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ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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  2004年, 第40卷, 第1期 刊出日期:2004-01-11 上一期    下一期
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论文
不同Mn含量低碳钢过冷奥氏体形变过程中的铁素体相变
周荣锋; 杨王玥; 孙祖庆
金属学报. 2004, 40 (1): 1-7 .  
摘要   PDF (731KB)
通过热模拟压缩实验,对C,Si含量基本相同、Mn含量不同的低碳钢过冷奥氏体在形变温度760℃、形变速率1/s条件下单向压缩变形过程中的组织演变进行研究,分析了Mn对低碳钢过冷奥氏体变形特征、转变动力学特征以及形变强化相变铁素体晶粒细化的影响。结果表明,Mn延迟低碳钢形变强化相变的进行, Mn含量提高,完成相变所需总应变相应提高。形变强化铁素体转变动力学可分三个阶段,随Mn含量增加, 各阶段所需时间延长, 应变提高。通过形变强化相变, Mn含量(质量分数,%)为0.48, 0.84和1.29三种钢可获得平均晶粒截径分别为3.571.60,2.001.05和2.291.02m的微细等轴铁素体晶粒以及第二组织弥散分布的复相组织。
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连续冷却过程中低碳钢奥氏体→铁素体相变的元胞自动机模拟
张林; 张彩碚; 王元明
金属学报. 2004, 40 (1): 8-13 .  
摘要   PDF (260KB)
采用低碳钢连续冷却过程中奥氏体→ 铁素体相变的元胞自动机模型, 模拟了铁素 体晶粒形核与生长的全过程, 模型中考虑了 溶质扩散在相变过程中的作用.在元胞自动机的网格 内, 晶粒的形核与生长用两个概率的变化来描述它们 之间在相变过程中的相互竞争关系, 给出了 形核与生长的元胞自动机规则.总结了元胞自动机 方法解决铁素体晶粒形核与生长问题的过程, 并在该模型的基础上分析了冷却速率等因素对于晶粒形核与生长的影响.
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Al--Cu--Fe准晶相的液相面与邻近晶体相液
赵东山; 瞿文榜; 王仁卉
金属学报. 2004, 40 (1): 14-19 .  
摘要   PDF (298KB)
采用金相(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微术(SEM)和透射电子显微术(TEM)等方法,研究了在不同温度长时间保温后水淬的Al48-60Cu33-50Fe0-10系列合金的凝固组织及相组成.结果表明, Gayle等报道的Al--Cu--Fe三元相图的单变量线(液相面交线)投影图中β相的液相面应当划分为β+φ两个区域.新增的四相反应为包共晶反应U8: L+β→IQC+φ, 反应温度约为800 ℃.X射线能谱(EDXS)分析表明, Ni2Al3结构的φ相的成分范围是Al47.3-50.6Cu45.4-48.1Fe4.5-5.2,而其成分中心是Al47.9Cu47.1Fe5.0。
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包晶合金定向凝固平界面前沿的形核分析
李双明; 刘林; 李晓历; 傅恒志
金属学报. 2004, 40 (1): 20-26 .  
摘要   PDF (185KB)
利用成分过冷和充分形核判据以及定向凝固中相稳定生长的最高界面温度假设, 在包 晶合金定向凝固初始过渡区及其之后两相低速平界面凝固时建立了初生相和包晶相界面前 沿发生第二相形核转变所满足的成分条件, 确定了不同凝固距离下出现两相平界面 凝固带状组织的成分区间. Fe--Ni和Pb--Bi包晶合金理论计算结果与现有的实验 结果进行了对比, 两者吻合较好.
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偏晶合金液--液相变过程模拟
赵九洲; 胡壮麒
金属学报. 2004, 40 (1): 27-30 .  
摘要   PDF (143KB)
建立了能描述在弥散相液滴形核、扩散长大、碰撞凝并及两液相空间分离等因素共同作用下,偏晶合金液--液相变过程中组织演变过程的数学模型. 将计算的温度场和浓度场与控制凝固组织演变的动力学方程相耦合, 模拟研究了单向冷却条件下Al--Pb合金液--液相变过程中的组织演变过程. 结果表明, 随着冷却的进行, 液--液相变区不断由试样底部向试样顶部推进,直至贯穿整个试样. 由于在凝固过程中弥散相液滴进行Marangoni迁移和Stokes运动, 试样中的某些部位会出现液滴贫化、过饱和度增加和多次形核现象.
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金属过冷熔体等轴枝晶生长的相场方法研究
李新中; 郭景杰; 苏彦庆
金属学报. 2004, 40 (1): 31-35 .  
摘要   PDF (198KB)
在纯物质相场模型中, 采用计算效率较高的邻界面点相场大梯度计算域控制法,模拟了纯金属在无量纲过冷度为0.55熔体中等轴枝晶的生长演化过程, 得到与实验观察相符合的等轴枝晶生长规律, 通过加入形式较简单的热扰动, 产生了明显的二次枝晶臂, 有的二次枝晶臂上还出现了三次枝晶臂. 同时计算了枝晶晶轴尖端的无量纲生长速度和曲率半径,并求出Peclet数. 计算结果与微观可求解理论和Ivantsov理论吻合良好.
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有效介质理论计算He原子在金属钒中的扩散行为
吴仲成; 彭述明; 杨茂年
金属学报. 2004, 40 (1): 36-39 .  
摘要   PDF (138KB)
采用有效介质理论, 并考虑晶格驰豫的影响计算He原子在金属钒中的嵌入能, 通过能量分析推测He原子在金属钒中可能的扩散路径和扩散势垒. 计算结果表明, He原子在金属钒bcc结构的四面体间隙位置有能量的最低点, 为4.37 eV, 在八面体间隙位置嵌入能比四面体间隙位置的稍大, He原子在金属钒的bcc结构中最有可能在(100)面内沿着由位置(1, 1/4, 1/2), (1, 1/2, 1/2),(1, 3/4, 1/2)联成的直线(或其等价晶面相应联线)向外扩散
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强磁场下Bi--Mn合金中形成的MnBi相凝固组织
李喜; 任忠鸣; 王晖
金属学报. 2004, 40 (1): 40-45 .  
摘要   PDF (668KB)
对强磁场作用下Bi--Mn合金分别从全熔态和从固液两相区开始的凝固过程及其组织的实验研究表明, 磁场使初生MnBi相在试样外侧呈环状偏聚, 其自身生长为棒状, 棒的长轴沿磁 场方向呈定向规则排列, 而试样心部基本无初生MnBi相.在Curie点以上开始进行较慢的凝固时, 由片状聚合而成的棒状MnBi具有单晶特征. 对以上现象的形成原因进行了分析.
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Ti49.4Ni 50.6超弹性弹簧的相变和形变特性
贺志荣; 张永宏; 王永善
金属学报. 2004, 40 (1): 46-50 .  
摘要   PDF (179KB)
用示差扫描量热仪、拉伸实验和应力--应变循环实验系统研究了退火温度、变形温度以及热循环和室温应力--应变循环对Ti49.4Ni50.6超弹性(SE)弹簧的相变和形变特性的影响. 冷加工加中温退火态Ti49.4Ni50.6合金冷却→加热时的相变类型为母相B2→R相→马氏体B19'.随退火温度升高, 马氏体转变温度升高,R相转变温度降低. 623---773 K退火态Ti49.4Ni50.6弹簧室温下可获得SE特性, 随变形温度升高, SE弹簧刚度增加;当退火温度超过823 K 后,SE特性变差. 热循环时SE弹簧的切变量取值越小, 其应变恢复率越高. 预循环训练可增强SE的稳定性.
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铝化物涂层中β--NiAl相Ni, Al互扩散系数计算
韦华; 孙晓峰; 郑启
金属学报. 2004, 40 (1): 51-56 .  
摘要   PDF (KB)
通过纯Ni和K465合金表面渗Al涂层中Al原子浓度分布曲线的分析, 考虑到K465合金复杂的化学成分和显微组织, 基于一定的假设, 推导出Wagner修正式,并分别计算了850, 950和1β050℃纯Ni和K465合金表面渗Al涂层中β--NiAl相Ni, Al互扩散系数.计算结果表明:K465合金表面渗Al层中β--NiAl相Ni, Al互扩散系数明显小于纯Ni表面渗Al涂层中β--NiAl 相Ni, Al互扩散系数;与化学计量比β--NiAl相相似, K465合金表面渗Al中β--NiAl相Ni, Al互扩散系数与Al原子浓度有很大的相关性.简要分析了合金元素和析出相对渗Al涂层中β--NiAl相Al, Ni互扩散系数的影响.
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高温热处理对(DS)NiAl--Cr(Mo)--Hf共晶合金显微组织和显微硬度的影响
徐春梅; 郭建亭
金属学报. 2004, 40 (1): 57-61 .  
摘要   PDF (590KB)
采用高温度梯度定向凝固装置制备NiAl--28Cr--5Mo--1Hf(原子分数, %, 下同)共晶合金,研究了高温热处理对合金显微组织和显微硬度的影响. 结果表明,热处理后, NiAl和Cr(Mo)的层片状组织形貌基本没有变化,而合金中分布于胞界的半连续的Heusler (Ni$_{2}$AlHf)相部分或大部分消失,并以弥散的Heusler颗粒形式在NiAl基体中重新析出. 此外,Cr(Mo)相中的NiAl微粒粗化, 在Cr(Mo)相中出现了位错线. 定向凝固NiAl--28Cr--5Mo--1Hf合金的显微硬度明显高于NiAl--28Cr--6Mo合金, 热处理后, 合金的硬度值基本保持不变.
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铸态Ti--Zr--Ni准晶基合金的室温力学性能
羌建兵; 王英敏; 袁力江
金属学报. 2004, 40 (1): 62-66 .  
摘要   PDF (305KB)
用吸铸法制备出含Ti(Zr)固溶体韧性相的Ti--Zr--Ni准晶合金棒,通过维氏显微硬度测定和单向压缩实验等方法研究了该新型合金的室温力学性能和断裂行为.结果表明:Ti--Zr--Ni准晶基复相(α--Ti(Zr)+I)合金力学性能良好, 维氏显微硬度值接近5.5 GPa, 断裂强度达到1000 MPa,Young's模量值23---36 GPa. 其中, Ti60Zr25Ni15合金的室温弹性应变可达4.2 %, 是Al基准晶合金的4倍. 但其室温单向压缩时的断裂方式仍为准解理断裂, 属脆性断裂
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磷对NiAl合金的软化作用
周健; 郭建亭
金属学报. 2004, 40 (1): 67-71 .  
摘要   PDF (264KB)
研究了磷对NiAl合金组织和性能的影响. 适量的磷能够导致多晶NiAl的软化, 即屈服强度和硬度降低以及室温压缩塑性提高. 磷固溶于晶格内造成晶内软化, 偏聚于晶界造成晶界硬化. 磷捕获间隙杂质原子或降低合金的Peierls力是造成晶内软化的原因. 合金宏观变形(压缩性能)行为来自晶内软化和晶界硬化的竞争过程.
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Fe--Mn--Si--Cr--Ni形状记忆合金约束下相变的电阻原位分析
文玉华; 严密; 李宁
金属学报. 2004, 40 (1): 72-76 .  
摘要   PDF (200KB)
通过同步测量约束加热和冷却过程中合金的电阻率和回复应力与温度的关系, 对Fe--Mn--Si--Cr--Ni形状记忆合金约束下的转变过程进行了详细研究. 结果表明,变形约束加热后的冷却过程中, 回复应力随温度降低而增加. 当回复应力增加到大于合金的屈服强度时, 将首先发生塑性变形;然后随温度的进一步降低, 回复应力到达应力诱发ε马氏体相变的临界应力时, 回复应力将诱发ε马氏体相变, 导致回复应力随温度的降低而下降. 塑性变形和应力诱发ε马氏体相变都将显著松弛回复应力, 降低合金冷却到室温时的回复应力. 建立了合金加热和冷却过程中回复应力的方程.提出了该记忆合金管接头成分设计原则.
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三种湍流模型对Al电解槽内Al液流场预测的比较及其工业测试
周萍; 梅炽; 周乃君
金属学报. 2004, 40 (1): 77-82 .  
摘要   PDF (196KB)
模型与RNG k--ε模型分别对三种不同进电方式(四点进电的200 kA槽、两点进电的160 kA槽以及三点进电的80 kA槽)的预焙阳极Al电解槽内的Al液流场进行了数值仿真, 并且应用铁棒溶蚀法对相应工况下的Al液流场进行了工业测试. 通过对计算结果和测试结果的比较与分析,可以得出:与标准k--ε模型相比较, 低Reynolds数模型具有较小的湍流粘度;标准k--ε模型与RNG模型用于Al液流场的数值仿真时, 其计算结果均有较高的可靠性. 并初步得出在电流强度大于80 kA的Al电解槽中, Al液流动的计算不适宜应用低Reynolds数模型.
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电弧离子镀沉积Al(Cr)--O--N扩散阻挡层的研究
王启民; 武颖娜; 纪爱玲
金属学报. 2004, 40 (1): 83-87 .  
摘要   PDF (1953KB)
采用电弧离子镀方法在高温合金DSM11基材上沉积Al--O--N和Cr--O--N薄膜, 研究了不同O2, N2流量对薄膜相结构的影响以及高温下DSM11/NiCoCrAlY,DSM11/Al--O--N/NiCoCrAlY和DSM11/Cr--O--N/ NiCoCrAlY体系的元素互扩散行为.实验结果表明, Al(Cr)--O--N薄膜均为多晶膜,分别具有α--Al2O3+六方AlN和Cr2O3+CrN的相结构,随着N2, O2流量的改变, 两相的相对含量发生变化. 在1050℃下氧化100 h后, Al--O--N层阻挡基体与涂层间元素互扩散的作用优于Cr--O--N层. 扩散阻挡层对涂层的氧化动力学影响不大.
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连铸结晶器内钢液涡流现象的大涡模拟及控制
钱忠东; 吴玉林
金属学报. 2004, 40 (1): 88-93 .  
摘要   PDF (272KB)
采用大涡模拟方法对结晶器内钢液涡流现象进行模拟, 研究了水口插入深度、出流角度等与“湍动涡”在液面停留时间的关系, 分析了“湍动涡”和“偏流涡”的形成机理.提出了消除“湍动涡”的平板式涡阻止器结构, 对涡阻止器作用下“湍动涡”和“偏流涡”的运动规律进行模拟. 数值模拟结果表明:“湍动涡”是由于流体本身的脉动所形成的, 随着水口出流角度的增大及水口插入深度的增加, “湍动涡”在液面的停留时间延长;“偏流涡”是由于水口不对中导致的液面的不对称流动以及流体本身的脉动综合作用形成的. 平板式涡阻止器能有效消除“湍动涡”, 并对“偏流涡”有一定的减弱作用.
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基于分形的金属材料海水腐蚀形貌图像分析诊断系统
王守琰; 宋诗哲
金属学报. 2004, 40 (1): 94-98 .  
摘要   PDF (262KB)
将分形的概念应用于腐蚀形貌图像的特征提取, 计算扫描得到的实海腐蚀试片图像 的分形维数、广义维数、面积因子和空隙特征, 并作为分析诊断系统的输入. 用 模糊模式识别理论建立了基于图像分形特征的腐蚀形貌图像诊断系统, 可以由 图像的分形特征值判断金属的表面腐蚀形貌.
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[013]取向Cu单晶体在NaCl水溶液中腐蚀疲劳位错结构的观察
杨继红; 贾维平; 李守新
金属学报. 2004, 40 (1): 99-102 .  
摘要   PDF (312KB)
利用扫描电镜电子通道衬度技术(SEM--ECC)和透射电子显微镜(TEM)对[013]取向Cu单 晶体在空气中和NaCl水溶液中疲劳到饱和的位错结构进行观察. 结果表明: 在0.5mol/L NaCl 水溶液中, 腐蚀疲劳饱和位错结构主要是迷宫和脉络位错结构, 这与空气中的驻留滑移带 (PSBs)和脉络位错结构不同. 腐蚀疲劳饱和位错结构的观察表明, 介质对疲劳位错结构的影响相当于在其它条件都不变的情况下, 增大了疲劳的塑性切应变幅.
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Zn粉含量及表面沾污对环氧富Zn漆电化学行为的影响
谢德明; 胡吉明; 童少平
金属学报. 2004, 40 (1): 103-108 .  
摘要   PDF (191KB)
采用腐蚀电位、电化学阻抗谱(EIS)评价了Zn粉含量以及涂层/基体界面污染程度对环氧富Zn涂层的防腐蚀性能的影响并探索了富Zn涂层的失效机制. 实验结果表明, 当涂层中Zn含量较少时, Zn粉没有有效的阻挡作用. 通过对可能的阻抗模型的分析, 认为富Zn涂层的电化学阻抗谱的低频段是由Zn2+从金属表面穿过腐蚀产物的扩散控制. 涂层/基体界面污染不仅影响了环氧富Zn涂层的防腐蚀性能的发挥, 也加速了钢铁基体的腐蚀.
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Ti--Al--C体系中添加TiAl3对燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响
郭俊明; 陈克新; 周和平
金属学报. 2004, 40 (1): 109-112 .  
摘要   PDF (676KB)
以单质粉末Ti, Al和碳黑为原料,按Ti3AlC2化学计量比配料, 燃烧产物主要物相是TiC,只能得到少量Ti3AlC2相, 但在保持原料配比不变的情况下, 在反应物原料中添加金属间化合物TiAl3 (质量分数为0---23.5 %), 燃烧产物中Ti3AlC2的含量随添加TiAl3量的增加而显著增多, 成为燃烧产物的主要物相. 从热力学和动力学的角度探讨了TiAl3对燃烧合成Ti3AlC2的影响机理.
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