化过程还会受到氧化膜在不同取向晶粒表面上形成初期显微组织差别以及腐蚀时水化学条件的影响, 这是Zr-4在LiOH水溶液中腐蚀时会出现氧化膜生长各向异性特征的主要原因.

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1673 K下SiO2-CaO-MgO-Al2O3熔渣中 Ni2+的电化学行为*
洪川,高运明,杨创煌,童志博
金属学报. 2015, 51 (8): 1001-1009.   DOI: 10.11900/0412.1961.2015.00065
摘要   HTML   PDF (2950KB)

利用MgO部分稳定的ZrO2固体电解质管集成构建Pt, O2(air)|ZrO2作参比电极的可控氧流电解池, 采用循环伏安、方波伏安、计时电位、恒电位电解等电化学测试技术研究了1673 K高温下SiO2-CaO-MgO-Al2O3熔渣中Ni2+的电化学行为. 结果表明, O2-在熔渣中的扩散和在ZrO2固体电解质内的电迁移不是熔渣中电活性物质还原的限制性环节, 在本实验条件下利用构建的可控氧流电解池研究熔渣中Ni2+的电化学行为是可行的. 熔渣中Ni2+在Ir电极上还原到Ni是受扩散控制的一步还原的可逆过程, 利用循环伏安和计时电位测试技术所得数据计算得出了含有3%NiO的熔渣中Ni2+的扩散系数分别为(3.50±0.18)×10-6和(2.80±0.22)×10-6 cm2/s, 与相关文献结果基本吻合.

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Ni50-xCoxMn39Sn11 (x=0, 2, 4, 6) Heusler合金的马氏体相变和应变行为研究*
李哲,徐琛,徐坤,王豪,张元磊,敬超
金属学报. 2015, 51 (8): 1010-1016.   DOI: 10.11900/0412.1961.2015.00071
摘要   HTML   PDF (1686KB)

通过结构和磁性测量, 研究了Ni50-xCoxMn39Sn11 (x=0, 2, 4, 6) Heusler合金的晶体结构、相变和磁性. 结果表明, 随Co含量增加, 该系列合金的马氏体相变温度明显下降, 而Curie温度却呈现出上升的趋势, 并在室温下展现出不同的晶体结构. 同时, Co含量的增加导致样品在奥氏体相的磁性迅速增加, 而马氏体相的磁性却几乎保持不变, 显著地提高了2相之间的磁化强度差异(ΔM). 特别是当Co含量增加到x=4时, 2相之间的ΔM达到40 Am2/kg, 并表现出磁场驱动马氏体相变的特征. 此外, 还研究了Ni50-xCoxMn39Sn11 (x=0, 2, 4)样品在马氏体相变过程中的应变行为. 其中, x=4样品的相变应变量达到了0.17%, 通过3 T的磁场循环, 该样品在215~235 K的温度范围均显示出可回复磁感生应变. 这种可回复的应变行为可归因于样品中的部分马氏体相变可由等温磁场驱动.

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基于团簇+连接原子模型的Fe-B-Si-Ta块体非晶合金的成分设计*
耿遥祥,韩凯明,王英敏,羌建兵,王清,董闯,张贵锋,特古斯,HAÜSSLER Peter
金属学报. 2015, 51 (8): 1017-1024.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00615
摘要   HTML   PDF (2552KB)

依据团簇+连接原子模型设计具有高玻璃形成能力的Fe-B-Si-Ta软磁块体非晶合金, 以共晶点Fe83B17对应的共晶相Fe2B为基础, 根据最大径向原子数密度和孤立度原则, 得到以B为心的[B-B2Fe8]主团簇, 结合理想非晶合金团簇式的电子浓度判据, 构建出Fe-B二元非晶合金的理想团簇式[B-B2Fe8]Fe. 为提升Fe-B二元合金的非晶形成能力, 选择与Fe具有较大负混合焓的Si替代[B-B2Fe8]团簇的中心原子B, 得到Fe-B-Si三元非晶合金的理想团簇式[Si-B2Fe8]Fe. 由于Ta与B和Si间具有较大的负混合焓, 进一步以Ta替代[Si-B2Fe8]Fe团簇式中壳层位置的Fe原子, 设计出[Si-B2Fe8-xTax]Fe四元非晶系列成分. 结果表明, [Si-B2Fe8-xTax]Fe在x=0.4~0.7成分处均可形成直径为1.0 mm的非晶合金棒. 其中, [Si-B2Fe7.4Ta0.6]Fe合金的非晶形成能力最佳, 其非晶样品的约化玻璃转变温度Trg为0.584, 玻璃转变温度Tg为856 K, 过冷液相区宽度ΔTx达33 K. [Si-B2Fe8-xTax]Fe (x=0.4~0.7)块体非晶合金的Vickers硬度Hv随Ta的添加从1117 HV (x=0.4)上升到1154 HV (x=0.7). [Si-B2Fe7.6Ta0.4]Fe非晶合金具有良好的室温软磁性能, 其饱和磁化强度Bs为1.37 T, 矫顽力Hc为3.0 A/m.

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