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ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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  2003年, 第39卷, 第4期 刊出日期:2003-04-11 上一期    下一期
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论文
DD8单晶镍基高温合金热机械疲劳后的微观结构
王跃臣; 李守新; 艾素华; 刘峰; 周丽; 张辉
金属学报. 2003, 39 (4): 337-341 .  
摘要   PDF (262KB)
透射电镜(TEM)观察表明, DD8单晶镍基高温合金经过热机械疲劳(TEM)后, 在同位相(IP)和反位相(OP)加载的条件下, 合金内部的位错组态和γ’沉淀相的形貌有很大的区别. 在IP加载条件下, 垂直应力轴的γ/γ’相界面积存在着密集的六角形位错网, 平行应力轴的相界面上存在的是四边形的位错网, 而且在小机械应变幅下, γ’相出现明显的筏化现象, 并且随着应变幅的增加, γ’沉淀相的筏化现象也越来越不明显. 在OP加载条件下, 在γ/γ’相界面上则没有位错网被观察到, γ’被层错剪切, 并且没有明显的筏化出现.
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表面机械研磨诱导AISI 304不锈钢表层纳米化 I. 组织与性能
张洪旺; 刘刚; 黑祖昆; 吕坚; 卢柯
金属学报. 2003, 39 (4): 342-346 .  
摘要   PDF (207KB)
采用表面机械研磨处理(SMAT)在AISI 304不锈钢上制备出纳米结构表层, 研究纳米化行为及其对硬度的影响. 结果表明: 经过SMAT后, 样品表面形成了厚度约为30 μm的纳米晶层, 显微组织由平均晶粒尺寸约为10 nm的单一马氏体相演变为尺寸稍大的双相组织; 在距表面30-300μm的范围内, 显微组织由以亚微米级的奥氏体多系孪晶为主逐渐演变为单系孪晶. 表面纳米化是晶粒碎化与纳米尺度新相形成共同作用的结果. 与心部相比, 表面硬度显著提高.
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表面机械研磨诱导AISI 304不锈钢表层纳米化 II. 晶粒细化机理
张洪旺; 刘刚; 黑祖昆; 吕坚; 卢柯
金属学报. 2003, 39 (4): 347-350 .  
摘要   PDF (191KB)
采用表面机械研磨处理(SMAT)在AISI 304不锈钢上制备出纳米结构表层, 用透射电镜(TEM)研究组织演变过程. 晶粒细化机理可归纳如下: 位错在{111}面上滑移并相互交割形成网格结构; 单系孪晶形成并逐渐过渡到多系孪晶; 多系孪晶相互交割使晶粒尺寸不断减小, 并在孪晶交叉处形成了马氏体相; 孪晶系增多与孪晶重复交割强度加大使得细化晶粒的尺寸进一步减小; 最终在大应变量, 高应变速率和多方向重复载荷的作用下, 形成等轴状, 取向呈随机分布的马氏体相纳米晶组织.
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内部疲劳微裂纹退火愈合过程中纯铁的密度变化
张海龙; 孙军
金属学报. 2003, 39 (4): 351-354 .  
摘要   PDF (192KB)
在室温下对工业纯铁试样进行了控制应变幅的等幅、拉-压、低周疲劳加载, 随事在1173 K温度下从 1 h延续至7 h进行真空退火处理, 并分别对疲劳试样和退火试样中的疲劳裂纹形态进行了SEM观察. 用电子分析天平对各组试样进行了密度检测, 结果表明: 同原始试样相比, 随疲劳周次增加, 疲劳试样密度逐步减小, 在随后的1 h到3 h退火期间, 疲劳度样密度值无明显变化; 当从3 h至7 h退火时, 试样的密度逐渐增大, 并且在7 h退火时接近了原始密度值. 分析表明, 内部疲劳微裂纹的萌生是试样密度值减小的原因; 在早期的退火处理阶段, 表面扩散机制支配裂纹的形态演变, 因而试样密度无明显增大; 而在退火处理后期, 体扩散及晶界扩散作用缩小了裂纹演变形成的空洞, 使得试样密度增大并逐渐恢复至原始密度值.
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高过冷度Zr-Cu-Ni-Al-Hf-Ti块体非晶合金
邢大伟; 沈军; 孙剑飞; 王刚
金属学报. 2003, 39 (4): 355-358 .  
摘要   PDF (179KB)
以Hf和Ti作为替换元素对Zr60Cu20Ni10Al10非晶合金进行了掺杂(替换法)研究. 结果表明, 掺杂元素含量有一最佳范围, 其中, Ti的最佳含量约为2%(原子人数)左右, 而Hf的最佳含量为3%.. 在最佳含量时二者都具有明显的扩大合金过冷温度区间△Tx的作用. 超过最佳掺杂量, 会使非晶相变昨不稳定,促进某些晶化相的形成, 从而降低△Tx. 当采用Hf和 Ti两种无素的最佳含量联合掺杂时, 稳定非晶相的作用更加明显, 并且△Tx提高的幅度大于两种元素单独掺杂时的效果. △Tx最大(144℃)的成分为: Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2, 该合金Tg=357℃, Tx=501℃, Trg=0.59.
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块状非晶剪切带和微裂纹形核扩展的SEM原位研究
李金许; 褚武扬; 高克玮; 乔利杰
金属学报. 2003, 39 (4): 359-363 .  
摘要   PDF (178KB)
在扫描电镜(SEM)中对Zr57Cu15.4Ni12.6Al10Nb5块状晶非单边缺口试样进行了原位拉伸; 用原子力显微镜(AFM)研究了剪切带的三维形成. 研究表明, 拉伸进缺口前方产生剪切带, 它们逐步发展, 长大. 尽管剪切带由剪应力产生, 正应力在其形成和扩展过程中起重要作用. 两剪切带相交时会形成割阶, 其长度随相交剪切带中应变量升高而增大. 当主剪切带中应变集中足够大后, 剪切微裂纹沿主剪切带和基体的交界线形核扩展, 并沿剪切面向试样内部扩展几十微米; 在正应力作用下, 该剪切(II型)裂纹张开成I型, 并快速贯穿试样厚度, 然后沿横向快速扩展导致断裂.
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机械研磨Tix(Cu0.45Ni0.55)94-xSi4B2合金系的玻璃形成范围
王延玲; 徐坚; 杨锐
金属学报. 2003, 39 (4): 364-368 .  
摘要   PDF (240KB)
利用X射线衍射、透射电子显微镜和差示扫描量热热计分析表征了Tix(Cu0.45Ni0.55)94-xSi4B2(x=50, 60, 70, 75, 80)合金粉末高能球磨后产物的相组成. 结果表明, 合金成分在50≤x≤70范围, 球磨产物主要为非晶相,是但仍残留α-Ti纳米晶体; 当x>70%时, 机械研磨仅导致初始晶体相的晶粒细化, 形成纳米晶结构, 未发生非晶化; 不同Ti含量非晶相的晶化行为依赖于合金成分; 用2%的V, Zr, Nb元素分别部分替代x=70和x=75合金中Ti时, 对非晶相形成范围的扩展没有明显的作用.
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半固态AlSi7Mg合金的触变力学模型研究
潘洪平; 丁志勇; 董原生; 谢水生
金属学报. 2003, 39 (4): 369-374 .  
摘要   PDF (259KB)
采用Gleeble-1500热模拟实验机研究了半固态AlSi7Mg合金的触变力学行为. 通过回归分析建立了半固态AlSi7Mg合金在不同温度下的粘塑性本构关系模型; 利用自行开发的半固态金属触变成形装置进行了实验研究, 并采用建立的本构关系应用DEFORMTM商用软件进行了模拟计算与实验条件相同的变形过程. 由模拟计算与实验结果相比较可知, 建立的本构关系模型是合理的, 模拟结果与实验结果基本吻合.
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喷射成形中金属液滴凝固过程的计算机模拟
刘东明; 赵九洲; 叶恒强
金属学报. 2003, 39 (4): 375-380 .  
摘要   PDF (227KB)
在群体动力学方法的基础上, 提出了描述合金雾化液滴凝固过程动力学的数学模型, 并将其与兴滴的传热方程和运动方程相耦合, 对Al-4.5%Cu(质量分数)合金液滴的冷却凝固过程进行了分析. 结果表明, 液滴冷却至一定温度时开始形核, 随后晶粒长大; 在形核过程中, 晶粒尺寸分布区间较宽, 形核后晶粒尺寸分布区间逐渐减小; 液滴直径越小, 冷却速度越快, 晶粒数量密度越大, 凝固结束时晶粒越细小.
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固溶温度对超纯净18Ni(350)马氏体时效钢断裂韧性及微观组织的影响
何毅; 刘凯; 杨柯
金属学报. 2003, 39 (4): 381-386 .  
摘要   PDF (294KB)
研究了在1083-1483 K温度范围内, 固溶温度对超纯净18Ni(350)马氏体时效钢断裂韧性(KIC)的影响. 通过透射电镜(TEM)研究了马氏体时效钢微观组织的变化, 结合相变曲线和断口扫描电镜(SEM)观察, 探讨了固溶温度对断裂韧性的影响机理. 结果表明, 超纯净马氏体时效钢的断裂韧性(KIC)随着固溶温度的升高或或再结晶晶粒尺寸的长大而增加, 不存在常见的Ti(C, N)在晶界偏聚而起的“热脆”现象. 固溶态马氏体时效钢由单一的马氏体板条组成, 其形貌, 间距以及位错密度不受固溶温度的影响. 在时效过程中, 随着固溶湿度的升高或再结晶晶粒的粗化, Ni3(Mo, Ti)等时效析出相在晶界或板条界的偏聚程度逐渐加得并导致基体软化, 合金元素Ni, Mo的富集诱发了逆转变奥氏体形成. 这使裂纹尖端易于钝化而表现出韧窝状穿晶断裂和保持较高的断裂韧性.
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ZG0Cr13Ni4Mo不锈钢铸件凝固相变过程的数值模拟
孙立斌; 许庆彦; 柳百成
金属学报. 2003, 39 (4): 387-394 .  
摘要   PDF (327KB)
结合相图分析了ZG0Cr13Ni4Mo(质量分数, %)不锈钢铸件凝固相变过程, 提出了适合于数值模拟的物理和数学模型, 分别模拟了该材质二维和三维的相变过程. 为验证数值计算结果, 设计并浇注了两种类型的大型试件, 用金相显微镜及扫描电镜观察了铸态下微观组织形态, 测定了奥氏体晶粒大小. 奥氏体晶粒内马氏体板条束个数和马氏体板条间距. 数值模拟结果和实验结果进行了对比, 进一步从实验和模拟计算两个方面阐明了ZG0Cr13Ni4Mo不锈钢铸件凝固时的相变过程.
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大气等离子喷涂的YSZ纳米热障涂层的微观结构
张玉娟; 孙晓峰; 金涛; 赵乃仁; 管恒荣; 胡壮麒
金属学报. 2003, 39 (4): 395-398 .  
摘要   PDF (193KB)
采用YSZ(8%Y2O3-ZO2, 质量分数)纳米粉末, 经大气等离子喷涂(APS)方法制备得YSZ纳米热障涂层(TBC). 喷涂前的粉末颗粒直径为30-50 nm, 晶粒尺寸约12 nm. 对涂层的分析结果表明: YSZ纳米涂层平均晶粒尺寸在20-30 nm, 有个别粗晶直径达200-300 nm. 涂层由立方相c-ZrO2和四方相t’-ZrO2组成, t’相内存在畴结构. 涂层内孔洞细小弥散, 多呈闭合式. TEM下可见位错缠结和富层错的板条带结构.
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一种新型镍基高温合金长期时效后的组织和性能
赵双群; 谢锡善
金属学报. 2003, 39 (4): 399-404 .  
摘要   PDF (253KB)
研究了一种新型镍基高温合金在不同温度下长期时效后的组织及冲击韧性、硬度等性能. 结果表明, 合金在593℃和704℃时效1000 h后, 主要析出要是γ’和MC, 在704℃以上又析出了M23C6. 合金在750℃时效1000 h后晶界处开始析出η相, 而在849℃时效1000 h后晶内出现了大量的片状η相, 呈魏氏体分布. γ’相随时效温度的增加生长迅速, 且在849℃时效1000 h后出现回溶. 没有发现σ等脆性相的出现. 随着时效温度的提高, 合金的冲击韧性下降, 由韧性断裂变为脆性断裂. 室温显微硬度随时效温度的提高而降低, 主要由γ’的长大所致; 合金在标准热处理条件下的高温显微硬度高于室温显微硬度.
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Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5块状非晶合金的低周疲劳行为
张辉; 邱克强; 王中光; 臧启山; 张海峰
金属学报. 2003, 39 (4): 405-408 .  
摘要   PDF (177KB)
研究了室温完全反向应力控制条件下块状非晶合金Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5的低周疲劳行为, 结果表明, 完全非晶和含晶态相非晶合金均表现为循环稳定直至断裂. 完全非晶合金的寿命远高于含晶态相非晶合金. 通过试样断裂表面及外表面SEM观察、解释了应变稳定循环产生的机制. 两种非晶合金的疲劳断口均可观察到断纹的萌生、扩展及过载断裂区. 含晶态相非晶中的晶态相没有起到阻碍裂纹扩展的作用, 而是作为裂纹萌生点或疏松.
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碳含量对Ti-Al-C系燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响
郭俊明; 陈克新; 葛振斌; 刘光华; 周和平; 宁晓山
金属学报. 2003, 39 (4): 409-413 .  
摘要   PDF (235KB)
实验表明在Ti-Al-C体系中,C含量对燃烧合成 Ti3AlC2影响很大:C含量(原子分数)较低时(22.64%-28.07%),燃烧产物主要物相为Ti2AlC;C含量较高时(29.31%-32.79% ),燃烧产物主要物相为Ti3AlC2. Ti3AlC2的燃烧合成反应温度高于Ti2AlC的燃烧温度, Ti3AlC2的生成量随燃烧反应温度升高近似呈对称分布.从反应物原料摩尔配比和热力学原理角度,探讨了不同C含量对燃烧产物组成的影响机理.
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SiC颗粒对Zr55Al10Ni5Cu30非晶形成能力和热稳定性的影响
武晓峰; 邱克强; 张海峰; 王爱民; 杨洪才; 胡壮麒
金属学报. 2003, 39 (4): 414-418 .  
摘要   PDF (219KB)
采用铜模铸造方法成功制备了体积分数高达27%的SiC/ Zr55Al10Ni5Cu30块体非晶复合材料. 光学显微镜、X射线衍射和透射电镜分析表明, 非晶基体上均匀分布SiC颗粒,SiC颗粒与基体间形成了厚度为10 nm的反应层. DSC分析表明, 块体非晶复合材料的玻璃转变温度、晶化温度和过冷液相区随SiC体积分数的增加而提高. 电子探针分析和计算结果表明, Si原子和部分C原子通过扩散进入基体合金中, 从而提高了非晶合金的形成能力和热稳定性.
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低碳钢在Ac1点以下温度变形时的铁素体动态再结晶
李龙飞; 杨王玥; 孙祖庆
金属学报. 2003, 39 (4): 419-425 .  
摘要   PDF (321KB)
采用Gleeble-2000型热模拟试验机进行平面应变压缩实验, 以及扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术等实验手段研究了Q235级别低碳钢中铁素体在变形温度为700—550℃、应变速率为1×101—5×10-4 s-1范围的变形特性及组织演变规律. 结果表明: 在本实验变形条件范围内, 存在两种铁素体动态再结晶现象, 低热加工参数Z值条件下的不连续动态再结晶和高Z值条件下的连续动态再结晶. 钢中的珠光体对铁素体动态再结晶起促进作用. 通过铁素体动态再结晶, 可细化低碳钢中的铁素体晶粒. Z值越高, 细化效果越明显, 可得到平均晶粒尺寸为2 μm左右的超细晶铁素体组织.
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Al-Li合金在EXCO溶液中腐蚀的电化学阻抗研究
李劲风; 张昭; 曹发和; 程英亮; 张鉴清; 曹楚南
金属学报. 2003, 39 (4): 426-430 .  
摘要   PDF (220KB)
研究了T6态峰时效AA2090及AA8090Al-Li合金在EXCO溶液中腐蚀的电化学阻抗特征. 结果表明, 剥蚀发生之前, AA8090合金电化学阻抗由一个压缩的高频容抗弧和一个低频感抗弧组成, 且低频感抗成分随浸泡时间延长而减弱并消失; 一旦发生剥蚀, 其电化学阻抗谱即由一个高频和一个低频两个容抗弧组成. 而AA2090合金在较短浸泡时间内由于较大面积蚀孔的产生, 其电化学阻抗谱上即出现一个高频及一个低频两个容抗弧. 发生剥蚀后, 两种合金具有相同的电化学阻抗特征.
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用小气泡从钢液中去除夹杂物颗粒
薛正良; 王义芳; 王立涛; 李正邦; 张家雯
金属学报. 2003, 39 (4): 431-434 .  
摘要   PDF (183KB)
分析了钢液中吹氩时夹杂物颗粒去除的效率与氩气泡直径、夹杂物直径、透气砖面积、透气砖孔径、吹氩流量和吹氩时间关系, 讨论在钢液中获得小气泡的方法. 并通过70 t LF钢包炉精炼弹簧钢的吹氩去夹杂实践, 有效地降低了钢中氧化物夹杂的数量和40μm以上夹杂物颗粒的比例.
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连铸结晶器液位波动的数值模拟
谭利坚; 沈厚发; 柳百成; 刘晓; 徐荣军; 李永全
金属学报. 2003, 39 (4): 435-438 .  
摘要   PDF (178KB)
应用SOLA-VOF方法研究了板坯连铸结晶器自由表面的形状及钢水流动行为, 计算得出了具有实际物理意义的液位波动值. 通过数值模拟浸入水口出流角度及出流速度对液位波动的影响关系, 指出液位波动的波形成回流区大小及位置密切相关, 并分析了液位波动的形成原因.
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(Ni, Pb)Al涂层的抗高温氧化性能
李猛进; 孙晓峰; 管恒荣; 姜晓霞; 胡壮麒
金属学报. 2003, 39 (4): 439-443 .  
摘要   PDF (224KB)
采用低压固体粉末包埋渗铝方法在M38镍 基高温合金上制备钯改性铝化物涂层, 利用热重分(TGA)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法, 研究其1100℃的高温氧化行为. 结果表明, (Ni, Pb)涂层的恒温氧化动力学近似符合抛物线氧化规律. 与NiAl涂层相比, (Ni, Pb)Al涂层具有更优良的抗高温氧化性能, 退化过程与NiAl涂层类似, 添加改性元素Pd有利于稳定β相, 延缓涂层的退化, 有益于提高铝化物涂层的抗高温氧化性能.
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Ni-Cr-Co-W-Mo-B合金钎料的制备及其可焊性
李文; 金涛; 乔东春; 孙晓峰; 管恒荣; 胡壮麒
金属学报. 2003, 39 (4): 444-448 .  
摘要   PDF (208KB)
采用超声气体雾化法制备了Ni-Cr-Co-W-Mo-B中间合金钎料, 利用XRD, DSC和SEM分析了钎料的微观结构、固液相线的温度及瞬态液相(TLP)连接接头的成分. 研制的液态钎料对镍基高温合金基体具有良好的润湿性. 连接后的试棒在1073 K下的拉伸强度为1123 MPa, 1283 K/248 MPa下的持久寿命为43 h. TLP连接后经固溶时效处理, 接头区域的成分和组织与基体一致, 性能与母材相当.
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