Zn/Fe及Zn/Fe-Mn固态扩散偶中金属间化合物的生长

采用Zn/Fe及Zn/Fe-Mn固固扩散偶方法,研究了锰对金属间化合物生长动力学的影响。对扩散偶在385℃扩散10～300min的研究结果表明,在Zn/Fe扩散偶中,扩散层以δ相为主,ζ相和δ相之间具有平直的界面,随扩散时间的延长,δ相的厚度增加,ζ相逐渐被消耗,厚度比dζ/dδ的值逐渐减小;在Zn/Fe-Mn扩散偶中,扩散层也以δ相为主,ζ相和δ相之间的界面更平直,铁基体中的锰在扩散初期促进δ相的生长,但在扩散后期促进ζ相生长。对Zn/Fe-Mn扩散偶中金属间化合物的生长动力学研究表明,0.4%(质量分数,下同)的锰使扩散层总厚度增加,当锰含量增加到1.2%以上时,扩散层总厚度反而开始下降。Zn/Fe、Zn/Fe-0.4%Mn、Zn/Fe-1.2%Mn及Zn/Fe-2.0%Mn四个扩散偶中总扩散层的生长均由扩散控制。

热浸镀Zn-6%Al-3%Mg镀层合金层生长研究

将Q235钢分别在Zn-6%(质量分数,下同)Al和Zn-6%Al-3%Mg合金锌浴中浸镀不同的时间,使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)对样品合金镀层显微进行观察,分析镀层层合金层的相组成及生长过程,研究Mg对合金层生长的作用。通过研究发现,在Zn-6%Al和Zn-6%Al-3%Mg合金镀层中合金界面层组成主要是Fe-Al-Zn化合物,Fe-Al-Zn合金界面层阻碍了脆性Fe-Zn层的形成。Mg加入Zn-6%Al锌池中后促进了界面反应,缩短了合金层出现所需时间,并使合金层的生长更加致密均匀,稳定合金层使其不被液相侵蚀破坏而溶解。Mg的加入阻碍了扩散通道随着时间延长逐渐向两扩散组元成分点连线移动的趋势,减少了锌液进入合金层,稳定了合金层。Zn-6%Al-3%Mg镀层合金层随着时间延长而增厚,合金层的生长呈抛物线规律,主要受扩散反应控制。

热浸镀锌铝的界面反应机理

通过热浸镀和扩散偶试验研究铁基与4种锌铝熔池成分合金Zn-0.2%Al、Zn-5%Al、Zn-25%Al、Zn-55%Al(质量分数)之间的界面反应过程,提出热浸镀锌铝中扩散通道移动对合金层形成的控制机理。结果表明:热浸镀(扩散偶)初期,扩散通道均沿两相区共轭线(tie-line)穿过熔池成分液相与对应的Fe-Al化合物构成的两相区,铁基表面优先形成对应的Fe-Al化合物的连续层状组织。随着热浸镀(扩散)时间的延长,扩散通道具有逐渐向两扩散组元成分点连线移动的趋势,一旦扩散通道切割熔池成分液相与对应的Fe-Al化合物构成的两相区共轭线,初期形成的Fe-Al化合物层失稳破裂,导致镀层合金层(扩散层)快速增厚。

Mg对Zn-6%Al镀层凝固组织的影响及耐腐蚀性的研究

研究了Mg含量对Zn-6%Al合金镀层凝固组织及其耐腐蚀性能的影响。结果表明,Mg对合金镀层凝固组织和耐腐蚀性的影响明显,当Mg含量在3%以内时,随着Mg含量的增加,镀层凝固组织中出现了耐腐蚀相MgZn2,晶粒不断细化,形成了Zn/Al/MgZn2三元共晶,并且随着Mg含量升高更加均匀致密,镀层的耐腐蚀性不断增强;当Mg含量达到3%时,镀层的耐腐蚀性能最好;Mg添加量超过4%后,镀层耐蚀性有所下降,进一步添加Mg镀层会出现漏镀等质量缺陷。XRD分析表明,含Mg镀层表面经过盐雾腐蚀后主要形成具有优良耐腐蚀性的腐蚀产物Zn5(OH)8Cl2.H2O,Mg促进了腐蚀产物Zn(OH)2向Zn5(OH)8Cl2.H2O的转变,有利于镀层耐腐蚀性的提高。

TiO_2纳米添加剂对6063铝合金微弧氧化陶瓷涂层性能的影响(英文)

通过在硅酸盐电解液中加入TiO2纳米添加剂,研究纳米添加剂浓度的变化对6063铝合金微弧氧化陶瓷涂层性能的影响。结果表明,纳米添加剂进入到陶瓷涂层中,而添加剂浓度的选取有一个较合理的范围。随着纳米添加剂的浓度增加到3.2g/L,涂层的结合力逐渐增大,平均摩擦因数和质量损耗逐渐减小。当浓度增加到4.0g/L时,涂层的结合力减弱,而平均摩擦因数增加,这与涂层显微硬度的测试结果一致。

水热法制备石墨烯及其表征

以天然鳞片石墨为原料,采用水热及超声处理制备了尺寸较大且层数较少的石墨烯;通过拉曼光谱仪、透射电子显微镜、原子力显微镜及热重分析仪等研究了石墨烯的微观结构、热稳定性,利用双电测四探针测试仪对其电导率进行了测试。结果表明:所得石墨烯的片层多为双层,尺寸为微米级,片层间距约为2nm;在室温条件下,其电导率可达808.06S.cm-1。

以花瓣为模板制备TiO_2分层介孔纳米片

以月季花花瓣为模板,经钛盐溶液浸渍后煅烧,合成了新型TiO2分层介孔纳米片.采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、环境扫描电子显微镜(ESEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)和氮气吸附-脱附曲线分析等手段对样品进行了表征.结果表明,所得样品由厚度约4 nm的具有生物形态结构的锐钛矿型TiO2纳米片组成.TiO2薄层表面存在大量介孔,其孔径集中分布于4 nm左右.由紫外-可见漫反射吸收光谱可知,材料的吸收边较纳米TiO2(P25)红移了约20 nm,因而具有更高的可见光光催化活性.TiO2分层介孔纳米片在阳光下表现出较强的光催化活性,在90 min内对亚甲基蓝的降解率可达98%,远高于TiO2纳米粉.

连续镀锌退火炉内带钢表面碳沉积机理

热浸镀锌是1种应用广泛的提高钢制件耐腐蚀性能的工艺,采用改良的Sendzimir法连续热镀锌,其机组退火炉内带钢表面容易出现碳沉积现象,从而导致镀锌层附着性差,严重时产生脱锌现象。本文采用电子探针X射线微量分析(EPXMA)方法检测镀锌带钢试样Fe/Zn界面附近各元素的分布,利用FactSage软件计算连续镀锌生产线中无氧化加热段(NOF)炉内2CO→C+CO2反应的平衡曲线,探讨NOF退火炉内带钢表面碳沉积的机理。研究结果表明,在退火炉无氧化加热段(NOF)内,带钢表面发生2CO→C+CO2反应,从而导致带钢表面出现碳沉积。形成的碳薄膜覆盖在带钢表面,使连续镀锌过程中锌液对带钢的浸润性能降低,恶化镀层的粘附性能。依据带钢表面碳沉积机理的分析结果提出了解决带钢表面碳沉积的措施,并在生产应用中取得了显著的效果。

新型形变热处理2618铝合金的显微组织与力学性能研究

对2618铝合金进行了(1)固溶处理+峰值时效处理(T6),(2)固溶处理+ECAP+峰值时效处理,(3)固溶处理+ECAP+短时再结晶+峰值时效处理;采用光学显微镜对2618合金的晶粒组织进行了观察与分析;采用拉伸试验机对2618合金峰值时效处理后的力学性能进行了测试。研究结果表明,采用固溶处理+ECAP+短时再结晶+峰值时效处理能明显细化2618耐热铝合金的晶粒组织,有效提高该合金的综合力学性能;该新型形变热处理工艺是一种行之有效的2618铝合金强韧化方法。

合金化热镀锌镀层组织的数值模拟及应用

建立数学模型可确定热浸镀锌合金化变化状况,进而可改进其工艺,消除锌层在冲压时的粉化。在建模中是以锌为主扩散元素,还是以铁为主,目前仍不统一。基于热浸镀锌合金化过程中的组织演变规律及相变机理,以锌为主扩散元素,建立了一种合理的数学模型,采用数值解法及C语言编程来模拟合金化镀层组织生长规律;同时应用Visual C++6.0平台开发了GA钢板镀层组织模拟计算软件。以连续镀锌合金化工艺最优参数,将合金化工艺参数输入,计算出ζ,δ和Γ相的生长厚度、镀层铁含量及Zn浓度-距离分布,分析η和ζ相消失的合金化时间点,能计算δ相内无浓度梯度的合金化时间点,以便控制Γ相的快速生长。根据计算结果和合金化过程分析报告可优化合金化参数,模拟获得最佳镀层显微组织。结果表明:该软件具有较为全面的输入参数、预测结果准确和操作简单等优点,对指导热浸镀锌合金化工艺有重要的实际应用价值。

硅含量对热浸镀Zn-40%Al合金层凝固组织及耐蚀性的影响

为了改善Zn-40%Al合金热浸镀层的性能,在Zn-40%Al合金中加入了Si,研究了不同硅含量对Zn-40%Al合金镀层凝固组织及耐蚀性的影响。结果表明:当硅含量在0.5%～1.5%时,随着硅的增加,镀层凝固组织中的铝硅共晶组织不断增多,富铝相晶粒不断被细化,富铝枝晶相排列越来越规则,镀层的耐蚀性不断增强;当硅达到2.0%时,镀层会出现漏镀缺陷;硅的加入能在镀层表面形成具有优良腐蚀性的Al3.21Si0.47,有利于镀层耐蚀性的提高。

初晶硅的遗传特性及其溶解动力学

将Al-21%Si（质量分数）合金在750-1 200℃分别重熔保温20、40、60、80、100和120 min后铜模快冷及重熔保温120 min后空冷,采用光学显微镜观察分析合金中初晶硅形态与尺寸的变化,对Al-21%Si合金中的初晶硅的溶解动力学进行分析。结果表明：过热温度越高,初晶硅尺寸越细小。在铜模快凝条件下,在750和850℃重熔时,保温时间对初晶硅颗粒尺寸的影响较大;在950-1200℃重熔时,保温时间对初晶硅颗粒尺寸基本没有影响。当合金空冷时,即使过热温度足够高也不能获得细小的初晶硅组织,较高的过热温度和较快的冷却速度有利于消除过共晶铝硅合金中粗大初晶硅的遗传现象和获得细小的初晶硅。短时重熔实验和溶解动力学分析表明,当合金在1 200℃重熔并保温7-10 min后就可以使Al-21%Si合金中的初晶硅基本溶解。当重熔温度为950℃时,需要保温1.4-1.7 h才能使初晶硅得到溶解。

HP40Nb钢热浸镀Al-Si高温氧化行为及组织研究

为提高高温抗氧化性能,对HP40Nb钢进行了热浸镀Al-10%(质量分数)Si,并进行不同温度扩散处理,研究了不同扩散处理试样在1000℃条件下的高温氧化行为,通过SEM,EDS和XRD分析了经不同扩散处理后的渗层在高温氧化过程中的组织结构变化。结果表明:经800℃/4h扩散处理,渗层由内层(NiAl+Cr3Si)、中间层(Fe2Al5+少量Ni2Al3)和外层(FeAl3)组成;经900℃/4h扩散处理,渗层由内层(NiAl+Cr3Si)和外层(Fe2Al5+少量Ni2Al3)组成;经1000℃/4h扩散处理渗层由内层(α+Ni3Al,NiAl+Cr3Si)和外层(Fe2Al5+Ni2Al3)组成。不同扩散工艺处理试样经高温氧化360h后渗层均由外层(NiAl+Cr3Si)和内层(σ,α+Ni3Al)组成;经1000℃/4h扩散处理试样高温氧化性能最好,其氧化增重速率仅为未浸镀试样的13%。氧化过程中,渗层表面经扩散处理生成的α-Al2O3能显著提高钢的高温抗氧化性能。扩散温度越高,α-Al2O3越完整,致密抗高温氧化性能越好;渗层中σ相能阻碍铝原子的内扩散,从而保证了氧化过程中渗层表面生成α-Al2O3所需铝含量,除表面的α-Al2O3外,渗层中的NiAl,Cr3Si相也起到了抗氧化作用。

采用铋锰铁合金制备铋易切削钢的显微组织与性能研究

采用粉末压制烧结及熔炼铸造铋锰铁合金分别制备了含铋易切削钢,利用扫描电镜/能谱仪研究了铋锰铁合金的显微组织和铋元素加入量对易切削钢显微组织的影响,运用车削加工和拉伸试验机分别测试了钢的切削加工性能和力学性能。结果表明:在铸造铋锰铁合金中生成了BiMn化合物;铋以纺锤形或近似球状的形式存在于钢中;随钢中铋含量的增加,钢抗拉强度逐渐降低,而钢的切削性能得到改善;在铋元素加入量相同的条件下,采用熔炼铸造铋锰铁合金的形式向钢中加入铋元素时,铋元素的收得率较高。

热浸镀Galvalume熔池中铝锌渣的形态及分布

通过对生产状态和静置状态下Galvalume熔池面层、中间层和底层的含渣铝锌液的研究,结果表明在生产状态时铝锌液中铁含量较高,面层和中间层铝锌渣差异不明显。静置铝锌熔池面层基本不含铝锌渣,但中间层出现的铝锌渣相对生产状态时渣粒平均直径要大,铝锌渣析出长大使得铝锌液中的铁含量降低。在铝锌池底部存在大量的铝锌渣,且铝锌渣随着时间的延长不断积聚长大。通过成分分析确定该铝锌渣相为含锌的τ5C相。

快速凝固Al-5Ti-B和Al-10Ti对铝及铝合金的细化效果研究

利用扫描电镜、光学显微镜分析了快速凝固和普通凝固Al-5Ti-B和Al-10Ti中间合金对纯Al和Al-7Si合金的晶粒细化效果。结果表明:快速凝固Al-Ti中间合金在细化纯Al和Al-7Si合金晶粒组织时比普通中间合金的效果更好,主要是因为快速凝固中间合金中具有大量细小弥散的块状Al3Ti相颗粒。这些Al3Ti弥散颗粒可以作为α-Al的形核核心、增强TiB2粒子的形核能力,从而增强快速凝固中间合金的细化能力。

Mn和Cr对Al-Mg-Si-Cu合金组织及性能的影响

通过金相观察、拉伸性能测试、X射线衍射、扫描电镜及能谱分析,研究了Mn、Cr对Al-Mg-Si-Cu铝合金微观组织及拉伸性能的影响。结果表明:添加Mn和Cr均能促进Al-Mg-Si-Cu合金铸锭形成粗大结晶相化合物,并且添加Mn的合金中形成的结晶相更多;均匀化过程中Mn和Cr均能促进结晶相由Al5FeSi型向Al8Fe2Si型转变,并且同时添加Mn和Cr的促进作用更加显著;添加Mn、Cr均能抑制变形晶粒在固溶处理时发生再结晶和晶粒长大,并且由单独添加Cr、单独添加Mn到同时添加Mn和Cr,抑制作用逐渐增强;添加Cr对合金强化作用有限,而添加Mn能显著提高合金强度。

Zr,Co,Ni,V微合金化对含硅结构钢热浸镀锌性能的影响

研究了在锌池中依次添加0.1%Zr、0.1%Co、0.1%Ni、0.1%V微合金化元素对含硅结构钢热浸镀锌性能的影响,并结合扩散通道理论解释了合金元素及其协同作用对硅反应性抑制的机理。研究表明,锌池中添加0.1%Zr或0.1%Co+0.1%Zr时,会在ζ层外侧形成少量不连续的Zn-Fe-Zr或Zn-Co-Zr三元化合物,但其只减薄了Sandelin钢镀锌时的镀层厚度,而对抑制高硅钢的硅反应性基本没有贡献。继续添加0.1%Ni后,Ni会在纯锌层与ζ层的界面上富集,可抑制Q235钢的硅反应性,但不能抑制Q345钢中的硅反应性。直到锌池中添加了0.1%Zr-0.1%Co-0.1%Ni-0.1%V后,才能很好的抑制Q345钢中的硅反应性。此时,在自由锌层与ζ层的界面上形成了明显的Zn-Fe-Ni-V化合物。通过扩散通道模型可以很好地解释这些实验现象。

等离子喷涂Al_2O_3/TiO_2纳米陶瓷复合涂层的微观结构及性能

采用等离子喷涂技术制备了不同成分的Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等分析测试手段研究了纳米陶瓷复合涂层的微观结构与性能。结果表明:纳米陶瓷复合涂层中Al2O3以α-Al2O3和γ-Al2O3两相共存的形式存在,且γ-Al2O3的含量随喷涂功率的增加而增加,而涂层中的Ti02则以金红石型存在;其微结构为完全熔化区的片状微观组织和部分熔化区的纳米级颗粒共存的组织;等离子喷涂功率和TiO2含量对涂层的硬度和耐磨性能均有显著的影响。

激光表面重熔对ZrO_2-8wt%Y_2O_3热障涂层组织与抗热震性能的影响

采用等离子喷涂设备在H13热作模具钢表面制备氧化钇部分稳定的氧化锆(ZrO2-8 wt%Y2O3)热障涂层,并用CO2横流激光器对热障涂层进行表面重熔处理,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热震试验等手段研究激光重熔前后热障涂层的微观结构及其抗热震性能的变化。结果表明,重熔前后涂层均由四方结构钇锆氧化物和立方相的氧化锆组成,重熔后涂层结晶度增加,晶粒有长大现象。激光重熔后涂层产生明显分层,表层组织孔隙和裂纹明显减少,裂纹呈网状且沿晶界分布,重熔涂层内部仍保持等离子喷涂典型结构。激光重熔后涂层孔隙率降低了67%,涂层的抗热震性能也显著提高。