弱酸性介质中不同材料腐蚀与冲击磨损交互作用机理研究和探讨

模拟弱酸性铜矿浆,运用静态浸泡、动态冲击和电化学测试等方法,测定了试样静态浸泡失重、冲击腐蚀磨损失重及电位-时间曲线、金电极极化曲线,定量计算出纯腐蚀、纯磨损、磨损对腐蚀、腐蚀对磨损等分量,分析了各分量在冲击腐蚀磨损中的作用,并探讨了相关机理。结果表明,造成铬钢材料流失的主要原因是纯机械磨损作用和腐蚀磨损的交互作用;造成锰钢材料流失的主要原因是腐蚀磨损的交互作用,交互作用中以腐蚀对磨损的促进作用为主。

金属纳米微粒晶体结构的稳定性及其结合能

建立了金属纳米微粒的结合能模型,该模型以微粒尺寸、形状因子和密堆因子为主要参数。根据该模型计算V、Cr、Nb、Mo、Ta、W和Fe元素纳米微粒的结合能。结果表明:一定形状下,在一定的临界尺寸时各纳米微粒bcc结构的结合能和fcc结构的结合能相等;当微粒尺寸大于该临界尺寸时,bcc结构更稳定,小于该尺寸时,fcc结构更稳定。进一步的计算表明,球形和正四面体形可以看作近正多面体形的两个极限,多面体形微粒发生结构转变的临界尺寸介于两个极限尺寸之间,与文献中报道的结果一致。

轨道交通车辆大型材用7005铝合金的热处理特性

利用力学性能测量和透射电镜观察等手段对轨道交通车辆大型材用7005铝合金热处理特性进行研究。结果表明:该合金在线挤压淬火后于105℃时效时,随着时效的进行,开始阶段硬度上升很快,时效8h后,硬度(HB)达100HB;时效50h后,硬度(HB)可达125HB以上;此后随着时效时间的延长硬度上升缓慢,时效200h后,硬度仍未达到峰值;经(105℃,8h)+(155℃,8h)双级时效后,σb=395MPa,σ0.2=330MPa,δ=12%,硬度为117HB。合金在较高温度(155℃和180℃)单级时效及双级时效时间过长,均引起析出相粒子明显长大、粗化,导致合金强度降低。

超高强7000系铝合金的淬火敏感性

对7000系铝合金的淬火敏感性研究情况进行了回顾,探讨了淬火敏感性机理,总结了淬火敏感性的评价方法,从合金的化学成分、微观组织和制备工艺角度分析了影响淬火敏感性的因素,指出了设计和调整合金成分、精细调控微观组织是降低淬火敏感性的可能途径,介绍了预测合金性能的淬火因子分析方法(QFA),并据此提出淬火敏感区间快冷、高低温区间慢冷的淬火工艺可保证合金高力学性能和低残余应力。

人工时效对6005A铝合金晶间腐蚀性能的影响

采用硬度测试、晶间腐蚀试验、金相及透射电镜观察研究人工时效对6005A铝合金晶间腐蚀性能的影响。结果表明:6005A铝合金在固溶水淬后进行人工时效,晶间腐蚀敏感性随时效时间的延长而变化;时效初期,合金的晶间腐蚀敏感性很低,随时效时间的延长,晶间腐蚀敏感性增加;时效12 h时,合金硬度达峰值,同时晶间腐蚀敏感性也达最大,随后晶间腐蚀敏感性减弱,出现点蚀。6005A铝合金晶间腐蚀敏感性与晶界有关,点蚀的引入与晶内Q′相的析出长大有关。

7055铝合金厚板的淬透性

通过末端淬火的方法研究7055铝合金厚板的淬透性,采用透射电子显微镜对微观组织进行分析。结果表明:该合金板材的淬透深度可达45 mm,使其淬透的冷却速率需大于230℃/min;随着冷却速率的减小,淬火过程析出平衡相的数量和尺寸增加,时效后析出的η′沉淀强化相的数量减少,晶界无沉淀析出带宽度增加;在所研究的冷却速率范围内,时效后铝合金板材的硬度、晶界无沉淀析出带宽度与冷却速率的对数均呈线性关系。

挤压比对AA8030铝合金棒材组织及电性能的影响

采用热挤压成型工艺制备AA8030（Al-0.7Fe-0.2Cu）铝合金棒材，通过金相（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及电导率测量等研究挤压比对合金微观组织及电性能的影响。结果表明：合金在挤压变形过程中发生动态再结晶，且分布于铸态合金中的网状Al6Fe相在挤压过程中转变为Al3Fe相，Al3Fe相能够促进再结晶形核、钉扎晶界、细化合金晶粒。在挤压变形过程中，随着挤压比（λ=6~28）的增大，合金电导率先上升再下降；当λ=13时，合金电导率达到最大值60.8%（IACS）。运用Matthiessen公式计算不同固溶原子含量时合金的电导率，模型预测结果与实验结果吻合良好。计算及实验结果表明：在较低的挤压比（λ=6~17）下，AA8030合金的电性能主要依赖于固溶原子含量的变化；而在较高的挤压比（λ=17~28）下，合金的电性能将受到固溶原子、位错密度及Al 3 Fe相形貌的综合影响。

1973铝合金铸态组织及均匀化退火组织研究

采用光学金相显微镜、扫描电镜、X射线、DSC等分析手段研究了1973高强铝合金铸态和均匀化态的显微组织和成分分布。结果表明:合金铸态组织为枝晶结构,主要存在α-Al,MgZn2(η相)和Al2CuMg(S相),还存在少量的Al13(FeCu)4相。其中MgZn2相中固溶部分Al原子和Cu原子,Al2CuMg相中固溶分布Zn原子。该合金合适的均匀化处理工艺为470℃/24h。均匀化后,原铸态合金中的MgZn2(η相)和Al2CuMg(S相)回溶到基体,仅残留少量Al13(FeCu)4相和Al7Cu2Fe相,晶内析出大量弥散分布的球形Al3Zr粒子。

电场对2E12铝合金中S相析出动力学的影响

采用示差扫描量热法(DSC),研究2E12铝合金在190℃时效过程中施加强电场(±9kV/cm)对合金析出的动力学的影响,并探讨电场影响合金时效过程的微观机理。结果表明:时效时施加强电场促进了合金中Ⅰ型S相向Ⅱ型S相的转变,使得析出峰提前;未施加电场的合金样品具有更高的过饱和度、析出焓、析出相体积分数及析出速率;强电场作用降低合金中空位与溶质原子之间的结合能,进而降低S相析出激活能。根据DSC结果对S相析出激活能进行Kissinger方法和普适积分法计算发现,时效过程中施加电场与未施加电场相比,S相激活能分别降低7.9～12.7kJ/mol和6.8～22.6kJ/mol。

TC18钛合金高温变形行为与加工图

采用Gleeble1500热模拟机进行了热压缩试验,研究了TC18钛合金在温度700～950℃,应变速率0.001～10 s-1条件下的高温压缩变形行为,并根据应力-应变曲线建立了合金的加工图。研究结果表明:合金在两相区温度变形,应力-应变曲线呈现流变软化特征;而在单相温度区和高应变速率下,合金表现出间断的屈服现象。合金适宜的加工条件为T=700～850℃,ε=0.01～0.001s-1与T=850～900℃,ε=1～10s-1。合金热加工失稳区为T=700～750℃,应变速率为0.1～10s-1区域。

Mg-6Gd-Y-0.6Zr的析出行为和力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜、X线衍射、透射电镜等手段研究添加1%Y(质量分数,下同)对Mg-6Gd-0.6Zr合金析出行为和力学性能的影响。研究结果表明:添加合金元素Y能大大促进Mg-6Gd合金的时效析出;具有高过饱和度的Mg-6Gd-Y-0.6Zr合金在200℃表现出显著的时效硬化现象;随着时效温度的升高,晶界周围析出相极度粗化并且β′相体积分数降低、分布不均;尤其在250℃峰时效的组织中观察到Mg-6Gd合金所不具备的β′相。200℃时效72 h后,合金获得优异的力学性能,其室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为354 MPa,292 MPa和9.5%,250℃时抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为307 MPa,220 MPa和13.6%。

RRA处理对1973铝合金晶间腐蚀与剥蚀的影响

采用维氏硬度、室温拉伸、极化曲线测试和晶间腐蚀、剥落腐蚀试验等方法,并结合金相(OM)和透射电镜(TEM)分析,研究回归再时效(RRA)过程对1973铝合金力学性能及晶间腐蚀和剥落腐蚀的影响。研究结果表明:1973铝合金经不同时效处理后晶间腐蚀和剥落腐蚀趋势相同,耐蚀性能由大到小的RRA工艺顺序为:200℃,60 min;180℃,60 min;180℃,40 min;180℃,20 min;T6。RRA 180℃处理适量时间可提高1973铝合金的强度和抗晶间腐蚀和剥落腐蚀性能,并且随着回归时间的延长耐蚀性能提高,但强度有所下降。而RRA 200℃,60 min处理与180℃处理相比,虽然有更好耐蚀性能,但是强度损失太大。因此,1973铝合金经RRA 180℃,60 min处理后具有较好的综合性能。

1973高强高韧铝合金的时效析出及硬化行为

采用透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SADP)和硬度测试等手段研究1973高强高韧铝合金在不同温度下的单级时效析出及硬化行为。结果表明:1973铝合金在120和140℃有很强的抗过时效能力,峰时效过后,硬度在长时间内基本保持在195 HV附近。1973铝合金的析出序列为:α过饱和固溶体(SSS)→GPⅠ区/GPⅡ区→η'亚稳相→η平衡相→T相。在140℃单级时效过程中,GPⅡ区和η'相一直都存在于时效合金中,对合金起着最大的强化作用。

Zn与Mg质量比对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响

采用末端淬火方法和硬度测试研究Zn与Mg质量比m（Zn）/m（Mg）对Al-（3.0~5.0）Zn-（3.5~4.5）Mg-1.0Cu（质量分数）合金淬火敏感性的影响。基于透射电子显微镜微观组织观察结果,根据Zn和Mg原子与空位的相互作用就m（Zn）/m（Mg）对淬火敏感性的影响机理进行分析和讨论。研究结果表明：m（Zn）/m（Mg）增大会降低合金的淬火敏感性,m（Zn）/m（Mg）为0.7,1.13和1.36的合金末端淬火试样的淬透深度依次增加,分别为35,65和100 mm。m（Zn）/m（Mg）增大有利于慢冷试样时效时η′沉淀强化相的均匀形核,得到数量多、细小弥散的η′沉淀强化相,提高强化效果,降低因冷却速率减小而导致的硬度下降的程度,降低淬火敏感性。

FGH4169合金的高温变形行为

利用MMS 200热模拟实验机对FGH4169合金进行高温压缩实验,建立该合金高温变形本构方程。研究结果表明:在变形温度为950～1 050℃,应变速率为0.004～10 s 1的条件下,动态再结晶是该合金的重要软化机制;FGH4169合金在950～1 050℃范围内的激活能为430 kJ/mol,该合金的功率耗散效率约比Inconel718合金的功率耗散效率高10%,峰值效率达到57%。并得到FGH4169合金在本实验条件下的加工图;其适合加工工艺如下:变形温度为1 010～1 050℃,应变速率为0.01～0.1 s 1,或者变形温度为980℃,应变速率为0.004～0.01 s 1。

Ce元素对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金组织与热变形行为的影响

采用Gleeble1500D热模拟机,对Mg-5.5Gd-4.5Y-1Nd-xCe-1Zr(x=0和0.2%,质量分数)合金进行热压缩变形实验(实验温度为375～525℃,应变速率为0.01、0.1和1s1,最大变形量为50%),并对合金的塑性变形行为以及变形后的组织进行研究。研究结果表明:合金在变形温度为375℃、应变速率为0.01s1条件下开始发生动态再结晶;随着变形温度的升高或应变速率的降低,再结晶体积分数逐渐增加,再结晶晶粒粒径逐渐变大;添加Ce元素可提高再结晶体积分数,减小再结晶晶粒粒径;固溶过程中出现的"椭球状"Mg12Ce粒子对再结晶有粒子激发形核(PSN)作用;这2种合金在375～525℃下的变形表观激活能分别为191和212kJ/mol。

应力-电场耦合时效对2524铝合金微观组织的影响

采用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、正电子淹没谱等分析手段,研究应力、应力-电场耦合时效后2524铝合金的微观组织。研究结果表明:在190℃时效10 h时,外加130 MPa应力抑制2524铝合金中S′相的均匀形核和长大。应力(130 MPa)+电场(16 V/cm)耦合时效后,合金中出现了高密度的位错环和蜷线位错,S′相在位错和含Mn相周围细小弥散析出,晶界处PFZ缩小并出现大量细小S′相。

强变形AZ31镁合金的静态再结晶

通过光学显微镜及SEM/EBSD观察研究强变形AZ31镁合金在300~673 K的退火行为,分析显微组织、晶粒尺寸分布、平均晶粒尺寸、硬度及变形织构随退火温度的变化。结果表明：细晶组分随着温度的升高不断降低,退火过程按退火温度可分为孕育、再结晶急速长大及晶粒正常长大3个阶段。强变形过程中,发生连续动态再结晶的镁合金在随后的退火过程中主要受晶粒长大控制,没有发生织构变化,即为连续静态再结晶。

淬火速率对Al-5Zn-3Mg-1Cu铝合金厚板剥落腐蚀的影响

采用末端淬火和腐蚀浸泡方法研究了淬火速率对Al-5Zn-3Mg-1Cu铝合金厚板剥落腐蚀性能的影响,结合金相显微镜、透射电镜和扫描透射电镜微观组织表征对影响机理进行了分析和探讨.Al-5Zn-3Mg-1Cu铝合金的剥落腐蚀性能随淬火速率的减小(2 160℃/min→100℃/min)而下降,腐蚀等级由P级变为ED级,最大腐蚀深度从15μm增加至530μm.淬火速率减小导致晶界析出相数量增加,其中Zn,Mg元素含量上升,无沉淀析出带宽化,是剥落腐蚀性能下降的主要原因.

高低温循环对EW94镁合金组织与力学性能的影响

研究高低温循环热处理对EW94合金挤压-T6态板材组织与力学性能的影响。结果表明:在(-196℃,12 h)+(RT,12 h)制度下,循环热处理对合金的力学性能无明显影响;经(-196℃,12 h)+(≤200℃,12 h)循环热处理N(N≤15)次后,样品抗拉强度有所提高;经(-196℃,12 h)+(200℃,12 h)循环4次后,样品抗拉强度达到峰值,为413 MPa;经(-196℃,12 h)+(250℃,12 h)循环处理后,样品抗拉强度略有下降,伸长率略有提高;而经(-196℃,12 h)+(300℃,12 h)循环处理后,样品抗拉强度,急剧下降至307 MPa,但伸长率由2.8%提高到5.6%;随循环次数的增加,合金力学性能基本保持稳定。合金在高低温循环过程中的相变是影响其力学性能的主要因素。