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ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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  2009年, 第45卷, 第6期 刊出日期:2009-06-11 上一期    下一期
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论文
中低应变量冷轧AA1050铝合金中晶粒取向与形变位错界面的演变
刘庆 姚宗勇 A. Godfrey 刘伟
金属学报. 2009, 45 (6): 641-646.  
摘要   PDF (12328KB)

采用ECC和EBSD技术研究了AA1050铝合金冷轧至中低应变量下位错界面结构的演变. 结果表明, 冷轧至中低应变量下形成典 型的位错胞块结构,其微观组织结构强烈依赖于晶粒的取向. 变形后主要形成三种典型的组织结构: Type A------两组交叉的几何必须位错界面 (GNBs) 结构,Type B------一组GNBs结构, Type C------近似等轴的普通胞状结构. 绝大多数Copper, Brass和Goss取向的晶粒具有Type A结构, S取向的晶粒具有Type B结构, 而Cube取向的晶粒主要具有Type C结构. 变形过程中的GNBs不仅具有与RD成±(30°---40°) 的宏观取向, 而且大多数GNBs位错界面近似平行于由最大Schmid因子所确定的{111}滑移面的迹线.

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大应变量冷轧AA1050铝合金微观组织与织构的演变
姚宗勇 刘庆 A. Godfrey 刘伟
金属学报. 2009, 45 (6): 647-651.  
摘要   PDF (7705KB)

采用ECC和EBSD技术研究了AA1050铝合金冷轧到大应变量下微观组织和织构的演变规律. 结果表明, AA1050合金冷轧到 大形变量时, 微观组织由低应变下的胞块组织结构转变成典型的层片状界面 (LBs)结构, 其内部的LBs基本与轧向 (RD) 平行; 主要存 在两种转变机制, 即由于轧制变形 (机制I) 和借助于S--bands结构的剪切作用 (机制II),从而导致GNBs逐渐旋转到与RD平行, 且以 机制I为主. 变形过程中, 由于晶粒的分裂形成大量的大角度界面, 随应变的增加, 大角度界面的间距逐渐减小、 数目逐渐增多; 当冷轧到90%应变量时, 除原始晶界外, 约为47%的大角度界面起源于变形诱导的界面. 冷轧变形主要形成典型的Brass+S+Copper轧制织构, 且强度随应变的增加而逐渐增加.

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EBSD技术分析大晶粒NiAl合金高温塑性变形 组织演变与CSL特征晶界分布
胡静 林栋樑 王 燕
金属学报. 2009, 45 (6): 652-656.  
摘要   PDF (1984KB)

采用EBSD分析了1075℃和初始应变速率为8.75×10-4 s-1条件下大晶粒NiAl合金高温塑性变形过程中的组织演变 与重位点阵 (CSL) 特征晶界分布. 变形前大晶粒NiAl合金以大角度晶界为主, 小角度晶界比例极低. 在高温塑性变形过程中, 取向差5°以下的小角度晶界不断产生. 随变形量的增大, 新形成的小角度晶界取向差增加, 转变为取向差较大的6°---15°小角度晶界, 进而转变为15°以上的大角度晶界. 小角度晶界的产生速率与转变为大角度晶界的速率趋向动态平衡. 小角度晶界向较大角度晶界不断转变导致晶粒显著细化. CSL特征晶界分析表明, 大晶粒NiAl合金高温塑性变形过程中, CSL晶界分布发生改变, 将对合金室温力学性能产生影响.

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晶体学织构对金属板材宏观各向异性影响的模拟
花福安 邸洪双 李建平 刘相华 王国栋
金属学报. 2009, 45 (6): 657-662.  
摘要   PDF (1146KB)

基于多晶体黏塑性自洽方法, 建立了金属板材的Lankford 系数(r值)、屈服应力和屈服面的计算模型. 以fcc多晶体为例, 模拟分析了理想织构组分对宏观各向异性的影响. 模拟结果表明, 具有Cube和Goss织构的板材, 其r值在45°附近最小, Cube织构的r值具有对称性, 而Goss织构90°的r值远大于0°的r值; 具有Cu, Bs和S织构的板材, 其最大r值均出现在45°附近, 0°和90°的r值均具有一定的不对称性. 各理想织构的单轴拉伸屈服应力呈现出与r值相对应的变化规律, 屈服面的形状也表现出相应的变化. 上述模拟结果与Taylor--Bishop--Hill (TBH) 模型以及唯象方法的计算结果定性符合.

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Bi2Sr2CaCu2O8+δ薄膜的分子束外延法制备及结晶性
张炳森 李茂林 王晶晶 孙本哲 祁阳
金属学报. 2009, 45 (6): 663-672.  
摘要   PDF (6232KB)

在BiO--(Sr+Ca)O--CuO相图上的Bi2Sr2CaCu2O8+δ(Bi--2212) 相附近选择不同成分, 用分子束外延法制备成薄膜, 利用XRD, EDS,SEM和AFM研究了成分、衬底温度和臭氧分压对Bi--2212相薄膜成相的影响, 分析了生长速率和错配度对Bi--2212相薄膜质量的影响. 结果表明, Bi--2212相薄膜单相生成的成分范围 (原子分数) 分别为Bi 26.3%---32.4%, (Sr+Ca)37.4%---46.5%, Cu 24.8%---32.6%; 当衬底温度为720℃且臭氧分压为1.3×10-3 Pa时, 在MgO(100) 衬底上生长出质量较高的c轴外延Bi--2212相薄膜; 通过调整生长速率、更换衬底和插入不同厚度的Bi2Sr2CuO6+δ过渡层的方法, 可以改善Bi--2212相薄膜的结晶质量、表面形貌和导电特性.

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Bi系高温超导体中非公度调制结构相的空间群测定
边为民 朱溢眉 周 廉
金属学报. 2009, 45 (6): 673-679.  
摘要   PDF (3136KB)

采用会聚束电子衍射 (CBED) 对Bi--2212相和Bi--2223相中具有非公度调制结构的超胞结构进行了测定. 测定结果表明: 具有 A型调制结构Bi--2212相超胞的点群是2mm, 空间群是I2mm; 具有B型调制结构Bi--2223相超胞的点群是mmm, 空间群是Ibmm. 结合实验结果讨论了摇摆曲线对CBED图对称性的影响, 并指出: 采用CBED测定晶体结构的对称性时, 应以高阶Laue线为依据, 而不应依 靠0层盘内摇摆曲线的对称性. CBED图模拟结果表明: Bi--2212相CBED图显示的是调制结构超胞的对称性, 而不是亚胞的对称性.

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低碳钢中晶界铁素体/原奥氏体界面对贝氏体转变的影响
崔桂彬 郭晖 杨善武 贺信莱
金属学报. 2009, 45 (6): 680-686.  
摘要   PDF (3069KB)

采用电子背散射衍射 (EBSD) 研究了低碳Fe--C--Mn--Si钢中晶界铁素体/原奥氏体界面对贝氏体形核的影响. 通过两阶段等温热 处理, 获得了晶界铁素体和贝氏体的混合组织. 结合金相观察和取向测量, 发现晶界铁素体与贝氏铁素体之间的界面分为两种, 一种界面不清晰, 一种界面清晰. 分析表明, 在晶界铁素体/贝氏体界面不清晰一侧, 晶界铁素体与原奥氏体保持取向关系, 贝氏体在这类界面形 核生长, 且取向与晶界铁素体保持一致; 在晶界铁素体/贝氏体界面清晰一侧, 晶界铁素体与原奥氏体无取向关系, 且贝氏体与晶界铁素体之间取向差较大.

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Al--Zn--Mg--Cu 系铝合金中不同区域电子结构及应力腐蚀机理分析
张国英 张辉 方戈亮 杨丽娜
金属学报. 2009, 45 (6): 687-691.  
摘要   PDF (713KB)

利用计算机编程建立了Al--Zn--Mg--Cu合金 (7175铝合金) 中α--Al, η相及α--Al大角度晶界原子集团模型, 采用递归法计算 合金中Zn, Mg, Cu和H的环境敏感镶嵌能、原子间相互作用能、Fermi能级和态密度等电子结构参数, 分析了合金的应力腐蚀机理. 计算 结果表明: Mg, Cu和H容易在晶界偏析. Mg对H具有吸引作用, 促进H在晶界偏析, 引起晶界氢脆; Zn增大晶界与晶内的电位差, 降低合 金抗腐蚀性; Cu能减小晶界与晶内Fermi能级差, 降低晶界与晶内的电位差, 具有减缓合金腐蚀的作用. 计算结果还表明: η相的Fermi能 级最高, 腐蚀过程中作为阳极优先溶解. 由于η相俘获H, 当晶界析出断续η相时可减弱晶界H的偏析, 提高抗腐蚀性; 但晶界连续分布η相则形成腐蚀通道, 加速腐蚀进程.

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非晶Cu在晶化过程中的分子动力学模拟
王荣山 侯怀宇 陈国良
金属学报. 2009, 45 (6): 692-696.  
摘要   PDF (1501KB)

运用分子动力学模拟的方法, 采用紧束缚势函数, 研究了非晶Cu在升温条件下的晶化行为, 分析了系统能量、体积、双体关联函数和局部结构的变化, 并结合键对分析方法计算了不同弛豫时间下典型短程有序结构的分布. 结果表明, 在非晶Cu升温的最初阶段, 原子运动未必造成短程结构的进一步规则化; 结构转变初期,首先发生1431和1541键向1421键的转变, 1421键型数量在400 K以上则基本呈现直线上升的趋势, 接近600 K时达到最大值; 此后1421键的数量随温度的上升而下降, 熔化时其数量急剧减少.

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马氏体温变形超细化过共析钢
陈伟 李龙飞 孙祖庆 张艳 杨王玥
金属学报. 2009, 45 (6): 697-703.  
摘要   PDF (2838KB)

利用Gleeble 1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验, 研究了含Al和不含Al两种过共析钢马氏体温变形和等温回火过程中的组织超细球化演变及超细球化组织的力学性能. 结果表明: 与马氏体等温回火相比, 马氏体温变形加快马氏体的分解动力学, 在较短的时间 内即获得超细化 (α+θ)复相组织. 温变形过程中的组织超细化演变主要经历渗碳体粒子的析出与粗化及铁素体基体的动态回复和动态再结晶; 而在等温回火过程中, 铁素体主要发生静态回复和晶粒长大, 并没有再结晶现象发生. 合金元素Al的加入在等温回火和温变形过程中均抑制马氏体的分解, 阻碍渗碳体粒子的粗化和铁素体晶粒的长大, 导致复相组织的细化. 同时, Al的加入使马氏体温变形和等温回火后所得超细化 (α+θ) 复相组织在不降低总延伸率的前提下, 强度得以明显提高.

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基于离异共析转变的共析钢组织细化
李龙飞 李伟 孙祖庆 杨王玥
金属学报. 2009, 45 (6): 704-710.  
摘要   PDF (11079KB)

通过在Gleeble 1500热模拟试验机上进行的单轴热压缩实验并结合SEM和EBSD分析技术,研究了共析钢在A1---Ar1A1---Ac1温度范围内的两阶段变形对缓冷组织的影响. 结果表明: 共析钢在A1---Ar1温度范围内进行过冷奥氏体形变后, 在A1---Ac1温度范围内再变形时, 可以利用应变量控制再奥氏体化进程, 在一定应变量下获得奥氏体与未溶渗碳体粒子的混合组织, 在随后的缓冷过程中发生离异共析转变, 获得超细化 (α+θ)复相组织, 其中α--Fe平均晶粒尺寸小于3 μm, θ--Fe3C粒子平均尺寸小于0.5 μm.

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单晶镍基高温合金DD8激光快速熔凝组织
金涛 孙晓峰 赵乃仁 刘金来 张静华 胡壮麒
金属学报. 2009, 45 (6): 711-716.  
摘要   PDF (9544KB)

DD8单晶镍基高温合金经激光扫描快速熔凝后, 熔池表面宽度随扫描速率增加变窄; 一次枝晶间距随冷却速率增加而减小. 分析表明: 熔凝后元素的枝晶偏析不明显, 合金成分趋于均匀. 熔凝后的凝固形态由熔池底部到表面依次为准平面凝固、胞状凝固、胞枝状凝固和细密枝晶凝固. 准平面和胞状凝固区由γ固溶体及弥散γ'相 (20 nm) 组成. 在胞枝晶和枝晶凝固区, 枝晶间出现一种高Ti含量条状相. 在过渡区, γ固溶体及γ'相皆部分熔凝, 未全溶的γ'相成为熔凝再析出弥散γ'相的核心, 过渡区γ'相呈堆状分布.

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Nb, Ti和Cu对Fe--13Cr--2.5Mo合金阻尼与腐蚀性能的影响
胡小锋 李秀艳 张波 戎利建 李依依
金属学报. 2009, 45 (6): 717-722.  
摘要   PDF (5429KB)

采用动态机械分析仪 (DMA) 和场发射扫描电镜 (FESEM) 研究了1.0\%Nb, 1.0%Ti和0.5%Cu (质量分数) 添加对Fe--13Cr--2.5Mo合金阻尼性能和腐蚀性能的影响. 结果表明: 添加Nb的合金中, 形成的大量(Nb, Mo)C相会阻碍磁畴壁的运动, 严重影响合金的阻尼性能;  当应变振幅大于3.5×10-5时, 析出相 (Nb, Mo)C与位错的交互作用会引起静滞后型位错阻尼Qdis-1, 致使在高应变振幅区合金阻尼性能明显提高; 加入Ti或Cu后合金晶界碳化物明显减少, 而晶内析出相明显增多, 导致合金的阻尼性能在低应变振幅区略有降低. 点蚀结果表明, 三种合金元素的添加都能提高合金的耐蚀性能, 其中添加1.0%Ti的合金可同时获得良好阻尼性能和耐蚀性能.

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Zn--Al--Cu基合金无钎剂钎焊泡沫铝的界面结构及力学性能
王辉 何思渊 褚旭明 何德坪
金属学报. 2009, 45 (6): 723-728.  
摘要   PDF (1812KB)

以Zn--Al--Cu基合金为钎料, 对74.7%---91.6%不同孔隙率的泡沫铝采用无钎剂钎焊方法进行连接实验. 采用OM和SEM观察钎缝组织及界面结构, EDS测定界面元素分布, XRD分析界面物相, 通过热力学分析验证钎料中Cu和Zn与母材中Al元素的相互作用和除膜机理, 对钎焊接头试样进行拉伸和剪切性能实验, 分析孔隙率与接头试样强度之间的关系.结果表明, 该无钎剂钎焊方法在泡沫铝端 面之间形成密实结构的连续钎料层,未改变母材结构特征; 钎缝组织由Al(Zn) 固溶体、Zn(Al) 固溶体、Cu4Zn及MgMnO3组成; 连接界面主要由Al(Zn)固溶体组成, Zn,Al和Cu在界面上相互扩散而形成一定扩散梯度, 熔合良好, 钎焊接头抗拉强度与母材相当, 剪切强度略高于相同孔隙率母材的剪切强度,抗拉强度和剪切强度均随孔隙率增加而明显降低.

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激光立体成形Ti60--Ti2AlNb梯度材料的组织与相演变
杨模聪 林鑫 许小静 陈静 黄卫东
金属学报. 2009, 45 (6): 729-736.  
摘要   PDF (4018KB)

采用激光立体成形技术制备了沿沉积方向成分渐变的立墙式Ti60--Ti2AlNb梯度材料, 研究了沉积态Ti60--Ti2AlNb梯度材料的相 与显微组织的演变规律. 随Al和Nb含量的增加, 梯度材料中呈现α+βα+α' →α' →α+βα+β/B2+α2 →β/B2+α2β/B2+α2+O →B2+O → B2的相演变趋势, α相在Ti60到Ti60--60%Ti2AlNb (质量分数) 的成分范围内一直存在. 梯度材料的硬度同样随着Al和Nb含量的增加而增加, 并随着B2+O相的形成达到极大值, 不过随着在Ti2AlNb端部全B2相的获得, 硬度急剧降低. 基于钛合金富Ti区非平衡相图, 结合Al和Nb元素对α, α2,β/B2和O相稳定性的影响分析, 及考虑激光立体成形所具有的反复回火/退火和热积累效应, 对梯度材料在激光立体成形过程中呈现的相演化规律进行了解释.

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半固态条件下球晶生长形态的稳定性
统雷雷 林鑫 赵力宁 黄卫东
金属学报. 2009, 45 (6): 737-743.  
摘要   PDF (1618KB)

采用类金属丁二腈 (SCN) 和H2O配制的SCN--5%H2O (摩尔分数) 透明合金研究了不同过冷度和搅拌速率下半固态球晶生长的形态稳定性. 结果表明,随着搅拌速率的提高, 球晶形成的孕育期急剧减小. 在低搅拌速率下, 随着过冷度的提高, 球晶形成的孕育期明 显减小; 而在高搅拌速率下, 过冷度的作用并不明显. 随着搅拌速率的增大, 球晶的固相分数先增加、后减小. 当搅拌速率增加到一定值后, 球晶组织将完全消失. 球--枝转变存在一个临界的过冷度. 采用高搅拌速率得到稳定的孤立球晶后停止搅拌并保温, 可以发现当过冷度为2.9℃时,球晶可以一直生长到100 μm以上时才失去相对稳定性, 并发生球--枝转化; 但过冷度为1.9℃时, 球晶生长到一定尺寸后将不再长大, 而且这个尺寸远远小于100 μm. 根据这些生长行为, 可以通过控制搅拌速率和过冷度从而优化半固态过程的凝固组织形态.

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Cu/Sn--58Bi/Cu焊点在电迁移过程中晶须和小丘的生长
何洪文 徐广臣 郭福
金属学报. 2009, 45 (6): 744-748.  
摘要   PDF (5707KB)

利用SEM和EDS研究了Cu/Sn--58Bi/Cu焊点在电流密度为5×103 A/cm2, 80℃条件下晶须和小丘的生长. 通电540 h后, 在焊点阴极界面区出现了钎料损耗, 同时形成了晶须, 而在阳极Cu基板的钎料薄膜上形成了大量弯曲状晶须和块状小丘. EDS检测表明, 这些 晶须和小丘为Sn和Bi的混合物. 通电630 h后, 阳极上的晶须和小丘数量明显增多, 原来形成晶须的尺寸和形状没有变化, 阴极界面处 形成Cu6Sn5金属间化合物. 上述现象表明: 电迁移引发了金属原子的扩散迁移, 从而在阳极Cu基板上形成了一层钎料薄膜. 钎料薄膜中金属间化合物的形成导致压应力的产生, 促使晶须和小丘生长, 而阴极钎料损耗区域内晶须的形成与Joule热聚集有关.

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<110>取向Tb0.36Dy0.64(Fe0.85Co0.15)2合金的磁机械阻尼特性
张昌盛 马天宇 严密 裴永茂 高旭
金属学报. 2009, 45 (6): 749-753.  
摘要   PDF (1082KB)

采用区熔定向凝固方法, 以480 mm/h速度制备了<110>取向Tb0.36Dy0.64(Fe0.85Co0.15)2合金棒. 通过测试在0---0.325 T磁场范围内合金 棒的应力--应变回线, 计算了应力幅σm分别为-10,-30和-50 MPa的阻尼系数Δ W/W. 结果表明, 零磁场下的Δ W/W最大; 随磁场强度增大, 同一σm条件下的Δ W/W逐渐降低. 在低磁场中, Δ W/Wσm的增加而降低; 在高磁场中,  Δ W/Wσm的增加而升高. 利用不同预压应力下的磁致伸缩--磁化强度关系曲线, 分析了磁场--应力复合加载条件下非180°磁畴和畴壁的运动形式. 依据局部内应力理论, 解释了合金棒的磁机械阻尼系数随外磁场强度和应力幅值变化的规律.

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纳米晶Fe0.13(CoxNi1-x)0.87微细纤维的制备及磁各向异性
陈云 刘恒兴 孟献丰 沈湘黔
金属学报. 2009, 45 (6): 754-758.  
摘要   PDF (4362KB)

以柠檬酸和金属盐为原料, 采用有机凝胶--热还原法制备了纳米晶Fe0.13(CoxNi1-x)0.87(x=0.20, 0.30, 0.50, 0.80) 微细纤维. 采用FTIR, XRD和SEM等对纤维前驱体和热还原产物的结构、物相和形貌进行了分析; 采用振动样品磁强计 (VSM) 对纤维的磁性进行了 测试. 结果表明: 纤维直径分布在0.3---2 μm之间, 表面光滑, 长径比大, 组成纤维的晶粒尺寸约为34 nm. Fe0.13(CoxNi1-x)0.87微细纤维表现出明显的磁各向异性, 该性能主要受磁晶各向异性、形状各向异性和静磁相互作用等因素影响.纤维的易磁化方向为其轴向方向, 难磁化方向为径向方向, 所制备的Fe0.13(Co0.50Ni0.50)0.87纤维的剩磁比Mr/Ms(剩余与饱和磁化强度比)最大, 达到0.48.

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BaHfO3∶Ce闪烁陶瓷的制备及发光性能
马伟民 闻雷 沈世妃 刘晶 王华栋 尹凯
金属学报. 2009, 45 (6): 759-763.  
摘要   PDF (1344KB)

通过掺杂摩尔分数为0.3%的稀土Ce3+, 制备了BaHfO3∶Ce闪烁陶瓷, 用XRD, TG--DSC, SEM及TEM表征了BaHfO3∶Ce物相及形貌, 研究了不同烧结工艺下BaHfO3∶Ce的致密化及显微组织. 结果表明: 前驱体的晶化转变存在三个阶段, 在900℃煅烧2 h合成出BaHfO3∶Ce纳米粒子, 形貌为近球状, 粒径尺寸约为15 nm. 经真空烧结与常压烧结的样品致密化和显微组织存在明显差异: 前者在1750℃真空烧结保温1.5 h, 样品基本致密化, 晶粒尺寸在40---50 μm范围内; 而后者晶粒尺寸分布离散性较大. 真空烧结后的闪烁陶瓷和同组分粉体样品在530 nm波长的激发光谱中分别存在380---420 nm紫色和420---450 nm蓝色的发光谱带, 在391, 398和445 nm波长处均出现较强峰值, 对应着Ce3+4f→5d能级跃迁的吸收, 这表明该闪烁陶瓷的发光强度高于同组分粉体样品.

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Ag和Ta离子双注入改善Ti6Al4V合金耐磨性能
冷崇燕 周荣 张旭 卢德宏 刘洪喜
金属学报. 2009, 45 (6): 764-768.  
摘要   PDF (669KB)

采用Ag和Ta离子双注入对医用Ti6Al4V合金进行表面改性, 即以Ag离子1.0×1017 cm-2 先注入、以Ta离子1.5×1017 cm-2 后注入合金样品表面. 采用纳米力学探针研究离子注入前、后Ti6Al4V样品表面硬度随压入深度的变化, 利用多功能摩擦磨损试验机分析离子注入前、后样品的耐磨性, 利用XRD和XPS研究样品表面的物相组成和元素化合态. 结果表明, 离子注入后样品磨损量降低了77%. 耐磨损性能的明显改善归因于样品硬度增加, 磨损开始阶段保持低摩擦系数的时间较长和离子注入后合金固溶强化.

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