分析了当前Mg及Mg合金的发展状况及趋势,简要介绍了Mg合金及其合金化的特点、常见种类及其使用范围和成分、组织及力学性能特征;着重阐述了Mg合金的腐蚀问题及其防护方法;并详细介绍和讨论了Mg合金在电脑和汽车工业上的应用状况及发展前景;最后,对Mg合金研究的有关问题提出了一些建议.

采用金相显微镜和扫描电镜原位拉伸技术研究了Cu-Ni-Al形状记忆合金中的马氏体形变、马氏体相变以及微裂纹形核三者之间的关系.结果表明,拉伸时缺口前方首先形成可逆变的马氏体而不出现滑移带,微裂纹沿马氏体和母相界面形核.只有当裂纹扩展一段距离且应力集中足够大后,才有可能出现形变带,此时微裂纹将沿形变带和马氏体界面交替形核.

快速凝固工艺制备的Ni61Al24Mn15合金薄带具有细晶粒组织,明显改善了合金的变形性能合金薄带在拉伸和弯曲两种状态下形状记忆回复率都达到了70%以上,且热弹性马氏体相变温度都高于150℃高温区形状记忆效应的产生与合金薄带中面心立方和密排六方结构马氏体体心立方结构母相之间的热弹性马氏体相变有关.

利用透射电子显微镜对纯铁离子渗氮扩散层中的γ′-Fe4N氮化物进行微观分析时发现,组织中存在两种类型的γ′ Fe4N,通过其内部是否含有高密度的单方向平行层错片可以将二者区分开来.实验中观察到了直接生长在α″-Fe16N2上的γ′ Fe4N氮化物,证实组织中存在α″→γ′氮化物的转变.通过此氮化物转变生成的γ′ Fe4N,其内部含有单方向排列的平行层错片根据α″-Fe16N2和γ′-Fe4N的晶体结构讨论了氮化物转变的结构条件,转变过程中二者保持如下的取向关系:(111)γ′∥(110)α″[110]γ′∥[111]α″.

研究了Fe-Cr-Mn(W,V)低活性奥氏体钢的相稳定性对低温韧性的影响.结果表明,Fe-Cr-Mn(W,V)奥氏体钢存在韧-脆转变行为.应变诱发ε-马氏体和热诱发ε-马氏体的相互作用造成局部应力集中,导致粗晶粒亚稳奥氏体Fe-Cr-Mn(W,V)钢低温脆断;形变诱发层错重叠造成稳定奥氏体Fe-Cr-Mn(W,V)钢脆性断裂.沿晶断裂抗力随温度降低而减弱,发生沿晶断裂是高Mn钢断裂的重要特征.

考察了Ti-55M高温Ti合金焊接接头力学性能,结果显示焊缝存在明显的室温脆性.探讨了Ti-55M焊缝室温塑性的各种影响因素,尝试使用调整焊缝化学成分的方法改善Ti-55M焊缝的塑性.选择ELI级Ti-5A1-2.5Sn焊丝,配合脉冲氩弧焊工艺和适当的焊后热处理制度,获得的焊缝塑性接近母材的塑性.接头的室温和高温强度以及高温持久等重要性能能够满足母材技术指标要求.

OCr19Ni6Mn5Mo2不锈钢与ZGMn13高锰钢异质闪光焊接后,不锈钢熔合区内形成了晶粒尺寸为40 nm的面心立方结构纳米晶组织,高锰钢熔合区内产生少量诱发马氏体,热影响区内无碳化物析出和热裂纹产生.

采用二维随机有限元法(SFEM)模拟了准静态拉伸载荷下具有随机不均匀材料属性的粗晶粒Al多晶试件的力学响应.模型考虑了晶粒的弹性各向异性和由于位错不均匀分布引起的晶粒屈服强度的差异,探讨了晶粒屈服强度分布及其样本差异对试件力学响应的影响.

利用探针法探讨了St14钢板在拉深过程中凸缘处的摩擦与润滑规律,根据实验结果分析了拉深成形过程中的摩擦特征.结果表明,随着压边力的增加,摩擦系数基本保持恒定;拉深坯料尺寸增加,拉深力将增加.加入粘度较小的润滑油可以在较小拉深力和压边力的工艺条件下完成拉深成形.

对倒装焊Sn-Pb焊点进行了热循环实验,结合三维全局有限元模拟的结果,研究了Sn-Pb焊点热疲劳失效.结果表明,充胶后焊点内塑性应变范围减小近一个数量级,从而显著降低焊点的疲劳损伤;由于底充胶改变了Sn-Pb焊点应力、应变分布,使得充胶前后焊点裂纹位置发生改变.Sn-Pb焊点热疲劳裂纹萌生于粗化的富Sn相,并穿过富Pb相沿富Sn相生长.Sn和Pb晶粒的非均匀粗化趋势与模拟给出的剪切应变轴向分布一致.

利用纳米划痕仪研究了Ti合金表面类金刚石薄膜在划擦过程中的弹塑性变形和裂纹形成微观机制.结果表明:试样在划擦过程经历了薄膜变形、薄膜与基体共同变形和薄膜剥离3个阶段,对应的P-D曲线分别在划擦前后无变化、出现分离和急剧变化.在第三阶段中塑性变形量超过弹性变形量,在薄膜内部产生裂纹,薄膜与基体变形恢复不同步,薄膜发生剥落因此,提高薄膜划擦抗力的有效途径是增强膜基的结合强度和提高薄膜的断裂韧性.

提出了一种激光重熔条件下确定金属材料激光吸收率的方法.通过改变输出功率,控制试样表面状态,利用计算机数据采集系统对激光表面重熔的试样进行定点温度采集;按不同表面状态假定材料对激光的吸收率,采用经过验证的激光表面重熔数值模拟程序计算温度场并与实测结果对比,以试错法修正所假定的吸收率,确定了DL31合金表面对激光的吸收率.与文献中实验得到的吸收率值较为接近.用所测吸收率值计算不同功率条件下试样定点温度的变化,与实测温度变化规律基本吻合.

从水化学、材料表面特征及微生物种类3方面研究了不锈钢304L焊缝微生物腐蚀.用微生物腐蚀实验台测量了试样的开路电位.结果表明,在有微生物的水介质中的试样产生了电位升,而无微生物的水介质中的试样没有电位升.当微生物腐蚀发生时,电位急剧下降.在几种焊接缺陷中,金黄色回火膜对微生物腐蚀最敏感.研究表明,当水中Cl-含量较高时,容易发生微生物腐蚀.用SEM对点蚀坑进行了观察,并用EDXA分析了部分腐蚀产物.微生物分析在腐蚀试样与未腐蚀试样表面最明显的区别是Mn-Fe氧化菌的数量.

研究了双相钢在流动含砂的3.5%NaCl溶液中的磨损腐蚀规律,测定、分析了流动体系中的电化学阻抗谱,揭示了双相钢磨损腐蚀过程中电化学的作用及其机制.结果表明,腐蚀电化学因素在磨损腐蚀过程中起主要作用,流体力学因素只是加速了腐蚀电化学过程.阻抗谱在低频区出现一直线段和低频收缩现象,分别是双相钢在磨损腐蚀过程中电极处于自钝化状态,并受离子在钝化膜中的扩散、迁移过程控制和电极表面局部遭受破坏的特征.对于流动体系中电化学阻抗谱的分析,曹氏阻抗理论同样适用.

研究了微量Sc对Al-Mg合金显微组织与拉伸性能的影响.结果表明,微量Sc在Al-Mg合金中主要以初生Al3Sc和次生Al3Sc两种形式存在.初生Al3Sc是合金在凝固过程中形成的,可成为有效的非均质晶核,大大细化合金的铸态晶粒.次生Al3Sc是合金铸锭在工艺加热过程中析出的,有效地钉扎位错和亚晶界,稳定亚结构并强烈抑制合金的再结晶,具有亚结构强化和直接析出强化作用.因此,加入Sc后的Al-Mg合金的强度大大提高,并且表现出良好的强塑性配合.

利用非等温差示扫描量热(DSC)分析方法研究了大块Zr41Ti14Cu12.5Ni2Be22.5Fe8非晶合金中的晶化行为,用Kjssinger方程计算其晶化表观激活能.实验表明,在Zr基大块非晶合金中掺入Fe后,其玻璃转变与晶化行为都与加热速率有关,均具有动力学效应.同时,从晶化反应速率常数的角度讨论了非晶形成能力.

采用硼酸(H3BO3)和三聚氰胺(C3N6H6)合成单相六方B-C-N多晶粉末,用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨电镜(HREM)和电子能量损失谱(EELS)对合成产物的结构、晶体学参数、成分等进行了分析.结果表明,H3BO3和C3N6H6的配比对产物的组成有较大影响.当二者的质量比为1:2时,可以得到单相六方B-C-N多晶固溶体,其晶格参数a=0.251 nm,c=0.666 nm.从HREM照片观察到层片结晶性较好,而且晶体结构完整.用EELS分析得到产物的化学成分为(B1-xCx)N,其中x=0.09-0.18.

提出了模拟试样截面组织的方法,模拟了截面上Ca-Ti矿晶体的形貌和析出过程.模拟结果与实验结果基本一致.该方法将晶体在空间上的生长过程与试样截面上的组织联系起来,根据截面组织的模拟结果可以了解和研究空间上的晶体形貌和晶体生长过程.

建立了异形坯内流体流动与凝固传热的三维耦合模型,充分考虑了对流换热对凝固过程的影响,分析了铸坯与钢液之间的相互作用,并对不同工艺条件下的温度场进行了比较.运用此模型可预报铸坯的温度场、坯壳厚度及液芯长度等,便于现场调整工艺参数.

在间歇式高频磁场作用下,通过高速数码摄像机观测并研究了熔融金属弯月面的形状及其波动行为,建立了保护渣浸入深度的理论计算模型.经与实验结果比较,计算值与实验值吻合,由此提出在钢的连铸过程中采用间歇式高频磁场代替结晶器机械振动的可能性.

探讨了连铸过程中用电磁力代替结晶器机械振动的可行性,用高速数码摄像机观察了保护渣的浸入、排出行为;测定了保护渣的消耗量.根据分瓣形水冷铜质结晶器无机械振动电磁连铸模拟实验结果,选择比固有频率稍小的间歇频率,可保证结晶器与初期凝固坯间的润滑,获得了较好的铸坯表面质量.

系统研究了电磁搅拌下过共晶Al-Si合金初生Si的偏析规律.实验表明,虽然电磁搅拌引起过共晶Al-Si合金中初生Si的显著细化和圆整化,但常会使坯料表面出现初生Si偏析层,合金中Si含量越大,初生Si偏析层越厚;提高电磁搅拌功率、降低合金熔体冷却速度都会减小或消除初生Si偏析层;在电磁搅拌条件下,坯料表面产生初生Si偏析层的主要原因是固一液界面处的温度梯度过大和存在一层流附面层.