C110级油套管钢的显微组织和晶体学特征对硫化物应力开裂的影响

通过单轴拉伸试验即NACE-A法评估了C110级油套管钢的抗硫化物应力开裂(sulfide stress cracking,SSC)性能,对拉伸试验断裂和未断裂的试样进行了金相检验,以揭示显微组织、夹杂物、晶界和位错对C110级油套管钢抗SSC性能的影响。结果表明:断裂试样中的裂纹从夹杂物处萌生和扩展,裂纹附近区域几乎都是变形晶粒,晶粒中心平均取向差较大,从而增大了钢的SSC倾向。未断裂试样中以再结晶晶粒和亚结构晶粒为主,且高角度晶界较多,能有效阻止裂纹的萌生。

激光选区熔化制备的Inconel 718合金抗氧化性能研究

采用激光选区熔化技术制备了Inconel 718合金试样,并对其在650、700和750℃等温氧化500 h过程中的氧化行为进行了研究。结果表明:合金在650~750℃的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,且表现为完全抗氧化性;750℃的氧化速率常数分别约是700和650℃的8和24倍;氧化100、300和500 h的试样表面均形成了致密且完整的Cr2 O3氧化膜;合金氧化激活能约为249 kJ/mol,氧化层的生长主要是由Cr3+经Cr2 O3氧化膜向外扩散控制。

硅酸铝短纤维增强铝硅合金复合材料的界面结构

用挤压铸造法制备硅酸铝短纤维（Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２）增强铝硅（Ａｌ－Ｓｉ）合金复合材料，并利用透射电镜观察了Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２纤维与Ａｌ－Ｓｉ合金基体界面。结果表明：硅酸铝纤维局部区域与合金中的镁及预制件中的粘结剂起反应，反应生成物分别为ＭｇＡｌ２Ｏ４和Ｓｉ３（ＰＯ４）４。

硅酸铝短纤维增强铝硅合金复合材料的强度特性与界面结构

用挤压铸造法制备硅酸铝短纤维（Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２）增强铝硅（ＡｌＳｉ）合金复合材料，测试了复合材料的室温及高温强度，并利用透射电镜观察了Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２纤维与ＡｌＳｉ合金基体界面．结果表明：３％～１０％的硅酸铝短纤维的加入使复合材料的室温及高温强度大大提高，在硅酸铝纤维与基体界面上存在两种反应物：一种物质是ＭｇＡｌ２Ｏ４，另一种物质含有Ｓｉ和Ｐ，且二者原子之比为３∶４，呈正交结构，点阵常数为ａ＝０．７１４ｎｍ，ｂ＝１．４２８ｎｍ，ｃ＝２．４０９ｎｍ．

硅酸铝短纤维增强 ZL109 复合材料的磨损机制

采用挤压铸造法制备了硅酸铝（Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２）短纤维增强ＺＬ１０９复合材料，并研究了该材料在干摩擦条件下的磨损行为．结果表明：Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２短纤维／ＺＬ１０９复合材料的耐磨机制为纤维断裂并在亚表层重新分布和排列形成高硬度的硬化层．这种硬化层的形成使复合材料具有比基体合金更优越的耐磨性．

硅酸铝短纤维增强Al-12Si合金复合材料的磨损行为

用挤压铸造法制备了低体积分数（３％～７％）的硅酸铝短纤维增强Ａｌ１２Ｓｉ合金复合材料，并利用销盘磨损试验机研究了材料在干摩擦条件下的磨损行为。磨损试验结果表明：硅酸铝短纤维加入到Ａｌ１２Ｓｉ合金明显提高抗磨损能力，随纤维体积分数的增加该复合材料的耐磨性逐渐增强。金相观察和测试表明：基体合金和复合材料的磨损区由硬化层和变形层组成，断裂的ＡｌＳｉ共晶相沿滑动方向重新分布排列形成了硬化层；而复合材料硬化层由于破断的硅酸铝纤维和破碎的ＡｌＳｉ共晶相的共同作用，使该硬化层硬度高于基体合金硬化层的硬度，从而使复合材料表现出优异的耐磨性。

硅酸铝纤维及其预制件的结构转变特性

应用差热分析（ＤＴＡ）及Ｘ射线衍射分析了硅酸铝纤维及其预制件的相结构转变特性。研究结果表明，硅酸铝纤维及其预制件的ＤＴＡ曲线上各有一放热峰，温度区间分别为９８５～１０４３℃和９８２～１０４３℃；Ｘ射线衍射显示：在９８５℃以下，硅酸铝纤维呈非晶结构，高于９８５℃时，析出莫来石和方石英，并定量计算出不同温度下硅酸铝纤维晶化的百分率。在硅酸铝预制件中，纤维与粘结剂Ｈ３ＰＯ４的反应生成物为Ａｌ（ＰＯ３）３；预制件由于Ｈ３ＰＯ４的加入，在高温时（Ｔ＞９００℃）方石英的析出量高于单一硅酸铝纤维中方石英的析出量。

对MM-200型磨损试验机摩擦系数计算公式的修正

对ＭＭ－２００型磨损试验机摩擦系数计算公式重新进行了推导和计算，所得公式与原公式相比可降低求解摩擦系数时的误差．原公式在试环与试块之间的接触角增大时，误差也随之增大，使得试验数据的可靠性和可比性严重降低，因此必须对原计算公式进行修正．

Ni-Al基涂层制备工艺及其抗氧化性能

通过调整固体粉末渗铝法工艺在镍基高温合金DZ417G基体上制备了Ni-Al二元成分区间内组织可控的γ′-Ni3Al、γ′-Ni3Al+β-NiAl、β-NiAl、β-NiAl+δ-Ni2Al3和δ-Ni2Al3涂层,采用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜对涂层的结构、断面形貌以及高温氧化后的表面形貌进行观察和分析。900℃和1 100℃空气恒温氧化实验结果表明:涂层能显著提高材料的抗氧化性能,在涂层厚度相同的情况下,NiAl涂层抗氧化性能最好。

强磁场下真空蒸发Zn薄膜晶粒细化研究

分别在1T,2T和3T强磁场下采用真空蒸发沉积制备了三种相同厚度的Zn薄膜,并和无磁场下制备的薄膜进行了对比研究。SEM对薄膜表面形貌研究发现,施加磁场制备的Zn薄膜表面晶粒要比无磁场条件下制备的薄膜有明显的细化作用。对磁场下Zn原子团形成进行了热力学分析,推导了磁场作用下的临界形核半径r*M和临界形核自由能ΔGM*,引入了磁场对临界形核自由能作用因子fM。对磁场导致晶粒形核能的变化以及形核浓度的影响作了深入分析,r*M和ΔG*M减小从而增加临界形核浓度和形核速率是Zn晶粒细化的原因。另外,磁场对扩散的抑制作用也对晶粒细化起到了作用。

温度波动对包晶钢连铸初始凝固过程的影响

建立了包晶钢连铸初始凝固包晶相变过程的数学模型,研究了温度波动对此凝固过程的影响,计算了不同冷却速率、含碳量和温度波动幅度下δ,γ和L3相界面位置以及体积分数的变化.结果表明,温度波动导致包晶相变过程中γ相枝晶间的重熔、δ/γ界面位置和三相体积分数的不稳定变化,造成坯壳的不均匀生长和应力集中.这些现象在碳含量为0.1%-0.17%的亚包晶钢中尤其严重.分析认为,温度波动可能是包晶钢连铸时容易出现裂纹、难连铸的一个重要原因.

金属基复合材料的热循环行为

本文参阅了大量文献，对国外金属基复合材料的热循环行为的研究现状进行了综述与评价，主要讨论了热循环对复合材料的性能与结构的影响，并初步探讨了热循环造成破坏的机制。

YAg和YCu中第二相的形成及其对力学性能的影响

在室温下对B2型稀土金属间化合物YAg和YCu进行拉伸和压缩实验,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对合金的微观结构和成分进行了观察与分析,探讨了第二相的形成及其对合金性能的影响。拉伸和压缩实验结果显示,YAg和YCu的延伸率分别为7.2%和5.8%,小于所报道的延伸率(δYAg>20%,δYCu>10%);YAg压缩率为45%,YCu为26%。XRD和EDS分析表明,采用商业稀土金属钇制备的YAg和YCu合金中均有RM2(R=Y,M=Ag或Cu)和R2O3类型的第二相存在,在一定程度上可以解释本研究中YAg和YCu合金拉伸塑性降低的原因。

Pt改性β-NiAl基合金的微观结构及抗氧化性能

采用电弧熔炼制备了Pt改性的β-NiAl合金,研究了Pt对β-NiAl基合金热障涂层粘结层组织和抗氧化性能的影响。采用X射线衍射、光学显微镜和扫描电子显微镜等表征分析方法,研究了Ni-50Al和添加Pt元素的Ni-45Al-xPt(x=5,15和25,原子分数,%)合金的显微组织,及其在1100℃的高温氧化行为。结果表明:添加Pt后,β-NiAl合金的相组成未发生变化,氧化增重大幅度降低,氧化层剥落和褶皱减少,抗氧化性能显著提高。

Pt＋γ′-Ni_3Al＋γ-Ni/CMSX-4涂层结构的透射电镜研究

通过在CMSX-4镍基单晶高温合金表面镀Pt然后采用包埋渗铝的方法成功制备Pt改性的Pt+γ′-Ni3Al+γ-Ni/CMSX-4涂层,采用扫描电镜和透射电镜研究Pt+γ′-Ni3Al+γ-Ni/CMSX-4涂层的微观结构。TEM分析表明Pt主要分布于涂层γ′-Ni3Al相中,且涂层γ′-Ni3Al相里存在{111}孪晶;此外涂层内还发现六方结构富铼的拓扑密堆相(μ相),点阵常数为a=0.473nm和c=2.565nm,首次发现μ相内除了(001)孪晶外还存在(102)孪晶;探讨μ相和孪晶的形成机制。

与丹尼尔·舍特曼合作研究的经历

2011年诺贝尔化学奖授予发现准晶的以色列科学家丹尼尔·舍特曼（Daniel Shechtman）。 早在1850年科学家总结出晶体的平移周期性,晶体中原子的三维周期排列方式可以概括为14种空间点阵。受这种平移对称性约束,晶体的旋转对称性只能有1、2、3、4、6等5种旋转轴,

3T强磁场对真空蒸发Zn薄膜晶体结构的影响

在3T强磁场下采用真空蒸发沉积在玻璃基片上制备了三种厚度分别为1,2,3μm的Zn薄膜,并和无磁场下制备的薄膜进行了对比研究.对施加磁场和无磁场环境下制备的试样分别进行了X射线衍射研究.研究表明,3T磁场下制备的Zn薄膜都是沿(002)面取向,而0T磁场下制备的薄膜随着厚度的增加c轴取向逐渐减弱.3T磁场的取向作用可以维持Zn晶粒沿着c轴取向.利用扫描电子显微镜对薄膜表面形貌的研究发现,施加磁场制备的Zn薄膜表面晶粒要比无磁场条件下制备的薄膜有明显的细化.对磁场下Zn原子团形成进行了热力学分析,推导了磁场作用下的临界形核半径rM*和临界形核自由能ΔGM*.初步分析表明,rM*和ΔGM*减小从而增加临界形核浓度是Zn晶粒细化的原因.

Ni基高温合金表面Al+Si共渗涂层的制备及其结构

采用粉末包埋法在DZ417G镍基高温合金基体表面制备Al+Si共渗涂层。利用XRD、SEM和EDS研究涂层的组成和结构。结果表明,渗剂中Al和Si的含量、后续热处理均影响涂层结构。当渗剂中Al含量为1%(质量分数,下同)时,随着Si含量不同,共渗后形成Ni Si涂层,后续热处理后NiSi涂层转化AlNi_6Si_3或δ-Ni_2Si;当渗剂中Al含量为4%和6%时,随着Si含量增加,涂层均为Ni_2Al_3,后续热处理后Ni_2Al_3涂层转化为β-NiAl,少量的Si固溶于β-NiAl中。

Pt+Hf改性的γ-Ni+γ′-Ni_3Al涂层结构及其抗氧化性能研究

通过包埋Al-Hf共渗在高温合金DZ417G表面制备出Pt+Hf共同改性的γ-Ni+γ′-Ni3Al涂层。Al-Hf共渗过程中,Hf含量不同,涂层表面形成的相结构也不同。当渗剂中Hf含量为2%时(质量分数,下同),涂层呈γ-Ni+γ′-Ni3Al结构;渗剂中Hf含量为6%时,涂层相结构为?-NiAl+Al16Hf6Ni7;而当Hf含量达到12%时,涂层相结构为Al16Hf6Ni7。随着后续热处理的进行,β-NiAl+Al16Hf6Ni7涂层的相结构转变为γ-Ni+γ′-Ni3Al;Al16Hf6Ni7涂层转变为γ-Ni+γ′-Ni3Al+Al3HfNi12结构。1100℃的等温氧化实验表明,经过10 h氧化,高温合金基体表面已经出现了脱落;而渗剂中Hf含量为2%时形成的Pt+Hf改性的γ-Ni+γ′-Ni3Al涂层经过30 h氧化后,其表面依然完整。与单纯的Pt改性的γ-Ni+γ′-Ni3Al涂层相比,Pt+Hf共同改性的γ-Ni+γ′-Ni3Al涂层由于适量活性元素Hf的加入,其抗氧化性能得到了提高。

B2型稀土金属间化合物DyAg机械性能研究

B2型稀土金属间化合物由于具有良好的室温塑性而受到人们的关注,通常情况下,应力诱导相变有助于提高材料的塑性。对B2型稀土金属间化合物多晶DyAg首先进行拉伸和压缩试验,然后将经过拉伸和压缩变形的试样进行X射线衍射(XRD)分析以确定在变形过程中是否有应力诱导的相变产生。实验结果显示:DyAg合金的延伸率约为8%、抗拉强度为220 MPa,断裂方式为解理和沿晶断裂;压缩率高达59%、抗压强度为1050 MPa。XRD分析形变后的DyAg试样未发现有应力诱导的相变产生,因此可以排除由于应力诱导相变而导致DyAg合金具有良好室温塑性的这种可能。