Al-Cu-Fe准晶中位错引起的HOLZ线的位移与分裂

随着准晶研究的深入,准晶中的位错也引起了人们的关注。我们用会聚束电子衍射(CBED)高阶Laue带(HOLZ)线实验方法,结合衍衬象技术,在EM420电镜上,对Al-Cu-Fe准晶二十面体相中的位错进行了初步研究。图1是含有位错的Al-Cu-Fe准晶二十面体相的明场象,箭头指出所研究的位错。由使此位错线不可见的两个衍射矢量,可以初步判断其Burgers矢最b致平行于[110000](二次轴),与文献[1]的结论一致。当直径为4nm的电子束聚焦在该位错线上时,一些HOLZ线发生分裂。

Al-Cu-Fe准晶及其晶体类似相与纯Mg的界面反应

分析了按照Al63 Cu2 5Fe12 配比常规凝固制备的AlCuFe准晶材料的相组成 ,研究了块状AlCuFe准晶材料与熔融纯镁的界面反应 ,发现在界面处存在物质交换作用。镁与AlCuFe准晶材料有良好的浸润性 ,这归因于准晶材料中孔隙的存在、亚稳相的分解和表面氧化层与Mg的反应。

Al-Cu-Fe准晶薄膜/涂层的研究进展

综述了目前制备Al-Cu-Fe准晶薄膜/涂层的方法,并分析了其影响因素。重点评述了Al-Cu-Fe准晶薄膜/涂层的组织及其转变,介绍了Al-Cu-Fe准晶薄膜/涂层的性能及其应用,并指出了其今后研究趋势。

爆炸喷涂Al-Cu-Fe准晶涂层性能分析

目的提高准晶涂层内部准晶相含量,进而研究Al-Cu-Fe准晶涂层的各项性能。方法采用爆炸喷涂的方式在2A12铝合金基底上制备了Al-Cu-Fe准晶涂层。借助SEM、XRD等手段对Al-Cu-Fe准晶粉体的组织形貌、物相形成进行研究。采用显微硬度计、拉力试验机测试涂层的力学性能。采用比热容测试仪、激光热导仪检测涂层的热性能。使用摩擦磨损试验仪研究了涂层的摩擦磨损性能。结果水雾化法制成的Al-Cu-Fe准晶粉体主要包含准晶相和少量的β-Al_(42.54)Cu_(34.65)Fe_(22.81)相,准晶含量为73%。882℃为准晶相的熔点,粉体在800℃的退火温度下准晶含量能达到98.7%。涂层在700℃下比热容为0.749 J/(g·K),热导率为5.913W/(m·K)。涂层的显微硬度为569.4HV0.3,经退火处理最高硬度可达658.33HV0.3。涂层的结合强度为33.25 MPa,退火处理后结合强度为58.75 MPa。涂层在不同载荷和温度下,摩擦因数为0.768~0.512(均低于基体),在15 N和20 N的载荷下磨损率较基体提升明显(磨损率仅为基体的7.31%),高温环境下同载荷较室温环境下涂层的磨损率提升明显(高温磨损率为低温的3.00%)。结论准晶涂层可以对基体起到良好的热防护,对基体的减摩耐磨具有积极的作用。对涂层进行退火处理后,能有效提高涂层的硬度、结合强度等性能。

Al-Cu-Fe准晶凝固过程的动力学

根据经典的形核理论,对准晶I相及其晶体近似相R相,采用所提出的自由能计算模型,计算并比较了非均质形核方式下的准晶I相及其晶体近似相R相的形核功及形核率。分析表明,从小的过冷直到准晶I相平衡液相面温度(TL=1130K)下150K的过冷范围,准晶I相都会首先形核,而其晶体近似相R相不具备从液相中初生形核的动力学条件。

Al-Cu-Fe准晶相的液相面与邻近晶体相液相面的交线投影图

采用金相(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微术(SEM)和透射电子显微术(TEM)等方法,研究了在不同温度长时间保温后水淬的Al_(48-60)Cu_(33-50)Fe_(0-10)系列合金的凝固组织及相组成,结果表明,Gayle等报道的Alcu-Fe三元相图的单变量线(液相面交线)投影图中β相的液相面应当划分为β+φ两个区域,新增的四相反应为包共晶反应U_8∶L+β→IQc+φ,反应温度约为800℃,X射线能谱(EDXS)分析表明,Ni_2Al_3结构的φ相的成分范围是Al_(47.3-50.6)Cu_(45.4-48.1)Fe_(4.5-5.2),而其成分中心是Al_(47.9)Cu_(47.1)Fe_(5.0)。

机械合金化Al-Cu-Fe准晶相形成的研究进展

综述了机械合金化Al-Cu-Fe准晶相的形成机理及热力学稳定性方面的研究进展。

外势场作用对Al-Cu-Fe准晶自由能影响的计算

基于Thomas-Fermi模型,计算研究了电场作用下Al-Cu-Fe系合金及其Al62.5Cu25Fe12.5准晶相的自由能和吉氏自由能的变化趋势。结果表明:固溶温度下Al62.5Cu25Fe12.5准晶的电场稳定性最低,其次是化合物Al7Cu2Fe,二元化合物Al2Cu的稳定性要远高于前两者,但比固溶体的电场稳定性要低。正、负边界势和极板电压作用下,准晶、化合物、固溶体的自由能与吉氏自由能随边界势和极板电压的升高而升高,且近似零点对称,但正边界势和正极板电压的作用要比负边界势和负极板电压的作用强。

喷涂粉末对Al-Cu-Fe准晶涂层组织结构的影响

准晶材料具有低热导率、低磨擦系数、良好的耐磨性和抗氧化性、高硬度、高温塑性等优异性能,使之适于作为表面防护涂层.为了提高钛合金的抗高温氧化性能和耐磨性能,采用低压等离子喷涂方法LPPS (LowPressurePlasmaSpray ing)在钛合金表面制备了Al Cu Fe准晶涂层.通过改变喷涂粉末的成分和粒度大小,研究了喷涂粉末对制备态涂层相结构及微观形貌的影响.由X 射线衍射XRD(X RayDiffraction)、扫描电镜SEM (ScanningElectronicMicroscope)分析得出:采用原子比为Al70Cu2 0Fe1 0、粒度为32 5目的粉末制备的涂层,在80 0℃下真空退火处理2h后,结构均匀致密,二十面体准晶相(I相)含量高,并只含有少量的β相.

热处理工艺对超音速火焰喷涂Al-Cu-Fe准晶涂层性能影响

目的使用超音速火焰喷涂(HVOF)方法制备Al-Cu-Fe准晶涂层,研究热处理温度对涂层中准晶相含量和性能的影响以及封孔处理对涂层耐蚀性的改善。方法以304不锈钢为基体和真空雾化Al-Cu-Fe准晶粉末为热喷涂材料,采用超音速火焰喷涂方法制备准晶涂层,并进行550~700℃热处理。利用透射电镜、扫描电镜、光学显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分析准晶粉末和涂层的衍射花样、微观形貌、成分和相结构。分别使用显微硬度仪和电化学工作站对比测量304不锈钢和准晶涂层的硬度和耐蚀性能。结果粉末中二十面体准晶相(I相)为主相,并伴生准晶类似相(β相)。经过超音速火焰喷涂后,涂层中I相和β相的含量分别为78.7%和21.3%,相组成与原始粉末接近。550℃和600℃热处理1h后,涂层中β相消失,I相占比进一步上升,并伴随Al2Cu(θ相)产生。随着热处理温度继续升高至650℃,β相开始重新析出;当热处理温度升至700℃,β相占比增至13.5%。热处理后准晶涂层的最高硬度为674HV,为304不锈钢硬度(182HV)的3.7倍。准晶涂层经过热处理和表面封孔后,其在3.5%NaCl溶液中腐蚀的速率低于304不锈钢。结论合适的热处理温度是制备高纯准晶涂层的关键因素,准晶含量的提升有利于提高准晶涂层的硬度和耐蚀性。

组分对机械合金化Al-Cu-Fe准晶形成的影响

采用机械合金化附加后续的热处理工艺,制备了2个系列不同组分的Al-Cu-Fe合金粉末,使用X射线衍射(XRD)结构分析技术研究一定的球磨时间及退火条件下粉末组分对准晶形成的影响.研究结果表明,Al-Cu-Fe二十面体准晶的形成对原始混合粉末的组分很敏感,在相同的球磨时间及退火条件下,Al70Cu20Fe10是形成准晶的最佳组分.

铝基激光涂覆Al-Cu-Fe准晶涂层

采用激光熔覆方法将Al、Cu、Fe的混合粉末在铝基材料上制备复合准晶涂层。研究了重熔对相形成的影响及其硬度变化。涂覆层中的胞状组织由基体开始生长。准晶I相可以在各个区域结合铝化合物形成。同样,准晶I相还可以由液相和Al13Fe4发生包晶反应形成,也可以从液相中直接形核而成。很明显,在不同的过冷度下,激光热处理过程中液相转变是先于初生相形核的。涂覆层的最外层,伴随着十字星状Al13Fe4形成。就相转变而言,涂覆层的重熔导致了组织的变化,长条状的Al13Fe4就是在重熔时形成的。激光涂覆层和重熔层的硬度均可以达到600左右(HV0.025)。

Al-Cu-Fe系初生准晶相凝固过程的电子显微分析

采用包括金相 (OM) ,粉末X射线衍射 (XRD) ,扫描电子显微 (SEM)观察和透射电子显微 (TEM)分析等方法 ,研究了铸态Al59 2 Cu36 8Fe3 0 Si1 0 合金 (70 0℃保温 2 5h后水淬 )的显微组织及相组成。发现铸锭中存在 4种相 :准晶I相 ,τ3相 (或相 ) ,θ Al2 Cu相和 η AlCu相。凝固过程可描述为 :初生晶是准晶I相 ;在保温过程中发生包晶或共晶反应 (L +i→τ3(或)或L→τ3(或) +i)形成的τ3相 (或相 ) ,呈微畴结构 ;而剩余液体水淬形成θ Al2 Cu相和η

Al-Cu-Fe系初生准晶相凝固过程的热力学分析

采用XRD,SEM和TEM等方法,研究了铸态Al58.8Cu36.6Fe3.5Si1.1合金(973K保温2.5h后水淬)的显微组织及相组成。观察到铸态样品中存在4种不同的相,即初生准晶I相、Φ相、θ Al2Cu相和η AlCu相。对准晶I相及其晶体近似相R相,提出相应的自由能计算模型及算法,从理论上说明准晶(Al61.89Cu25.61Fe11.10)I相是高温稳定相,当温度低于938K时,将形成其晶体近似相R相。

喷涂工艺对超音速火焰喷涂Al-Cu-Fe-Si准晶合金涂层性能的影响

目的使用活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)方法制备高质量的Al-Cu-Fe-Si准晶涂层,研究喷涂工艺对涂层性能的影响。方法采用气雾化Al-Cu-Fe-Si准晶合金粉末,利用AK02T型AC-HVAF喷涂系统制备Al-Cu-Fe-Si准晶涂层材料。通过X射线衍射及扫描电镜观察分析准晶合金粉末和涂层的组织与结构,通过电化学工作站、显微硬度计和接触角测试仪等手段分析准晶合金涂层的耐蚀性、显微硬度及抗粘性能。结果对气雾化准晶Al-Cu-Fe-Si合金粉末的研究发现,冷却速率显著影响准晶合金粉末的组织,在冷却速率较快的粉末中形成胞状晶组织,准晶I相含量较高。对准晶合金涂层进行热处理,高温退火显著提高了涂层的硬度,950℃退火12 h后,硬度值达到(724±153)HV0.1。分别对准晶合金涂层和基体45~#钢的接触角进行测量,准晶合金涂层的接触角最大为95°,而45~#钢的仅为79°。通过电化学工作站测试比较涂层的耐蚀性,发现在3.5%(质量分数)的Na Cl溶液中,喷涂在45~#钢和5052铝合金基体上的涂层腐蚀电流密度J_(corr)分别为6.8×10^(-6),2.0×10^(-7)A/cm^2。结论不同粒径的气雾化准晶合金粉末的相组成不同,选择合适的粒径是保证铝基准晶合金涂层质量的前提。对涂层进行合适的热处理可以有效地提高涂层的显微硬度,铝基准晶合金涂层的接触角较45~#钢的高,提高了基体的抗粘性。不同基体上制备的准晶合金涂层的耐蚀性有很大差异,5052铝合金基体上的准晶涂层耐蚀性优于喷涂在45~#钢基体上的涂层。

Al-Cu-Fe-Mg系准晶的形成规律

采用快速凝固方法制备成Al-Cu-Fe-Mg合金粉末,该合金粉末在室温下为晶态相,加热到600℃左右开始转变为准晶相,到800℃左右基本转变成20面体准晶相,而在900℃左右重新变为晶态相.论文对Al-Cu-Fe-Mg系合金加热时相结构变化、准晶相成分范围、准晶相形成规律,进行了详细的研究.

TC9合金基体上Al-Cu-Fe-Cr准晶涂层抗氧化性能的研究

采用低压等离子喷涂的方法在TC9合金基体上制备了Al-Cu-Fe-Cr准晶涂层,涂层经750℃,220h静态氧化实验后,对其进行了微观形貌观察和显微硬度实验,以对比分析涂层的抗氧化性能。结果表明,制得的涂层致密并具有较好的抗氧化性能。

Al-Cu-Fe-Mn,Al-Cu-Fe-Cr和Al-Cu-Fe-Cr-Mn多元系准晶的制备

著者提出了一项配制新型准晶系列的成分加和原则,根据这个原则配制合金,并且采用快速冷凝制得了Al-Cu-Fe-Mn,Al-Cu-Fe-Cr和Al-Cu-Fe-Cr-Mn系合金粉末。通过对所得合金粉末进行XRD,DTA,HXRD和TEM等仪器的测试结果表明,Al-Cu-Fe-Mn,Al-Cu-Fe-Cr和Al-Cu-Fe-Cr-Mn均为新的多元素准晶。文章还对三种准晶系的热稳定性及准晶相加热时相结构转变进行了研究。

Al-Cu-Fe-B多晶准晶材料的摩擦特性

在不同摩擦试验条件下 ,准晶材料Al59Cu2 5 5Fe1 2 5B3与类金刚石 (DLC)涂层在自制的摩擦仪进行了干摩擦试验。研究了温度、摩擦速度、载荷和气氛四种参数对准晶材料摩擦特性的影响 ;采用扫描电镜 (SEM)、X射线衍射仪(XRD)及表面分析仪等对准晶材料的晶体结构、表面形貌和磨屑进行了观察与分析。结果表明 :所有参数均对摩擦系数、表面形貌和表面粗糙度有影响 ,温度的影响尤为显著。随着载荷和摩擦速度的增加 ,摩擦系数减小。准晶材料35 0℃时的磨损机制主要为剥落磨损 ,表面形成了裂纹。此外在 35 0℃时摩擦条件下 。

Al-Cu-Fe系合金准晶稳定性的研究

利用扫描电镜、X-射线衍射分析及示差热分析(DTA)方法对用单辊法获得的Al-Cu-Fe系合金准晶的热稳定性进行了研究,并探讨了Al-Cu-Fe系中以Cr代Fe对准晶稳定性的影响。发现在所研究的成分范围内,Al-Cu-Fe系合金准晶的晶化温度与成分有关。当Al含量一定时,晶化温度随Cu/Fe比降低而升高;当Fe含量一定时,晶化温度随Al/Cu比降低而升高;Cu含量一定时,晶化温度基本不变。准晶晶化激活能随Cu含量减少、Fe含量增加而降低。以等量Cr替代Fe,合金准晶晶化温度升高,晶化激活能增加,准晶热稳定性大大提高。