急冷凝固的Al-Fe-Ni合金的组织结构与性能

采用单转轮法制做Al-5at％Fe-Ni合金薄片,并分别在500K和800K进行时效处理,研究了这类材料的组织结构、力学性能及其在时效处理过程中的变化。发现A1-5at％Fe-Ni合金经过500K 2h时效处理后,其拉伸强度达到最大值728.7MPa。这主要原因是由于经过这一处理后,从过饱合的α-Al固溶体中析出并微细了Al_3Fe,从而引起了强烈的弥散强化。

Al-Cr-Fe-Mn-Ni高熵合金中的L2_(1)相的相稳定性及其性能研究

为开发兼具良好强度与塑性的BCC基高熵合金,可引入与基体共格的B2或L2_(1)相。L2_(1)相具有更好的抗蠕变性能,有望在高温环境中得到应用。但是,目前对BCC型高熵合金中L2_(1)相的存在规律、相稳定性及其对合金性能的影响还缺乏深入的研究。为此,本工作研究了电弧熔炼制备的铸态Al_(0.5)Cr_(2.5-x)FeMn_(x)Ni(x=0.5~1.75)、Al_(0.75)Cr_(2.25-y)FeMn_(y)Ni(y=0.25~1.5)、AlCr_(2-z)FeMn_(z)Ni(z=0.5~1.5)高熵合金的相组成,及800℃或1000℃真空退火120 h对合金组织和相组成的影响。研究表明,这些合金中L2_(1)相的成分特征由40%~50%(原子分数)Ni和15%~20%(原子分数)Al、Mn组成。L2_(1)相只存在于Al含量为10%~15%(原子分数)的合金中,且多以BCC+L2_(1)两相共存,获得的组织为编织网状的调幅分解组织。当Al含量达到20%(原子分数)后,合金则由BCC+B2两相构成。L2_(1)相的存在会使BCC型XRD特征峰出现明显的峰分裂。经过800℃或1000℃退火后,合金中L2_(1)相仍能稳定存在,合金显微组织发生粗化并会形成σ或FCC相。铸态合金的硬度随Mn含量的增加而降低,含L2_(1)相的合金的硬度在463HV~558HV范围内。800℃退火会使含5%~15%(原子分数)Mn的合金硬度降低70HV~100HV,但由于硬质σ相的析出,含20%~30%(原子分数)Mn的合金硬度提高200HV以上;1000℃退火后,由于软质FCC相的形成,合金的硬度略有降低,这些结果将为BCC型高熵合金的设计奠定基础。

Fe、Ni元素微合金化对Al-11Si铝合金微观组织及力学性能的影响

本研究利用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射X射线光谱(EDS)和拉伸试验机,研究了Ni(1.2及1.6wt.%)和Fe(0.6及0.8wt.%)含量对Al-11Si铝合金的微观组织及不同温度下的力学性能的影响。实验结果表明,适量的Ni元素对于Al-11Si合金中富含Fe相的类型、形态和分布具有积极作用。在Al-11Si铝合金中添加1.2wt.%Ni和0.6wt.%Fe可以生成一种类似“汉字状”的富Fe强化相。当进一步增加到1.6wt.%Ni和0.8wt.%Fe后,富Fe相变为了长针状,对Al基体产生严重的割裂作用,降低了合金力学性能。由于含有1.2wt.%Ni和0.6wt.%Fe的Al-11Si铝合金中生成了“汉字状”富Fe强化相,合金的高温拉伸性能得到了显著改善。在350℃的测试温度下,Al-11Si铝合金的抗拉强度(UTS)达到了139 MPa。

Al-7.5Ni-xFe合金的组织演变与热物性能

利用普通铸造法制备了Al-7.5Ni-xFe(x=0,1,2,5,7)合金,采用光学显微镜、SEM-EDS和XRD等手段观测其组织特征,并测试导热率和热膨胀系数,揭示组织演变机制,讨论组织与热物性能之间的关系。结果表明:Fe加入后,合金的组织特征改变,由(α(Al)+Al_(3)Ni)共晶组织转变为Al_(9)Fe_(2-y)Ni_(y)相和α(Al)组成的混合组织。随Fe含量增大,Al_(9)Fe_(2-y)Ni_(y)相中Fe/Ni比(摩尔比)逐渐增加并趋于等比,Al_(9)Fe_(2-y)Ni_(y)相逐渐粗化且体积分数增加,其形态由针状向板状转变,并呈现定向排列特征。Fe含量增至7%后有星状Al_(13)Fe_(4)相析出,并在其表面由Al_(9)Fe_(2-y)Ni_(y)包覆。Fe加入后,合金的凝固进程发生变化,存在初生相析出、共晶进程缩短甚至产生分段共晶。Al_(9)Fe_(2-y)Ni_(y)由反应L+Al_(13)Fe_(4)→Al_(9)Fe_(2-y)Ni_(y)生成,分段共晶反应包括L+Al_(13)Fe_(4)→α(Al)+Al_(9)FeNi和L→Al_(3)Ni+α(Al)+Al_(9)FeNi。随Fe含量增加,热膨胀系数逐渐降低同时导热也逐渐恶化。利用有效介质模型(GEMT)可有效预测其导热系数,模型特征参数k_(0)最优值为38。通过Turner模型预测的合金热膨胀系数与实验值具有较大偏差,且共晶组织体积分数越大,偏差越显著;将共晶组织视为整体相对Turner模型进行修正,修正模型预测值与实验值吻合较好。

Fe-Mn-Al-Ni-C低密度钢铸锭的再结晶特征与热加工图

在变形温度为925~1150℃和应变速率为0.01~10 s^(-1)的条件下,采用THERMECMASTOR 100 kN热模拟试验机研究了Fe-15Mn-15Al-5Ni-1C低密度钢铸锭的热变形行为,分析了其动态再结晶(DRX)特征,并绘制了其在不同应变量下的热加工图。结果表明:该铸锭变形后的组织主要由高温铁素体(δ-F)、奥氏体(A)、α-铁素体(α-F)和κ-碳化物组成。δ-F和κ-碳化物的存在使得铸锭的热加工性能变差,只有在变形温度升高到1125℃或者应变速率下降到0.02 s^(-1)时,铸锭才能获得再结晶组织,实现软化。Fe-15Mn-15Al-5Ni-1C低密度钢存在两个适宜的热加工区域,区域1:变形温度为1125~1150℃,应变速率为0.01~0.5 s^(-1);区域2:变形温度为925~1080℃,应变速率为0.01~0.02 s^(-1)。

Fe-Cr-Ni-Al合金铸造过程的数值模拟及组织性能

利用Procast软件模拟计算对Fe-Cr-Ni-Al合金的温度场和冷却速率进行分析,通过实验研究各冷却速率对铸态组织、枝晶间距以及显微硬度的影响.结果表明:采用阶梯状铸件能够较好地拟合Fe-Cr-Ni-Al合金铸件的温度场分布以及冷却速率的变化情况.随着冷却速率的增加,奥氏体相占比减小,铁素体相占比增大,过冷度增加使合金组织一次枝晶间距减小,组织中存在σ相,铁素体相区与奥氏体相区显微硬度值随冷却速率增大都呈增高趋势.

机械合金化制备纳米晶Al_(65)Fe_(25)Ni_(10)合金粉

采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和差热分析仪(DTA)等研究了Al65Fe25Ni10元素混合粉末在机械合金化过程中的结构演变及热稳定性。结果表明:球磨5h后的粉末样品退火处理后生成Al5Fe2和Al3Ni2金属间化合物。球磨500h后得到纳米尺寸的Al(Fe,Ni)无序相。

机械合金化制备纳米Al_(70)Fe_(25)Ni_5合金

采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差热分析仪(DTA)等研究了Al70Fe25Ni5元素混合粉末在机械合金化过程中的结构演变及热稳定性.结果表明:球磨0.5h后有部分非晶生成,球磨5h后的粉体,退火处理后生成Al5Fe2和Al3Ni2金属间化合物.球磨500h后得到纳米金属间化合物.

微量Sc和Zr对2618铝合金再结晶行为的影响

配制了２６１８ 及２６１８ ＋ Ｓｃ＋ Ｚｒ 两种不同成分的合金， 采用硬度测试初步研究了微量Ｓｃ 和Ｚｒ对２６１８ 合金冷轧板材退火后再结晶行为的影响， 并采用金相显微镜和透射电镜观察了合金不同状态下的显微组织结构。结果表明： 加入Ｓｃ 和Ｚｒ 后生成的Ａｌ３（Ｓｃ ，Ｚｒ） 质点细小弥散， 与基体共格， 可钉扎位错， 稳定亚结构， 阻碍亚晶长大及晶界的迁移， 从而抑制合金的再结晶， 使含Ｓｃ 和Ｚｒ 的合金再结晶温度比参比的２６１８ 合金的再结晶温度提高约２００ ℃； 亚晶聚合机制对合金的再结晶发挥了作用。

Al改性HP40合金力学性能的研究

在HP40合金中加入5%～20%的Al替代Ni,进行室温压缩和硬度力学性能试验。结果表明,铝的加入使合金的强度和硬度得到了显著提高。但随着Al含量的提高,由于树枝状(Ni,Fe)Al金属间化合物的析出及增加,使合金的脆性增加。

固溶时效对热轧态QAl10.9-5-5合金组织及性能的影响

采用OM、XRD等分别研究了850~980℃固溶、350~650℃时效工艺对热轧态QAl10.9-5-5合金的显微组织及力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,热轧态QAl10.9-5-5合金中未溶的α、κ相逐步固溶到高温组织中,并在室温组织中以β′相出现,当固溶温度升至925℃时,合金基本为单一均匀的β′相组织,此时硬度达到最大值;在随后的时效过程中,随着时效温度的升高,原子扩散速率加快,细小的κ相不断从β′相中析出,并产生明显的沉淀强化作用;当时效温度为450℃,保温2h时,合金硬度值可达326HB;继续升高时效温度,合金中开始出现大量的α相,从而导致其硬度随之下降。综合比较,热轧态QAl10.9-5-5合金的较佳热处理工艺为925℃×1h固溶、450℃×2h时效。

快速凝固Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金的显微组织和析出过程

利用X射线衍射、DSC、透射电镜和能谱分析研究了快速凝固Al 4Cu Mg 3Fe 4Ni (质量分数 )合金急冷态和退火态的显微组织 ,同时测定了该合金的显微硬度。结果表明 :快凝合金急冷态组织为过饱和α Al基固溶体和Al3 Ni相 ;当快凝合金经 4 0 0℃× 1h处理后 ,有少量S相 (CuMgAl2 )析出 ;快凝合金经 4 0 0℃× 9h处理后 ,出现了FeNiAl9弥散相 ;在合金组织中未见Al Cu Fe和Al Cu Ni相。随时效时间的增加 ,快凝合金的显微硬度不断增加 ,达到峰值后硬度缓慢下降 ,之后随FeNiAl9析出硬度又重新增加。

一种W-Ni-Al-Fe系易碎钨合金材料的研究

研究了一种W-Ni-Fe-Al系易碎穿甲弹芯材料,该材料采用冷等静压成型和液相烧结工艺制备。经金相检验和拉伸断口扫描电镜分析,该材料在烧结过程中可形成Al2O3脆性壳体分布于黏结相中,起到降低抗拉强度、提高弹芯破碎性的作用。性能测试表明,该材料与相同钨含量的93W-Ni-Fe合金相比,动态压缩强度相当,而静拉伸强度下降了约200MPa,延伸率下降了约20%。

含Al金属间化合物多孔材料的研究进展

多孔金属间化合物兼备陶瓷和金属的优点,具有低密度、高弹性模量、高导热系数、高比强度和比刚度、优异的高温抗氧化性能等优点,是一种具有很大发展潜力的新型无机多孔材料。系统地总结了Ti-Al、Fe-Al和Ni-Al三大含Al金属间化合物多孔材料制备工艺与组织结构的国内外最新研究进展、目前存在的问题以及在过滤等领域的应用前景。对三种多孔材料的制备工艺进行了详细归纳,包括元素反应法、造孔剂法、燃烧合成以及浸渍法等,重点介绍了热爆反应快速制备高孔隙率多孔材料方面的最新成果与优势;最后指出了金属间化合物多孔材料目前存在的问题以及未来的研究重点和发展趋势。

含微量Sc和Zr的Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金时效行为和拉伸性能

配制了３种不同成分的ＡｌＣｕＭｇＦｅＮｉ系实验合金，研究了微量Ｓｃ和Ｚｒ对该系合金时效行为和拉伸性能的影响．用硬度法测量了合金在２００℃和３００℃下的时效硬化曲线，用透射电镜观察了合金在淬火及２００℃时效不同时间后的显微组织．在室温（２０℃），２００，２５０，３００℃下测量了合金的拉伸力学性能，用扫描电镜观察了拉伸断口形貌．结果表明：加入微量Ｓｃ，Ｚｒ后生成的Ａｌ３（Ｓｃ，Ｚｒ）质点均匀弥散分布，有利于合金中另一强化相Ｓ′更均匀析出，从而提高了合金的时效硬化效果．由于Ａｌ３（Ｓｃ，Ｚｒ）相具有很好的热稳定性及沉淀强化效果，合金在室温及高温下的强度都有明显提高，而塑性基本保持不变．

Fe对β基Co-Ni-Al合金马氏体相变和磁性转变的影响

利用金相和SEM显微组织分析技术,示差扫描量热法(DSC)和振动磁力计(VSM)考察了Fe元素对Co38Ni33Al29和Co72-xNixAl28合金马氏体相变和铁磁性转变的影响.研究发现对于1623K×2h淬火的Co38-xNi33Al29Fex合金,最初的2%Fe使Curie点提高了15K,但随着Fe含量提高,Curie点增加速度提高,在8%Fe范围内平均每1%Fe元素使Curie点大约提高20K.用2%Fe元素代替Co72-xNixAl28合金中同等含量的Co元素时,1623K×2h淬火后Curie点升高20～30K,马氏体相变温度降低150～170K;1523K×12h淬火后Curie点升高30～70K,马氏体相变温度降低50～130K.在β基Co-Ni-Al合金基础上,用Fe元素代替Co元素提高Curie点,降低马氏体相变温度,但扩大了Tc＞Tm的CoNiAlFe铁磁性形状记忆合金的成分范围,使其向富Ni低Co、Al方向移动.用平均s+d电子浓度解释了马氏体相变温度和Curie点的变化.

NiAl－20at％Fe合金的高温氧化与热腐蚀行为

ＮｉＡｌ－２０ａｔ％Ｆｅ合金的高温氧化与热腐蚀行为王淑荷，郭建亭，赖万慧，谭明晖李辉，孙超（中国科学院金属研究所沈阳１１００１５）１引言ＮＩＡＩ金属间化合物具有熔点高、密度低、热传导性好和抗高温氧化能力优异等特点，是一种很有前途的航空航天耐热结构材料...

Ni_3Al含量对WC基钢结硬质合金组织与性能的影响

为了改善WC基钢结硬质合金性能,以热力学计算为基础,探索Ni_3Al添加量对WC-Fe(Cr,Mo)钢结硬质合金组织与性能的影响。采用粉末冶金方法,以添加Ni_3Al预合金粉的方式添加Al,通过液相烧结制得不同Ni_3Al含量(0,0.5%,1.0%,1.4%,质量分数)的WC-50%(Fe-Ni-Al-Cr-Mo)合金样品。采用差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜分别对合金的液相温度点、相组成和显微组织进行了检测分析,并讨论了合金物理力学性能和磁性能的变化规律。结果表明:粘结相主要由γ-α+β′三相构成,且随着Ni_3Al含量的增加,Ni元素可以稳定奥氏体,粘结相中γ-Fe含量增加,1250℃时,Fe-Ni-Al粘结相从液相中析出γ-Fe相的形核驱动力增大,使得粘结相的晶粒细化,粘结相中析出的Ni Al相增多;合金硬质相主要为WC和Fe_3W_3C,WC沿晶界偏聚;γ-Fe含量增多,固溶了更多C元素,使Fe_3W_3C的含量随Ni_3Al含量增加而减少;WC晶粒细化,分布更为弥散。在上述因素共同影响下,合金密度略有降低,粘结相的磁饱和强度下降,矫顽磁力上升;硬度上升,抗弯强度先下降后上升,并在添加Ni_3Al含量为1.4%时,硬度和抗弯强度达到最大值。

Fe-Ni-Al合金在900℃时的氧化行为研究

为了提高Fe-Ni合金的抗氧化性能,采用熔铸法制备了50Fe-40Ni-10Al三元合金,采用增重法研究了其在900℃空气中的高温氧化行为.利用XRD、SEM和EDS对氧化膜进行了表征.结果表明:氧化过程满足抛物线规律;经过开始时的快速氧化后,在氧化膜底部生成了一层连续完整的Al2O3膜,阻止了Al的内氧化及其他金属的氧化,氧化速度显著降低;氧化产物以Fe2O3、Fe3O4为主,含有少量的Al2O3以及尖晶石型氧化物AlFe2O4;Fe2O3和Al2O3形成了固溶体;氧化进行过程中Al2O3的含量逐渐上升.所得合金具有良好的抗氧化性能,基本满足作为惰性阳极材料的要求.

Fe-Al、Ti-Al和Ni-Al系金属间化合物多孔材料的研究进展

总结Fe-Al、Ti-Al、Ni-Al 3大系金属间化合物的物相结构和基本特性,论述Fe-Al、Ti-Al和Ni-Al 3大类金属间化合物多孔材料的制备方法、孔结构表征以及耐腐蚀性能,并指出孔结构参数的可控性研究、复合材料的制备和焊接性能的提高是金属间化合物多孔材料未来的研究重点。