具有不同梯度晶粒组织的粉末高温合金疲劳小裂纹扩展原位观察

采用扫描电子显微镜原位观察的方法对某第三代粉末高温合金不同微观组织的疲劳裂纹萌生和小裂纹扩展行为进行了研究,揭示了双性能粉末涡轮盘轮缘(粗晶组织)、轮心(细晶组织)及晶粒过渡区(梯度结构组织)的微观组织对疲劳小裂纹扩展的影响规律。结果表明:缺口处的一次强化相易成为裂纹萌生位置,其中梯度结构组织呈现出从晶界处开裂的多裂纹萌生特征。对于梯度结构试样,室温下的小裂纹扩展行为受微观结构影响显著,疲劳裂纹扩展速率波动较大。在应力强度因子范围较低时,粗晶试样的裂纹扩展速率高于细晶;随着应力强度因子范围逐渐增大,细晶试样的疲劳裂纹扩展速率增加更快,并高于粗晶试样;这与较长的滑移路径、增强的滑移可逆性和较少的晶界阻碍、减弱的不连续度之间的竞争机制相关。

35MnVS非调质钢针状铁素体形核原位观察

非调质钢生产过程中由于省去了淬火、回火等热处理工序,符合倡导的高效节能钢的发展要求。然而,非调质钢产品仍会出现铁素体晶粒粗大等问题,导致组织和性能不均匀,严重影响其使用寿命。本研究利用高温激光共聚焦显微镜,采用样品表面熔化的方法,研究非调质钢中微观组织的演变过程及铁素体形核规律,以及铁素体异质形核的特点。结果表明:非调质试样钢凝固过程相的转变阶段主要分为:1480℃时液相开始向奥氏体转变,1420℃到1400℃为TiN-MnS夹杂物的形核析出温度区间,780℃为α-Fe相的开始形核温度;原位观察实验中,当样品温度下降到1420℃左右时,钢中开始析出尺寸细小的Al 2O 3-MgO夹杂物,而试样冷却至室温时,试验钢中的夹杂物主要成分为TiN-MnS;热力学计算结果表明,在785℃时奥氏体开始向铁素体发生转变,α-Fe含量不断增多,并在690℃时达到最大值,和原位观察实验结果基本一致。本研究对理解氧化物冶金过程,及进一步改进该工艺和应用效果,均具有重要意义。

组织类型对钛合金损伤容限性能的影响及电镜原位观察

采用扫描电镜(SEM)原位拉伸、原位疲劳方法研究TA15钛合金三种类型组织的裂纹尖端形状和疲劳裂纹扩展速率及扩展过程,并与宏观力学性能对比。结果表明,片状组织由于裂尖钝化、裂纹扩展路径曲折及分枝,损伤容限性能比等轴、双态组织好,即断裂韧性最高,疲劳裂纹扩展速率最低。

AISI 304不锈钢加热过程中高温δ相形核与生长的原位观察

利用共焦激光扫描显微镜原位观察AISI 304不锈钢加热过程中高温δ相的形核与生长．结果表明,1300—1400℃之间δ相在γ晶界处优先析出,而δ相在γ晶粒内“爆炸”形成需在1410℃以上；δ相形成主要受控于Ni原子的扩散；提高升温速率有利于δ晶粒细化,促使δ/γ平界面失稳并出现二次枝晶．δ相析出时以非小平面为主,另可见少量的小平面δ晶体；随着相变进行,小平面状δ相呈现出边缘钝化、向非小平面转变的趋势．利用平直界面稳定临界扰动理论探讨了δ相生长界面失稳的机制,并从结晶动力学对δ相生长方式转变的原因进行了分析．

扫描电子显微镜原位观察可食用淀粉颗粒的超微形貌

通过扫描电子显微镜,对25种可食用淀粉颗粒的超微形貌进行原位观察,与经典工艺提纯的淀粉颗粒形貌对比,发现经典淀粉提纯工艺对淀粉颗粒的超微形貌几乎没有影响。另外,根据对各淀粉的生长环境的观察,发现生长空间对成熟谷物(小麦除外)淀粉颗粒形貌形成过程中有较大影响,而对豆类和根茎类食品原料没有影响。

钛合金激光填丝焊缝晶粒生长及相变原位观察

采用高温激光共聚焦显微镜原位观察方法,研究TC4钛合金激光填药芯焊丝焊缝区在模拟焊接热循环作用下冷却过程中组织形成特征及相变规律。结果表明:当焊缝区分别以0.5℃/s、5℃/s、20℃/s和80℃/s的冷却速率降温到889.5℃、864.2℃、835.5℃和818.9℃时,在相界位置开始出现新相的微观组织形貌;当焊缝区分别降温到725.7℃、749.3℃、769.4℃和789.2℃时,新相完成转变,即相变的温度区间随着冷却速率的增大而逐渐变窄。随着冷却速率的增加,新相的片层间距逐渐减小;随着冷却速率的增大,冷却到室温的试样硬度逐渐增大,由339 HV10增大到368 HV10;试样全部由密排六方(HCP)晶体结构组成,没有斜方晶格和体心立方的晶体结构产生。

不同冷却速度下双相不锈钢δ/γ相变过程的原位观察

利用共聚焦激光扫描显微镜原位观察不同冷却速度下双相不锈钢中高温铁素体(δ)向奥氏体(γ)转变的全过程。结果表明,冷却速度较高时,γ优先在δ晶界上析出并迅速向δ内部长大,其形状以针状为主;冷却速度较低时,γ优先在δ晶界上析出,呈片状,γ端面在向δ内部长大的同时,其侧面也不断长大,相变过程中伴随着δ晶界的迁移。利用固态相变形核理论和扩散控制长大理论分析讨论了不同冷却速度下δ→γ的相变行为。

Fe单晶中裂纹愈合过程的TEM原位观察

通过在透射电镜中原位加热，研究了高纯Ｆｅ单晶主裂纹附近微裂纹的愈合过程结果表明：加热到９７３Ｋ以上，微裂纹（０．２５或２μｍ）开始愈合；在 １０２３ Ｋ停留１００ｓ。

珠光体裂纹萌生与扩展的TEM原位观察

在透射电镜中进行动态拉伸原位观察珠光体裂纹萌生与扩展的微观过程。结果表明 :珠光体裂纹萌生与扩展方式取决于珠光体层片和拉伸轴的位向关系。当珠光体层片平行于拉伸轴时 ,裂纹在渗碳体和铁素体中交替萌生 ,垂直于层片扩展 ;当珠光体层片垂直于拉伸轴时 ,裂纹在铁素体中萌生 ,平行于层片扩展 ;当珠光体层片与拉伸轴斜交时 ,裂纹通过渗碳体和铁素体交替断裂而扩展 ;

TWIP钢拉伸变形过程中微观组织的原位观察

采用扫描电镜对TWIP钢的拉伸过程进行了原位观察,研究结果表明:在TWIP钢的拉伸过程中,具有孪晶界的晶粒内部首先发生变形,并产生一定程度的加工硬化;随后其余部分晶粒发生转变,形成对变形有利的取向,从而变形得到扩展,最终得到非常大的无颈缩延伸。拉伸过程中,微裂纹首先在夹杂物和晶界处萌生,并在应力集中的作用下发生扩展连接,最终完成断裂过程。TWIP钢在变形过程中产生了大量的应变条痕,其大部分为滑移线,小部分为形变孪晶。由于孪晶诱导塑性效应,孪晶晶粒发生扭折并形成了台阶状结构,从而导致了试样表面的"褶皱"现象。

SEM原位观察BT20钛合金激光焊接头的断裂行为

采用单边缺口试样用扫描电镜原位观察了BT20钛合金激光焊接头焊缝的裂纹萌生与扩展特征。焊后态试样裂纹一经萌生随即失稳断裂。焊后热处理试样经历了较长的裂纹亚稳扩展阶段,在切应力与正应力共同作用下,微裂纹沿滑移带萌生;裂纹扩展过程中遇到滑移带时发生偏转;新的微裂纹在裂纹尖端的滑移带相交处萌生,并随后与主裂纹相连。焊后热处理可显著提高激光焊接头的韧塑性。

纯钼微观断裂过程的扫描电镜原位观察

借助扫描电镜(SEM)原位拉伸观察了纯钼退火态纤维状组织断裂过程中裂纹萌生与扩展的动态变化过程,对其微观断裂特征进行了研究。结果表明:加载初期,裂纹在与最大主应力平面成45°的位置萌生,随后逐渐张开并钝化;加载中期,新的裂纹在钝化的主裂纹前方某处萌生。随着载荷增加,裂纹呈“Z”字形相互连接;加载末期,裂纹失稳扩展,试样断裂。在裂尖应力场作用下,裂纹扩展遵循钝化-萌生-钝化的循环方式。纯钼试样断裂后,沿厚度方向有明显的颈缩,断口表面呈薄层状纤维撕裂,并伴有剪切唇和韧窝的出现,呈延性断裂特征。

溶解促进位错发射、运动导致黄铜薄膜应力腐蚀的TEM原位观察

用特殊设计的恒位移加载台可以在ＴＥＭ中原位观察黄铜在纯水中局部溶解前后裂尖位错形核的变化，从而可以确定局部阳极溶解对位错发射、增殖和运动的影响；也可原位观察纳米级应力腐蚀（ＳＣＣ）裂纹的形核和扩展．结果表明，加用薄膜试样，黄铜在室温高纯水中能发生ＳＣＣ．在裂纹形核前，通过阳极溶解的促进作用，在低应力下就能导致位错的发射、增殖和运动．当溶解引起的位错发射、运动达到临界状态时，纳米级微裂纹就将在无位错区中不连续形核或从原裂纹顶端连续形核．和空气中原位拉伸不同，ＳＣＣ时由于介质的作用，己形核的微裂纹并不钝化成空洞或缺口，而是解理或沿晶扩展．

潜生体定植的原位观察技术研究

对小鼠结肠组织原位标本进行潜生体定植的实验研究。染色采用美蓝初染后 ,高锰酸钾复染的方法。方法简便。

Al、Cu二元合金系烧结过程的原位观察

利用高温光学显微镜(HTOM)对由纯铝粉和纯铜粉制得的二元粉末体系进行了原位烧结试验,原位观察结果表明:经典烧结理论对塑性粉末体系不再适用;该体系烧结的典型物理过程可概括为颗粒边界熔化、晶界熔化、颗粒熔化,最后为合金元素铜的扩散均匀化,而这四个阶段在时间上并不能严格分开,而是交叠进行的;边界熔化受颗粒表面氧化膜破碎、表面曲率和颗粒变形等因素影响;晶界扩散在烧结过程中始终起着非常重要的作用。这些结果为进一步合理制定和优化烧结工艺提供了直接的参照依据。

Al-10Mg二元合金系烧结过程的原位观察

烧结是粉末冶金工艺中至关重要的一环,为了加强对烧结过程的直观认识,利用高温光学显微镜(HTOM)对Al-10Mg 的二元纯金属粉末体系进行了烧结的原位观察试验,发现该体系烧结的典型物理过程是:镁颗粒边界熔化,镁晶界熔化,最后为镁颗粒熔化;镁颗粒熔化进程不同步;当烧结温度超过某一临界温度Tc 时,镁颗粒迅速熔化;而且烧结速度随冷坯密度的提高而加快,这为进一步合理优化烧结工艺提供了直接的参照依据。

高氮奥氏体不锈钢动态拉伸的SEM原位观察

利用动态拉伸台和SEM对两种高氮奥氏体不锈钢进行了动态拉伸的微观形貌原位观察 实验表明滑移和孪生在高氮奥氏体中同时存在;随着形变量的增加,晶粒内部的滑移线加宽,逐步成为微裂纹;而晶界的结合力较强,没有观察到沿晶断裂;氮的加入会产生固溶强化和间隙强化,增大点阵滑移的阻力,从而降低奥氏体不锈钢的塑性 随着氮含量的增加。

2205双相不锈钢高温下σ相析出的原位观察

利用共焦激光扫描显微镜(CSLM)原位观察了2205双相不锈钢850、900、950℃保温1 h时效处理过程中σ相的析出行为。结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和透射电镜(TEM)的分析结果可以认为,经过时效处理后,2205双相不锈钢中主要析出相类型为σ相,通常在铁素体晶内与晶界析出。实验结果还显示,由于α/γ晶界位置的减少以及Cr、Mo等合金元素的匮乏,致使2205双相不锈钢中σ相的析出时间随着时效温度的增加而延长,其析出量则呈现出减小的趋势;但在相同时效温度条件下,σ相析出量随时效时间的延长而增多。

渗氢后再结晶状态Zr-4合金拉伸变形的原位观察

利用扫描电镜原位观察和相应的多相有限元数值分析方法,研究了渗氢后再结晶状态Zr-4合金拉伸过程中氢化物的变形行为以及其对基体变形行为的影响.结果表明,氢化物自身具有一定的塑性变形能力,在具有良好塑性的基体约束下,可以与基体一起发生较大的变形,但是氢化物的变形能力和其在Zr-4台金中的分布和形貌密切相关:稀疏分布的氢化物,易发生变形,不易出现裂纹;单个片状的氢化物可以被基体中的滑移线穿过;而在大块氢化物团聚体内部易出现裂纹.氢化物的形貌不仅影响基体的变形行为;而且对基体的断裂也有显著的影响.渗氢后Zr-4合金的断裂属于韧性断裂,断裂时材料内部出现多裂纹源,无主裂纹出现.

带缺口的熔模铸造TiAl合金断裂特性的扫描电镜原位观察(英文)

采用感应凝壳熔炼技术和熔模铸造方法制备TiAl合金。在增量加载情况下,采用扫描电镜原位观察技术观察带缺口的熔模铸造TiAl合金试样的裂纹扩展和断裂特性。在拉伸变形的整个过程中,观察并分析裂纹萌生、扩展直至断裂的全过程。结果表明,TiAl合金的断裂机制不仅对于缺口区域附近的微裂纹敏感,而且与层片方向和加载轴的位向有关。当局部应力大于TiAl合金的断裂韧性时,高的拉伸应力就会导致裂纹萌生、扩展直至断裂失效。因此,TiAl合金的塑性和高的拉伸应力导致带缺口的TiAl合金的断裂失效。