表面喷丸及退火处理对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢组织与性能的影响

为实现强韧化,对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢进行了表面喷丸及退火热处理。采用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等手段分析了喷丸以及喷丸结合退火处理对TWIP钢显微组织结构的影响,并利用显微维氏硬度计和万能材料试验机对原始样品、喷丸以及喷丸结合退火处理样品的硬度分布、力学性能及加工硬化行为进行了研究。分析结果表明,喷丸可在TWIP钢表面引起强烈的塑性变形,并形成包含60~100 nm大小的位错胞块的强烈形变层和包含微纳尺度形变孪晶结构的过渡层。该纳米-微米尺度的晶粒尺寸梯度结构可以将TWIP钢表面强烈形变层的硬度显著提升至366 HV0.1,并在残余压应力联合作用下使试样的屈服强度提升至485 MPa,均远高于初始样品的对应值。但受喷丸引起的表面粗糙和强烈形变层纳米晶塑性低的影响,其断后延伸率仅为41.8%。退火处理后,喷丸样品中的形变组织发生回复与再结晶,其中强烈形变层位置的再结晶晶粒尺寸为1~3μm,硬度也降低至215 HV0.1。所形成的微米-微米尺度晶粒尺寸梯度结构试样的屈服强度降低至261 MPa,但延伸率增加至65.3%。晶粒尺寸梯度结构有助于增加TWIP钢屈服与抗拉强度,但不利于延伸率的提升。

Ce含量和T6热处理对Al-0.3Fe-0.1Si合金组织与性能的影响

研究了稀土元素Ce和T6热处理工艺对Al-0.3Fe-0.1Si合金组织和性能的影响。结果表明,添加适量的稀土Ce和T6热处理均可抑制晶粒长大,并有效细化Al-0.3Fe-0.1Si合金的晶粒尺寸。当稀土Ce的加入量为0.2%时,铸态合金的抗拉强度为81.7 MPa,比加入量为0.1%时提高了10.7%。稀土Ce的加入量为0.3%时,T6态合金的电导率为58.13%IACS,比铸态合金提高了2.3%。热处理前后的Al-0.3Fe-0.1Si-0.1Ce合金与Al-0.3Fe-0.1Si-0.3Ce合金的电导率接近。当稀土Ce的加入量为0.1%~0.2%时Al-0.3Fe-0.1Si合金获得较好的综合性能。本研究的结果可为导电Al-0.3Fe-0.1Si合金制备提供理论和试验参考。

Fe-25Mn-6Si-7Cr形状记忆合金空蚀研究

用旋转圆盘实验机研究了Fe-25Mn-6Si-7Cr形状记忆合金空蚀。结果表明,Fe-25Mn-6Si-7Cr形状记忆合金空蚀是一种疲劳破坏,失效机制为沿晶断裂和晶内蚀坑。Fe-25Mn-6Si-7Cr形状记忆合金空蚀的速度效应小,抗空蚀性能在34m/s和45m/s速度下分别是对比材料0Cr13Ni5Mo不锈钢的1.6倍和7.3倍。伪弹性是Fe-25Mn-6Si-7Cr形状记忆合金具有高抗空蚀性能的主要原因。

Fe-25Mn-6Si-7Cr形状记忆合金在含沙多相流中的损伤行为

测量Fe-25Mn-6Si-7Cr形状记忆合金在含沙多相流中的损伤抗力,研究了失效机制和损伤抗力的控制因素,并与水轮机叶片用不锈钢0Cr13Ni5Mo进行了对比.结果表明,Fe-25Mn-6Si-7Cr形状记忆合金在含沙多相流中的失效机制主要是泥沙犁削,其损伤抗力因高的局域弹性和高的犁削抗力而优于不锈钢0Cr13Ni5Mo,局域弹性高是其损伤破坏速度效应低和空蚀与泥沙冲刷磨损交互作用小的根本原因.

Fe-30Mn-2.7Si合金单宁酸化学转化膜研究

以优选工艺,进行单宁酸溶液处理Fe-30Mn-2.7S i恒弹性合金,在其表面形成化学转化膜.采用X射线衍射与扫描电镜及在1 mol/L Na2SO4溶液中测定阳极极化曲线与电化学阻抗谱等技术研究化学转化膜的结构、成膜机制与提高其耐电化学腐蚀性能的效果.依据在Fe-30Mn-2.7S i合金表面进行10%CuSO2滴浸的加速腐蚀实验,初步选定较优的单宁酸反应成膜工艺条件.这种转化膜很可能是由有一定孔隙的非晶态合金单宁酸膜层构成.在1 mol/L Na2SO4溶液中,由阳极极化曲线与电化学阻抗谱等参数表征单宁酸转化膜的抗腐蚀性能优于Fe-30Mn-2.7S i合金基体.文中还简要地讨论单宁酸转化膜的结构与电化学性能.

Fe-28Mn-6Si-5Cr磨损性能影响因素分析

研究了添加不同含量Nb、Ti、Ce的Fe-28Mn-6Si-5Cr合金在油润滑条件下的摩擦磨损性能。结果表明,Fe-28Mn-6Si-5Cr合金的磨损质量损失明显低于45钢,且受载荷和转速的影响较小,当载荷为300 N时为最小。合金的磨损质量损失随转速的提高而增加。在相同的摩擦条件下,转速为50 r/min时,添加Nb和Ce、硬度较低的合金耐磨性最好,而转速为75 r/min时,添加0.42%Ti、硬度最高的合金表现出最佳的耐磨性。磨损表面形貌分析表明,合金的磨损表面呈平行于滑动方向的浅平润滑犁削沟,主要为切削磨损。

Fe-Mn-Si合金ε-马氏体相变的电化学交流阻抗

利用电化学交流阻抗(EIS)测试技术和Zsimp Win软件拟合技术研究ε-马氏体含量对Fe-30Mn-5Si合金电化学腐蚀性能的影响规律,研究结果表明:在3.5%NaCl溶液中,实验合金的Niquist图均呈现一个容抗弧,随着合金中ε-马氏体含量的增加,容抗弧直径减小;Bode图表明,电极反应过程的等效电路为R(QR),随着马氏体含量的增加,中频区"峰"向低频方向移动的同时相位角平台变窄,且|Z|值降低;当合金中ε-马氏体含量增加到40%时,电极反应电阻Rt减小了266Ω.cm2,代表双电层电容特性的Y0值增加1个数量级;以上均说明马氏体相变促进了反应离子的扩散和迁移,增加了电极反应速度,合金的耐腐蚀性减弱.

Fe-6.5Si合金粉末形貌特征对磁粉芯性能的影响

通过分析不同制粉方法制取的Fe-6.5Si合金粉末形貌特征,探索其对Fe-6.5Si合金磁粉芯性能的影响.结果表明:采用多角球磨机制取的Fe-6.5Si合金粉末颗粒粒度分布较均匀、多数呈类球形状.该种粉料流动性好、松装密度高,易成型,其制作的Fe-6.5Si合金粉芯磁性能较佳.

铈在Fe-6Al-3.5C-1.3Si耐热铸铁中的作用

研究了稀土元素Ce对Fe-6Al-3.5C-1.3Si铸铁的组织和性能的影响。结果表明,Ce的加入改善了合金的室温强度和塑性,并在合金中起到脱硫、脱氧,抑制晶粒长大,使石墨球化等作用。通过850℃恒温氧化动力学曲线测定及氧化膜分析查明,Ce改变了氧化模的结构和相组成,增加了氧化膜的粘附性,提高了合金的抗氧化性能。

TiC沉淀析出对Fe-28Mn-6Si-5Cr合金力学行为的影响

借助微机控制电子万能试验机及硬度计对固溶态和时效态Fe-28Mn-6Si-5Cr合金力学性能进行对比实验研究,通过拉伸断口形貌的扫描电镜观察、变形组织结构的透射电镜分析、不同拉伸变形量和压痕载荷下弹性性质的表征测定,探讨了TiC沉淀析出对强度、硬度、伸长率、断面收缩率、弹性性质和形变硬化指数的影响。结果表明,Fe-28Mn-6Si-5Cr合金具有伪弹性和形变硬化"双-n"行为,其塑性变形以孪生方式为主。TiC沉淀析出抑制位错滑移,导致强度、伸长率和断面收缩率大大降低以及形变硬化指数n1和n2明显减小,但硬度略有升高,弹性性质显著改善。拉伸断裂失效机制因TiC沉淀析出由固溶态准解理断裂演变为时效态微孔聚集型断裂。

轧制温度对Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si合金热连轧棒材组织及性能的影响

在新型热连轧设备上,采用不同热连轧工艺轧制Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si合金棒材,研究轧制温度对合金棒材组织、性能的影响。研究结果表明:采用Ф150mm坯料,轧制温度控制在Tβ-30~90℃时,轧制的棒材组织、性能优异,达到了航空发动机压气机叶片用Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si合金棒材的要求。

边-边匹配晶体学模型及其应用——HCP/FCC体系晶体学位向关系的预测

应用“边-边匹配”晶体学模型，推导HCP／FCC体系中可能存在的各种晶体学位向关系．以αH／αF和cH／αH为变量，在一定的比值范围（αH／αF=0．7～1．2；cH／αH=1．5，1．6，1．7）和临界条件（晶向错配度低于10％，晶面错配度低于6％）下，得到HCP／FCC体系中8组可能出现的晶体学位向关系．最后，以Fe-Mn—Si合金为例，在具体的点阵常数下计算得到最可能的位向关系[112^-0]H／[110]F（0002）H／（11^-1）F，并通过透射电子显微分析测定了Fe-30Mn-6Si合金中面心立方结构（FCC）奥氏体和密排六方结构（HCP）马氏体的位向关系．实验测得的取向关系和用“边-边匹配”晶体学模型预测的晶体学取向关系吻合得很好，由此检验了该模型的正确性和实用性，也体现了其直观性的优点．