Hf元素对Cu-20Ni-20Mn合金组织与性能的影响

Cu-Ni-Mn合金是一类具有高强度、高弹性模量的铜合金,凭借优异的力学、耐蚀以及耐磨性能,在矿山机械、海洋工程等领域被广泛应用。本文研究了Cu-20Ni-20Mn合金的组织转变规律及时效过程中的析出行为,采用向Cu-20Ni-20Mn合金中加入Hf元素作为第四组元的方式,揭示了Hf元素对Cu-20Ni-20Mn合金组织与性能的影响机制。结果表明,Cu-20Ni-20Mn-x Hf合金铸态组织经固溶处理后,由树枝晶转变为等轴晶结构,并在热轧过程中发生不完全再结晶,由等轴晶转变为不完全再结晶组织,其力学性能随之逐步提高。合金在时效过程中的析出机制随温度升高而变化,在350~450℃由不连续析出向连续析出转变。Hf元素加入对Cu-20Ni-20Mn合金时效过程中的不连续析出会产生一定的抑制效果,并且在一定范围内,抑制效果随着Hf元素含量的增加逐渐提升。Cu-20Ni-20Mn合金的硬度峰值在350~450℃下能够保持在HB 320, 0.6%Hf的添加能在低温时效时提高合金的硬度,350℃时提高HB 5.1, 400℃时提高HB 8.1,而450℃时峰值硬度无明显提高。

Cu-20%Ag合金冷拉拔变形过程导电特性研究

通过定向凝固+冷拉拔变形工艺制备了不同线径的Cu-20%Ag(质量分数)合金微细丝线材。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了不同线径的Cu-20%Ag合金线材的微观组织演变,发现在拉拔变形过程中,Cu-20%Ag合金线材内部晶粒不断细化,共晶区域较之铜基体区域更为明显,当真应变为8.13时线材内部的共晶纤维细化至平均宽度500 nm左右。研究了Cu-20%Ag合金冷拉拔变形过程中组织性能的演变规律,探明了其组织演变对导电率变化的影响机理。Cu-20%Ag合金在拉拔变形过程中晶粒的细化和破碎导致的晶界面积增加是导电率降低的主要原因。

Cu-20Ni-30Cr合金在700℃和800℃纯氧气中的氧化

研究了三元复相合金Cu-20Ni-30Cr(at%)在700℃和800℃纯氧气中的氧化行为。合金由三相组成,具有最大Cu浓度和最小Cr浓度的α相为合金的基体,中间浓度的Ni和Cr的β相和富Cr的γ相以颗粒状态分布在合金基体中。合金在2个温度下的氧化动力学曲线偏离抛物线规律,其氧化增重随时间延长而降低,合金氧化速率随温度升高而加快。合金形成了复杂的氧化膜结构,外层为富Cu氧化物,中间层为尖晶石层,最内层为不规则但连续的Cr2O3膜。合金中的复相组织限制Cr在合金中的扩散,抑制了外氧化膜的形成。

显微组织对Cu-40Ni-20Cr合金氧化行为的影响

为探讨显微组织变化对三元复相合金氧化行为的影响 ,采用机械合金化制备了纳米晶三元Cu 40Ni 2 0Cr合金 ,并对比研究了该合金与同成分铸态合金在 70 0～ 80 0℃ ,0 .1MPa纯氧气中的氧化行为 .结果表明 ,铸态合金表面没有形成连续的Cr2 O3外氧化膜 ,但在混合内氧化区则形成了一薄连续网状的Cr2 O3层 .而纳米晶Cu 40Ni 2 0Cr合金表面形成了连续的Cr2 O3外氧化膜 ,晶粒细化降低了合金表面形成Cr2

四元三相Cu-20Ni-20Cr-5Co合金的高温氧化行为

研究四元三相Cu-20Ni-20Cr-5Co合金在700-900℃、0.1MPa纯氧气中的氧化行为以及添加第四组元Co对三元三相Cu-20Ni-20Cr合金氧化行为的影响。结果表明:合金为三相混合物,其氧化动力学曲线偏离抛物线规律,由几个线段组成,添加5%Co后合金的氧化速率明显降低。Cu-20Ni-20Cr-5Co合金表面形成的氧化膜外层主要是由CuO组成,内层是合金与氧化物组成的混合内氧化区,最终合金内层表面形成一连续的Cr2O3层,阻止合金的进一步氧化。

Cu-40Ni-20Cr合金在含Cl^-介质中的电化学腐蚀行为研究

利用动电位扫描法和交流阻抗技术研究了传统电弧熔炼制备的Cu-40Ni-20Cr合金在不同Cl-浓度的腐蚀介质中的电化学腐蚀行为.结果表明:合金在单一Na2SO4介质中具有较低的腐蚀电流,腐蚀速度较慢,腐蚀过程由电化学控制腐蚀,电化学阻抗谱呈单容抗弧特征.在含Cl-腐蚀介质中,随着Cl-浓度的增加,自腐蚀电位不同程度负移,腐蚀电流增大,腐蚀速度加快.Cl-浓度大于0.02 mol.L-1时,出现Warburg阻抗特征,腐蚀过程由电化学控制转为扩散控制;加入Cl-后,极化电阻减小,腐蚀过程中存在一定弥散效应.

Al-20Cu-4.5Si-3Ni-0.25RE合金的高温流变本构方程

在Gleeble-1500热模拟机上进行高温等温圆柱体压缩试验,研究Al-20Cu-4.5Si-3Ni-0.25RE合金在高温塑性变形过程中流变应力的变化规律。结果表明:应变速率和变形温度的变化强烈地影响Al-20Cu-4.5Si-3Ni-0.25RE合金的流变应力,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大。可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述Al-20Cu-4.5Si-3Ni-0.25RE合金热压缩变形时的流变应力行为。

微量Co对铸态Cu-15Ni-10Mn合金组织及性能的影响

大气条件下熔炼的Cu-15Ni-10Mn合金铸态组织具有典型的树枝晶特征,枝间中Ni含量比枝干中稍高,枝干中Mn含量比枝间中稍高。由于Mn容易氧化吸气,使得铸态合金的加工性能不能满足要求。试验通过在熔炼过程添加少量的Zn,有利于降低合金中含气量,同时添加微量Co减小枝晶尺寸,使之满足加工要求。试验研究表明:Co与Cu形成的Co0.52Cu0.48化合物。添加微量Co对Cu-15Ni-10Mn合金的铸态组织起到明显的细化作用,其枝晶尺寸随Co含量的增加而减小,添加0.6%Co的合金的枝晶尺寸只有未添加Co合金的晶粒尺寸的31.7%。添加钴的合金硬度的峰值出现在0.6%Co处,其值为HV175,比未添加Co的Cu-15Ni-10Mn合金的硬度增加了66.1%;微量Co的存在会略降低合金的导电率。

固溶强化型高温合金Ni-20Cr-18W-Mo的性能研究

检测了50kg铸锭级别的固溶强化型镍基高温合金Ni-20Cr-18W-Mo的弹性模量、泊松比、热膨胀系数、热导率、比热容等热物特性以及拉伸、抗氧化、高温蠕变等力学性能。通过对比分析发现Ni-20Cr-18W-Mo在高温条件下的热膨胀系数优于Haynes230等合金;1100℃时抗拉强度/延伸率可达到131MPa/66.2%,与公布的Haynes230合金最高强度值基本相当;1100℃时氧化速度为0.064g/(m2.h),为完全抗氧化级。

机械合金化Ni-20Cr合金的循环氧化行为

结合XRD、TEM、SEM、OM等表面分析技术,研究机械合金化Ni-20Cr合金在1000℃空气中的循环氧化行为,并与熔炼合金进行比较。结果表明:200h循环氧化后,机械合金化Ni-20Cr合金表面生成Cr2O3氧化膜,且剥落轻微;而熔炼Ni-20Cr合金表面生成由NiO和NiCr2O4组成的氧化膜,且剥落严重,其单位面积失重明显大于机械合金化Ni-20Cr合金。在实验条件下,机械合金化Ni-20Cr合金较熔炼Ni-20Cr合金具有更好地抗循环氧化性能。一方面,晶粒细化促进保护性Cr2O3膜的生成;另一方面,晶粒细化使氧化膜中的热应力减小并可通过扩散蠕变来释放,使氧化膜的粘附性明显提高。

20Mn2合金钢半挂车轴用无缝管温热本构关系

为确定温热条件下20Mn2合金钢半挂车轴用无缝管的变形行为,利用Gleeble-1500D热模拟试验机进行温热压缩实验,获得了该材料在变形温度600℃、800℃、1000℃、1200℃和应变速率0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1、1s-1、3s-1下的真应力-应变关系。结果表明,温热变形下,金属流变应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;通过实验数据分析确定出包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系的本构方程,变形激活能为326.7kJ·mol-1。20Mn2合金钢本构方程的确定,为半挂车车轴成形工艺的研究提供了重要的基础技术数据。

Al_(66)Mn_(14)Si_(20)合金条带的电学性质研究

本文报导了退火温度对Al_(56)Mn_(14)Si_(20)急冷条带的电阻-温度系数的影响。在77～300K温区内电阻-温度系数发生了从负到正的转变。差热分析、电子顺磁共振、X射线和电子衍射实验表明:该现象对应着样品中的非晶相晶化的过程,变化中电子态由局域态转变成扩展态。在电子衍射实验中还见到了一种具有12重对称性的电子衍射花样。

Ni-20Cr-10Mo-10Co高温合金的相分析

Ni 2 0Cr 10Mo 10Co高温合金是以碳化物为主要强化相的一种铸造高温合金 ,用X射线衍射与扫描电镜的背散射象及能谱分析确定了该合金的相组成 ,即基体为Ni Mo Cr Co的固溶体 ,及 (Cr ,Mo ,Co ,Ni) 2 3C6和 (Mo ,Cr ,Co ,Ni)

Ni-25Cr-20Co合金时效组织结构及性能研究

在Thermo-Calc热力学软件模拟计算基础上,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱检测和透射电子显微镜研究了Ni-25Cr-20Co合金在长期时效过程中析出相的变化情况及对性能的影响,理论分析了γ′相颗粒粗化对合金拉伸变形过程中第二相与位错交互作用机制的影响。结果表明:经750℃时效后合金中析出MC、M_(23)C_6和γ′相,γ′相的体积分数约为16%。长期时效后,γ′相颗粒的平均尺寸与时间t符合LSW理论,受溶质原子扩散及γ/γ′界面能的影响。时效后合金的拉伸强度明显增加,随时效时间的延长,拉伸强度逐渐降低。随γ′相的粗化,拉伸变形过程中第二相与位错交互作用的机制由位错热攀移机制→位错切割机制→Orowan绕越机制转变为位错热攀移机制→Orowan绕越机制→位错切割机制。

水蒸气对Ni-20Cr合金及其溅射微晶涂层1000℃氧化行为的影响

研究了Ni- 2 0Cr合金及其溅射微晶涂层在 10 0 0℃下H2 O/O2 中的氧化行为 .结果表明 :该合金在水蒸气中的氧化增重随着水蒸气的增加而减小 ,而且水蒸气的含量影响氧化膜的组成 .对于溅射微晶涂层 ,水蒸气的含量只影响氧化增重 .通过金相、X射线衍射、SEM (带有EDX)观察分析了氧化产物 .

铸态Cu20Ni35Mn合金的直接时效强化研究

制备成分为Cu20Ni35Mn的合金试样,对铸态锰白铜合金直接进行时效处理,研究了不同的时效工艺对锰白铜合金的强化效果,分析了时效强化机理.实验结果表明,锰白铜合金在铸态下可以直接进行时效处理,最佳时效工艺为:时效温度400～470℃,时效时间为60～72h,硬度可达到HV400以上.并发现MnNi相的析出是合金时效强化的主要原因.

Al,Ti,Nb,Mo含量对新型Ni-25Cr-20Co镍基合金中γ′和η析出相的影响

利用热力学计算软件Thermo-Calc分析了新型Ni-25Cr-20Co镍基高温合金(/%:0.03C、25Cr、20Co、0.50Mo、1.38Al、1.38Ti、1.50Nb、余Ni)中可能的平衡析出相,得出该合金的平衡状态图和Al、Ti、Nb、Mo含量(分别为0.5%～2.5%)对γ′和η相析出行为的影响。结果表明,增加Al、Ti和Nb的含量可以提高γ′相的析出量,但Ti和Nb会促进η相的析出并扩大其析出温度范围,Co和Mo对两种析出相的影响较少。

Y_2O_3对Ni-20Cr合金1000℃高温腐蚀行为的影响

研究加入不同含量Y_2O_3的MANi-20Cr合金在1 000℃时的高温氧化行为.研究表明:随着Y_2O_3含量的增加,MANi-20Cr合金晶粒更加细化,抗氧化能力明显增强,并在MANi-20Cr合金表面生成单一的Cr2O3氧化膜,Y_2O_3的加入有效地抑制了合金的内氧化.

Cu-20%Co合金雾化液滴的凝固组织特征

对Cu-20%Co合金进行了高压气体雾化快速凝固实验,获得了富Co相以微细球形粒子形式分布于基体的Cu- 20%Co合金粉末．富Co相粒子的尺寸随着粉末尺寸的增加而增大．在凝固过程中,富Co相液滴受固-液界面推斥;凝固后, Co相粒子主要分布于晶界．由于富Co液相的表面能较高,液-液相变时弥散相液核通常在雾化液滴内部形成,并在温度梯度的作用下向雾化液滴中心迁移,从而导致在粉末表面形成很薄的富Cu基体相层．

不同方法制备的Ni-20Cr合金热腐蚀行为研究

研究了机械合金化、熔炼方法制备的Ni-20Cr合金在950℃空气中的热腐蚀行为;在腐蚀100 h后,由2种方法制备的合金的氧化动力学都近似遵循抛物线规律,但腐蚀速率相差很明显.截面形貌和元素面分布分析表明,Ni-20Cr合金的热腐蚀机理符合酸碱熔融模型,熔炼合金生成了NiO/NiCr2O4/Cr2O3混合氧化膜,而机械合金化合金生成了致密的Cr2O3氧化膜.不同制备方法得到的合金热腐蚀对比性能分析表明,合金的制备工艺能明显影响合金的抗热腐蚀性能.