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ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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  2007年, 第43卷, 第8期 刊出日期:2007-08-11 上一期    下一期
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论文
中碳钢过冷奥氏体形变过程中碳的分布与扩散
陈国安; 杨王玥; 孙祖庆; 张湘义
金属学报. 2007, 43 (8): 785-790 .  
摘要   PDF (659KB)
利用热模拟压缩变形实验以及SEM、XRD和热磁法, 研究了中碳钢过冷奥氏体变形时组织演变过程中碳原子的分布与扩散. 结果表明, 动态相变过程中碳的有效扩散系数与等温过程相比明显增大, 相变完成时间显著缩短. 在随后的片层状珠光体的球化过程中, 相界以及形变过程中产生的高密度位错和空位等缺陷促进了间隙碳原子的扩散, 使得球化动力学过程与等温退火相比显著缩短. 渗碳体的溶解和铁素体中碳的过饱和现象得到证实, 其中过饱和碳原子高度聚集在铁素体晶界和位错核心处, 而不是均匀地分布在铁素体点阵的间隙位置.
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粗晶奥氏体HTP钢中形变诱导析出的定量研究
张玲; 薛春霞; 杨王玥; 孙祖庆
金属学报. 2007, 43 (8): 791-796 .  
摘要   PDF (712KB)
利用double-hit实验与场发射扫描电镜定量研究了低碳高铌钢(0.032%C-0.089%Nb, HTP钢)粗晶奥氏体(约800 μm)中的形变诱导Nb(C, N)析出规律. 结果表明, 在1000—900℃温度区间变形时,随着形变温度的降低, 析出开始(5%析出量)时间逐渐缩短, 析出开始时间与温度关系曲线具有C曲线的特征. 随着形变温度的降低, 析出相颗粒密度逐渐增加而颗粒直径减小, 析出动力学满足修正的Avrami方程, Avrami指数约为1.1. 出相主要在位错及位错结等位置优先形核, 形成条带状或网状. 拟合得到的模型能够预测奥氏体低碳高铌钢中的析出开始时间及析出动力学.
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基于团簇线的Fe-B-Y基五元块体非晶合金
陈伟荣; 王清; 程旭; 张庆瑜; 董闯
金属学报. 2007, 43 (8): 797-802 .  
摘要   PDF (548KB)
在三元Fe-B-Y合金系中, 以团簇线判据设计了5个基础合金成分, 即5条成分线Fe8B3-Y, Fe8B2-Y, Fe83B17-Y, Fe6B-Y和Fe9B-Y与一条团簇线Fe12Y-B的交点. 在此基础上加入微量Nb和M(M=Ti, Hf, Ta, Mo, Ni和Sn)形成五元合金, 用铜模铸造方法制备出直径为3 mm的合金棒. 考虑到元素B和Y在合金制备过程中的损耗, 对每个合金进行了成分修正.在M=Ti, Hf, Ta和Mo时, 能够形成块体非晶合金的三元基础成分均接近Fe8B3-Y与Fe12Y-B两条团簇线交点成分, 表明其对应的基础团簇为Archimedes八面体反棱柱Fe8B3. 最佳非晶成分为(Fe69.9B24.6Y5.5)96Nb2Ti2,其Tg=944 K, Tx=997 K, Trg=0.666.当M=Ni和Sn时, 均没有得到块体非晶合金.
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Cu-71.8%Ag共晶体中两相的台阶界面及晶体取向
刘嘉斌; 曾跃武; 孟亮
金属学报. 2007, 43 (8): 803-806 .  
摘要   PDF (575KB)
采用熔铸法制备了Cu-71.8%Ag(质量分数)合金, 研究了共晶体中两相的位向关系和界面结构. 约50%的相界面两侧Cu和Ag两相位向对称于(111)晶面. 出现对称位向的相界面形态为台阶状, 台阶平面与(111)平行, 高度为(111)Cu和(111)Ag晶面间距的平均值, 宽度为3—4个(11-1)Cu晶面间距. 在此界面上, 每隔3—4个(11-1)Cu晶面间距出现一个点阵重合位置.
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深冷处理和温度对Fe-Mn合金阻尼性能的影响
黄姝珂; 李宁; 文玉华; 丁胜; 滕劲; 胥永刚
金属学报. 2007, 43 (8): 807-812 .  
摘要   PDF (629KB)
通过测定Fe-Mn合金的层错几率以及借助G-L位错脱钉模型, 研究了深冷处理和温度对其阻尼性能的影响, 进一步揭示了Fe-Mn合金的高阻尼机制. 采用倒扭摆测试合金的阻尼性能、SEM观察显微组织、XRD测定物相体积分数和层错几率. 结果表明, Fe-Mn合金的高阻尼机制与Shockley不全位错的脱钉运动相关;深冷处理增加了合金的层错几率, 即增加了Shockley不全位错数量, 阻尼性能得到提高; 升高温度降低了Shockley不全位错的脱钉力, 在一定应变振幅下,温度越高可以产生脱钉的Shockley不全位错数量就越多, 合金的阻尼性能升高.
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超声空化下不锈钢钝化膜的半导行为
王保成; 朱金华
金属学报. 2007, 43 (8): 813-817 .  
摘要   PDF (507KB)
采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和电位电容法, 在静态和超声波空化的条件下, 研究了不锈钢在1 mol/L HCl溶液中的电化学腐蚀行为. 结果表明, 静态条件下, 0Cr13Ni5Mo和1Cr18Ni9Ti不锈钢均发生了钝化, 钝化膜呈多层结构分布; 空化条件下, 钝化膜的稳定性降低, 半导特性发生反转. 静态条件下, 0Cr13Ni5Mo不锈钢钝化膜的半导特性是p-型; 空化使半导特性转变为n-型. 静态条件下, 在低电位区1Cr18Ni9Ti不锈钢钝化膜的半导特性是n-型, 在高电位区是p-型; 空化条件下, 在低电位区1Cr18Ni9Ti不锈钢钝化膜半导特性显示p-型, 在高电位区显示n-型.钝化膜半导性质转变的差异与其Fermi能级的高低相关.
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脉冲激光沉积制备的HT-LiCoO2薄膜中Li离子表观扩散的研究
张耀; 钟志源; 朱敏
金属学报. 2007, 43 (8): 818-822 .  
摘要   PDF (582KB)
采用脉冲激光沉积(PLD)方法在镀Pt的Si衬底上制备了LiCoO2薄膜, 运用XRD、Raman光谱、SEM和循环伏安等方法对其结构与电化学性能进行表征, 在此基础上着重采用电位间歇滴定技术(PITT)对其Li离子表观扩散进行了分析. 结果表明,600℃制备的LiCoO2薄膜为HT-LiCoO2相, 呈柱状晶结构, 平均晶粒尺寸在100 nm以下, 结晶度高, 并且具有明显的[001]择优取向, 但少量缺Li. 伏安循环曲线表明, 该LiCoO2薄膜具有良好的电化学可逆性, 但只在3.9 V(vs Li)附近出现一对氧化还原峰. PITT测试表明, PLD方法制备的HT-LiCoO2薄膜的Li离子扩散系数在10-8—10-9 cm2/s, 与其它方法(如射频磁控溅射)制备的HT-LiCoO2薄膜相比, 扩散系数高1—2个数量级; 并且PLD方法制备的HT-LiCoO2薄膜中Li离子扩散系数与相变有关, 在两相共存区, 由于相界钉扎的作用, Li离子扩散系数比其它区域小1—2个数量级.
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气体温度对冷喷涂Ni粒子结合与变形行为的影响
章华兵; 张俊宝; 单爱党; 吴建生; 宋洪伟
金属学报. 2007, 43 (8): 823-828 .  
摘要   PDF (709KB)
利用SEM对冷喷涂工艺中不同气体温度下Ni粒子碰撞Cu合金基板后的结合及变形形貌进行了表征. 结果表明, 随着气体温度的升高, 粒子扁平率呈渐缓趋势增加,射流面积增大, 粒子的结合率提高. 变形粒子内存在剪切失稳薄层、强塑性变形区和低塑性变形区等3个变形程度不同的区域. 粒子与基板的结合质量主要受剪切失稳薄层控制, 而变形后粒子的形状主要受塑性变形区控制. 证实了绝热剪切失稳是Ni粒子与Cu合金基板结合的主要机制.
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界面非平衡氧传递过程动力学的解析
胡晓军; 松浦宏行; 月桥文孝; 周国治
金属学报. 2007, 43 (8): 829-833 .  
摘要   PDF (424KB)
将氧通过界面反应在两相间的传递过程简化为界面化学反应和扩散传质两个步骤,对此过程的动力学进行了数学解析, 得到了一个新的动力学模型. 同时显示, 反应过程中界面氧浓度随反应过程的进行不断发生变化, 这表明该界面反应是一个非平衡过程. 应用得到的动力学模型对几个体系的动力学实验数据进行了拟合,符合很好, 根据拟合的参数可以很好地解释实验现象. 初步讨论了模型参数的意义和对动力学过程的影响.
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高拉速板坯连铸结晶器内钢/渣界面行为的数值模拟
曹娜; 朱苗勇
金属学报. 2007, 43 (8): 834-838 .  
摘要   PDF (482KB)
用数值模拟方法研究了高拉速下拉速、水口出口角度、浸入深度、铸坯宽度和保护渣黏度对钢/渣界面行为的影响规律, 并利用水模型实验进行了验证. 研究表明, 在一定拉速下, 增加水口浸入深度和向下的张角能有效抑制钢/渣界面波动; 熔渣黏度对钢/渣界面形状几乎没有影响,而界面速度随熔渣黏度的增加而减小.
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高拉速下连铸坯振痕形成机理及振动参数优化
孟祥宁; 朱苗勇; 程乃良
金属学报. 2007, 43 (8): 839-846 .  
摘要   PDF (829KB)
通过分析2.0 m/min拉速稳定浇铸时振动周期内弯月面初凝坯壳的受力情况,阐述了高拉速连铸坯表面振痕形成过程, 给出振动参数与最大液体摩擦力和最大保护渣渣道动态压力关系; 结合振动参数对振动过程参数的影响和实际设备状况, 提出了振动参数优化方向, 确定了拉速升至2.2 m/min时的振动参数值. 结果表明, 弯月面初凝坯壳在钢水静压力、摩擦力和保护渣渣道压力作用下随凝固进程形成振痕, 振痕生成位置取决于初凝坯壳糊状区固相分率; 随拉速提高, 应降低振频、增大振幅和非正弦振动因子, 以改善振动效果和振痕形貌; 拉速升至2.2 m/min时的适宜振频、振幅和非正弦振动因子分别为145 min-1, ±5.0 mm和0.25.
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连铸板坯轻压下过程压下率理论模型及其分析
林启勇; 朱苗勇
金属学报. 2007, 43 (8): 847-850 .  
摘要   PDF (364KB)
通过对连铸板坯的轻压下过程分析, 导出了求解铸坯压下率的理论模型, 并考察了不同拉速下板坯压下率的变化规律. 结果表明, 压下率在轻压下入口处最大, 沿拉坯方向线性减少;拉速每增加0.2 m/min, 平均压下率减少约0.04 mm/m; 压下速率的取值范围不受拉速影响, 最大值为0.36 mm/min, 最小值为0.22 mm/min; 压下速率沿拉坯方向呈线性减少, 拉速越大, 压下速率减少越慢; 平均压下速率也不随拉速变化, 保持定值0.29 mm/min.
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基于准连续介质法预测薄膜材料纳米硬度和弹性模量
黎军顽; 江五贵
金属学报. 2007, 43 (8): 851-856 .  
摘要   PDF (580KB)
采用准连续介质法模拟了单晶Al和单晶Cu纳米压痕实验中的初始塑性变形过程获得了压头在不同压深下的加载和卸载曲线. 在计算得到的载荷-压深曲线基础上, 根据Oliver-Pharr法计算了薄膜材料的接触刚度、纳米硬度和弹性模量,并与相关文献的实验结果进行了比较. 研究表明, 接触刚度--位移曲线呈线性关系;纳米硬度测量中存在尺寸效应, 而在弹性模量测量中却不存在尺寸效应. 单晶Al和单晶Cu纳米硬度和弹性模量计算值分别为(0.584±0.013)和(84.088±0.332) GPa, (0.755±0.027)和(131.833±4.449) GPa.预测值与实验结果吻合, 表明使用该方法预测薄膜材料的纳米硬度和弹性模量是可行的.
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Al2O3sf/LY12复合材料液固挤压成形中温度场演变的三维有限元分析
王振军; 齐乐华; 周计明; 杨方
金属学报. 2007, 43 (8): 857-862 .  
摘要   PDF (728KB)
建立了液固挤压Al2O3sf/LY12复合材料三维非稳态传热过程的有限元数学模型, 并对其进行了三维热传导数值模拟, 直观地显示出材料内部和表面在不同时刻、不同位置的三维温度场分布及其演变情况. 模拟结果表明, 坯料内部和表面的温度场在保压过程中分布均匀,而在挤压过程中则随时间推移而剧烈波动, 从而造成坯料表面局部过热, 由此导致制件表面龟裂现象的发生. 模拟结果与实验结果基本吻合, 为合理确定工艺参数和保证成形质量奠定了理论基础.
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SiCp/Al-2618复合材料的应力-应变曲线和增强颗粒受力的模拟
徐娜; 宗亚平; 张芳; 左良
金属学报. 2007, 43 (8): 863-867 .  
摘要   PDF (540KB)
对体积分数为15%的SiC颗粒增强Al-2618复合材料,采用不同的热处理条件得到硬基体和软基体两种不同性能的合金.建立了一个基于Eshelby等效夹杂方法的颗粒复合体力学模型, 通过引入基体割线模量和切线模量的方法模拟了上述两种复合材料的应力-应变曲线, 计算增强粒子的受力情况. 采用基于单胞模型的有限元方法利用ANSYS商品软件进行了同样的模拟工作并进行对比. 通过与实验曲线的对照表明, Eshelby颗粒复合体力学模型可以更准确的预测出硬基体和软基体两种复合材料的应力-应变曲线, 而有限元单胞模型不适用于预测软基体复合材料. 预测出的粒子中的受力远高于基体中的受力, 表明载荷传递是颗粒增强金属基复合材料强度提高的主要机理.
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轴向载荷变化对搅拌摩擦焊接过程中材料变形和温度分布的影响
张昭; 刘亚丽; 张洪武
金属学报. 2007, 43 (8): 868-874 .  
摘要   PDF (741KB)
采用完全热力耦合模型分析轴向载荷变化对搅拌摩擦焊接过程的影响, 发现较低的轴向载荷会导致搅拌摩擦焊接无法完成. 搅拌摩擦焊接构件上表面材料由于受到搅拌针和肩台旋转的作用, 导致上表面材料变形程度较下表面高, 材料沿焊缝中心线的变形并非严格对称, 前进侧材料的变形程度较后退侧高, 搅拌头轴向载荷的增加会减弱这种不对称性. 搅拌摩擦焊接过程中的最高温度随轴向载荷的增加而增加,且搅拌头轴向载荷的增加会促使搅拌区附近的温度分布趋于均匀.
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TC1M钛合金板材拉深成形过程中的形状畸变
张凌云; 鲁强; 韩志仁; 崔建忠
金属学报. 2007, 43 (8): 875-878 .  
摘要   PDF (488KB)
采用有限元数值模拟与成形工艺实验相结合的方法, 对0.84 mm厚的TC1M钛合金板材杯形件室温拉深成形及回弹过程进行了研究. 结果显示, 拉深制件不仅出现凸耳和杯口厚度不均等熟知的现象, 还揭示出因钛合金各向异性所引发的杯口内壁非圆化, 这类形状畸变对制件的几何精度将产生不利影响. 600℃温热拉深能有效地抑制卸载回弹, 杯口内壁非圆化得以消除, 但却无法改变钛板的各向异性性质, 凸耳和杯口厚度不均等畸变现象依然存在.
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熔体过热对AISI 304不锈钢亚快速凝固薄带组织的影响
杨院生; 马建超; 童文辉
金属学报. 2007, 43 (8): 879-882 .  
摘要   PDF (606KB)
采用水冷铜模薄带铸造方法研究了熔体过热对AISI 304不锈钢亚快速凝固薄带组织的影响. 结果表明: AISI 304不锈钢亚快速凝固薄带由外层的胞状奥氏体组织、次外层的柱状铁素体枝晶组织和中心的等轴铁素体枝晶组织组成; 随着熔体过热度增加, 奥氏体胞晶间距和柱状铁素体二次枝晶间距随之增加, 残余铁素体含量亦降低. 过热度的增加降低了熔体过冷度和冷却速率, 造成薄带凝固组织中枝晶间距的增加和残余铁素体含量的降低.
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超声波搅拌-脉冲电沉积法制备纳米镍
杨艳玲; 申勇峰; 陈进耿; 王沿东
金属学报. 2007, 43 (8): 883-888 .  
摘要   PDF (697KB)
在脉冲电沉积过程中, 采用超声波搅拌制备了厚度约为90μm的金属镍镀层. XRD和TEM对不同超声波强度下制备的镀层的分析表明, 镍镀层的晶粒尺寸随着超声波强度的变化而变化. 在固定脉冲电解参数导通时间(ton)和关断时间(toff)分别为0.2和0.8 ms,平均电流密度为10 A/dm2、镀液pH值为4.0、温度为50℃的条件下,当施加的超声波强度由0 W增至50 W时, 镀层平均晶粒尺寸从45 nm减至24 nm; 但当超声波强度增至70 W时,镀层的平均晶粒尺寸增至38 nm. 显微硬度测试结果表明, 平均粒径为24 nm的镍镀层的HV高达760.。
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非化学计量比MnFe(P, Si, Ge)合金在低场下的磁热效应
王高峰; 松林; 李福安; 哈斯朝鲁 ; 李新文; 特古斯
金属学报. 2007, 43 (8): 889-892 .  
摘要   PDF (341KB)
通过XRD和磁性测量对非化学计量比MnFe(P, Si, Ge)合金的相组成和磁性进行了研究.XRD分析表明, 所有样品都具有Fe2P型六角结构, 主相为(Fe, Mn)2(P, Si, Ge), 并存在少量的第二相(Fe, Mn)3(Si, Ge). 过量的Mn和Fe都会使合金的Curie温度降低, 由343 K(化学计量比)降低到294 K(过量Mn)和286 K(过量Fe); 过量的Mn能减小热滞, 而过量的Fe会使热滞增加; 磁熵变也有所减小,在1.5 T的磁场下, 最大磁熵变由5.2 J/(kgK)(化学计量比)减小到4.9 J/(kgK)(过量Mn)和3.8 J/(kgK)(过量Fe).
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高温合金GH4169(Inconel 718)中磷晶界偏聚特性的实验研究
郑磊; 徐庭栋; 邓群; 司红; 董建新
金属学报. 2007, 43 (8): 893-896 .  
摘要   PDF (378KB)
采用Auger电子能谱仪测量了镍基高温合金GH4169中磷(P)的晶界偏聚量. 结果表明,经1020与1200℃固溶处理后在720℃时效2 h的样品, P的晶界偏聚浓度分别是0.344%与0.412%(原子分数). 晶界偏聚浓度随固溶处理温度的升高而升高. 基于这一实验结果, 确定了P在该合金中的非平衡晶界偏聚特性.
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