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相场法研究Fe-cu-Mn-Al合金富cu相析出机制

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物理学报 2021年第8期70卷 270-276页

作者：郭震赵宇宏孙远洋赵宝军田晓林侯华中北大学材料科学与工程学院太原030051

基于Ginzburg-Landau理论采用连续相场法模拟了Fe-15%cu-3%Mn-x Al(质量分数x=1%, 3%, 5%)合金在873 K等温时效时纳米富cu析出相沉淀机制及Al含量对富cu相析出的阻碍效应.通过计算成分场变量和结构序参数,研究了富cu析出相的形貌、颗粒... 详细信息

基于Ginzburg-Landau理论采用连续相场法模拟了Fe-15%cu-3%Mn-x Al(质量分数x=1%, 3%, 5%)合金在873 K等温时效时纳米富cu析出相沉淀机制及Al含量对富cu相析出的阻碍效应.通过计算成分场变量和结构序参数,研究了富cu析出相的形貌、颗粒密度、平均颗粒半径、生长和粗化动力学.研究结果表明:在时效早期阶段,纳米富cu相通过失稳分解机制析出,由于原子扩散速率存在差异,从而形成以富cu相为核心的核壳结构.随着时效时间延长,富cu相析出物结构由体心立方转变为面心立方.其中Al和Mn原子在富cu核外偏析形成Al/Mn簇,可以将其视为阻碍富cu析出相形成的缓冲层;在沉淀过程中,随着Al含量的增大, Al/Mn金属间相促进了缓冲层的生长,阻碍富cu析出相的生长和粗化.

关键词：相场法 Fe-cu合金富cu析出相沉淀动力学

含3%cu低碳马氏体不锈钢0Cr13Ni4Mo的显微组织及耐腐蚀性能

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金属学报 2023年

作者：杨彬彬宋元元郝龙姜海昌戎利建中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室太原科技大学材料科学与工程学院

采用SEM、XRD、TEM、APT以及电化学测试等手段研究了添加3%cu (3cu)对低碳马氏体不锈钢0Cr13Ni4Mo显微组织及耐腐蚀性能的影响,并与不含cu不锈钢进行了对比分析。结果表明,经过1050℃固溶处理后,cu均匀地分布在板条马氏体基体上;400℃... 详细信息

采用SEM、XRD、TEM、APT以及电化学测试等手段研究了添加3%cu (3cu)对低碳马氏体不锈钢0Cr13Ni4Mo显微组织及耐腐蚀性能的影响,并与不含cu不锈钢进行了对比分析。结果表明,经过1050℃固溶处理后,cu均匀地分布在板条马氏体基体上;400℃回火后,cu形成了极小的纳米团簇,其中偏聚了大量的Fe原子等;500℃回火后,cu纳米团簇长大为尺寸为5～10 nm的富cu析出相,核心处主要偏聚cu原子,且与基体处于共格关系,而碳化物则由富Fe的纳米团簇生长成富Cr的析出相。3cu低碳马氏体不锈钢经过500℃回火后表现出优异的耐腐蚀性能,这是因为富cu析出相长大过程中伴随着向周边基体排出Cr原子,减少了由富Cr碳化物造成的贫Cr区,从而降低了3cu低碳马氏体不锈钢的腐蚀敏感性。

关键词： 0Cr13Ni4Mo 富cu析出相耐腐蚀性能原子探针层析技术

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cu对高强高效无取向电工钢力学性能的影响

金属功能材料 2023年第4期30卷 49-58页

作者：裴英豪王永强李娜丁西安夏雪兰马鞍山钢铁股份有限公司技术中心安徽马鞍山243000 安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243032 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032

如何在保证磁性能的前提下获得高强度是驱动电机用高性能无取向电工钢研发需要解决的关键问题之一。利用cu的析出强化是一种理想的手段,但是目前cu对无取向电工钢的力学性能的影响研究尚不系统深入。设计并制备了含cu高强高效无取向电工... 详细信息

如何在保证磁性能的前提下获得高强度是驱动电机用高性能无取向电工钢研发需要解决的关键问题之一。利用cu的析出强化是一种理想的手段,但是目前cu对无取向电工钢的力学性能的影响研究尚不系统深入。设计并制备了含cu高强高效无取向电工钢,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、万能电子拉伸试验机等系统地研究了cu对新型高强度高效率无取向电工钢力学性能的影响。结果表明,随着cu含量的增加,实验钢热轧板、常化板和退火板样品的屈服强度和抗拉强度均增加,而伸长率整体上呈逐渐下降趋势。cu在样品中主要以纳米尺寸富cu析出相的形式析出,一方面阻碍位错运动,发挥沉淀强化的作用;同时对磁性能的不利影响较小。cu含量越高,富cu析出相数量越多,强化效果越显著。适量的cu(质量分数为1.24%)不仅使实验钢强度明显提升而且还可保持一定的塑性。

关键词：高强高效无取向电工钢铜力学性能富cu析出相

利用APT研究铁素体时效钢中富cu相和碳化物的偏析行为

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热加工工艺 2019年第6期48卷 211-214页

作者：朱士娟王伟李娜上海工程技术大学材料工程学院上海201620

铁素体时效钢样品经过880℃水淬、660℃调质处理,然后400℃时效4000 h后,利用三维原子探针层析技术(APT)研究了时效钢中晶界和基体中富cu析出相和碳化物的偏析行为。结果表明:分析区域中Mn、Ni、Mo、C和cu元素更容易在晶界处偏聚,形成... 详细信息

铁素体时效钢样品经过880℃水淬、660℃调质处理,然后400℃时效4000 h后,利用三维原子探针层析技术(APT)研究了时效钢中晶界和基体中富cu析出相和碳化物的偏析行为。结果表明:分析区域中Mn、Ni、Mo、C和cu元素更容易在晶界处偏聚,形成富cu团簇和碳化物,晶界处的纳米富cu相为短棒状,其尺寸大小约为6 nm,团簇中的cu原子含量为40at%。基体中的纳米团簇近似为球状,其尺寸和团簇中的cu原子的数量密度都比晶界处小。在晶界处析出的富cu团簇在碳化物之间,形成一种"夹层结构"。此外,富cu团簇内部有Mn和Ni原子的偏聚,促进富cu相的析出。

关键词：铁素体时效钢三维原子探针富cu析出相碳化物晶界

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低合金铁素体钢中富cu析出相结构演化研究

低合金铁素体钢中富Cu析出相结构演化研究

作者：陈柏林上海工程技术大学

学位级别：硕士

提高了cu含量并且改变了合金元素Ni和Mn含量的低合金铁素体钢在880℃下保温0.5h后水淬,然后再在660℃下保温10h后空冷,即调质处理。随后在370℃和400℃进行不同时间的时效处理。采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)... 详细信息

提高了cu含量并且改变了合金元素Ni和Mn含量的低合金铁素体钢在880℃下保温0.5h后水淬,然后再在660℃下保温10h后空冷,即调质处理。随后在370℃和400℃进行不同时间的时效处理。采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、能谱分析(EDS)和三维原子探针(APT)研究了富cu相的析出过程,分析了富cu析出相结构演化过程以及合金和杂质元素在界面或位错处的偏聚特征。得到的主要结果有:(1)低合金铁素体钢在370℃时效3000h后,当富cu原子团簇尺寸长大到2nm左右时,富cu原子团簇周围并没有出现Ni和Mn原子的偏聚。而当富cu原子团簇尺寸长大到5nm后,开始出现了Ni和Mn原子的偏聚,并且偏聚一般发生在富cu原子团簇周围。(2)低合金铁素体钢在400℃时效4000h后,有大量的富cu原子团簇形成,其主要在晶界处形成,表明晶界处有利于富cu原子团簇的形成,并且C,Mo,Mn,Ni,P原子在晶界处都有不同程度的偏聚;低合金铁素体钢在370℃时效4000h后,在Mo2C和铁素体相界面处有大量的富cu原子团簇析出,此时cu原子沿相界面的扩散速率较快,表明富cu原子团簇在相界面处优先形成。因此Mo2C的析出会促进富cu原子团簇的析出。(3)低合金铁素体钢在370℃时效3000h中,富cu相首先与基体共格,在相变过程中会出现单斜9R与正交9R共存结构,然后在转变为3R结构,最终转变为与体积失去共格关系的fcc结构;低合金铁素体钢在370℃时效3000h后,发现每2层富cu原子密排面中间间隔着一层富Fe原子密排面;我们提出了9R到3R结构相转变的模型。在剪切力平行于9R/3R界面时,9R/3R界面会逐步向上移动,从而增加了3R堆垛区域的宽度,肖克莱不全位错或剪切使密排面的堆垛次序从ABC/BCA/CAB...改变到ABC/ABC/ABC...,最终使9R结构向3R结构转变。

关键词：低合金铁素体钢富cu析出相高分辨透射电子显微镜三维原子探针