熔体过热处理的弛豫过程和引起的不可逆过程使熔体状态变化出现滞后效应,从而影响定向凝固界面形态稳定性.在熔体过热处理后的结构滞后状态下,合金熔体的粘滞性η减小.非平衡溶质分配系数k增大(在ko＜1的条件下),同时成分过冷度也趋于增加.当过热处理温度T+低于合金的临界过热温度Tc+时,随着T+提高,η值减小和k值增大,增加了平界面的稳定性:当过热处理温度T+高于合金的临界过热温度Tc+时,随着T+提高,成分过冷度有显著增大,又导致了平界面的失稳.

测量了700℃,30 min水冷后变形Fe-Nb-C合金室温至180℃的内耗,发现除Snoek峰外,合金在此温度区还有阻尼峰.测量了合金经过980℃,2 h中间处理样品的内耗,并给出变形及室温原位时效的汽车钢ST14与BPH340的内耗结果.认为Fe-Nb C合金的变形"B",峰,是被饱和Cottrell气团碳原子团簇钉扎的位错段拖曳碳的稀Cottrell气团运动引起的.是合金在变形时碳原子稀Cottrell气团择优分布在位错上的结果.

根据各向同性连续介质中的弹性应力场和Mises屈服准则,计算出直Volterra位错芯屈服区的二维几何构型.结果表明:在无限弹性体中,直刃型Volterra位错芯屈服区呈哑铃状,且在滑移面上屈服半宽度最大reg=5.9b(b为Burgers矢量模),攀移面上屈服半宽度最小rec=1.4b;直螺型Volterra位错芯屈服区为圆形,屈服半径rs=4.1b.在半无限弹性体中.受自由表面镜像位错的作用,直螺型位错芯屈服中心向表面偏移,屈服区形态依赖于直螺型位错线与自由表面的间距.

采用单向对称拉压低周疲劳方法在轴对称工业纯铁试样中引入了临界长度约30 μm左右、厚度为0.5-1.5 μm的内部微裂纹,随后在900℃下分别进行1.5和5 h的高温真空加热处理.结果表明:随保温时间的延长,内部疲劳微裂纹的纵剖面二维形态发生了主要由表面扩散控制的形态演变,由初始的扁椭圆型截面形态演化为由多个定向排列的球形空洞组成的球洞串截面形态.在横剖面上可观察到初始裂纹体分解为"外围圆环+环内球洞"的形态演变图象.对材料内部微裂纹形态演变的物理模型,及其对裂纹几何形态与尺寸的依赖性进行了讨论.

针对Al-11.6%Si和Al-11.6%Si-0.4%Mg两种近共晶成分铸造合金,考察了Sr的加入对组织中α枝晶形态的影响,测量了完全变质合金中α枝晶相数量及α枝晶的特征参数:一次分枝间距和二次枝臂间距.结果表明,Sr的加入促进了α枝品柱状化生长并导致α枝晶相数量大幅度提高;在完全变质合金中,随着合金中Sr量增加,一次分枝间距和二次枝臂间距都降低.Sr对α枝晶起一定的细化作用.Sr加入到Al-Si合金中引起合金液的性质发生了显著变化,Sr的存在降低了α枝晶固液界面能,导致枝晶尖端的生长过冷度降低,抑制液相中等轴晶的形核,因此Sr的加入促进了柱状枝晶的形成.固液界面能的降低也使得柱状枝晶的二次枝臂间距和一次分枝间距随着Sr量增多而降低.

利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、透射电镜(TEM)等分析手段研究了IC6合金950℃长期时效500,1000,1500,2000 h后的显微组织和力学性能.结果表明,在950℃时效10 h后,γ相已发生转变.析出了细小的捧状Y-NiMo相:时效50 h后.析出了针状Y-NiMo相:时效1000 h前.Y NiMo相的数量和尺寸随时效时间延长而显著增加:继续时效至1500 h,Y-NiMo相的数量和尺寸均没有明显变化:时效2000 h后,Y NiM0相数量减少.合金中的硼化物在时效过程中没有变化.高温时效500 h后,IC6合金的室温屈服强度和延伸率明显下降,但继续时效却几乎保持不变.室温抗拉强度在时效前后没有明显变化.合金的1100 ℃.90 MPa高温持久寿命在时效1000 h前随时效时间延长而降低:时效2000 h后,由于Y-NiMo相向γ相转变而使持久寿命明显提高.

研究了仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相钢轧态组织的韧性与裂纹扩展特点.与单一粒状贝氏体组织相比,仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相组织具有更好的强韧性配合.适量仿品界型铁素体的存在增加了复相组织的协调变形能力.提高了裂纹形成功:同时使裂纹扩展路径弯曲、分叉,微裂纹尖端钝化.在一定程度上提高了裂纹扩展功.在粒状贝氏体转变的第二阶段(富碳亚稳奥氏体→马氏体/奥氏体(M/A岛)缓冷,已转变的马氏体将进行自回火,并提高残余奥氏体的热稳定性,从而使复相组织的裂纹扩展功得到明显提高.

运用原子力显微镜(AFM)对形状记忆合金CuNiAl中裂纹扩展行为进行了观察.观察表明,拉伸时,裂纹尖端首先产生马氏体,纳米微裂纹择优沿马氏体相界面形核.但当外力较大,且裂纹扩展距离较长使裂尖应力集中足够大时,不但能诱发马氏体相变,也可出现滑移带.一旦出现滑移带,裂纹也可沿马氏体或滑移带交替扩展.

研究了带有淬态晶相块体非晶合金的对称循环疲劳断裂.结果表明,粗大的晶相促进疲劳裂纹的萌生,而完全非晶试样及带有细小晶相试样的裂纹萌生于样品的表层.非晶基体断口为典型的非晶疲劳条纹,在晶相处为典型的瞬断断口形貌.非晶基体疲劳条纹的间距远大于晶体疲劳条纹的间距.

用座滴法研究了Fe78B13Si9原始非晶条带和其预退火条带与液态Sn的润湿性.结果表明,与普通晶态合金之间的润湿规律不同,原始非晶Fe78B13Si9基底与液体Sn的平衡接触角并不随温度升高而单调减小.与原始非晶Fe78B13Si9基底相比.当润湿温度低于预退火温度时.Fe78B13Si9非晶基底的预退火使其平衡接触角显著增大;当润湿温度高于预退火温度时,Fe78B13Si9基底的预退火对其平衡接触角没有明显影响.

利用扫描电镜(SEM)对靶板层裂破坏崩落块断口形貌进行了分析,结果表明,后崩落块断口可分为三个区域,分别对应裂纹萌生与扩展的不同阶段.中心区域为波浪状拉伸韧窝,这里在熔融状态下受拉应力作用;平坦区为抛物线型韧窝,表明断裂是张开型和滑开型共同作用的过程:侧面为等轴韧窝,说明崩落块最终是被拉应力拉断的因此层裂过程可分为:开坑挤压及前崩落块的剪切断裂阶段:干涉应力波引起的材料内部裂纹萌生阶段;后崩落块的张开与滑开共同作用的裂纹扩展和弹靶摩擦表面的熔化阶段以及最后的拉伸断裂阶段.整个过程为韧性断裂,这种韧性层裂破坏有时需要比冲塞破坏还要高的能量.

研究了2000 Mpa级18Ni无钴马氏体时效钢的热处理对微观结构和力学性能的影响,并对无钴马氏体时效钢的强韧化机理进行了探讨.结果表明,固溶态18Ni无钴马氏体时效钢的硬度几乎不受固溶温度和固溶时间的影响:峰时效时屈服强度达到2000 Mpa以上,δ和Kic分别为9%,70 Mpa@m1/2,强度和韧性达到最佳配合.TEM观察表明,18Ni无钴马氏体时效钢通过在高密度位错基体中时效析出纳米尺度沉淀相Ni3(Mo,Ti)而实现强韧化,沉淀强化遵循Orowan位错绕过机制.

利用力学实验及微观分析手段,研究了超低碳针状铁素体管线钢的显微特征及其对强韧性的影响.结果表明,通过纯净化和热加工工艺优化,可在超低碳管线钢中获得具有以针状铁素体为主的显微组织,并在其铁素体晶界上发现有马氏体薄膜的存在,这些微观特征成为大幅度提高超低碳针状铁素体管线钢强韧性的重要因素.

分别在Ar气和H2气气氛下对LaMg12进行热分解实验,采用原位X射线衍射(in-situ XRD)分析LaMg12相分解过程.结果表明,该合金在Ar气中加热到330℃,合金处于稳定状态,而在H2气气氛中加热到大约290℃时,开始分解为LaH3和MgH2.Rietveld分析结果表明.分解前LaMg12的点阵常数没有变化,证明氢原子并未进入合金形成LaMg12Hx固溶体.可以推测出.在H2气气氛中,由于氢致作用产生大量的空位,致使La或Mg易于向表面移动,出现分解现象.

从化学反应动力学角度出发.探讨了还原扩散法制备DyFe2过程中Ca的迁移形式,Ca还原Dy2O3的速度,还原出的Dy迁移到Fe粉表面的方式以及DyFe2的形成过程.相应表观活化能的计算值为45 kJ/mol.

从理论上推导出了变形功、冷却速度、无形变时的品粒尺寸与有形变时的晶粒尺寸之间的关系,计算值与实验值吻合较妤.研究结果表明:对于具有相变的金属及合金,通过控制变形前组织,增大变形前冷却速度,提高变形功,可使金属组织得到有效的细化.

在高能球磨作用下,名义成分为Ti50CU20Ni24Si4B2的元素粉末混合物可通过固态反应非晶化.差示扫描量热分析(DSC)表明,球磨获得的非晶相在发生晶化转变之前出现明显的玻璃转变,过冷液态温度区间的宽度(△Tx)可达到57 K.非晶态Ti50CU20Ni24Si4B2合金加热时的晶化转变由一步完成,同时形成立方结构的(Ni,Cu)Ti相和其它未知相,为共晶型转变,随后发生晶化产物的进一步晶粒长大.非晶态Ti50Cu20Ni24Si4B2合金的约化玻璃转变温度(Trg)为0.56.

研究了使用CaO坩埚真空感应熔炼Ni-6Cr-2Mo-6W-5Co合金时C与Al的脱氧作用.从热力学上计算了镍合金液中C-O反应与Al-O反应的平衡值,计算结果表明,C-O反应远未达到平衡,而Al-O反应在1773 K能脱氧至6×10-6以下.计算了C与Al,Al与CaO及C与Al2O3的反应,结果表明:上述反应在真空感应熔炼条件下均可以进行,从而导致合金液精炼期Al与C的浓度下降值分别约为脱氧所需值的20-50倍和1.3-3.5倍.

提出了一种基于小波变换的金属断口模式识别分类方法,该方法采用Daubechies四点小波和标准的金字塔结构小波变换对断口图像进行二级小波变换,将小波变换后各个频带输出的L1范数、能量、熵作为断口分类的特征,并根据特征本身的离散程度对特征进行加权处理,采用线性最小距离分类器,对等轴塑坑、腐蚀疲劳、河流花样、拉长塑坑、韧性疲劳和韧性沿晶等六种典型的断口进行了分类.实验结果表明,这种方法可以对金属断口模式进行准确的识别与分类.

利用水模型观察连铸结晶器内导致钢坯质量下降的涡流现象.提出蛇型结构结晶器水模型,撒入黑芝麻以显示结晶器内自由液面流谱,用可调曝光时间的照相机记录涡流图案.实验中观察到较为稳定的单个涡和偶尔出现的两个对称涡现象.在数值模拟中,将浸入式水口移离中心位置,从而可产生偏流和涡流.实验与模拟的结果表明:结晶器内三维偏流导致涡流的出现,涡流位于水口较低流速一侧,涡流强度取决于拉速和水口偏离中心的程度.

采用反映原子间多体相互作用的F-S势模型,对液态NiAl3在不同冷却速率下的微观结构及其转变机制进行了分子动力学模拟,得到了不同温度、不同冷速下NiAl3的偶关联函数,结构分析采用键取向序和对分析技术.计算结果表明,冷却速率对液态NiAl3的结构转变有重要影响,给出了不同冷却速率下液态NiAl3结构转变的微观信息.

通过X射线衍射,磁测量和Mossbauer谱测定了Nd(Fe1-xCox)10V2的结构和磁性.结果表明,Nd(Fe1-xCox)10V2(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)化合物的晶体结构均为ThMn12型结构:随着Co含量x的增大,晶格常数将单调减少.Co原子的替代将导致化合物各个Fe晶位上的磁超精细场值Bhf逐渐增加.Co部分取代Nd(Fe1-xCox)10V2中的Fe原子时.将择优占据8i铁品位取向样品NdFe10V2的热磁曲线和变温Mossbauer谱研究结果表明,该化合物在T=120 K条件下存在自旋重取向现象.

采用B3样条有限条法研究成型工艺参数似口弯曲角增量、带材厚度、材料屈服极限、翼缘长度、腹板宽度和机架间距等)对槽钢辊弯成型过程带材边部纵向薄膜应变峰值的影响.带材边部纵向薄膜应变峰值随着弯曲角增量、带材厚度、材料屈服极限、翼缘长度和腹板宽度增加而增加,随着机架间距的增大而减小.研究结果与辊弯成型过程中观察到的现象完全一致.

研究了20钢在300 Mpa静拉应力作用下的低周疲劳过程.对20钢在试验过程中纵波声速和横波声速的变化进行了分析.进而给出了弹性常数及应变随着疲劳周次的变化情况,表明可以用材料弹性常数的变化来反应材料的疲劳状况.