低作用应力引起的溶质在晶界非平衡偏聚或贫化

提出了关于应力时效 (高温及作用应力 )引起溶质原子的晶界非平衡偏聚或贫化机理的一个新模型。此模型基于如下假设 :晶界相对于完整晶体而言在强度上是弱化区。当多晶体受到一个在弹性范围内的作用应力时 ,晶界优先变形。若压应力作用时 ,晶界作为源发射空位 ;若拉应力作用时 ,晶界作为阱吸收空位。应力引起的过饱和空位与溶质原子形成复合体 ,此复合体在基体中的扩散速率远高于溶质原子。作用应力对晶界溶质偏聚或贫化的影响 ,是由复合体的扩散和溶质原子的反向扩散之间的平衡所决定。根据此模型 ,应力时效过程中存在一个临界时间 ,在此时间 ,应力引起的晶界偏聚或贫化程度将达到一个极大值。此模型已由 Shinoda T等所作的磷在钢中的应力时效实验和 Misra R D

非平衡晶界偏聚和晶间脆性断裂研究的进展

作者最近在国际权威性评论杂志Progress in Materials Science上发表了主要评述自己近20年来研究工作进展的长篇文章。在本文中作者阐述这篇文章所论述的一些新现象、新概念、新理论模型的内容、意义,以及提出它们时的科学背景。

一个强韧化钢的新概念——非平衡晶界共偏聚

基于固溶体中溶质原子间及溶质原子与过饱和空位间的交互作用，提出了非平衡晶界共偏聚的概念。在一个由溶质２和溶剂３组成的固溶体中，若溶质２与空位的结合能超过适于发生非平衡晶界偏聚的范围时，极少或没有溶质２的非平衡晶界偏聚在２－３固溶体中发生。若溶质１在溶剂３中与空位的结合能适于发生非平衡偏聚，并且溶质１与溶质２之间的相互吸引作用大于１－３和２－３之间的相互作用时，则将溶质１加入到２－３固溶体中形成１－２－３三元固溶体。在此三元固溶体中，溶质２将伴随溶质１发生非平衡偏聚，此时称为溶质１和溶质２的非平衡晶界共偏聚。

高温和低张应力引起的非平衡晶界偏聚动力学(Ⅱ)——实验结果的动力学模拟

以文献[1]建立的张应力引起的非平衡晶界偏聚动力学方程模拟了ShinodaT等的磷在钢中的应力时效实验结果和MisraRDK的硫在钢中的应力时效实验结果,模拟结果与实验结果互相吻合。通过模拟发现,张应力使磷 空位复合体以及硫 空位复合体在钢中的扩散系数均增加3个数量级,且磷原子和硫原子的扩散系数分别降低3个和5个数量级。

非平衡晶界偏聚理论在INCONEL 718合金研究中的应用

评述了国际上将溶质晶界偏聚领域的最新研究成果——非平衡晶界偏聚理论,用于INCONEL 718合金研究中所取得的最新进展。

高温和低张应力引起的非平衡晶界偏聚动力学(Ⅰ)——理论模型

在文献[1]和[2]提出的模型的基础上,推导出金属材料在高温和弹性范围内因张应力引起的溶质非平衡晶界偏聚的动力学方程。

溶质晶界偏聚和晶间脆性断裂的研究

从六个方面总结了作者二十多年来在晶界偏聚和晶间脆性断裂研究上所取得的国际领先的进展,并评述了这些进展在国内外的实验证实情况。

非平衡晶界偏聚和晶间脆性断裂的研究

扼要介绍作者近20年来在非平衡晶界偏聚和晶间脆性断裂理论研究方面的进展,涉及作者所提出的若干新概念、新模型的内容和理论意义,以及这些研究工作的科学背景．

关于研究开发材料强韧化创新技术的设想

回顾了作者二十几年来在非平衡晶界偏聚和晶界脆性断裂研究上的突破性进展,提出从这些新概念、新理论研究开发出强韧化创新技术的设想,并提出从科学理论的突破到高新技术的产业化必须经历“三级跳”的观念。

高温合金GH4169(Inconel 718)中磷晶界偏聚特性的实验研究

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2h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.

氧化铈在钢表面气相渗碳时的催化作用

在 2 0钢气相渗碳时对比了渗剂中加入 Ce O2 或不加 Ce O2 时的渗碳动力学 ,发现在渗剂中加入 Ce O2可以显著加快渗碳速率。稀土催渗剂的效果在 85 0℃和 910℃基本相同。认为 Ce O2 加速渗碳的机制是催化。冶炼时在钢中加入的稀土对渗碳也起加速作用 ,但作用小于渗剂中的稀土。

磷的非平衡晶界偏聚现象及对回火脆性的影响

为确定304L钢中P的偏聚特征,分析了Briant在俄歇能谱(AES)下得到的磷晶界偏聚浓度.研究表明,经1100℃固溶1h、水淬后的304L不锈钢,不仅在700℃恒温时效过程中出现磷的晶界偏聚浓度峰值,并在500、550、600、650、700℃分别恒温时效100h后,600℃处发现磷的晶界偏聚浓度峰值.分析发现,磷在304L钢中发生了非平衡晶界偏聚.通过对磷非平衡晶界偏聚恒温动力学特征的讨论,提出了回火脆性的非平衡晶界偏聚机理.

一种实验确定多晶材料晶界区弹性模量的方法

基于张应力作用引起的溶质非平衡晶界偏聚理论模型,提出了通过测量张应力引起的溶质非平衡晶界偏聚量,求多晶材料晶界区弹性模量的方法,并借助于Misra的实验结果求得2.6 Ni-Cr-Mo-V钢883 K温度下晶界区的弹性模量为Egb=2.03×109Pa.所得结果与Kluge等理论计算的晶界区弹性模量在数量级上(定性)一致,证实了多晶材料晶界区具有比通常认为的更低的弹性模量.

NiCrMoV钢中铬和氮的非平衡晶界共偏聚

在非平衡晶界共偏聚理论基础上,分析了NiCrMoV钢中铬和氮在700~900 K下的共偏聚动力学。结果表明,氮在时效过程中出现的非平衡偏聚特征是铬非平衡偏聚诱发的结果;铬、氮二者的晶界共偏聚行为属非平衡共偏聚。分析结果为非平衡晶界共偏聚理论提供了证据。

计算材料学的一个新领域——非平衡晶界偏聚动力学计算

评述了计算材料学的一个新领域——非平衡晶界偏聚动力学计算,讨论了此动力学计算的理论基础、方法,以及所获得的结果和结果的意义。用速些计算方法,首次从实验上求得了空位与溶质原子复合体分别在低张应力状态和无应力状态下的扩散系数。

溶质非平衡晶界偏聚的临界时间

临界时间现象是非平衡晶界偏聚区别于平衡晶界偏聚的最基本特征．它的发现和提出是非平衡偏聚理论的重要进展．文中综述了临界时间现象的发生机理、公式推导、实验证实以及相关工程应用,并结合最新进展,讨论了临界时间现象在非平衡晶界偏聚理论中的地位以及今后在材料脆性预报中的重要应用．

磷在12Cr1MoV钢中非平衡晶界偏聚动力学的实验研究

以工业用12Cr1MoV钢为研究对象,通过俄歇电子能谱分析方法(AES),对磷在恒温过程中的非平衡晶界偏聚浓度进行了测定。获得的磷在钢中的非平衡晶界偏聚动力学曲线直接验证了非平衡晶界偏聚动力学理论中的Xu-Song模型。

硼的晶界非平衡偏聚临界时间和临界冷却速度的确定

本文提出了一种确定晶界非平衡偏聚的临界时间和临界冷却速度的新方法。通过径迹显微照相(PTA),确定出含硼的Fe-30wt％Ni奥氏体合金中硼的晶界非平衡偏聚在不同温度下的临界时间t_0和从不同温度冷却时的临界冷却速度Q_c。

变形条件对C-Mn钢力学性能的影响机理

借助Gleeble 3500热模拟试验机和Instron 8801试验机对一种C-Mn试验钢进行了高温和室温拉伸试验,测量和计算了试验钢的力学性能,观察了断口形貌和显微组织,分析其力学性能随拉伸温度和应变速率变化的规律及机理。结果表明:随拉伸温度的升高和应变速率的减小,试验钢的屈服强度和抗拉强度逐渐降低,屈强比呈上升趋势;而断面收缩率在720℃出现极小值,随应变速率的增加逐渐增大。温度和应力作用引发的杂质原子的非平衡晶界偏聚影响着试验钢的塑性。

稀土在Ni_3Al中分布的STEM研究

采用STEM-ED研究了稀土在Ni_3Al奥氏体合金中的分布。结果表明,含有0.095wt％RE的Ni_3Al合金在450℃—480℃之间保温时,发现RE在奥氏体晶界有显著的偏聚。在950℃以上保温,晶界上没有发现RE的偏聚。同时,当Ni_2Al合金在550℃—650℃之间保温时,产生了含Ni、Al和RE的第二相均匀析出。