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Mg和稀土CeO2在原位TiC/Al基复合材料中的行为和作用

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Mg和稀土CeO2在原位TiC/Al基复合材料中的行为和作用

作者：刘佑铭武汉科技大学

学位级别：硕士

金属基复合材料在六十年代开始有了较快的发展，成为了复合材料领域的新支，其中，铝基复合材料的发展尤为迅速，因为它具有重量轻、比强度高、剪切强度高、热膨胀系数低、高的弹性模量，良好的热稳定性、导热性能等一系列优点。制备金... 详细信息

金属基复合材料在六十年代开始有了较快的发展，成为了复合材料领域的新支，其中，铝基复合材料的发展尤为迅速，因为它具有重量轻、比强度高、剪切强度高、热膨胀系数低、高的弹性模量，良好的热稳定性、导热性能等一系列优点。制备金属基复合材料的工艺分为粉末冶金法、铸造法(铸造法细分为搅拌铸造法、原位接触反应法、液相浸渗法、共喷射沉积法)、反应机械合金化技术。其中原位复合工艺设备简单，基本上能克服其它工艺中通常出现的一系列问题，如基体与增强体浸润不良，增强体分布不均匀，特别是微小的(亚微米和纳米级)增强体极难进行复合等，作为一种具有突破性的新工艺方法而受到普遍的重视，并广泛开展了研究工作。TiC颗粒具有高硬度、高熔点、高模量等特性，作为增强体对提高复合材料的耐磨性和高温性能有显著的提高，因此TiC颗粒增强铝基复合材料成为金属基复合材料领域的热门课题。但是目前在原位反应时，除了所预计生成的增强体外，仍会生成其它副反应夹杂物(即脆性相AlTi和AlC的生成)，同时对增强体TiC颗粒的体积分数也难以精确控制，因而影响材料质量的稳定性。本文采用在原位复合+铸造法制备TiC／Al基复合材料时以Mg和稀土氧化物CeO作为添加剂，研究稀土和镁对增强相TiC颗粒的形貌，生成量、复合材料的微观结构、机械性能的影响。实验结果表明，TiC颗粒的生成过程是一个热动力学过程。加入适量的Mg(2wt％)可以抑制TiC／Al复合材料中的脆性相AlTi的产生，生成仅含TiC的铝基复合材料;由于活化剂镁在体系中与石墨颗粒周围的氧化物、以及外来的氧反应放热，在熔体中形成微高温区，促进Al-Ti反应，同时，Al-Ti反应也是放热反应，因此体系中的内能急剧增大，促使AlTi分解以及Ti朝C颗粒扩散，缩短反应的孕育时间。同时加镁后生成的TiC颗粒的扩散速率增大，因而增大了TiC颗粒的形核数，使生成的TiC颗粒更加细小弥散，在复合材料中的所占体积分数增大。加入0.5wt％的稀土CeO增大了熔体的表面张力及流动性，从而在反应阶段增大Ti原子朝C颗粒的扩散速率，促使TiC颗粒生成，以及在反应完成后增大TiC颗粒朝熔体中扩散的速率，促使TiC颗粒的形核。稀土CeO净化铝熔体和颗粒的表面，改善了增强体与熔体的浸润性，提高复合材料的综合性能。加入适量添加剂Mg和稀土CeO使原位TiC／Al，TiC／Al-Si复合材料的硬武汉科技人学硕1：论义度、咐磨性、抗拉强度、延伸率得到很大的提高。

关键词：金属基复合材料原位复合+铸造法添加剂扩散速率脆性相形核率浸润性综合性能

直接晶化法制备块状纳米材料的探索──Ⅰ脉冲电流作用下无序金属介质的成核理论

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材料研究学报 1995年第3期9卷 219-222页

作者：秦荣山鄢红春何冠虎周本濂中国科学院金属研究所中国科学院国际材料物理中心

利用经典热力学和连续介质电动力学理论计算了脉冲电流作用下无序介质（包括金属熔体和非晶态金属）的成核率．结果表明：对于无序介质的晶化过程，随脉冲电流密度增加，形核率成指数增大；超短时脉冲有可能使熔体直接冷凝成大块纳米晶... 详细信息

利用经典热力学和连续介质电动力学理论计算了脉冲电流作用下无序介质（包括金属熔体和非晶态金属）的成核率．结果表明：对于无序介质的晶化过程，随脉冲电流密度增加，形核率成指数增大；超短时脉冲有可能使熔体直接冷凝成大块纳米晶材料，并能限制已经形成的纳米晶粒的长大．

关键词：直接晶化法块状纳米材料脉冲电流形核率

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脉冲电流处理过程中的相变和再结晶细化晶粒(英文)

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中国有色金属学会会刊：英文版 2011年第S2期21卷 353-357页

作者：宋辉王忠金哈尔滨工业大学航天学院力学博士后科研流动站哈尔滨150001 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

在室温下对铸态TiAl合金和冷轧TA15合金进行高密度脉冲电流处理。应用光学金相显微镜和透射电子显微镜研究脉冲电流处理前、后试样的显微组织。实验结果表明:通过脉冲电流处理可以细化铸态TiAl基合金的晶粒,从约1000μm的原始粗大层片组... 详细信息

在室温下对铸态TiAl合金和冷轧TA15合金进行高密度脉冲电流处理。应用光学金相显微镜和透射电子显微镜研究脉冲电流处理前、后试样的显微组织。实验结果表明:通过脉冲电流处理可以细化铸态TiAl基合金的晶粒,从约1000μm的原始粗大层片组织,经脉冲电流处理后可以得到尺寸为3050μm细小、均匀的晶粒。对于冷轧TA15合金,脉冲电流处理后发生了完全的再结晶,晶粒组织由原始的α板条晶粒转变为细小的α等轴晶粒。研究结果表明,脉冲电流处理是一种有效的细化晶粒方法;由于不需要热机处理所要求的挤压等变形工序和高温加热、真空保护等条件,简化了工艺过程。

关键词：脉冲电流处理晶粒细化形核率 TiAl合金 TA15钛合金

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第六讲热激活长大理论(二)——界面控制长大和胞状长大

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上海钢研 1983年第1期 55-63页

作者：陶正兴

上讲我们讨论了扩散控制的热激活长大过程,本讲接着讲界面控制的长大和层片状双相组织的长大(胞状长大)。 1.界面控制的长大相界面向垂直于自身的方向的迁移,有两种可能的方式。一种迁移方式是通过界面一侧的原子跨过界面附加到生长的... 详细信息

上讲我们讨论了扩散控制的热激活长大过程,本讲接着讲界面控制的长大和层片状双相组织的长大(胞状长大)。 1.界面控制的长大相界面向垂直于自身的方向的迁移,有两种可能的方式。一种迁移方式是通过界面一侧的原子跨过界面附加到生长的一侧进行的,这个过程可以同时地、独立地在界面的所有位置上发生,这意味着界面上各点将连续地长大,因此称为新相的连续长大。但我们已经作过初步分析,在某些情况下,这种

关键词：长大速度形核率溶质原子驱动力胞状界面控制热激活

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硫代硫酸钠模拟制备大型复合铸锭工艺研究

铸造技术 2018年第1期39卷 25-30页

作者：张磊井玉安罗德维代自莹宋华沙明红辽宁科技大学材料与冶金学院辽宁鞍山114051

在锭模中预置轧制或锻造过的芯材,依靠低温芯材吸收金属熔体凝固过程中释放的部分热量,可以显著提高金属熔体的凝固速度和形核率,从而改善铸锭内部组织,尤其针对大型钢锭,效果更加显著。以硫代硫酸钠熔体为凝固介质,以固体硫代硫酸钠圆... 详细信息

在锭模中预置轧制或锻造过的芯材,依靠低温芯材吸收金属熔体凝固过程中释放的部分热量,可以显著提高金属熔体的凝固速度和形核率,从而改善铸锭内部组织,尤其针对大型钢锭,效果更加显著。以硫代硫酸钠熔体为凝固介质,以固体硫代硫酸钠圆棒为芯材,进行了复合浇铸试验。结果表明,在熔体中加入固体芯棒显著提高熔体的凝固速率,凝固时间为30 min时,加芯棒时凝固速率为6.8 g/min,未加芯棒时凝固速率为4.6 g/min。凝固时间达到53 min时,凝固速率基本相等,加芯棒铸锭的凝固百分数达到62%,未加芯棒铸锭的凝固百分数只有37%。另外,加入芯棒后,铸锭心部平均晶粒尺寸由5.33 mm细化到2.66 mm,铸锭心部质量明显提高,铸锭缩孔体积减小5.4%。

关键词：复合铸锭凝固硫代硫酸钠模拟形核率

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环境做功对金属凝固过程形核的影响

材料科学与工艺 1985年第4期 46-54页

作者：郭俊清李庆春哈尔滨工业大学

等温等压条件下,环境对体系所做的功大于或等于体系自由能的升高时,体系中的过程可以进行。环境对凝固体系做功可减小晶核的临界半径。功的方式、大小不同,对临界晶核半径的影响不同。凝固的形核率随功值的增加而增大,其对功值的变化率... 详细信息

等温等压条件下,环境对体系所做的功大于或等于体系自由能的升高时,体系中的过程可以进行。环境对凝固体系做功可减小晶核的临界半径。功的方式、大小不同,对临界晶核半径的影响不同。凝固的形核率随功值的增加而增大,其对功值的变化率随功值的增加而变小。环境对凝固体系做功,能细化晶粒,改变凝固组织。

关键词：形核率临界半径形核做功金属凝固临界晶核

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原始组织对钢加热转变的影响

大连交通大学学报 1983年第Z1期 21-36页

作者：戚正凤刘世程大连铁道学院金属材料及热处理教研室

用光镜及电镜研究了原始组织对30CrMnSi加热等温转变过程的影响。结果得出: 退火状态以及淬火並长时间高温回火,α已充分再结晶状态加热时仅形成颗粒状奥氏体γ;γ;的核沿珠光体团界、珠光体与铁素体界面以及再结晶后的α晶界形成,然后... 详细信息

用光镜及电镜研究了原始组织对30CrMnSi加热等温转变过程的影响。结果得出: 退火状态以及淬火並长时间高温回火,α已充分再结晶状态加热时仅形成颗粒状奥氏体γ;γ;的核沿珠光体团界、珠光体与铁素体界面以及再结晶后的α晶界形成,然后长成γ;在特殊情况下,也有可能长成羽毛状奥氏体。长大过程除受碳在奥氏体中的扩散所控制外,也可能受碳在铁素体中的扩散所控制。淬火状态加热时,可以形成针状奥氏体γ;及颗粒状奥氏体γ;过热度不大时,以形成γ;主,仅沿原奥氏体晶界出现细小γ;过热度大时,可全部形成γ;。,且形核率高,所得组织较细,较退火状态加热所得更细。淬火后的回火能显著降低γ;与γ;。的形成速度,尤以γ;为甚。回火温度愈高,时间愈长,降低愈多。经较长时间高温回火后,γ;的形成可被充分抑制,仅形成γ;。如高温回火时间足够长,α已发生再结晶,针状特征已消失,则不再形成γ;,只能形成γ;。γ;的形成有孕育期,且随过热度增加而减小,形成速度则随过热度增加而增加。γ;的核沿板条界在有碳化物处形成。对γ;与γ;的形成机构进行了讨论,认为二者都是扩散形核,扩散长大。只是因为形核位置不同,长大条件不同,故长成不同形态的奥氏体。

关键词：残余奥氏体渗碳体原始组织等温转变恒温转变奥氏体晶界金相相组成珠光体板条马氏体非平衡组织大角晶界固溶体铁素体加热转变形核率

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对金属铸坯晶区组织形成原理的初步探讨

工业工程 1983年第1期 20-29页

作者：梁雅各

本文提出除温坡大小之外,金属铸坯结晶前沿处液体的过冷大小也是影响晶区组织的另一基本因素。按此新观点,将大致在形核临界过冷度附近及以内范围定作小过冷,认为它利于形成柱晶;将明显超出该临界值范围则定为大过冷,认为它利于形成等... 详细信息

本文提出除温坡大小之外,金属铸坯结晶前沿处液体的过冷大小也是影响晶区组织的另一基本因素。按此新观点,将大致在形核临界过冷度附近及以内范围定作小过冷,认为它利于形成柱晶;将明显超出该临界值范围则定为大过冷,认为它利于形成等轴晶。从而将温坡及过冷的综合影响纳入理论系统的基础上,对金属铸坯晶区组织形成的基本原理作出初步修订,并将修订后的原理用于实例分析及讨论。

关键词：既定条件柱晶铸坯液态金属等轴晶柱状晶过冷度晶体成长形核率晶核临界值

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低碳钢中微空洞的形核与长大的观测

金属学报 1983年第1期 70-75页

作者：张以增华中工学院

对三种不同热处理(正火、退火、球化)的低碳钢中微空洞的形成进行了一些观测。在观测和计算的基础上,对微空洞的形核率和长大率与塑性应变的关系进行了分析和讨论。

关键词：微空洞塑性应变长大率球化塑性变形形核率碳素钢低碳钢