原位自生富Fe相增强Mg-Cu-Ag-Gd-Fe非晶复合材料的制备及其力学性能

基于元素间混合焓差异,通过在Mg基非晶合金中添加Fe元素,使合金凝固过程中析出原位自生富Fe相,从而制备出原位自生相增强镁基非晶复合材料。研究发现,富Fe相均匀分散在镁基非晶合金基体中,平均尺寸为8μm,体积含量约为14%。相比于基体材料的脆性断裂,原位自生富Fe相增强镁基非晶复合材料表现出明显的屈服与塑性变形,塑性形变量达9.5%,并且断裂强度也较基体合金有所提高。通过对断面的分析发现富Fe相在变形过程中可有效阻碍非晶基体中主剪切带的快速扩展,使其发生偏转和增殖,生成多重剪切带,使复合材料的力学性能显著提高。

相场法研究Al_(x)CuMnNiFe高熵合金富Cu相析出机理

BCC(体心立方)和FCC(面心立方)结构共存的高熵合金通常具有优异的综合力学性能,Al元素可以促进含Cu高熵合金由FCC向BCC结构转变.本文基于Chan-Hilliard方程和Allen-Cahn方程,建立Al_(x)CuMnNiFe高熵合金三维相场模型,模拟了Al_(x)CuMnNiFe高熵合金(x=0.4,0.5,0.6,0.7)在823 K等温时效时纳米富Cu相的微观演化过程.结果表明,Al_(x)CuMnNiFe高熵合金时效时会产生两种复杂核壳结构:富Cu核/B2_(s)壳以及B2_(c)核/FeMn壳,通过讨论分析发现形成的B2_(c)对纳米富Cu相的形成起到抑制作用,这种抑制作用随着Al元素的增加而变大;结合经验公式做出Al_(x)CuMnNiFe高熵合金富Cu相的屈服强度随时效时间的变化曲线,得到峰值屈服强度的时效时间和合金体系,可以为时效工艺提供参考.

富硫相硫化铜对冶炼烟气中单质汞的选择性捕获

针对高硫冶炼烟气中气态单质汞(Hg^(0))脱除难的问题,本研究采用不同方法制备了一系列的硫化铜吸附剂样品,并考察制备工艺、烟气成分、温度等因素对吸附剂从模拟冶炼烟气中脱除Hg^(0)性能的影响。采用SEM-EDS、XPS、XRD、Raman等分析表征方法对硫化铜吸附剂进行表征,并对CuS_(x)吸附剂的脱汞性能进行评价。结果表明:制备的吸附剂均为富硫相硫化铜(CuS_(x)),且一步水热法制备的硫化铜中S/Cu摩尔比(x)最高,x值可达1.34。CuS_(1.34)具有最佳的Hg^(0)吸附性能,其适用温度为75~150℃,且烟气中的O_(2)、SO_(2)和HCl有较强抗性,突破阈值为25%时吸附容量可达5.237 mg/g。利于Raman和XPS表征确定了短链硫(S_(2)^(2-))是CuS_(1.34)吸附剂脱汞的主要活性位点,S_(2)^(2-)与Hg^(0)发生化学吸附形成稳定的HgS吸附产物,且吸附剂中S/Cu摩尔比增加有利于提高S_(2)^(2-)的比例,进而提高了CuS_(x)吸附脱除Hg^(0)的性能。

Mn含量对Fe-Cu-Mn-Ni合金中富Cu相析出影响的相场法研究

通过耦合CALPHAD热力学数据库建立了一个模拟多元合金固态相变过程中微观组织演变的相场模型,并以Fe-Cu-Mn-Ni合金为例,从动力学角度揭示了Mn含量对富Cu相析出机制的影响。结果表明:随着富Cu相的析出,Mn和Ni原子在富Cu相的中心发生偏聚,导致在富Cu相界面形成B2环。Mn含量变化会改变富Cu相的形貌和析出机制。在Mn含量较低时,富Cu相仅发生Ostwald粗化,其形貌为球形;而在Mn含量较高时,富Cu相的粗化机制包括Ostwald粗化和合并长大,其形貌从球形转变为棒状。提高Mn含量会促进富Cu相的析出,其体积分数和半径也增大,但数量减少。

富锂层状氧化物正极材料“可逆高氧活性”的研究进展

在当前已知的锂离子电池正极材料中,富锂层状氧化物的放电比容量高出传统正极材料将近一倍,因而被认为是开发新一代高能量密度电池的理想材料。它一般由Li_(2)MnO_(3)和LiTMO_(2)在纳米尺度上形成两种层状结构或固溶体,其充放电反应机制包括过渡金属活性和晶格氧活性,发挥可逆高氧活性直接决定着材料的放电比容量、循环稳定性等问题,材料的化学组成、微观结构、合成加工等关键因素直接控制着高氧活性的可逆性。本文详细地介绍了中国科学院宁波材料所近几年围绕富锂层状氧化物“可逆高氧活性”的研究进展。首先揭示了富锂锰基层状氧化物中不同元素氧框架结构基元的存在形式对氧活性的作用规律,其次探讨了不同维度的颗粒尺寸和晶畴尺寸对氧活性的影响机制,再次发展了优化体相结构及表面改性对氧活性的稳定性策略和提出了构筑体相无序结构抑制电压衰减的方法,最后探索构建了高比能富锂锰基电池新体系。这些研究结果为低成本、高容量富锂层状氧化物正极材料的设计制备和实际应用提供了理论支撑和方法指导。

富钕相对烧结NdFeB磁体耐腐蚀性的影响

研究了Nd2Fe14B单晶、传统烧结NdFeB磁体和放电等离子烧结(简称SPS)NdFeB磁体在电解液溶液中的电化学特性。采用扫描电子显微镜和电子能谱分析了磁体的微观组织成分。结果表明在3.5%NaCl溶液的极化曲线中,Nd2Fe14B单晶具有最高的电化学腐蚀电位,放电等离子烧结NdFeB磁体的腐蚀电位高于传统烧结NdFeB磁体。与传统烧结NdFeB磁体相比,放电等离子烧结NdFeB磁体富Nd相具有独特的分布形态,主相Nd2Fe14B晶粒细小、均匀,富钕相在主相晶粒边界上分布较少,主要集中在三角晶界处。这种组织结构有效地抑制了磁体沿富钕相发生晶间腐蚀的过程,磁体因此具有良好的耐腐蚀性能。此外,从不同稀土含量的烧结NdFeB磁体的高压加速实验中可以看出磁体的腐蚀速度随稀土含量的增加而增大。以上结果表明富Nd相的化学特性及其分布状态和含量是决定合金耐蚀性能的关键,它在合金中以网络状分布在主相晶粒边界上,并决定了烧结NdFeB易于发生选择性晶间腐蚀,从而导致耐蚀性差。

冷硬铸铁中富Nb相形态及分布的研究

采用配有能谱和波谱的扫描电镜研究了冷硬铸铁中富Ｎｂ相的形态及分布，发现在冷硬铸铁中富Ｎｂ相有三种存在形态：块状ＮｂＣ、条状复杂铁碳铌相以及渗碳体型化合物。

富铜纳米析出相在18Cr9Ni3CuNbN奥氏体耐热钢中的时效强化

采用SEM、TEM和3DAP(原子层析技术)的综合分析方法并结合显微硬度测试对18Cr9Ni3CuNbN(超级304)奥氏体耐热钢的商用钢管650℃长期时效后的样品进行分析。结果表明,超级304钢时效1 h后Cu原子即发生偏聚形成富Cu偏聚区为随后的富Cu相析出做好成分上的准备(浓度起伏),随时效时间的延续富Cu原子偏聚区中Fe,Cr,Ni等原子浓度不断稀释并扩散到基体中,Cu的浓度不断增长而逐渐成为富Cu相中的最主要的组成元素。富铜相在时效初期以几个纳米的小颗粒弥散析出,在长大过程中满足扩散控制的抛物线规律,且长时间与基体保持共格关系,即使到650℃,10000 h长期时效后富Cu相仍保持在30 nm左右的小尺寸而发挥其优异的弥散强化效果。

MgO对磷铝酸盐富玻璃相水泥熟料相组成及水化性能的影响

本工作利用XRD ,IR ,DTA及EMPA技术 ,研究了含氧化镁磷铝酸盐富玻璃相水泥的合成、相组成及水化活性 ,并系统讨论了MgO对熟料相组成及水化活性的影响 .结果表明 ,通过掺加适量的MgO ,可在 14 5 0℃合成结合磷铝酸盐水泥与玻璃水泥的一种新的水泥体系———磷铝酸盐富玻璃相水泥 ,该水泥熟料以玻璃体为主 ,少量晶相为CA及CxP ,其水化产物相结构稳定 ,浆体具有早强。

Ni含量对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢富铜相析出的影响

研究了不同Ni含量的0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢在1040℃固溶后油冷和炉冷(均进行480℃时效,分别表示为OC、FC试样)两种热处理工艺下的力学性能和微观组织变化规律,通过力学性能测试、SEM和TEM观察,探讨了Ni含量对力学性能和富铜相析出的影响。研究表明:FC试样的强度由于炉冷过程中析出了粗大的富铜相而显著低于OC试样的;随Ni含量的提高,两种试样的强度均增加,但差距在缩小,其原因是炉冷过程中析出的富铜相尺寸逐渐细小,表明Ni可以提高了Cu在γ相区的溶解度,延缓了固溶后炉冷过程中的富铜相析出;随时效温度的提高,不同Ni含量试验钢的强度降低,且Ni含量高的试验钢强度降低更显著;随Ni含量的提高,时效过程中富铜相的形核速率和长大速度增加,表明Ni降低了Cu在钢中的扩散激活能。

稀土Ce对工业纯铝中富Fe相的球化作用

通过加Ce前后工业纯铝显微组织、力学性能和耐中性盐雾性能的比较以及SEM、EDS等分析,研究了稀土Ce对纯铝中富Fe相的球化作用及其对工业纯铝力学性能和耐蚀性能的影响。结果表明,Ce对纯铝中富Fe相有球化作用,使富Fe相由粗大汉字状变为细小团球状,并与Fe、Si等杂质形成高熔点金属间化合物。通过加Ce变质,使工业纯铝的抗拉强度提高44.18%,伸长率提高32.04%,耐中性盐雾时间延长120%。

改善铝合金中富Fe相析出形态的技术进展

总结了改善铝合金中富Fe相析出形态的技术进展。指出通过添加稳定化元素、工艺控制等可以优化富Fe相的析出形态并使颗粒细化,促使其发挥颗粒增强的作用,有利于改善铝合金的性能。展望了高Fe含量铝合金材料的研究与开发前景,并提出该类材料将成为新的研究热点之一。

TiNi形状记忆合金中富镍相的析出及其对机械行为的影响

本文评述了近年来有关 TiNi 形状记忆合金的时效及其对合金机械行为的影响方面的文献资料,系统地综述了 TiNi 形状记忆合金时效过程中富镍相的析出行为、析出相的结构及晶体学关系,探讨了富镍相对合金预马氏体相变及马氏体相变、伪弹性及记忆效应影响的机理,并提出了尚待解决的问题。

富Nd第二相颗粒对钛合金拉伸断裂方式的影响

通过薄片试样原位拉伸和圆棒拉伸实验研究了富Nd第二相颗粒的早期脆性断裂对一种近α型钛合金断裂行为的影响。结果表明 ,随颗粒体积分数的增加 ,合金的拉伸强度有所降低 ,但合金的塑性得到改善。富Nd第二相颗粒的早期脆性断裂不会导致材料的脆性断裂倾向 。

铈与YG6硬质合金制备过程中富钙相的交互作用

在硬质合金的原材料仲钨酸铵(APT)粉末中添加Ca和稀土Ce元素,探讨稀土Ce元素与硬质合金制备过程中富钙相的交互作用。材料的物相组成、显微结构及成分分别通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱进行检测与分析。结果表明:氧化钨还原过程中会产生CaWO_4和Ca_(4.26)W_(10)O_(30)两种富钙相,分布在钨颗粒内部和周围,使钨颗粒的棱角钝化,碳化后富钙相转变为Ca_(4.26)W_(10)O_(30)和CaC_2相,富钙相可急剧降低YG6硬质合金的性能;添加适量稀土Ce可降低富钙相对钨粉的影响,钨粉颗粒的棱角变得明显,颗粒尺寸变小且分布均匀,稀土Ce与富钙相发生反应生成Ce_(0.9)Ca_(0.1)O_(1.9)三元相;稀土Ce与富钙相的交互作用效果显著,与1%Ca-YG6硬质合金相比,1%Ce+1%Ca-YG6硬质合金的致密度、硬度和断裂韧性分别提高了7.8%,34.3%和67.8%。

RPV模拟钢中纳米富Cu析出相的复杂晶体结构表征

RPV模拟钢样品经过890℃水淬,660℃调质处理,然后在400℃时效13000h后,用高分辨透射电镜和能谱仪相结合的方法研究了RPV模拟钢中纳米富Cu析出相中的复杂晶体结构。纳米富Cu析出相的平均尺寸约为20nm,除了观察到常见的亚稳态9R结构、3R结构和稳态fcc结构外,还观察到同一富Cu析出相由3种不同的晶体结构组成,并分别分布在5个不同的区域中,包括1处9R、2处fcc和2处3R结构。9R结构与相邻的2个fcc结构形成的界面都具有特定的晶体取向,呈半共格关系,是由非孪晶9R结构演化而来。2处3R结构互为孪晶关系,是由孪晶9R结构演化而来。这种状态反映了纳米富Cu析出相从亚稳态演化到稳态结构的复杂过程。

1.18Cu高纯钢等温时效时富铜相的析出行为

用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨电子显微镜(HREM)和HV50硬度计,试验研究了含铜高纯钢(%:0.014C,0.10Mn,0.05Si,1.18Cu,<0.002S,0.006P)650℃100 s^300 h等温时效时的组织和硬度。结果表明,650℃等温时效时富铜相优先在铁素体晶界析出,随等温时效时间增加,富铜相尺寸增大。650℃等温时效103s时,富铜过渡相与铁素体基体保持共格性,使硬度达到最大值。在过时效期间,富铜过渡相逐渐演化成fcc-εCu颗粒。

锰对A356合金中富Fe相的影响

应用光学显微分析和XRD等研究了不同Mn含量对富铁相形貌,以及对A356力学性能的影响。结果表明:随着Mn含量的增加,针状β-Fe逐渐转变为汉字(或鱼骨状)α-Fe;当Mn质量分数为0.16%时,α-Fe占总含铁量的95.17%;当锰含量达到0.08%时针状β-Fe相长度、宽度与未添加Mn元素的合金相比,分别减小了44.13%和43.89%;强度值和塑性变形量均达到了最大,其抗拉强度、伸长率及断面收缩率与未添加Mn的合金相比,分别增加20.7%、703.2%和819.9%。此后再增加锰的含量,合金的强度和塑性不再变化。

含钒钢渣添加SiO_2后的钒富集相与钒富集行为

为含钒钢渣设计富钒相,使钢渣中的钒主要富集于所设计的富钒相中.中国马钢的钢渣和瑞典SSAB的钢渣是本研究使用的样本.尽管炉渣的来源和化学组成各不相同,但是可以发现其矿物组成大致相似,而且无法仅仅通过对炉渣的热处理来实现钒的富集.本文根据钒和炉渣的基本物理化学性质设计了两种适合于作为富钒相的矿物:溶有w(S i)<3%的3CaO.V2O5和3CaO.P2O5的固溶体以及另外一种w(S i)约10%的由3CaO.2S iO2,3CaO.V2O5和3CaO.P2O5的组成的矿物.通过添加S iO2对炉渣的化学成分进行调整,在炉渣中得到了所设计的富钒相,且炉渣中超过2/3的钒富集于其中.本研究为钢渣中的钒提出了一种新的回收利用途径.

铸造Al-Si-Cu-Mg合金富铜相及其溶解特性

通过相图计算、示差量热（DSC）和背散射SEM-EDX分析,对铸造Al-7Si-xCu-0.5Mg（x=1.5%,2.5%,3.5%,4.5%）合金中富铜相及其溶解特性进行了研究.结果表明,在非平衡结晶条件下,铸造Al-7Si-xCu-0.5Mg合金分别在525℃及510℃附近都会发生多元共晶反应,共晶组织中富铜相主要为沿晶界分布的Al2Cu相.含1.5%,2.5%Cu合金的多元共晶反应和含3.5%Cu合金在510℃的四元共晶反应均属非平衡共晶反应,经500-505℃、一定时间初级固溶处理后,这些非平衡共晶富铜相均可溶入基体,使合金起始熔化温度升高.而3.5%Cu合金在525℃附近和4.5%Cu合金的多元共晶反应均属平衡结晶过程.