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Al−10Nb−3Ce−2.5B孕育剂对Zn−Al共析合金显微组织、阻尼和拉伸力学性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第2期34卷 465-479页

作者：张建军殷福星余晖冀璞光刘力李玉芳焦志娴王清周河北工业大学材料科学与工程学院天津市材料层状复合与界面控制技术重点实验室天津300130 广东省科学院新材料研究所广州510651

制备一种新型Al−10Nb−3Ce−2.5B孕育剂,并系统研究其对锌铝共析(ZA22)合金显微组织、阻尼和拉伸力学性能的影响。结果表明,该孕育剂对ZA22合金中的α相具有显著的细化作用(α相最低可被细化至约16μm),并可使得α相的形貌从粗大枝晶状转... 详细信息

制备一种新型Al−10Nb−3Ce−2.5B孕育剂,并系统研究其对锌铝共析(ZA22)合金显微组织、阻尼和拉伸力学性能的影响。结果表明,该孕育剂对ZA22合金中的α相具有显著的细化作用(α相最低可被细化至约16μm),并可使得α相的形貌从粗大枝晶状转变为细小花瓣状。通过边−边匹配晶体学模型(E2EM)建立孕育剂中CeB_(6)和NbB_(2)颗粒与α相之间的位向关系(ORs),并基于该E2EM模型揭示孕育剂对ZA22合金的细化机理。与未细化ZA22合金相比,孕育细化ZA22合金的高温阻尼性能,特别是逆共析转变阻尼峰得到显著提升。此外,孕育细化ZA22合金的室温拉伸力学性能也得到了显著提高,具有最佳细化效果的ZA22合金的抗拉强度和伸长率分别比未细化ZA22合金的高18.56%和119.04%。对相关机理进行了讨论。

关键词： Zn−Al共析合金孕育剂显微组织细化阻尼拉伸力学性能

原位生成AlO和AlZr颗粒强化高阻尼Zn-Al共析合金的微观组织和优异力学性能(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：张建军陆东梅殷福星余晖冀璞光李玉芳王清周河北工业大学理学院广东省科学院新材料研究所河北工业大学材料科学与工程学院天津市材料层状复合与界面控制技术重点实验室

锌铝共析(ZA22)合金具有超高的阻尼性能，但是其力学性能仍相对较低。为了同时提高ZA22合金的抗拉强度和塑性，设计并使用了一种含有原位生成的Al2O3和Al3Zr颗粒的新型Al基复合孕育剂来增强ZA22合金。ZA22合金的显微组织被显著细化，细... 详细信息

锌铝共析(ZA22)合金具有超高的阻尼性能，但是其力学性能仍相对较低。为了同时提高ZA22合金的抗拉强度和塑性，设计并使用了一种含有原位生成的Al2O3和Al3Zr颗粒的新型Al基复合孕育剂来增强ZA22合金。ZA22合金的显微组织被显著细化，细小的Al2O3颗粒均匀分布在α相和片状共析组织中，而Al3Zr颗粒则分布在α相和α/η 的界面处。性能测试结果表明，孕育细化ZA22合金的拉伸力学性能得到了显著提高。最大抗拉强度和延伸率分别达到355 MPa和7.62%，分别是原始ZA22合金的1.50倍和1.89倍。力学性能的提高可归因于细化显微组织中构建的多重强化和增韧因子。

关键词： ZA22合金 Al O /Al Zr颗粒微观组织细化抗拉强度延伸率

海洋环境用热轧304L不锈钢-A36碳钢复合钢板的腐蚀行为研究

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表面技术 2024年第14期53卷 75-86页

作者：刘叶诚郑志斌龙骏徐志彪郑开宏焦四海殷福星五邑大学轨道交通学院广东江门529000 广东省科学院新材料研究所国家钛及稀有金属粉末冶金工程技术研究中心广东省金属强韧化技术与应用重点实验室广州510650 广东省钢铁基复合材料工程研究中心广州510650 宝山钢铁股份有限公司上海201900

目的探究304L不锈钢和A36碳钢热轧复合钢板中不锈钢覆层、碳钢基体以及不锈钢-碳钢复合界面在海洋大气环境及海水浸没环境中的腐蚀行为与腐蚀机理。方法采用中性盐雾实验和电化学实验模拟了海洋大气环境及海水浸没环境,对304L不锈钢-A3... 详细信息

目的探究304L不锈钢和A36碳钢热轧复合钢板中不锈钢覆层、碳钢基体以及不锈钢-碳钢复合界面在海洋大气环境及海水浸没环境中的腐蚀行为与腐蚀机理。方法采用中性盐雾实验和电化学实验模拟了海洋大气环境及海水浸没环境,对304L不锈钢-A36碳钢热轧复合钢板的腐蚀机理进行了全面评估。利用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散光谱(EDS)表征复合材料界面的微观结构和局部元素分布,使用X射线衍射仪(XRD)表征了腐蚀产物的成分和化合价。结果在复合界面上存在一个明显的元素过渡区域。2种钢复合界面结合平滑,结合质量良好,轧制对2种钢复合界面处的组织无明显影响。当中性盐雾实验进行到96 h时,复合界面的腐蚀速率开始超越碳钢基体的腐蚀速率。实验结束时,复合界面与碳钢基体的腐蚀失重量分别达到582g/m^(2)和468g/m^(2),复合界面在海洋大气环境中的腐蚀速率为碳钢基体的1.24倍。此外,在复合界面碳钢侧的腐蚀产物中观察到富氯层。在电化学实验中,复合界面显示出了比碳钢基体更小的阻抗,这使复合界面在海水浸没环境中的腐蚀速率为碳钢基体的1.13倍。在复合界面处发现电偶腐蚀效应,加速了A36碳钢侧的腐蚀。开路电位的测试结果表明,复合界面的开路电位与耐蚀性较差的碳钢的开路电位接近,不同不锈钢-碳钢面积比复合界面的开路电位变化较小。结论在不同海洋腐蚀环境中,复合界面的腐蚀速率均大于覆层及基体的腐蚀速率,在海洋大气环境中尤为严重,复合界面碳钢部分的小面积暴露将导致材料的耐腐蚀性严重下降,在实际工程使用中应避免复合界面,尤其是复合界面碳钢部分的直接暴露。

关键词：金属复合材料不锈钢碳钢腐蚀海洋环境

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实用M2052合金阻尼行为表征(英文)

金属学报 2003年第11期39卷 1139-1144页

作者：殷福星 Steel Research Center National Institute for Materials Science Tsukuba 305-0047 Japan

名义组分为Mn-20Cu-5Ni-2Fe(原子分数,％)的M2052合金,具有很高的强度和阻尼性能.对该合金在不同条件下的阻尼性能采用多种方法进行了表征.该合金的高阻尼态出现在一个临界温度以下,该温度可以通过改变组分和热处理来调整.合金的室温阻... 详细信息

名义组分为Mn-20Cu-5Ni-2Fe(原子分数,％)的M2052合金,具有很高的强度和阻尼性能.对该合金在不同条件下的阻尼性能采用多种方法进行了表征.该合金的高阻尼态出现在一个临界温度以下,该温度可以通过改变组分和热处理来调整.合金的室温阻尼性能强烈地依赖于频率、应变振幅以及静载荷的大小.

关键词：阻尼合金 Mn-Cu合金应变振幅频率静载荷

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电弧增材制造GH3039组织和性能研究

稀有金属材料与工程 2022年第3期51卷 1141-1144页

作者：方前赵琳张大越陈翠欣田志凌殷福星河北工业大学天津300130 钢铁研究总院北京100081 鞍钢集团北京研究院北京102209

采用基于熔化极气体保护焊的电弧增材制造(GMAW-WAAM)技术制备了GH3039薄壁件。利用光学显微镜(OM)、显微硬度仪和拉伸试验分析了薄壁构件的组织和性能。结果表明,采用GMAW-WAAM制备的GH3039构件组织致密、无气孔或裂纹等缺陷。合金的... 详细信息

采用基于熔化极气体保护焊的电弧增材制造(GMAW-WAAM)技术制备了GH3039薄壁件。利用光学显微镜(OM)、显微硬度仪和拉伸试验分析了薄壁构件的组织和性能。结果表明,采用GMAW-WAAM制备的GH3039构件组织致密、无气孔或裂纹等缺陷。合金的显微组织主要由高度方向生长的粗大柱状晶和层间细小晶粒构成。沉积态合金具有较好的室温和高温性能:室温抗拉强度为519~540 MPa,断后延伸率为35.9%~39.6%;800℃抗拉强度为189 MPa,断后延伸率为35.4%。本研究验证了采用GMAW-WAAM技术制备GH3039部件的可行性。

关键词：镍基合金电弧增材制造力学性能微观组织

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沉淀强化高熵合金研究进展

材料导报 2022年第21期36卷 117-123页

作者：白曦方伟常若斌于浩洋闫皎辉殷福星河北工业大学材料科学与工程学院能源装备材料技术研究院天津市材料层状复合与界面控制技术重点实验室

高熵合金是一类由多种主要元素共同组成的新型金属材料，其具有独特的微观结构和可调性能，在国内外已获得广泛关注。沉淀强化被证明是提高高熵合金屈服强度的一种非常有效的手段，并且沉淀相和基体之间的共格界面对于实现强度和塑性的... 详细信息

高熵合金是一类由多种主要元素共同组成的新型金属材料，其具有独特的微观结构和可调性能，在国内外已获得广泛关注。沉淀强化被证明是提高高熵合金屈服强度的一种非常有效的手段，并且沉淀相和基体之间的共格界面对于实现强度和塑性的良好结合非常重要。合理控制沉淀相的类型、形状、大小和体积分数是提高合金强塑性的关键因素。研究证实，采用不同的轧制、退火和时效等热处理工艺可调控合金的基体微观组织、沉淀相特征。沉淀强化高熵合金虽然表现出优异的拉伸性能和热稳定性，但目前对其疲劳、蠕变和氧化行为及相关机理等尚不清晰。因此，应对材料进行综合评价以促进性能优越的高温器件的合理设计和制造。使用计算模拟的方式对沉淀相的元素分布、电子结构、成键状态等内在特性进行量化研究，对沉淀相的演化过程进行针对性的预测和控制，有助于合理设计合金成分体系。本文综述了沉淀强化高熵合金的相形成、力学性能、热稳定性和计算机建模等方面的研究进展，归纳总结了相关问题，对今后设计沉淀强化高熵合金具有一定的指导意义。

关键词：高熵合金沉淀强化沉淀行为性能计算模拟

Zn层添加AZ31/7075合金复合成形工艺及组织与性能研究

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材料工程 2022年第3期50卷 157-165页

作者：余晖任军超杨鑫郭舒龙余炜冯建航殷福星辛光善河北工业大学材料科学与工程学院天津300401 天津市材料层状复合与界面控制技术重点实验室天津300132 合肥工业大学材料科学与工程学院合肥200039 国立首尔大学材料科学与工程学院韩国首尔08826

通过在异种材料界面添加厚度为100μm的Zn箔,采用预挤压与孔型轧制复合工艺成功制备出AZ31/7075复合材料,并利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)对复合界面进行表征及显微硬度测试,探究Zn过渡层在挤压复合孔型轧制... 详细信息

通过在异种材料界面添加厚度为100μm的Zn箔,采用预挤压与孔型轧制复合工艺成功制备出AZ31/7075复合材料,并利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)对复合界面进行表征及显微硬度测试,探究Zn过渡层在挤压复合孔型轧制过程中对产品的影响。结果表明:7075硬质铝合金芯部可细化AZ31镁合金,引入Zn过渡层可减少或者避免镁铝系金属间化合物生成;挤压及变形温升使Mg-Zn互扩散形成的低熔点共晶相熔化,同时加速元素自固相向液相扩散;然而降温冷却使Mg-Zn扩散层易出现不连续裂缝,但后续孔型轧制可显著改善;Mg-Zn扩散层经变形生成的MgZn_(2)金属间化合物具备较高的显微硬度(161HV),但Mg-Zn扩散层变形后厚度则较薄,结合层整体硬度变化不明显。

关键词：镁铝合金 Zn中间层复合成形微观组织显微硬度

低、中强度脉冲磁场回火对高速钢的组织和性能的影响

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金属学报 1989年第5期25卷 A352-A358页

作者：许伯钧谷南驹阎殿然殷福星河北工学院

用自制的低、中强度脉冲磁场(25—100kA/m)热处理设备对高速钢的回火进行了系统的研究。发现,高速钢在脉冲磁场中回火可显著加速二次硬化过程,促进残余奥氏体转变,使回火时间缩短一半以上。X射线和电镜分析表明:脉冲磁场回火不仅使马氏... 详细信息

用自制的低、中强度脉冲磁场(25—100kA/m)热处理设备对高速钢的回火进行了系统的研究。发现,高速钢在脉冲磁场中回火可显著加速二次硬化过程,促进残余奥氏体转变,使回火时间缩短一半以上。X射线和电镜分析表明:脉冲磁场回火不仅使马氏体中合金碳化物的析出更加均匀弥散,而且使马氏体的正方度明显升高,从而赋于高速钢更高的硬度和红硬性。并经生产实际考核证明,经脉冲磁场回火的高速钢中心钻、丝锥和螺帽孔冲头的服役寿命平均提高40—140%。

关键词：脉冲磁场回火高速钢磁场热处理

淬火冷速对转子30CrMoNiV511钢韧性的影响

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材料研究学报 2013年第3期27卷 331-336页

作者：黄军波何毅霍洁殷福星中国一重能源装备材料科学研究所天津300457

使用热处理风冷炉模拟研究了大型汽轮机转子内外径处的冷却速率对转子材料30CrMoNiV511钢的组织转变及强韧性的影响。结果表明,淬火冷却速率对转子材料的强度影响不明显,而对冲击韧性的影响显著。随着淬火冷却速率从50℃/min逐渐降低至7... 详细信息

使用热处理风冷炉模拟研究了大型汽轮机转子内外径处的冷却速率对转子材料30CrMoNiV511钢的组织转变及强韧性的影响。结果表明,淬火冷却速率对转子材料的强度影响不明显,而对冲击韧性的影响显著。随着淬火冷却速率从50℃/min逐渐降低至7℃/min,淬火组织由下贝氏体逐渐向上贝氏体、粒状贝氏体及其混合组织转变,冲击韧性由66 J急剧降低到16 J;当冷却速率降低到5℃/min以下时,组织中出现先共析铁素体,且上贝氏体铁素体粗大,碳化物分布极不均匀,冲击韧性极差。不同冷却速率转子钢的微观组织及碳化物析出形态和分布是决定其冲击韧性的主要原因之一。

关键词：金属材料 30CrMoNiV511钢淬火冷却速率汽轮机转子冲击韧性