添加Sn对不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金时效硬化和析出行为的影响

采用硬度测试和透射电镜研究Sn对不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金时效硬化与析出行为的影响。结果表明:添加Sn虽然增加了低Mg/Si比合金峰值时效的析出相密度,但也降低了β″相的析出速度,从而降低了低Mg/Si比合金峰时效前的硬化速度和峰时效硬度。过时效阶段,含Sn合金的高析出相密度提高了低Mg/Si比合金过时效硬度。对于高Mg/Si比合金,添加Sn不仅增加合金的析出相密度,同时也提高了β″相的析出速度,从而增加了合金的硬化速度和峰时效硬度。

Ca/Si比对赤泥-固硫灰基免烧砖性能的影响研究

针对赤泥、固硫灰成分复杂、产量大等限制其难以有效利用的关键问题,提出以赤泥、固硫灰等固体废弃物为主要原料制备赤泥-固硫灰基免烧砖的技术研究。通过改变赤泥和固硫灰用量调节免烧砖的Ca/Si比,对其力学性能、耐久性能和微观结构进行分析。结果表明,随着Ca/Si比的增加,免烧砖的强度呈现先增加后减小的趋势,当Ca/Si比为1.2时,免烧砖强度最高值26.63 MPa,达到MU25标准,具有较好的力学性能;经过耐水测试和抗冻测试后强度损失较小,具有较好耐久性;免烧砖的水化产物为C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶和钙矾石,对强度的发展起积极的促进作用,促进了力学性能和耐久性能的提升。该研究为赤泥、固硫灰等固废的综合利用提供了新的思路。

Mg/Si比对Al⁃Mg⁃Si⁃Zn合金自然时效效应的影响

通过显微硬度测试、导电率测试、差示扫描量热分析和透射电子显微镜,探究了两种不同Mg/Si比的Al⁃Mg⁃Si⁃Zn合金中自然时效对后续180℃人工时效的影响。结果表明,在富Si合金中,自然时效对后续人工时效的峰值硬度没有明显的负面效应,而富Mg合金则表现出显著的自然时效负面效应。虽然有少量板条相存在,针状的β″相为两种合金在所有峰值时效状态下的主要析出强化相。富Mg合金的自然时效负面效应主要与β″相尺寸粗化和析出相体积分数减小有关。不同Mg/Si比的Al⁃Mg⁃Si⁃Zn合金中自然时效团簇的特性具有显著差异。富Mg合金中的自然时效团簇有相当一部分在人工时效时是稳定的,同时稳定的团簇大部分不能作为析出相的形核点,导致析出相的形核点数量减少,析出相尺寸粗化。而大量富Si合金中的自然时效团簇在后续人工时效早期发生溶解,来自溶解团簇的溶质原子重新用于β″相的形核生长,因此析出相尺寸粗化不明显。

低Ca/Si比的C-S-H凝胶产物在抑制AAR中的作用

碱是混凝土发生碱-集料(AAR)反应的重要因素之一。许多资料报道低Ca/Si比的C-S-H凝胶对碱有强烈的吸附作用。从C-S-H凝胶的组成出发,指出低Ca/Si比的C-S-H凝胶在抑制AAR中的作用,解释了低Ca/Si的C-S-H凝胶对碱的吸附能力强的原因及其影响因素。为在实际工程应用中掺加混合材来抑制AAR反应,提高混凝土耐久性有重大指导意义。

不同Mg/Si比对含Zn的Al-Mg-Si合金再结晶组织及性能的影响

为改善Al-Mg-Si系合金汽车板综合性能,通过浇铸法制备出3组合金成分铸锭,并经过均匀化、热轧、中间退火、冷轧,获得1 mm厚的合金板材.合金板材经560℃固溶30 min后,立即在100℃条件下预时效8 h,室温停放14天,模拟铝板转运存储过程,并拉伸变形2%,再在185℃下进行20 min烘烤处理,实现烘烤硬化.采用金相显微镜、装备电子背散射衍射的扫描电镜对合金进行显微组织观察及织构分析,通过万能电子试验机进行力学性能测定,研究不同Mg/Si比和高Zn元素对合金再结晶组织及织构、烘烤硬化性以及腐蚀敏感性的影响.结果表明,Mg/Si比相等合金再结晶组织更加均匀细小,平均晶粒尺寸190μm,存在相对较少的Cube织构{001}<100>和较多的P型织构{011}<122>;高Mg合金、高Si合金局部晶粒粗大,Cube织构{001}<100>较多,P型织构{011}<122>较少;预时效后,Mg/Si比相等合金强度较高,且烘烤硬化性优异,烤漆硬化增量达到107 MPa;烤漆后,更多的Zn原子扩散到晶界上,强化晶界微电流反应,欠时效态Mg/Si比相等合金较高Mg合金、高Si合金抗腐蚀敏感性降低,被腐蚀深度为121μm.

C-S-H凝胶产物的Ca/Si比对碱-骨料反应的影响

采用混凝土加速实验,对添加不同混合材试样的膨胀率和试样中生成的C-S-H凝胶产物进行了研究,测定了不同混合材对试样膨胀率的影响以及所生成的C-S-H凝胶的化学组成,进一步验证C-S-H凝胶的Ca/S i比对碱骨料反应(AAR)的影响。

Mg/Si比对6000系铝合金自然时效和析出强化的影响

采用硬度测试、差示扫描量热法(DSC)分析及透射电镜(TEM)表征手段,观察并研究了Mg/Si比对6000系Al-Mg-Si合金自然时效及烘烤硬化性能的影响。结果表明:合金在自然时效过程的硬化速率与Mg/Si比关系不大,过剩Si合金在自然时效阶段硬度较高,不利于其成形,而该合金较高的析出动力学使其人工时效后具有足够的强度;合金经过自然时效后会使析出相粗化,密度减小,导致合金的时效强度明显降低,自然时效对过剩Mg合金的危害作用更大,这可能与其自然时效过程中形成的富含Mg的原子团簇难以转化为β″有关。

Al/Si比对SiO_2-Al_2O_3-MgO系玻璃结构和性能的影响

SiO_2-Al_2O_3-MgO系玻璃因具备强度大、弹性模量高等优异性能而用作高模量玻璃纤维的制备。采用熔融冷却法制备了不同Al/Si比的SiO_2-Al_2O_3-MgO系基础玻璃,并研究了玻璃的结构和性能。红外光谱分析表明,玻璃网络结构由铝氧四面体[AlO_4]和硅氧四面体[SiO_4]相互连接而成。随着Al/Si比的增加,[AlO_4]含量保持不变,[AlO_6]含量逐渐增加。DSC分析表明,本系统玻璃的玻璃转变点T_g、成核温度T_x均随Al/Si比的增大而提高,玻璃的析晶倾向变强烈。热膨胀分析表明玻璃的热膨胀系数随Al/Si比的增大呈现先增大后减小的趋势。物理及机械性能测试结果如下:随Al/Si比的增大,密度、弹性模量均随之不断增大;而弯曲强度和维氏硬度则是持续降低。

Fe/Si比值对铝箔性能的影响

在生产工业用和包装用铝带和铝箔时,按照OCT 11069—74广泛地采用各种牌号的铝,它们都属于同一类型材料,即都是工业纯铝。就含量来说,主要杂质是铁和硅,按国内外标准,它们的总含量可达1％。因此,把这些材料看作铝-铁-硅系合金更为正确。

不同热处理制度及Mg/Si比对挤压型材性能的影响

文章主要通过室温拉伸、维氏硬度、准静态压溃、晶间腐蚀等实验,研究不同热处理制度及Mg/Si比对挤压型材力学性能及腐蚀性能的影响。结果表明,Mg∶Si=1.20时,达到最大强度所需的时间较Mg∶Si=0.87时有所延迟;同时强度越大,吸收功越大,挤压型材吸收的能量越多。时效时间为2h^6h时,随着时效时间的延长,Mg∶Si=0.87时,硬度呈上升趋势,晶间腐蚀程度逐渐加深;Mg∶Si=1.20时,硬度先降低后升高,晶间腐蚀深度变浅,腐蚀程度降低。

湘黔地区埃迪卡拉纪-寒武纪之交硅质岩的成因探讨——来自稀土元素和Ge/Si比值的证据

对埃迪卡拉纪-寒武纪之交的贵州铜仁坝黄剖面留茶坡组层状硅质岩和湖南张家界柑子坪剖面留茶坡组穹隆状硅质岩的主量、微量元素和稀土元素以及Ge/Si特征进行分析,探讨两种硅质岩的成因。层状硅质岩的SiO_2含量为96.06%~99.61%,穹窿状硅质岩的SiO_2含量为98.62%~99.56%,平均值为99.13%;其他元素含量很低,两者均为纯硅质岩。坝黄层状硅质岩的∑REE为20.14~248.56μg/g(平均100.62μg/g),Eu/Eu*值为0.90~1.10(平均1.06),无明显异常,Ge/Si值为0.13~0.98μmol/mol(平均0.50μmol/mol),Al_2O_3与∑REE明显正相关,表明硅质岩成分明显受陆源输入的控制。柑子坪穹隆状硅质岩的∑REE值低,为3.75~7.24μg/g(平均5.73μg/g),Ce/Ce*值为0.46~0.66(平均0.57),具负异常,Eu/Eu*值为2.28~11.07(平均4.60),具明显正异常,Ge/Si值为1.09~1.43μmol/mol(平均1.25μmol/mol),Al_2O_3与∑REE的相关性较差,表明硅质岩为海底热液成因。Al_2O_3与Ge/Si的相关性强弱也可以反映硅质岩的来源。结合古地理环境,推断层状硅质岩可能形成于盆地内部,而穹隆状硅质岩可能发育在台缘同生断裂处,因海底热液喷流而形成。以1μmol/mol作为Ge/Si的临界值可以为示踪硅质岩的物质来源提供新的思路。

Fe/Si比对稀土处理工业纯铝组织性能的影响

通过添加Si改变稀土处理工业纯铝的Fe/Si比,采用金相显微镜、扫描电镜、电子探针、室温拉伸试验和电导率测试研究了Fe/Si比对稀土处理工业纯铝显微组织、屈服强度以及导电率的影响。结果表明:随着Fe/Si比增大,铸态合金的屈服强度总体呈下降趋势,导电率逐渐上升;当Fe/Si比不大于1.00时,晶粒尺寸较小,合金强度较高,导电率较低;当Fe/Si比大于1.00时,晶粒粗大,合金强度降低,导电率提高;Fe元素主要在晶界和晶内第二相中聚集分布,Si元素呈点状均匀分布,稀土元素容易在第二相上聚集。根据Fe/Si比-强度-导电率性能曲线,可通过添加Si改变工业纯铝的Fe/Si比,实现铝材屈服强度、导电率的良好匹配。

不同固溶处理对亚共晶Al-Si合金组织和性能的影响

铸态的亚共晶Al-Si合金中,粗大的α-Al晶粒和针片状共晶Si是造成其性能降低的主要原因。通过对Al-Ti-La和Nd细化变质后的Al-7Si合金进行了不同条件的固溶处理,研究了不同固溶温度和时间对其微观组织及性能的影响。结果表明:铸态Al-7Si合金随着固溶温度的升高,二次枝晶臂间距(SDAS)逐渐增大,共晶Si尺寸逐渐减小,并且共晶Si由长条状和纤维状向短棒状转变。随着固溶时间的延长,共晶Si的演变过程为:长条状→短棒状→粒状→粗化长大。当固溶温度为535℃、固溶时间为3 h时,合金的显微硬度为62.5 HV,相比于铸态提升了10.5%,极限抗拉强度(UTS)和断裂延伸率(El)由铸态的170.2 MPa和11.1%提升至174.0 MPa和13.1%,分别提升2.2%和18.0%,断口的解理平台小且出现大面积韧窝,由脆性断裂转变为韧性断裂。

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。

Si含量对汽车用铝合金组织和性能的影响

制备了不同Si掺杂质量分数的汽车用铝合金材料,通过XRD、OM、SEM、力学性能试验和摩擦磨损试验研究了Si质量分数对铝合金物相结构、显微组织、硬度、拉伸强度、磨损性能和磨损形貌的影响。结果表明,铝合金主要是由α-Al、Mg、Si以及第二相Mg_(2)Si和Mg_(17)Al_(12)组成,Si掺杂质量分数的增加细化了珊瑚状的α-Al相,第二相主要析出在晶界处。随着Si掺杂质量分数的增加,铝合金的拉伸强度和硬度先增大后减小,屈服强度持续增大,断裂延伸率持续降低,Si掺杂质量分数3%的铝合金的拉伸强度达到最大值264.8 MPa,对应的屈服强度为189.6 MPa,硬度为最大值58.8 HV,对应的断裂延伸率为10.6%。磨损测试结果表明,磨损量和摩擦系数均随Si掺杂质量分数的增加表现出先降低后增大的趋势,当Si掺杂质量分数为3%时,铝合金的摩擦系数和磨损量均达到了最低值,分别为0.052及64.8 mg,铝合金的耐磨损性能最佳,磨损面中犁沟的方向均匀一致。

湿度对a-C:Ti/a-C:Si纳米多层薄膜摩擦学行为的影响

目的沉积出具有纳米级多层结构的a-C:Ti/a-C:Si薄膜来改善非晶碳薄膜的湿度适应性。方法通过磁控溅射技术在硅片和304不锈钢试样表面交替沉积a-C:Ti薄膜和a-C:Si薄膜,并进行了薄膜截面形貌表征。通过纳米压痕测试表征了复合薄膜的力学性能,采用球-盘摩擦磨损试验机进行了不同湿度下摩擦学试验,测试薄膜的摩擦学性能。结合拉曼光谱和扫描电子显微镜,分析了摩擦试验后的磨痕形貌和磨斑。结果a-C:Ti/a-C:Si纳米多层结构增加了薄膜的异质界面,相比于a-C:Ti膜,a-C:Ti/a-C:Si纳米多层薄膜的弹性模量和残余应力随a-C:Si层厚度的增加而上升。在低湿度环境下,a-C:Si层引入后使a-C:Ti/a-C:Si纳米多层膜在摩擦过程中不易产生碳转移膜,薄膜的摩擦因数和磨损率随a-C:Si层沉积时间的增加而增加,薄膜的摩擦学性能略有下降。在高湿度环境下,由于磨屑的堆积抑制了碳转移膜的形成,不同制备工艺获得的a-C:Ti/a-C:Si纳米多层膜的摩擦因数均有所上升,但是a-C:Si层的存在使薄膜极易产生富硅转移膜,缓解了无碳转移膜的缺陷,降低了磨损率,提高了摩擦学性能。结论纳米多层结构有效地改善了非晶碳薄膜的湿度适应性。利用a-C:Ti层和a-C:Si层分别提升了非晶碳基复合薄膜在低湿环境下和高湿环境下的摩擦学性能。

氟碳铈矿除Ca、Si制备脱硝催化剂及其脱硝性能的研究

包头混合稀土精矿是氟碳铈矿(CeCO_(3)F)和独居石(CePO_(4))的共生矿物,结构复杂,难以分解,且Ca、Si杂质嵌布在矿物表面,影响了稀土矿物的脱硝活性,因此在使用天然矿物作为催化剂之前,有必要对其进行除杂预处理。采用酸浸固氟焙烧方案将氟碳铈矿制成脱硝催化剂,具体工艺为:第一步,HCl除Ca,HCl浓度为6mol/L,氟碳铈矿与NaCl(固氟剂)质量比为1∶5,混合并搅拌12h后于500℃下焙烧2h;第二步,HF除Si,HF浓度为13mol/L,除Ca后粉末与NaCl质量比为1∶5,混合并搅拌12h后于500°C下焙烧2h。氟碳铈矿除Ca、Si后制备的催化剂中Ca含量降至1.85%,Si含量降至0.17%,稀土元素含量相比原矿提高了约22%。氟碳铈矿除Ca、Si后,表面形成了发达的孔结构,比表面积增大,活性元素增多,且部分Ce的价态由+3价转变为+4价,还形成了晶格氧,这些组织结构的变化为催化剂脱硝过程提供了更多的氧化还原中心,使得催化剂脱硝性能显著提高。因此,用除杂后的氟碳铈矿作脱硝催化剂比直接用天然矿物具有更大的优势。

超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的强化行为及模型

基于XRD、OM、SEM和TEM分析,研究超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的组织演变及强化行为。结果表明,位错强化和析出强化效应对该合金的屈服强度影响较大。冷轧+再结晶+冷轧+双时效组合工艺可获得1518 MPa的最高屈服强度,这主要归因于显微组织中的高密度残存位错及密集而细小的次生α相。建立复合强化模型,其预测误差在16.6%以内。此外,研究发现次生α相体积分数的增加可以不断强化晶内区域,这使得沿晶断裂开始出现并逐渐占据整个断裂面。

Y/Al-5Ti-1B复合变质对Al-7Si合金微观组织和力学性能的影响

在传统铸造Al-Si合金中存在的粗大树枝晶α-Al相以及针状共晶Si严重割裂基体,显著降低合金的力学性能。为细化Al-Si合金的组织,提升其力学性能,本文使用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)以及万能材料试验机,研究了不同添加量Y/Al-5Ti-1B变质剂(Al-5Ti-1B均为2%,稀土Y分别为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,质量分数)对Al-7Si合金微观组织和力学性能的影响,并探究了其对Al-7Si合金的变质机理。实验结果表明,当Al-5Ti-1B含量为2%、稀土Y含量为0.4%时,变质效果最佳,共晶Si由粗大针状变为细小颗粒状,长和宽分别减小至2.7和0.8μm,相较于未经变质处理的Al-7Si合金,减小了90.6%和4.7%。合金抗拉强度由原来的168.1 MPa提升至209.1 MPa,增加了24.4%。同时伸长率从6.23%提升至9.62%,增长了54.4%。此外,合金的断裂方式也从脆性断裂转变为韧-脆混合断裂。