Al含量提高对IN 617合金持久性能及组织稳定性的影响

采用高温持久实验、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等研究了Al含量提高对IN 617合金持久性能及组织稳定性的影响。结果表明:Al含量提高后,基于超过4万小时的实验数据,IN 617合金700℃、10万小时的外推持久强度超过170 MPa,持久性能显著提高,合金的持久断裂机制仍以微孔聚集长大为主;Al含量的提高会明显促进IN 617合金中γ′相的析出,提高其含量,同时也会促进合金中μ相和σ相等TCP相(Topologically close-packed phases)的析出,从而提高合金的硬度与持久性能,但尚未发现TCP相会对合金持久强度产生不利影响;时效处理时间越长,晶界析出相尺寸越大且愈加连续,致使晶界结合强度降低,而Al含量的提高又会提高晶内强度。二者共同作用,会使IN 617合金的持久塑性降低。

Al含量对含铝奥氏体不锈钢在高温超临界二氧化碳中均匀腐蚀性能的影响研究

为进一步提升奥氏体不锈钢作为超临界二氧化碳核反应堆候选包壳材料的耐腐蚀性能,对比研究了3种不同Al含量的含铝奥氏体不锈钢及不含Al基材在650℃/20 MPa的超临界二氧化碳环境中的均匀腐蚀行为。结果表明,材料的腐蚀增重随Al含量增加而降低,不同Al含量材料的腐蚀增重均近似服从抛物线生长规律。Al含量低于1.5wt%时,材料表面生成双层富Fe氧化膜,保护性差,渗碳层厚度可达约12μm;Al含量高于2.5wt%时,材料表面生成保护性氧化膜,外层富Cr、内层富Al,氧化膜及基体中仍存在渗碳行为,渗碳层厚度减小至约6μm。造成差异的原因是较高Al含量能有效促进保护性富Al氧化膜的形成,抑制Fe的向外扩散和C的向内扩散,进而提升材料的耐氧化和渗碳属性。

高Al含量的亚稳β型Ti-Al-Mo-Nb-V系列钛合金的组织与力学性能

目前,亚稳β钛合金的成分朝着更高Al含量和更高β稳定元素含量的方向发展,本工作基于典型亚稳β钛合金β-21S和TB18的成分设计思路,添加了更高含量的Al元素,同时添加了Mo、Nb、V三种β稳定元素,设计并利用铜模吸铸法制备了高Al含量的亚稳β型Ti-Al-(Mo,Nb,V)系列钛合金。结果表明,Ti-6.5Al-1.5V-11.5Mo-2.8Nb合金在吸铸态下的β相结构达到临界稳定状态。此时,该合金的拉伸屈服强度为623 MPa,延伸率为16.6%,其屈服强度略低于对标合金TB18,但延伸率明显高于同系列合金和TB18合金,具有最佳的综合力学性能。此外,该合金液固温区为31℃,在同系列合金中最低,且明显低于对标合金TB18的液固温区238℃。

Al含量对FeNiCoCrVAl高熵合金组织和力学性能的影响

通过XRD、SEM、EBSD和单轴拉伸测试,对不同Al含量(原子分数,%)Fe_(46-x)Ni_(20)Co_(20)Cr_(10)V_(4)Al_(x)(x=5,8,12,15)高熵合金的相结构、显微组织和力学性能进行了系统研究。结果表明,随着Al含量增加,Fe_(46-x)Ni_(20)Co_(20)Cr_(10)V_(4)Al_(x)高熵合金相结构由FCC单相转变为FCC+BCC双相结构,且强度随之增加,而塑性降低。其中,Fe_(34)Ni_(20)Co_(20)Cr_(10)V_(4)Al_(12)高熵合金在900℃退火处理后,具有极好的强塑性匹配,其屈服强度、抗拉强度和断裂延伸率分别为593 MPa、1009 MPa和32.13%。Al含量5%时,铸态和退火态高熵合金均为单一FCC相;Al含量8%,12%和15%时,高熵合金为FCC+BCC双相结构,退火处理促进了BCC相的析出,随着退火温度升高,BCC相占比增加。

Al组分含量对CuZnAl催化剂CO加氢制乙醇和高级醇性能影响

随着原油储量的减少和环境问题的加剧,迫切需要寻找生产燃料和化学品的新技术。Cu基催化剂是合成气直接制乙醇和高级醇(C_(2+)醇)的重要催化剂之一,但存在目标产物选择性低的问题。采用完全液相法制备了一系列不同Al组分含量(n(Al)/n(Zn)计)的CuZnAl催化剂(Cat-Alx),结合X射线衍射、N_(2)吸/脱附和H_(2)-程序升温还原等对催化剂的物相组成、织构性质和还原性能等进行了表征。在模拟浆态床反应器中研究了Cat-Alx对CO加氢制乙醇和C_(2+)醇反应的催化性能。结果表明,Cat-Al0.8表面具有最丰富的Cu^(+)物种以及较多的氧空位,表现出相对最优的催化性能。在280℃、4 MPa和V(H_(2))/V(CO)=2/1的条件下反应24 h,Cat-Al0.8的CO转化率为18.45%,总醇选择性为30.34%,乙醇在总醇中的占比为30.19%,C_(2+)醇在总醇中的占比为48.08%。

Al含量和加载速度对Al_(x)CoCrFeNi高熵合金的影响及分子动力学仿真

通过分子动力学(MD)仿真从硬度、Von Mises应力、剪切应变、位错和相变方面研究了纳米压痕过程中Al含量和加载速度对Al_(x)CoCrFeNi高熵合金(HEA)力学性能的影响。研究结果表明Al含量较少时,HEA内部形成原子剪切带较多,总位错长度和位错密度较大。加载速度较大时大量位错缠结产生高密度的位错胞,阻碍位错滑移,带来显著的强化效应。Al含量与硬度成反比,而加载速度与材料的硬度成正比。此外,在纳米压痕初期,所有HEA发生可恢复的弹性变形。压痕深度增加,材料开始发生塑性变形,位错形核生长。由于压头力的作用,材料内部原子重新排列,FCC结构逐渐转变为BCC结构,HCP结构和无序结构。与压头相接触的区域原子应变较高并且率先转变为无序结构。经过多次加载-卸载循环,弹性变形逐渐转变为塑性变形,合金中残留的应力变多,Al_(x)CoCrFeNi HEA表现出明显的循环劣化现象。

Al含量对齿轮钢20CrMo奥氏体晶粒度的影响

研究了Al含量对齿轮钢20CrMo奥氏体晶粒度的影响。研究表明,当成品Al含量在0.015%~0.020%时,淬火奥氏体晶粒度出现混晶,渗碳奥氏体晶粒度不混晶;当成品Al含量≮0.020%时,淬火和渗碳奥氏体晶粒度均不混晶。因此为了避免齿轮钢20CrMo淬火奥氏体晶粒度出现混晶,必须保证钢中成品Al含量≮0.020%。为了满足这一要求,炼钢过程熔炼成分Al含量最好控制在0.030%~0.050%。

低Al含量Fe-C-Si-Mn轻量化高强钢的微观组织与力学性能研究

从工业化应用角度出发,本文设计了两种不同Al含量(分别为1%和2%)的Fe-C-Si-Mn轻量化高强钢,研究了奥氏体化温度对钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,添加一定量Al元素后,钢密度相较于普通碳素钢有所降低。Al含量为1.0%时,钢经淬火-回火处理后组织为回火马氏体板条,当奥氏体化温度为1050℃时,钢的综合力学性能最佳,其性能较锻态钢有显著提升。而当Al含量为2.0%时,不同奥氏体化温度热处理后钢组织为回火马氏体板条+铁素体,力学性能较锻压态无明显改善,表明2.0%Al钢不宜进行淬火-回火热处理。

Cu对Al-50%Si合金法提纯太阳能级多晶硅过程中初晶硅Al含量影响研究

Al-Si合金法提纯具有生产成本低、除杂效率高、副产物单一等特点,是一种极具潜力的太阳能级多晶硅原料的制备方法。在该工艺路线中,Al作为溶剂不可避免地会对Si产生污染,如何降低初晶硅中Al的含量是亟需解决的问题之一。本文通过向Al-50%Si合金中加入Cu,分析Cu对合金溶液热力学性能的影响,结合Cu的存在方式,探讨Cu对Al污染的抑制作用。结果表明:在Al-50%Si合金中添加10%(质量分数)Cu后,合金中Al的活度系数降低至0.7148;初晶硅中Al的含量从250.960 mg/kg降低到181.637 mg/kg,比未添加Cu时减少了27.62%,同时,Cu在初晶硅中的残留仅为12.6 mg/kg,低于Cu在Si中的固溶度。可见,在Al-Si合金中引入Cu并未对初晶硅造成二次污染。因此,采用Al-Si-Cu三元合金体系进行提纯制备太阳能级多晶硅能够有效抑制Al对初晶硅的污染。

Al含量对中锰高铝钢组织性能的影响

选取Fe-12Mn-6Al-1C钢和Fe-12Mn-8Al-1C钢作为研究对象,采用实验与模拟相结合的方法对Fe-12Mn-8Al-1C双相钢的应力-应变分配行为进行研究,分析不同Al含量下实验钢微观组织及宏观力学性能的差异,探索相间应力-应变不兼容对实验钢变形行为的影响.研究结果表明,Al含量的提升会促进铁素体相的形成,进而影响材料性能.针对不同两相比例(体积分数之比)的中锰高铝钢进行的有限元模拟结果显示,铁素体相的存在会引发显著的应力-应变分配行为,从而提升材料的强度.

钛铝含量对IN718合金激光增材试样组织性能的影响

为提升激光增材IN718合金部件的力学性能和服役温度,按梯度增加Ti+Al含量制备了五种改进型IN718激光增材样品,采用万能实验机、SEM、XRD和JMatpro软件等研究了样品的常温和高温力学性能及组织结构。结果表明,随着Ti+Al含量的增加,γ′相占比逐渐上升,样品室温强度增大而延伸率明显下降。当Ti+Al含量增加到7.6%时,样品中的γ′析出相占比是γ相的5倍,硬度为55.6 HRC,因脆性相的大量析出导致裂纹萌生;经1 100℃×1 h+850℃×8 h热处理后的样品在850℃时的强度随Ti+Al含量的增加先升高后降低,Ti+Al含量为5.6%时其高温屈服强度和延伸率达到最大值,分别为553 MPa和12%,且各向同性,此时γ′析出相和γ相占比接近,分别为41.5%和39.9%。在后续研究中,可将标准IN718合金中的Ti+Al含量提高到5.6%,恰当利用γ′强化获得优良的高温力学性能和激光增材工艺相容性。

Al含量对Cu-Ni系粉末冶金合金耐蚀性能的影响

为了提高Cu-10Ni合金的耐腐蚀性能,利用粉末冶金法在传统Cu-10Ni合金的基础上添加不同比例Al元素,制备得到系列Cu-Ni-Al合金。通过扫描电子显微镜、静态全浸腐蚀试验和电化学测试,研究了Al添加量和Cl^(-)浓度对Cu-Ni-Al合金耐蚀性能的影响。结果表明,放电等离子烧结(SPS)可以制备出致密性、硬度、电导率等综合性能优良的Cu-Ni-Al合金。Cu-Ni-Al合金在NaCl腐蚀介质中长时间浸泡,合金表面逐渐形成含有Cu_(2)O的腐蚀保护膜,同时Cu_(2)O保护膜外层会与腐蚀介质中的Cl^(-)发生进一步反应,形成一层Cu_(2)(OH)_(3)Cl产物膜,进而于合金表面形成Cu_(2)O和Cu_(2)(OH)_(3)Cl双层膜结构。Al含量相同时,随着腐蚀液中Cl^(-)浓度的提高,合金腐蚀逐渐加剧,表明在一定范围内Cl^(-)浓度的提升会促进腐蚀。

波长色散X射线荧光光谱法测定工业硅粉中Al含量不确定度评定

讨论采用波长色散X射线荧光法测定多晶硅生产用工业硅粉中Al含量时,可能对分析结果产生不确定的各种原因,包括设备的重复性、标准物质、标准曲线拟合等。通过分析评估可以得知,当工业硅中铝质量分数为0.137%时其扩展不确定度为0.00920%,在不确定度引入的因素中标准曲线拟合引入的不确定度最大。

Al含量对CrAlN涂层微观结构和力学性能的影响

采用不同Al含量的AlCr合金靶,在高速钢(M2)上通过直流反应磁控溅射的方式沉积不同的CrAlN涂层;分别用EDS、XRD、纳米压痕仪、高速往复摩擦磨损试验机和台阶仪测量出涂层的化学成分、物相组成、力学性能、磨损性能和磨损量,研究了不同Al含量对CrAlN涂层微观结构和力学性能的影响。XRD分析表明涂层主要为NaCl结构,纳米压痕仪测得力学性能随Al含量的提升先提高后降低,在Al含量为60%时获得最高硬度和弹性模量分别为36.8 GPa和459.5 GPa和最佳的磨损性能。磨损机制为磨料磨损和微动磨损。

Al含量对AZ系镁合金组织和力学性能的影响

以AZ61、AZ71、AZ81镁合金作为研究对象,研究了Al含量对镁合金的组织结构与力学性能的影响。结果表明,随着Al含量的增加,镁合金微观组织中分布在α-Mg固溶体间的β-Mg17Al12金属间化合物数量增加,分布更加连续,当Al含量达到8%时,α-Mg初生相的连续性被割裂;合金力学性能变化与组织结构特征紧密相关,AZ71镁合金具有较好的室温力学性能,铸态时抗拉强度为211.63MPa,屈服强度为109.84MPa,伸长率为7.20%,固溶处理后抗拉强度达到235.98MPa,屈服强度达到122.12MPa,伸长率为14.72%;试样中脆性β-Mg17Al12金属间化合物的分布对于裂纹的扩展具有重要影响,铸态AZ系镁合金室温拉伸断口均表现为脆性断裂。

Al含量对Mg-7Zn合金非枝晶组织的影响

采用等温热处理法研究Al含量对Mg-7Zn合金半固态组织的影响。结果表明:添加Al元素后,合金的固相率随温度变化曲线逐渐下移。在相同的等温处理工艺下(580℃保温30 min),随着Al含量的增加,合金的固相颗粒尺寸逐渐减小,圆整度显著提高,同时固相率明显降低。非枝晶组织主要包括球状及类似球状的初生固相颗粒α1-Mg,水淬二次凝固形成细小的等轴晶α2-Mg以及晶界处和包裹在初生颗粒间的共晶组织。随保温时间的延长,Mg-7Zn-xAl合金非枝晶组织中的初生固相颗粒的尺寸逐渐增加,形状因子逐渐降低,而在后期处于固液平衡阶段,固相率的变化不明显;同时,固相颗粒粗化符合Ostwald熟化机制,且Al元素的加入减小了初生固相颗粒的粗化速率,从而在较宽的保温时间范围内可获得细小圆整的固相颗粒。

Al、Cu含量对Zn-Al-Cu-Mg合金性能的影响

如何使铝铜含量良好匹配,是开发新型高性能Zn-Al-Cu-Mg模具合金的关键。研究了Al、Cu含量对Zn-Al-Cu-Mg模具合金力学性能和铸造流动性的影响。结果表明,铝含量从3%增加到14%,铜含量从3%增加到9%,合金力学性能明显增加,但铸造流动性下降。综合考虑各种因素,得出新型模具锌合金的建议成分w为:9%～11%Al,7%～9%Cu,0.04%～0.05%Mg。

Al含量对以微斜长石为初始原料合成的介孔分子筛孔径的影响

本文以天然矿物微斜长石为硅、铝源,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,在碱性条件下水热合成出了铝硅酸盐介孔分子筛。研究了合成母液中SiO2:Al2O3物质的量比对所合成分子筛孔径的影响。通过质量吸水率、X射线粉晶衍射(XRD)、N2吸附和小角散射(SAXS)等测试手段对样品进行表征,得到如下结论:随母液中SiO2:Al2O3物质的量比(40～20)的降低,即随着铝含量的增多,分子筛的质量吸水率(48.12～35.34%)、晶胞参数(4.65～4.17nm)及孔径尺寸(2.73～2.18nm)相应减小。

Al和Mo含量对热等静压制备的FeCrAlMo合金组织及拉伸性能的影响

FeCrAl合金由于具有良好的高温抗氧化性能和力学性能而广泛应用于高温和氧化性气氛环境。本研究通过粉末热等静压制备出Fe-22Cr-3Al-3Mo和Fe-22Cr-2Al-5Mo两种成分的合金,对粉末的显微组织、热等静压后两种成分合金的组织及拉伸性能进行对比分析,结果表明:Fe-22Cr-3Al-3Mo合金20℃时的强度和塑性都高于Fe-22Cr-2Al-5Mo合金,而500℃时的强度和塑性都低于Fe-22Cr-2Al-5Mo合金;Fe-22Cr-3Al-3Mo合金中析出相主要为分布在晶界及晶内的细小AlN相及少量粗大的富Cr相,Fe-22Cr-2Al-5Mo合金中析出相主要为大尺寸的富Cr碳氧化物;Al含量降低、Mo含量增加,晶界形成较多的大尺寸富Cr相,导致Fe-22Cr-2Al-5Mo合金在20℃时塑性较差。