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ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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  2014年, 第50卷, 第1期 刊出日期:2014-01-11 上一期    下一期
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论文
不同变形工艺后0Cr32Ni7Mo4N双相不锈钢的组织及性能*
贺宏, 李静媛, 秦丽雁, 王一德, 房菲
金属学报. 2014, 50 (1): 1-10.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00393
摘要   HTML   PDF (17483KB)

研究了0Cr32Ni7Mo4N双相不锈钢热轧后冷轧和直接冷轧的成形性能, 分析了室温下α相和γ相的塑性变形机制以及经过热轧、冷轧及固溶处理后的组织演变规律, 并测试了2种成形工艺冷轧板热处理后的力学性能和耐蚀性能, 分别采用OM和SEM观察金相和腐蚀形貌. 结果表明: 实验钢在热轧后板边部开裂, 切边后经热处理再冷轧, 成形性良好; 铸态钢坯经过1100 ℃固溶处理后直接冷轧, 成形性能与其相当. 室温下α相的变形机制为多系滑移形成位错胞状结构, γ相为单系滑移和机械孪晶; 冷轧板随着热处理温度升高, 组织变得更均匀, 析出物颗粒数量减少; 直接冷轧的钢板经热处理后, 抗拉强度达到1082.9 MPa, 延伸率为29.3%, 在3.5%NaCl溶液中临界点蚀电位为1060 mV, 经过65%HNO3溶液腐蚀后失重率为0.05 g/(m2·h), 与常规热轧加冷轧后的钢板相当.

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晶界角度对一种镍基双晶高温合金持久性能的影响*
曹亮, 周亦胄, 金涛, 孙晓峰
金属学报. 2014, 50 (1): 11-18.  
摘要   HTML   PDF (16445KB)

研究了晶界角度对一种镍基双晶高温合金持久性能的影响. 结果表明, 双晶试样的持久性能低于单晶试样. 随着晶界角度的增加, 试样的持久性能降低, 断裂方式逐步由穿晶断裂向沿晶断裂过渡. 随着温度的升高, 由穿晶断裂过渡到沿晶断裂的临界晶界角度变小. 871 ℃, 552 MPa条件下, 12°晶界断口开始出现沿晶断裂特征; 1100 ℃, 120 MPa条件下, 4.5°晶界断口开始出现沿晶断裂特征.

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热处理对一种高强Zr-Ti合金组织和力学性能的影响*
李烨, 张龙, 朱正旺, 李宏, 王爱民, 张海峰
金属学报. 2014, 50 (1): 19-24.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00498
摘要   HTML   PDF (5772KB)

研究了热处理对高强Zr47Ti45Al5V3 (质量分数, %)合金微观组织和力学性能的影响. 结果表明, 该合金初始加工态由α (hcp)和β (bcc) 2相组成, 板条状的α相均匀分布在β相基体上. 合金虽然具有很高的强度, 但塑性很小, 其抗拉强度为1648 MPa, 而其延伸率只有0.8%. DSC结果表明, 合金在560~750 ℃之间有α→β的相转变. 对热处理后样品的力学性能检测结果表明, 合金中β相含量的增多, 使其塑性提高, 但强度有所降低; 通过在α→β相变点上不同温度的退火处理, 调控α与β相的相对含量可以获得强度和塑性的良好配合. 当合金中β相的体积分数为60%左右时, 合金具有较佳综合力学性能, 其抗拉强度为1398 MPa, 延伸率达到3.1%.

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Al-Bi偏晶点成分合金定向凝固过程研究*
杨志增, 孙倩, 赵九洲
金属学报. 2014, 50 (1): 25-31.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00579
摘要   HTML   PDF (6603KB)

对Al-Bi偏晶点成分合金(Al-3.4%Bi, 质量分数)开展了逆重力方向的定向凝固实验, 考察了凝固速度对合金凝固组织的影响, 分析了试样凝固组织形成过程. 结果表明: Al-Bi偏晶点成分合金定向凝固时在固-液界面前沿液相内形成溶质Bi富集层, 并发生液-液相变, 少量相液滴在Marangoni迁移、Stokes沉积和试样自身下拉运动共同作用下进行空间迁移, 当凝固速度较快时, 凝固界面前沿所有尺寸的少量相液滴均向凝固界面迁移, 合金凝固后少量相粒子尺寸呈现单峰分布; 当试样凝固速度较慢时, 部分少量相液滴在长大过程中其合速度方向按: 指向凝固界面-背离凝固界面-再指向凝固界面顺序随液滴尺寸变化, 合金凝固后少量相粒子尺寸分布呈现2个峰; 当凝固速度较快时, 少量相粒子平均尺寸随凝固速度V0指数关系变化, 随着凝固速度的下降, 与V0间的关系向<R>∝V0-1/3指数关系趋近.

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使用SO2/Air/N2气氛作为纯Mg及#br#AZ91D合金的熔炼保护*
王先飞, 熊守美
金属学报. 2014, 50 (1): 32-40.  
摘要   HTML   PDF (10240KB)

利用3种实验方法, 研究了SO2/Air/N2气氛对纯Mg及AZ91D合金熔体的保护行为, 运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、Auger电子能谱仪(AES)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了形成的表面膜的相组成、微观组织形貌和生长过程, 结合热力学计算讨论了表面膜的生长与保护机理, 并考查了表面膜的稳定性. 研究表明: 在SO2/Air/N2气氛中, 保护性表面膜由MgO, MgS和MgSO4混合组成, MgSO4是热力学稳定相, 它的形成至关重要. 当采用SO2/Air/N2气氛为保护气氛且SO2含量一定时, Air含量不能过高也不能过低.

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低温挤压Mg-4Zn-2Al-2Sn合金的组织与力学性能研究*
赵东清, 周吉学, 刘运腾, 董旭光, 王晶, 杨院生
金属学报. 2014, 50 (1): 41-48.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00352
摘要   HTML   PDF (11253KB)
研究了Mg-4Zn-2Al-2Sn合金在225, 250和275 ℃挤压变形后的微观组织、织构及其力学性能. 结果表明: 在3种挤压温度下合金均发生了完全动态再结晶, 晶粒尺寸分别为4.4, 7.1和10.5 μm. 挤压温度直接影响到晶粒内部第二相的析出, 在225 ℃挤压时, 在晶粒内部可观察到尺寸为20~60 nm的不规则形貌的Mg2Sn析出相, 挤压温度升高到275 ℃, 第二相析出增多, Mg2Sn颗粒长大到500 nm左右, 并观察到沿挤压方向呈流线分布的微米级Mg32(Al, Zn)49. 在225和250 ℃挤压时, 形成了单一的平行于挤压方向的基面织构, 当温度升高到275 ℃时, 棱柱面滑移临界剪切应力急剧降低, 棱柱面滑移系启动, 形成了除基面织构以外的棱柱面平行于挤压方向的{1010} <0002>织构, 这种取向在沿挤压方向压缩时, 压应力平行于c轴方向, 不利于拉伸孪晶{1012} <1011>的形成, 导致275 ℃挤压样品拉压不对称性不明显, 压缩与拉伸屈服强度之比为0.95.
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2024铝合金在中国西部盐湖大气环境中的局部腐蚀行为*
王彬彬, 王振尧, 曹公望, 刘艳洁, 柯伟
金属学报. 2014, 50 (1): 49-56.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00417
摘要   HTML   PDF (10179KB)
通过4 a的现场大气暴露实验, 利用SEM/EDS, OM, XRD技术和电化学测试技术, 研究了包/不包铝的2024铝合金在中国西部盐湖大气环境中的局部腐蚀行为. 结果表明, 包/不包铝的2024铝合金在盐湖大气环境中发生了严重的点蚀, 暴露2 a后, 包铝层已被腐蚀穿透; 不包铝的2024铝合金最大点蚀深度已达约320 μm, 个别位置发生穿孔. 包/不包铝的2024铝合金的主要腐蚀产物都是层状双金属氢氧化物—[Mg1-xAlx(OH)2]x+ (Cl-, CO2-)x·mH2O. 电化学测试分析结果表明, 随Cl-浓度的升高, 2024铝合金的开路电位不断降低, 耐蚀性变差.
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低碳钢Q235在模拟酸雨大气腐蚀条件下的电化学阻抗谱监测*
傅欣欣, 董俊华, 韩恩厚, 柯伟
金属学报. 2014, 50 (1): 57-63.  
摘要   HTML   PDF (5323KB)
使用干湿交替方法模拟酸雨大气腐蚀条件, 并利用电化学阻抗谱(EIS)技术对腐蚀过程进行实时监测, 对低碳钢Q235在模拟酸雨大气环境下的腐蚀行为进行研究, 着重探讨阴极还原反应的演化特征. 结果表明, 低碳钢Q235的阴极反应为氧的还原反应和锈层(腐蚀产物)的还原反应并行. 随着干湿交替循环次数的增加, 氧还原反应的活性逐渐减弱, 最后几乎完全消失; 而锈层还原反应的活性逐渐增强, 并取代氧还原反应成为主要的阴极反应. 在同一个干湿交替周期内, 腐蚀速率随着液膜厚度的减小呈现先增加, 然后迅速降低的规律, 这是由于液膜厚度对腐蚀反应同时存在2种效果相反的作用所致.
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温度对国产核级316L不锈钢在加Zn水中电化学腐蚀性能的影响*
刘侠和, 吴欣强, 韩恩厚
金属学报. 2014, 50 (1): 64-70.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00416
摘要   HTML   PDF (6062KB)
在模拟压水堆一回路B+Li水和加Zn水中, 采用极化曲线、阻抗谱(EIS)原位研究了温度(T)变化对国产核级316L 不锈钢(316L SS)电化学腐蚀行为的影响. 结果表明, T升高导致316L SS表面氧化膜的保护性能减弱. 从低温到高温, 316L SS表面膜结构由单层转变为双层, 富Cr氧化层起到关键性的阻挡金属基体继续氧化的作用. 与无Zn相比, 加Zn后316L SS表面膜的耐蚀性增强, 但生长机制不变. 从氧化物溶解度和结构模型的角度讨论了316L SS在上述水溶液中表面氧化膜的形成机理.
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Nb-Ti-Co氢分离合金近共晶点处的显微组织及其渗氢性能*
闫二虎, 李新中, 唐平, 苏彦庆, 郭景杰, 傅恒志
金属学报. 2014, 50 (1): 71-78.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00474
摘要   HTML   PDF (9786KB)

探寻了Nb-Ti-Co氢分离合金的共晶点成分并利用Bridgman定向凝固实验对其进行验证, 研究了近共晶点处9种合金的显微组织、氢渗透性能及氢脆现象, 并与贵金属Pd的氢渗透性能进行比较. 结果表明, Nb-Ti-Co三元合金中完全由共晶Nb(Ti, Co)+TiCo相构成的合金成分为Nb31Ti35Co34; 当Bridgman定向凝固实验的抽拉速率为5 μm/s时, 共晶组织中的2相呈现出规则的共生生长. 9种合金中完全由共晶相构成的合金在673.5 K具有最大的氢渗透系数2.7×10-8 mol/(m·s·Pa0.5), 是相同条件下Pd的氢渗透系数的1.72倍; Nb含量相同时, 随着Ti/Co比值的降低, 氢渗透系数逐渐减小. 氢渗透过程中, 合金膜内部的初生TiCo相作为裂纹源首先萌生裂纹, 而后以此发生二次裂纹现象并逐渐向膜边缘扩展; 当TiCo相体积分数小于5%时, 共晶Nb(Ti, Co)+TiCo相抵消原有初生TiCo相上的裂纹源, 使得合金膜具有良好的抗氢脆性能.

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钎料合金BCo46的抗热腐蚀性能*
景艳红, 刘恩泽, 郑志, 佟健, 宁礼奎, 何平
金属学报. 2014, 50 (1): 79-87.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00216
摘要   HTML   PDF (10964KB)

采用涂盐方法研究了新型钴基钎料BCo46的抗热腐蚀性能, 并与BNi-2和基材合金DZ468进行了对比. 评估了完全热处理后的采用BCo46钎焊DZ468合金接头的抗热腐蚀性能. 研究表明, BCo46合金的热腐蚀抗力优于DZ468和BNi-2合金, 热腐蚀过程中3种合金都发生了氧化膜溶解和硫化物析出, 合金的腐蚀进程可以用硫化-酸碱熔融的热腐蚀模型解释; 钎焊接头中形成的硼化物会显著降低合金的热腐蚀抗力, 完全热处理后的钎焊接头组织均匀, 接头抗热腐蚀性能与DZ468合金相当.

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Er3+-Tm3+-Yb3+ 掺杂 Bi4Ti3O12 薄膜的上转换白色荧光和铁电性能*
孙丽娜, 谭俊, 巴德纯, 原培新
金属学报. 2014, 50 (1): 88-94.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00503
摘要   HTML   PDF (6686KB)

通过化学溶液沉积法制备了 Er3+-Tm3+-Yb3+ 共掺杂的Bi4Ti3O12薄膜, 并研究了薄膜的上转换荧光和铁电性能. 在980 nm红外光的激发下, 薄膜的室温发射光谱在可见光区域显示出4个发射带, 分别是峰值为478 nm的蓝光发射带, 对应Tm3+1G43H6能级跃迁; 峰值为527和548 nm的绿光发射带, 对应 Er3+ 2H11/2 4I15/2 4S3/2 4I15/2 能级跃迁; 峰值为 657 nm 的红光发射带, 由 Er3+ 4F9/2 4I15/2 和 Tm3+ 1G4 3F4能级跃迁产生的发射带复合而成. 荧光的颜色可以通过改变Er3+, Tm3+, Yb3+ 离子的掺杂浓度加以调节. 在固定Tm3+, Yb3+ 浓度的Bi3.59-xErxTm0.01Yb0.4Ti3O12(BErxTYT) 薄膜中, 随着Er3+浓度的增加, 红、蓝光和绿、蓝光的强度比均增加, Er3+离子的淬灭浓度为 1.75‰(摩尔分数, 下同); 在固定 Er3+, Yb3+ 浓度的Bi3.593-yEr0.007TmyYb0.4Ti3O12(BETmyYT) 薄膜中, 随着Tm3+ 浓度的增加, 绿、蓝光和红、蓝光的强度比均降低, Tm3+ 的淬灭浓度为 2.5‰; 在固定 Er3+, Tm3+ 浓度的Bi3.98-zEr0.01Tm0.01YbzTi3O12(BETYbzT) 薄膜中, 随着 Yb3+ 浓度的增加, 蓝、绿光和红、绿光的强度比均增加, Yb3+ 对 Er3+ 发射的荧光淬灭浓度小于5%, 而对 Tm3+ 发射的荧光淬灭浓度大于 18%. Bi3.5815Er0.0085Tm0.01Yb0.4Ti3O12 薄膜上转换荧光值为(0.31, 0.34), 最接近标准白光的色度坐标(0.33, 0.33). 在不同功率的红外激光激发下, 薄膜荧光的色度坐标变化幅度很小, 说明薄膜具有较好的颜色稳定性. 通过分析薄膜荧光的上转换机制, 从 Er3+ 向 Tm3+ 有明显的能量传递发生, 使光谱中红、绿、蓝光的相对强度和稀土离子的淬灭浓度发生明显变化. 薄膜的铁电性能测试表明, 当 Er3+, Tm3+, Yb3+ 掺杂的总浓度约为 10% 时(Bi3.5815Er0.0085Tm0.01Yb0.4Ti3O12), 薄膜的铁电剩余极化强度达到最大值, 为 27.8 μC/cm2.

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Ce-Cu共掺杂对SnO2薄膜光电特性的影响*
单麟婷, 巴德纯, 曹青, 侯雪艳, 李建昌
金属学报. 2014, 50 (1): 95-102.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00210
摘要   HTML   PDF (9054KB)
采用溶胶凝胶法制备不同Ce含量的Ce-Cu共掺杂SnO2薄膜, 通过实验及第一性原理计算研究了掺杂对SnO2微观结构及光电特性的影响. 结果表明, 掺杂后薄膜物相未发生较大变化, Cu, Ce均以替代Sn位形式掺入, 形成 , 受主型缺陷. 随Ce掺杂浓度增加, 薄膜晶粒尺寸和光学带隙均减小, 电阻率先减小后增大, Ce掺杂量影响薄膜内陷阱分布从而导致电阻发生改变. PL光谱测试发现, SnO2在390 nm处出现紫外发光峰, 主要与O空位有关, Ce3+的5d→4f跃迁在470 nm处产生蓝光发光峰, 且随掺杂浓度增加发光峰强度先增大后减小并发生红移. 第一性原理计算表明, Cu 3d态在价带顶上方产生受主能级, 而Ce掺杂后使导带整体下移, 光带隙减小, 进而提高导电性.
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金属中间隙原子的有效相互作用势*
张志鹏, 雷明凯
金属学报. 2014, 50 (1): 103-109.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00255
摘要   PDF (5000KB)
利用Hillert亚点阵理论和点阵静力学分析方法, 建立了简谐近似下包含弹性效应即应变诱发相互作用的间隙合金总能量模型, 获得了间隙原子间有效相互作用势. 分别将描述基体亚点阵和间隙亚点阵的能量及其相互作用的点阵静力学方程, 在标准态附近作简谐近似, 给出了包括化学相互作用势、Kanzaki力和动力学矩阵等系数的间隙合金总能量公式, 再依据点阵静力学方程的平衡条件, 确定了包含应变诱发相互作用的间隙原子间有效相互作用势. 合金间隙原子间的有效相互作用势取决于化学相互作用势以及Kanzaki力与动力学矩阵耦合的应变诱发相互作用势, 与原子种类、 点阵参数及合金浓度相关. 利用间隙合金的总能量模型计算了δ-Pu中He原子的有效相互作用势, 结果表明, 随着He原子浓度增加, 间隙亚点阵常数增大, 化学相互作用势和应变诱发相互作用势均减小, 造成有效相互作用势降低. 有效相互作用主要受应变诱发相互作用的影响.
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晶界位错运动与位错反应过程的晶体相场模拟*
高英俊, 卢成健, 黄礼琳, 罗志荣, 黄创高
金属学报. 2014, 50 (1): 110-120.  
摘要   HTML   PDF (13829KB)

采用晶体相场模型模拟了小角度对称倾转晶界结构及其在外加应力作用下的晶界演化消失过程, 从位错的运动形式和体系自由能的变化, 分析晶界的消失过程和位错的反应机理, 并计算了位错分解的激活能. 研究表明, 具有二维三角晶格原子点阵结构形成的小角度对称倾转晶界是由配对的双位错按直线规则排列构成, 可以看成由2套位错Burgers矢量组成. 晶界的消失演化过程主要分为6个特征阶段, 包括如下几方面的特征过程: 首先晶界位错攀移, 然后发生位错分解, 晶界发射位错, 位错由攀移运动转化为作滑移运动;接着滑移位错穿过晶粒内部, 直到对面晶界上湮没, 即被晶界吸收与合并;剩余的晶界位错继续作攀移运动, 然后又出现位错分解, 晶界再次发射位错, 使得位错转为作滑移运动, 与其它作滑移运动的位错在晶内相遇湮没消失. 最后, 所有晶界和位错全部消失, 双晶结构变成为完整的单晶结构. 应用三角晶系的点阵位错的2套基本Burgers矢量的组合, 可以有效地表示位错的发射、分解、合并、吸收、湮没的反应过程, 并能够揭示出这些反应过程的新Burgers矢量的产生和原有的Burgers矢量的消失, 以及Burgers矢量方向发生变化的机理.

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42CrMo钢车轮锻件在淬火过程中的残余应力研究*
李永奎, 陈俊丹, 陆善平
金属学报. 2014, 50 (1): 121-128.   DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00476
摘要   HTML   PDF (9175KB)
针对42CrMo钢车轮内部裂纹及表面剥落问题, 进行了成分测试、裂纹宏观及微观的观察与分析. 建立了无缺陷和含疏松缺陷的车轮锻件淬火过程的热力耦合有限元模型, 获得了车轮在淬火过程中产生的残余应力场. 结果表明, 车轮内部疏松缺陷是淬火过程中疏松区域内产生应力集中的主要原因, 疏松区域尺寸对于应力集中最大值没有影响; 淬火工艺导致车轮内部缺陷区域产生非常高的周向应力, 使疏松区域产生裂纹, 但其扩展到疏松区域外的可能性不大, 而靠近车轮外表面边缘处的缺陷经过淬火后, 疏松区域内外载荷叠加效应将导致剥落现象发生.
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