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。

Mn-Fe-Ce-O催化剂对助燃脱硝性能的影响

采用改进的柠檬酸络合法制备了Mn-Fe-Ce-O复合氧化物,采用XRD,H_(2)-TPR,XPS,SEM,EDS等方法分析了试样的结构与物性,并对其氧化和催化CO还原NO的性能进行了评价。实验结果表明,Mn-Fe-Ce-O复合氧化物中主要为Mn_(3)O_(4)和CeO_(2)物相,Fe和Ce的加入可增大复合氧化物的比表面积,且表面元素分布均匀,无明显集聚状态,加入Ce后复合氧化物颗粒变得细小,Mn^(3+)+Mn^(4+)含量和表面吸附氧含量增大,H_(2)-TPR还原峰向低温区偏移。Mn_(9)Fe_(1)O_(z)具有良好的氧化CO能力,400℃下CO转化率为99.56%,Mn-Fe-Ce-O复合氧化物催化CO还原NO的活性高于Mn-Fe-O复合氧化物,其中,(Mn_(9)Fe_(1))_(7)Ce_(3)O_(z)活性最高,在350℃下NO转化率为85.75%。

Fe-C-Mn-Si-Al双相钢两相区加热过程中的奥氏体相变行为研究

采用Dictra软件模拟与实验验证相结合,研究了不同加热条件下铁素体+渗碳体向奥氏体的相变过程,重点分析了渗碳体溶解规律及其对奥氏体相变动力学的影响规律,借助场发射电子探针对不同加热路径下的铁素体及马氏体组织形貌及元素分布进行观测,使用透射电镜对渗碳体和残余奥氏体进行了表征。结果表明,慢速加热至740℃长时间等温与加热至780℃较短时间等温对比发现,虽然渗碳体刚溶解完全时的奥氏体分数相差不大,但在渗碳体溶解的过程中,奥氏体相变的方式不尽相同。在慢速加热条件下,铁素体晶界处为奥氏体优先形核地点;快速加热条件下,由于形核驱动力提高,铁素体晶粒内部的渗碳体处同样可以形核。740℃等温结合快速加热,获得了马氏体与残余奥氏体的“壳-核”组织结构。

卤化钾改性Mn-Co-Fe尖晶石脱除气相Hg0的性能研究

为提高Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂的脱汞性能,该研究首先采用溶胶凝胶自燃烧法和浸渍法结合制备了KX(X表示Cl、Br和I)改性的Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂。然后,分别利用SEM、SEM结合EDS能谱Mapping、BET、XRD和VSM来表征其表面形貌、表面元素占比及分布、比表面积及总孔容积、晶相结构和比饱和磁化特性。并通过固定床探究了卤化钾种类、KI负载量、吸附温度和入口汞浓度对模拟燃煤烟气中汞脱除性能的影响。最后,通过动力学模拟、XPS表征和程序升温脱附实验研究了吸附剂对汞脱除的控制步骤、机制以及汞在吸附剂表面的存在形态。研究结果表明:在相同实验条件下,0.10KX@MCFS对汞的平均脱除效率KI(92.84%)>KBr(88.39%)>KCl(86.61%)。此外,增加KI的负载量、吸附温度和入口汞浓度在一定程度上能够促进改性MCFS的脱汞性能。虽然KI的负载导致了MCFS的磁性能下降,但综合分析得出:0.10KI@MCFS具有一个相对优异的汞脱除性能和饱和磁化强度值(34.0 emu/g)。因此,该研究的这一发现对汞污染排放控制和吸附剂磁回收的实践研究具有重要的参考价值。

Al-Cu-Mn-Fe-Ag-Zr合金的微观组织与室温和高温性能研究

Al-Cu合金具有低密度、耐热性好和潜在的高温稳定性等优点,广泛应用于汽车和航空航天等领域。为提高Al-Cu基铸造合金的耐热性能,本文制备了质量分数为Al-4%Cu-0.5%Mn-0.1%Fe-0.4%Ag-0.3%Zr(简称AC)的合金。采用OM和SEM分析了合金的微观形貌及化学成分,采用XRD分析了合金的物相结构,采用EBSD研究了晶粒形态与尺寸分布,采用TEM分析了合金在时效处理后的微观组织和析出相形态,采用高低温拉伸试验机进行了室温和高温力学性能测试。结果表明,AC合金在铸造过程中形成的金属间化合物主要包括Al_2Cu和Al_7Cu_2Fe,其中,Al_2Cu相在固溶处理后溶入基体中,并在时效处理后重新沉淀为θ′相,成为主要的强化相。此外,经T6热处理后,合金中还包含着T_(Mn)(Al_(20)Cu_2Mn_3)相,Ag元素固溶于铝基体中,而Zr元素则使得合金析出L1_2-Al_3Zr纳米相,其与θ′相存在位向关系。测试了合金在室温和高温(200、300和400℃)下的拉伸性能,对应屈服强度可分别达236、155、129和61 MPa。

应变幅对低层错能Fe-Mn-Si系合金室温低周疲劳性能的影响

在低加载应变速率(8×10^(−3) s^(−1))下对退火态低层错能Fe-29.4Mn-4.3Si-1.4Al-0.049C合金进行室温低周疲劳试验,研究了不同应变幅(1%,2%,3%)下合金的低周疲劳性能以及疲劳断裂后的微观结构,揭示应变幅对低周疲劳变形行为和疲劳寿命的影响规律和作用机制。结果表明:随着应变幅的增加,试验合金的疲劳寿命显著缩短,疲劳变形行为均表现出初始循环硬化、循环饱和、二次循环硬化的三阶段加工硬化特征;增大应变幅会增加循环加工硬化程度及其随循环次数的增加速率,缩短初始循环硬化阶段和循环饱和阶段。随着应变幅的增加,试验合金中的ε马氏体平均转变速率增大,疲劳断裂后组织中不可逆块状ε马氏体含量增多,尺寸增大,且组织内部应变分布的不均匀程度增大。试验合金的疲劳变形机制为Shockley不全位错的平面滑移和ε马氏体的相变及逆相变。增大应变幅会提高疲劳变形的平均峰值应力,促进Shockley不全位错分离和块状ε马氏体生成,增大块状ε马氏体的尺寸,削弱ε马氏体相变可逆性和变形可逆性。

退火温度对Fe-0.4C-2Mn-4Al高强钢组织与拉伸性能的影响

通过真空感应炉熔炼、热轧、冷轧和退火工艺制备Fe-0.4C-2Mn-4Al高强钢,研究了退火温度(650,700,750,800℃)对其显微组织和拉伸性能的影响。结果表明:不同温度退火后试验钢的组织与热轧和冷轧态试验钢基本相同,均由δ-铁素体、α-铁素体、渗碳体以及细小的κ型碳化物组成;随着退火温度的升高,δ-铁素体条带逐渐消失,再结晶程度增加,α-铁素体晶粒尺寸增大,碳化物数量减少;750℃退火后α-铁素体与渗碳体的分布最为均匀。不同温度退火态试验钢的拉伸曲线均未见明显的屈服平台,说明试验钢发生连续均匀的塑性变形;随着退火温度的升高,试验钢的抗拉强度、屈服强度整体呈降低趋势,断后伸长率呈增大趋势。当退火温度为750℃时,试验钢的强塑积最大,为14.28 GPa·%,加工硬化能力最好,综合性能最好。

累积连续流变挤压对Al-Mg(-Mn-Fe)合金组织性能影响

目的研究多道次累积连续流变挤压变形对Al-Mg(-Mn-Fe)合金组织演化和力学行为的影响,为高性能细晶Al-Mg(-Mn-Fe)合金的制备提供借鉴与参考。方法采用连续流变挤压方法制备Al-Mg(-Mn-Fe)合金,对流变挤压态Al-Mg(-Mn-Fe)合金进行多道次累积连续流变挤压变形,研究多道次变形前后Al-Mg(-Mn-Fe)合金的微观组织和力学性能变化,讨论变形过程中Al_(6)(Mn,Fe)相对动态再结晶的影响,揭示累积连续流变挤压态Al-Mg(-Mn-Fe)合金的强化机制。结果经3道次累积连续流变挤压变形后,Al-Mg合金和Al-Mg-Mn-Fe合金的平均晶粒尺寸分别减小至21.5μm和2.8μm,细化效果显著;在多道次变形过程中,Al-Mg-Mn-Fe合金内的Al_(6)(Mn,Fe)相逐渐破碎细化并趋于均匀分布,再结晶驱动力增加,阻碍再结晶晶粒长大;经3道次变形后,Al-Mg合金杆材的抗拉强度和伸长率同步提高至267.4 MPa和52.2%,而Al-Mg-Mn-Fe合金杆材的抗拉强度提高至364.2 MPa,伸长率降低至31.7%,该合金的强化机制主要包括细晶强化、位错强化和第二相强化。结论累积连续流变挤压变形可有效细化合金内的晶粒及第二相,提高Al-Mg(-Mn-Fe)合金的综合力学性能。

Fe-Mn-Si合金不同变形条件的应力松弛特性

采用X射线衍射、透射电镜观察研究了Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金恒应变约束时，拉伸停载过程中应力诱发8马氏体相变的特点及其应力松弛特性。研究表明，恒应变约束状态下停载10min可以有效提高合金的应力诱发S马氏体数量；恒应变停载0—5min时，Fe—Mn-Si记忆合金应力松弛率随时间急剧上升，5min之后，松弛率增加变缓，表明应力诱发γ→ε马氏体相变主要在前5min内完成；热。机械训练既提高Fe-Mn-Si记忆合金形状记忆效应，又降低合金的应力松弛率，在实际工程应用时应予以考虑。

Cr元素掺杂对Fe-C-Mn-Al系轻质钢的影响研究进展

Fe-C-Mn-Al系轻质钢具有良好的耐腐蚀性、低密度和优异的综合力学性能,在钢中添加合金元素会显著影响相变热力学与动力学,进一步影响并决定组织形貌的演化过程.添加Cr元素会对Fe-C-Mn-Al系轻质钢微观组织产生显著作用,重点对添加不同含量的Cr元素后,对κ-碳化物、β-Mn和DO_(3)等相生长、晶粒尺寸变化及晶界角度的改变,促进Al_(2)O_(3)及含Cr氧化物的生成,以及提高Fe-C-Mn-Al系轻质钢抗拉强度、耐腐蚀性和抗氧化性等性能的情况进行分析.并归纳总结了Cr元素的加入及不同含量的Cr元素给Fe-C-Mn-Al系轻质钢带来的优势,同时对当前的发展趋势进行展望.

Fe-Mn-Si基SMA的研究应用进展

概述了Si、Mn、Ni、Cr、C等化学元素,第二相沉淀析出,预变形时效和热机械训练等对Fe-Mn-Si基合金记忆效应的影响规律及提高途径,概括了Fe-Mn-Si基合金疲劳性能、磨损和多相流损伤抗力等方面的应用研究进展,总结了Fe-Mn-Si基合金生产应用现状。

Fe-Mn-Cr-Mo-V系抗冲击磨料磨损堆焊材料

采用H08A焊芯,研制的TKCE50焊条与传统的高锰钢焊条D256进行对比分析,通过冲击磨损试验,硬度测试及金相显微分析,系统研究了堆焊层的硬度、耐磨性、抗冲击后的加工硬化程度以及各种合金元素对堆焊层性能的影响规律。结果表明,所研制的Fe-Mn-Cr-Mo-V系堆焊焊条具有较高的韧性、抗裂性及优异的加工硬化性能,抗冲击磨料磨损性能十分突出;随着Cr,Mo,V元素含量的增加,堆焊层金属端面硬度增加,达到一定值后,其增加变缓。冲击9000次后,加工硬化达到极限,此时的堆焊层金属磨损失重最小,耐磨性最好。

Fe-30Mn-9Al奥氏体钢高温循环氧化特征

研究了Fe - 30Mn - 9Al奥氏体钢在 70 0℃、80 0℃和 95 0℃空气中循环氧化 16 0h表面形成的氧化膜形貌、成分和组织结构 .Fe - 30Mn - 9Al奥氏体钢在 70 0℃和 80 0℃氧化时 ,初期增重较快 ,随着循环次数增加 ,氧化增重减小 ,氧化 16 0h分别增重 1 0 0和 4 0 8mg/cm2 .氧化层主要由Mn2 O3 ,Al2 O3 和 (Mn ,Fe) 2 O3 等相组成 .在 95 0℃ ,钢的氧化增重显著上升 ,16 0h增重 4 3 5 0mg/cm2 ,表面形成了Fe2 O3 、MnO2 以及MnAl2 O4、Al2 Fe2 O6等复合氧化物 .80 0℃下循环氧化后形成了多层氧化物膜 ,外层以Mn2 O3 型氧化物为主 ,内层以Al2 O3 为主 ;钢基体表面为富Fe。

层错几率峰位移测定法及在Fe-Mn-Si合金中的应用

将Ｘ射线衍射峰位移法引入用于测量Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金的层错几率α．所需要的精确点阵常数由数值计算获得，并评价了内应力引起的峰位移对测量结果的影响．内应力引起的α测量值相对误差约４％，因而可忽略不计．研究结果表明，随Ｍｎ含量的减少或训练次数的增加，α增加．值得指出的是，峰位移法可用来测量单一的形变α，而不像峰位移法给出两种层错几率之和（α＋β），其中β是生长层错几率．鉴于所研究合金的形状记忆效应源于重叠的形变层错所生成的应力诱发马氏体，所以α的测量比（α＋β）更为重要．

非均相UV/Fe-Cu-Mn-Y/H_2O_2反应催化降解4BS染料废水

制备了负载在Na Y分子筛上的Fe Cu Mn Y复合催化剂,并对其在非均相UV Fe Cu Mn Y H2O2体系中催化氧化4BS染料废水进行了研究.结果表明,非均相UV Fe Cu Mn Y H2O2体系对4BS染料废水的处理具有很高的效率.在基准条件下,反应时间为20min时,废水中4BS的去除率达到了93 7%.与均相UV Fenton体系不同,非均相UV Fe Cu Mn Y H2O2体系在碱性条件下(pH=10 5)仍可高效去除CODCr.动力学研究得到催化氧化4BS废水的模型方程,该模型可以为非均相UV Fe Cu Mn Y H2O2体系处理高色度的实际染料废水提供指导.

热处理工艺对Fe-14.04Mn-0.22C阻尼合金组织和性能的影响

研究了热处理温度对Fe 14.04Mn 0.22C合金阻尼性能的影响。结果表明:该合金在热处理冷却过程中,发生了γ→ε转变,热处理温度越高,γ→ε转变生成的马氏体越多,合金的阻尼性能随热处理温度的升高而提高,在1000℃时,合金的阻尼性能达到最大值;随温度的进一步升高,阻尼性能反而恶化,主要是因为马氏体严重粗化所致。

X射线衍射法测定Fe-Mn-Si形状记忆合金层错几率的研究

Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金的形状记忆效应来源于马氏体相变，而马氏体相变则通过奥氏体内形成每隔一层｛１１１｝面上的堆垛层错来完成。与层错能相关的层错几率可能控制马氏体的相变机制。本文根据Ｗａｒｅｎ的衍射理论，用Ｘ射线衍射峰位移和峰宽化两种方法测定了Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金的层错几率，其结果表明随锰含量增加，层错几率降低。本文着重对提高衍射峰位移和峰宽化两种测定方法的精度及其影响因素进行详细的研究。

预变形量对Fe-19Mn和Fe-19Mn-1.5Si合金阻尼性能的影响

采用倒扭摆法评价了Fe-19Mn合金和Fe-19Mn-1.5Si合金在不同预变形量下的阻尼性能,并通过光学显微镜和X射线衍射仪分析了合金的微观组织形貌和层错几率.结果表明：预变形量小于4%时,由于Fe-19Mn和Fe-19Mn-1.5Si合金的层错数量增加而使其阻尼性能提高;预变形量在4%-10%时,Fe-19Mn合金的层错数量不断增加,但由于马氏体和层错的相互交割严重、层错和马氏体变得短小以及Shockley不全位错的脱钉运动困难,致使其阻尼性能反而下降;而由于Fe-19Mn-1.5Si中Si具有固溶强化和降低层错能的作用,合金本身的马氏体和层错较小,预变形量对其影响不大,即变形不改变Shockley不全位错的脱钉难度,故其阻尼性能继续保持稳定增长.

快速凝固对Fe-Mn-Si系形状记忆合金组织和性能的影响

研究了快速凝固对Fe-Mn-Si系形状记忆合金组织和性能的影响。结果表明,快速凝固由于大大细化了组织,从而导致合金屈服强度提高,同时,快速凝固试样内部容易产生较多的α′马氏体,这种预存的马氏体也有助于提高基体的强度,从而抑制不可逆塑性变形的产生,让更多的变形由应力诱发ε马氏体来承担,和轧制试样相比,形状记忆效应约提高13%～200%;快速凝固试样由于晶粒细小,晶界多,可供ε马氏体形核的位置也较多,所以ε马氏体长得比较细小,也容易发生交叉穿越的现象。

Fe-Mn-Si形状记忆合金低温松弛机理

采用X射线衍射、透射电镜以及恢复力测量,研究了Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金的低温松弛性能.结果表明,实验合金的低温松弛十分严重,恢复力在-60℃时较室温下松弛了57.17％.低温松弛后实验合金组织中存在较多的ε和α＇马氏体,这些ε和α＇马氏体主要是由应力诱发产生的.温度降低相变驱动力增大,在恢复力的作用下发生应力诱发ε和α＇马氏体相变是导致Fe-Mn-Si合金低温松弛的根本原因,诱发的ε和α＇马氏体量越多,松弛程度就越高.