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再结晶及低温时效对Fe-6.5wt%Si薄板磁性能的影响

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功能材料 2013年第17期44卷 2537-2540,2545页

作者：蒋虽合毛卫民杨平叶丰北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

观察了高硅钢温轧板再结晶及低温时效过程中轧向和横向磁性能的差异及变化,通过取向分布函数、光学显微及X射线慢速扫描分析了织构、晶粒尺寸以及有序相的析出对铁损及不同磁场下磁感应强度的影响。结果表明,高硅钢虽然具有低的磁晶各... 详细信息

观察了高硅钢温轧板再结晶及低温时效过程中轧向和横向磁性能的差异及变化,通过取向分布函数、光学显微及X射线慢速扫描分析了织构、晶粒尺寸以及有序相的析出对铁损及不同磁场下磁感应强度的影响。结果表明,高硅钢虽然具有低的磁晶各向异性,织构仍是决定磁感值的关键因素,优化织构还可降低铁损。D03有序相的析出可降低饱和磁致伸缩系数,有益于降低低频铁损值,但其作用相比晶粒尺寸较小。退火后慢冷过程中依次发生B2及D03有序化,磁感B50的降低应是慢冷导致B2有序化及其有序度升高所致。等温时效过程以D03有序化为主,由于D03相在B2相中析出,时效过程中磁感没有变化。

关键词：高硅钢织构有序相磁性能

激光冲击下CoCrFeMnNi高熵合金微观塑性变形的分子动力学模拟

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力学学报 2021年第12期53卷 3331-3340页

作者：杜欣熊启林周留成阚前华蒋虽合张旭西南交通大学力学与工程学院成都610031 华中科技大学航空航天学院武汉430074 空军工程大学等离子体动力学重点实验室西安710038 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

激光冲击强化技术可以有效地提高材料的疲劳寿命,被广泛应用于航空航天领域.CoCrFeMnNi高熵合金作为一种经典的高熵合金体系,研究其激光冲击强化后的微观组织变化以及冲击动态响应对该材料未来在航空航天领域中的应用具有重要意义.采用... 详细信息

激光冲击强化技术可以有效地提高材料的疲劳寿命,被广泛应用于航空航天领域.CoCrFeMnNi高熵合金作为一种经典的高熵合金体系,研究其激光冲击强化后的微观组织变化以及冲击动态响应对该材料未来在航空航天领域中的应用具有重要意义.采用分子动力学方法,对CoCrFeMnNi高熵合金进行了冲击模拟,发现冲击时弹、塑性双波分离现象以及微结构演化具有明显的取向相关性.沿[100]方向进行冲击时未出现双波分离结构,并且塑性变形过程中会产生中间相;而沿[110]与[111]方向冲击时产生了双波分离结构,并且受冲击区域存在大量的层错以及无序结构,高位错密度是产生无序结构的重要原因.双波分离现象与可开动滑移系个数有关,而沿不同取向冲击时的Hugoniot弹性极限和发生塑性变形的临界冲击速度与其可开动滑移系的Schmid因子大小有关.此外,冲击诱导了梯度位错结构的产生,位错密度沿冲击深度先增加后减小,在沿原子密排方向冲击时产生了更高的位错密度.冲击之后在模型两侧存在残余压应力,芯部为残余拉应力,残余应力的大小具有明显的取向相关性.最后,与具有相同尺寸及取向的纯Ni进行对比,发现CoCrFeMnNi高熵合金在冲击过程中由于晶格畸变效应产生了较纯Ni更多的无序结构.

关键词：激光冲击高熵合金弹塑性双波分离取向相关性残余应力位错密度分子动力学

Al和Cr协同作用提高核用高强钢耐水蒸气氧化性能

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金属学报 2024年第3期60卷 357-366页

作者：彭祥阳张乐李聪聪侯硕刘迪周建明路广遥蒋虽合中广核研究院有限公司设备研究所深圳518000 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

前期研发的Fe-Ni-Al基超高强度马氏体时效钢表现出了良好的力学和抗辐照性能,然而典型Cr_(2)O_(3)氧化保护膜的耐热钢在轻水反应堆高温高压含水蒸气的服役环境中极易失效,亟待研发兼具抗高温水蒸气氧化、优异力学和抗辐照性能的先进材... 详细信息

前期研发的Fe-Ni-Al基超高强度马氏体时效钢表现出了良好的力学和抗辐照性能,然而典型Cr_(2)O_(3)氧化保护膜的耐热钢在轻水反应堆高温高压含水蒸气的服役环境中极易失效,亟待研发兼具抗高温水蒸气氧化、优异力学和抗辐照性能的先进材料。本工作在前期研发的Fe-Ni-Al系超高强度马氏体时效钢基础上添加不同含量的Cr元素,在保持新型马氏体钢优异力学性能的同时,对其在干燥空气和含水蒸气环境中的氧化性能进行研究。采用非自耗真空电弧炉制备合金铸锭,并对时效处理后的高强钢进行600℃干燥空气和潮湿空气2种环境中的抗氧化性能测试,对氧化后样品的表面和截面形貌进行微观组织表征。结果表明,添加9%Cr后的Fe-13Ni-2.3Al高强钢在600℃空气+10%水蒸气的气氛中氧化100 h的平均单位面积增重仅为0.1 mg/cm^(2),是添加5%Cr的Fe-13Ni-2.3Al高强钢和Fe-18Ni-3Al马氏体时效钢的1/50。对氧化后高强钢微观组织表征分析表明,在Al和Cr元素协同作用下,Fe-13Ni-9Cr-2.3Al高强钢在600℃空气+10%水蒸气条件下表面自发形成了富Fe、Cr、Al的复合氧化膜,提高了抗高温水蒸气氧化性能,其中Cr通过第三组元效应降低氧化物膜-基体界面氧分压,从而促进在高温水蒸气条件下在基体表面形成致密连续的富Al氧化膜。

关键词：超高强度钢水蒸气氧化氧化膜第三组元效应协同效应

Fe-Ni-Al超高强度双相钢的复合析出行为和强化机制

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钢铁研究学报 2023年第7期35卷 873-880页

作者：肖月华彭博范爱琴蒋虽合王先珍文山学院冶金与材料学院云南文山663099 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 钢铁研究总院有限公司科技信息与战略研究所北京100081 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

协同利用残余奥氏体、高密度共格NiAl和半共格(Mo, Cr)_(2)C析出相,设计了Fe-Ni-Al-Cr-Mo-Mn-C新型无Co超高强度双相钢,屈服强度和抗拉强度分别达到1 730和2 105 MPa,断后伸长率为12.1%,其中均匀伸长率达到7.3%,明显优于传统马氏体时效... 详细信息

协同利用残余奥氏体、高密度共格NiAl和半共格(Mo, Cr)_(2)C析出相,设计了Fe-Ni-Al-Cr-Mo-Mn-C新型无Co超高强度双相钢,屈服强度和抗拉强度分别达到1 730和2 105 MPa,断后伸长率为12.1%,其中均匀伸长率达到7.3%,明显优于传统马氏体时效钢。通过透射电镜和电子背散射衍射等表征技术发现,钢中含有体积分数近12%的残余奥氏体,主要以1~2μm的颗粒形态分布于原奥氏体晶界和板条界等位置,这种非连续的奥氏体颗粒在不明显降低材料强度的同时极大提升了应变硬化和均匀伸长率。而马氏体基体中在无Co条件下通过两相协同作用避免了生成脆性渗碳体,并形成了等效半径均为1.5 nm左右的超高密度的共格NiAl和半共格M_(2)C析出相,显著提升了材料强塑性。结果表明,通过协同调控软硬相分布和协同析出行为可开发新型低成本无Co高性能超高强度钢。

关键词：超高强度钢协同析出加工硬化均匀伸长率强塑性

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粉末冶金在高熵材料中的应用

工程科学学报 2019年第12期41卷 1501-1511页

作者：何春静刘雄军张盼王辉吴渊蒋虽合吕昭平北京科技大学新金属材料国家重点实验室

高熵材料是近年来出现的一种新型材料,具有高强度、高硬度、良好耐腐蚀和优异的高温组织稳定性等性能,在航空航天、高温以及先进核能等领域展现了广阔的应用前景,引起国际材料领域的广泛关注,相关研究也取得了很大进展.粉末冶金作为一... 详细信息

高熵材料是近年来出现的一种新型材料,具有高强度、高硬度、良好耐腐蚀和优异的高温组织稳定性等性能,在航空航天、高温以及先进核能等领域展现了广阔的应用前景,引起国际材料领域的广泛关注,相关研究也取得了很大进展.粉末冶金作为一种高性能金属基和陶瓷复合材料的先进制备技术,可以获得纳米晶和过饱和固溶体等亚稳材料,同时也可用于传统熔炼法较难制备的具有特殊结构和性能的材料,近些年来,粉末冶金技术在高熵材料制备中得到广泛应用.本文从高熵材料的应用理论出发,针对目前高熵材料粉体制备方法、块体成型以及粉末冶金制备的典型高熵材料三个方面予以综述,着重阐述了高熵材料的力学性能和其变形行为特点,同时展望了高熵材料的未来发展趋势.

关键词：高熵材料粉末冶金制备成型应用

新型含铝奥氏体不锈钢在含硫化氢环境中的腐蚀行为

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钢铁研究学报 2023年第6期35卷 720-729页

作者：肖月华李聪聪王先珍蒋虽合王辉文山学院冶金与材料学院云南文山663099 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

奥氏体不锈钢由于具有优异的抗氯化物点蚀和应力腐蚀性能,成为油气田环境中最常用的结构材料之一。然而,关于奥氏体不锈钢在Cl--H_(2)S共同存在的腐蚀环境下的腐蚀行为的相关研究还不充分,特别是有关Al、Mo等合金化元素对钝化保护膜的... 详细信息

奥氏体不锈钢由于具有优异的抗氯化物点蚀和应力腐蚀性能,成为油气田环境中最常用的结构材料之一。然而,关于奥氏体不锈钢在Cl--H_(2)S共同存在的腐蚀环境下的腐蚀行为的相关研究还不充分,特别是有关Al、Mo等合金化元素对钝化保护膜的形成行为及耐蚀性能的影响规律尚不清楚。因此,结合奥氏体不锈钢在复杂油气田环境下的应用前景,研究选用创新设计的新型含铝奥氏体不锈钢,通过电化学方法对其在Cl--H_(2)S耦合环境条件下的的耐腐蚀性能展开全面评估,采用XPS、SEM、TEM等显微分析手段观察其腐蚀行为,揭示其耐腐蚀机制和耦合腐蚀介质作用规律。结果表明,新型含铝奥氏体不锈钢尽管在复杂腐蚀条件下未能形成富Al的钝化保护膜层,但由于适量Mo的加入,明显提高了抗点蚀性能,因此具有良好的耐H_(2)S腐蚀性能。

关键词：新型含铝奥氏体不锈钢硫化氢电化学腐蚀点蚀钝化膜

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纳米晶合金热稳定性的熵调控设计

金属学报 2021年第4期57卷 403-412页

作者：王一涵原园喻嘉彬吴宏辉吴渊蒋虽合刘雄军王辉吕昭平北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

具有纳米尺度晶粒的纳米晶合金由于具有高强度和高硬度而成为材料领域的关注热点,然而,由于晶界占比高,纳米晶合金的热稳定性差,严重制约了在高温甚至室温下的应用。近年来,纳米晶高熵合金由于显著的高熵效应而展现出特殊性能,这一效应... 详细信息

具有纳米尺度晶粒的纳米晶合金由于具有高强度和高硬度而成为材料领域的关注热点,然而,由于晶界占比高,纳米晶合金的热稳定性差,严重制约了在高温甚至室温下的应用。近年来,纳米晶高熵合金由于显著的高熵效应而展现出特殊性能,这一效应同时能在一定程度上缓解纳米晶在较高温度下的低热稳定性问题。本文通过对纳米晶合金常用的热稳定策略和相关研究进展的分析与归纳,探讨从熵调控的角度利用多组元的高熵效应设计的具有高热稳定性的纳米晶高熵合金的稳定机理和力学性能。已有研究结果表明,纳米晶高熵合金有望拓宽纳米晶合金的领域,同时可为突破纳米晶合金低热稳定性瓶颈提供新的思路。

关键词：高熵合金纳米晶合金热稳定性高熵效应

Fe-6.5Si合金D0_3有序化及对磁性能的影响

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物理测试 2014年第3期32卷 14-19页

作者：蒋虽合毛卫民杨平叶丰北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

用X射线直接比较法表征Fe-6.5%Si合金D03有序化,衍射强度受织构及三相多数衍射峰重叠影响而造成困难。选择D03{111}特征峰与三相重叠峰D03{444}、A2B2{222}比较,由于衍射面均为晶体学{111}晶面,结合有序化转变的特征可知该方法可避免织... 详细信息

用X射线直接比较法表征Fe-6.5%Si合金D03有序化,衍射强度受织构及三相多数衍射峰重叠影响而造成困难。选择D03{111}特征峰与三相重叠峰D03{444}、A2B2{222}比较,由于衍射面均为晶体学{111}晶面,结合有序化转变的特征可知该方法可避免织构的影响,两峰强度的比值实为D03相体积分数与表示其次近邻有序化程度参数的乘积。用方法表征了Fe-6.5%Si合金(温轧板A2相区退火后空冷)500℃时效过程中的D03有序化。结果表明,空冷首先使其转变为亚稳定的D03相,时效前期以B2相析出为主,后期两相分离及D03相有序化程度升高。分析认为该合金相的含量、有序化程度及分布形态均影响其磁性能。

关键词： Fe-6 5%Si D03有序化 X射线磁性能

高密度纳米共格析出强化的新一代超高强钢研究

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前沿科学 2018年第1期12卷 45-50页

作者：王辉蒋虽合吴渊刘雄军吕昭平北京科技大学新金属材料国家重点实验室

以超高强钢为代表的高性能钢铁材料在国民经济和国家安全等重大关键领域有着极为迫切的需求,现有的超高强度钢主要是基于析出半共格金属间化合物及碳化物来实现超高的强度。但是这种由弹性畸变场和位错交互作用决定的强化设计超高强钢... 详细信息

以超高强钢为代表的高性能钢铁材料在国民经济和国家安全等重大关键领域有着极为迫切的需求,现有的超高强度钢主要是基于析出半共格金属间化合物及碳化物来实现超高的强度。但是这种由弹性畸变场和位错交互作用决定的强化设计超高强钢不但需要大量添加昂贵合金元素,而且熔炼条件苛刻,热处理工艺复杂,因此价格不菲,服役安全性和可靠性也亟待提高。这些都极大限制了超高强钢的应用和发展。通过创新合金设计理念,通过实现高密度有序Ni(Al,Fe)纳米颗粒强化等多种强化机制,新一代超高强钢的研究取得了突破。新一代超高强钢的抗拉强度不低于2.2GPa,拉伸塑性不低于8%,最大限度地减小了析出相的点阵错配度,并引入"有序效应"作为主要的强化机制,一方面显著降低析出相的形核势垒,促进高密度和良好热稳定性的析出相均匀弥散分布,同时有效缓解增强颗粒周边微观弹性畸变,改善材料宏观均匀塑性变形能力,另一方面增强相可以有效阻碍位错切过,从而获得优异综合性能的新型马氏体时效钢。新型超强韧马氏体时效钢采用铝元素代替传统的昂贵合金元素,可添加传统认为对马氏体时效钢有害的碳元素进一步强化,从而实现了高端钢铁材料的制备工艺简化和低成本的目标,有力地推动该类材料的实际工程应用。该工作的合金设计思路同时为其他超高强度材料的发展打开了新的研究思路。

关键词：超高强钢共格析出高密度错配度