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多道次压缩变形对AZ80镁合金微观组织演化的影响

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金属学报 2024年第3期60卷 311-322页

作者：李振亮张欣磊田董扩内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010

镁合金具有密排六方结构,可动滑移系少导致其室温塑性差,而热加工对调控镁合金塑性有重要作用。本工作对AZ80镁合金分别进行恒温、阶梯降温多道次压缩变形,利用电子背散射衍射(EBSD)技术观察分析了不同变形程度、不同变形路径下AZ80镁... 详细信息

镁合金具有密排六方结构,可动滑移系少导致其室温塑性差,而热加工对调控镁合金塑性有重要作用。本工作对AZ80镁合金分别进行恒温、阶梯降温多道次压缩变形,利用电子背散射衍射(EBSD)技术观察分析了不同变形程度、不同变形路径下AZ80镁合金的微观组织,研究了AZ80镁合金热压缩变形过程中晶界、位错密度、Schmid因子和极图演化规律。结果表明:晶粒尺寸、孪晶、织构综合作用对AZ80镁合金塑性调控的影响优于单一动态再结晶对其塑性调控的影响,恒温三次变形(ε=0.6)(3P)有利于发生动态再结晶,而阶梯降温三次变形(ε=0.6)(3P)更有利于塑性变形。晶粒取向差减小、小角度晶界(LAGBs)数量增多、几何必需位错(GND)密度增加3者共同作用产生更多86°{1012}拉伸孪晶是影响阶梯降温三次变形塑性调控的重要因素。

关键词： AZ80 晶界取向差几何必需位错密度塑性调控

贝氏体钢时效处理富Cu团簇析出特点及其第一性原理计算

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材料导报 2024年第14期38卷 232-238页

作者：杨劼任慧平王海燕高雪云刘宗昌内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

研究低碳贝氏体钢(15Cr12CuSiMoMn)时效处理过程中富Cu团簇的析出演变特点,并基于第一性原理计算,采用特殊准随机结构(Special quasirandom structures,SQS)、Solid-State Nudged Elastic Band(SSNEB)方法构建Fe-Cu二元体系的无序固溶体结构模型,模拟计算相变能量路径,分析并表征析出相析出演变规律与模拟计算之间的相互联系。结果表明,实验钢在指定温度(500℃)进行时效热处理,时效处理各阶段实验钢中弥散析出约2.6~53 nm的富Cu团簇,以共格、非共格状态存在于基体中,经模拟计算,BCC-Cu向9R-Cu转变过程中需在开始阶段克服8.9 meV的能垒,之后从9R-Cu向孪晶FCC-Cu+9R-Cu结构转变过程中需要克服4.9 meV的能垒,非稳态BCC富Cu团簇与稳定态的FCC Cu之间具有0.14 eV/atom的形成能差,当Cu含量超过21.6%(原子分数)后,富Cu团簇从BCC结构不断向稳定的纯FCC-Cu结构演变。从能量角度分析了富Cu团簇析出倾向,解释了富Cu团簇的析出惯序,有利于优化贝氏体组织,为含Cu贝氏体沉淀钢的深入研究及相关领域的开发拓展提供理论参考依据。

关键词： 15Cr12CuSiMoMn钢富Cu团簇时效处理结构转变

低碳贝氏体钢等温淬火变体选择与特殊晶面定量化表征

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材料导报 2024年第9期38卷 212-219页

作者：杨劼任慧平王海燕高雪云刘宗昌内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

为分析低碳贝氏体钢(15Cr12CuSiMoMn)的变体选择与特殊晶面取向差分布对其力学性能的影响,以及变体选择与晶面取向差之间的相互联系,对实验钢充分奥氏体化后在指定温度进行等温淬火热处理,随后分析并表征等温转变过程中变体选择的演变... 详细信息

为分析低碳贝氏体钢(15Cr12CuSiMoMn)的变体选择与特殊晶面取向差分布对其力学性能的影响,以及变体选择与晶面取向差之间的相互联系,对实验钢充分奥氏体化后在指定温度进行等温淬火热处理,随后分析并表征等温转变过程中变体选择的演变规律与特殊晶体学面取向差分布规律。结果表明,实验钢所得{100}极图与{100}标准极图吻合,贝氏体变体与母相奥氏体的位向关系符合K-S关系,随着等温淬火温度的升高,贝氏体相变速率加快,变体选择能力降低,同时大角度晶界HAGBs(45~65°)、小角度晶界LAGBs(2~15°)界面含量减少。等温淬火60 min发现320℃时原奥氏体晶粒内同一CP组中V1/V2、V1/V3、V1/V5等变体对数量较340℃时分别增加2.4%、15%、1.1%,同一CP组中的贝氏体变体可增加大角度晶界;320℃等温淬火后实验钢具有较大的整体界面取向差、解理面(100)取向差以及滑移面(110)取向差,其整体界面取向差范围为3.2~62.5°,解理面(100)取向差范围为6.9~47.8°,滑移面(110)取向差范围为1~29.2°。通过控制贝氏体变体分布与含量进而影响其有效解理面(100)取向差与滑移面(110)取向差的分布范围,增大特殊晶面取向差范围有利于优化贝氏体组织,最终达到改善其力学性能的目的。

关键词：贝氏体钢取向分布变体选择取向差

道岔贝氏体钢轨轧后冷却过程的弯曲变形及微观组织演变规律

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机械工程学报 2024年第14期60卷 139-152页

作者：岑耀东陈林包喜荣李晓娜内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010

道岔钢轨由于具有非对称的横断面特征使其轧制、热处理、矫直等工艺非常复杂,生产难度极大。针对道岔贝氏体钢轨的平直度和残余应力兼顾问题,通过Gleeble-1500热模拟试验机测定了CCT曲线,采用扫描电镜(Scanningelectron microscope,SEM... 详细信息

道岔钢轨由于具有非对称的横断面特征使其轧制、热处理、矫直等工艺非常复杂,生产难度极大。针对道岔贝氏体钢轨的平直度和残余应力兼顾问题,通过Gleeble-1500热模拟试验机测定了CCT曲线,采用扫描电镜(Scanningelectron microscope,SEM)观察了不同冷速下的微观组织,利用有限元软件进行了相变前与相变区间控制冷却的模拟计算。结果表明,当未变形的奥氏体以0.05~1℃/s的冷速连续冷却时,随着冷速的增快,组织由粒状贝氏体逐步转变为马氏体。当变形处理的奥氏体以0.2~2℃/s的冷速连续冷却时,随着冷速的增快,组织由粒状贝氏体逐步转变为大量马氏体+少量板条贝氏体;相变区间控制冷却采用轨头表面中心冷至500℃,再由500℃冷却到300℃(钢轨表面冷速0.4℃/s),然后空冷至室温可得到的贝氏体量为35.6%,纵向最大拉应力、最大压应力及最终Y方向和Z方向的弯曲挠度均符合要求。相变前控制冷却采用轨头表面中心冷至500℃(轨头上表面及非工作侧和轨腰冷速3℃/s,轨头工作侧3.5℃/s),再由500℃空冷至室温后可得到99.3%贝氏体组织的同时,最终残余应力值及弯曲挠度均符合要求。通过控制冷却实现了减小弯曲变形度和降低矫后残余应力的目的。

关键词：道岔钢轨贝氏体控制冷却组织

硼硅酸盐核废料玻璃在深地质处置过程中腐蚀机理研究进展

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1749-1760页

作者：张宇轩马瑞崔秀涛吴楠楠欧阳顺利广州航海学院广州510725 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

在放射性核废料深地质处置过程中,硼硅酸盐玻璃是目前国际上首选的固化材料。但是在10^(5)~10^(6)年的时间尺度上不能排除地下水对玻璃侵蚀,因此需要进行玻璃在水溶液环境中的长时间腐蚀机制的研究。研究过程发现,大多数玻璃最终都会以... 详细信息

在放射性核废料深地质处置过程中,硼硅酸盐玻璃是目前国际上首选的固化材料。但是在10^(5)~10^(6)年的时间尺度上不能排除地下水对玻璃侵蚀,因此需要进行玻璃在水溶液环境中的长时间腐蚀机制的研究。研究过程发现,大多数玻璃最终都会以一个及其缓慢的残余速率腐蚀,因此可以使利用玻璃在深地质处置核废料。本综述针对硼硅酸盐核废料玻璃现有的腐蚀现象、行为及模型进行了总结,并讨论其中存在的问题,为玻璃长期腐蚀性研究提出可能的研究设想。

关键词：核废料玻璃腐蚀化学亲和力模型蚀变层

纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体微观光谱特征及氧化还原性能研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1883-1888页

作者：孙世龙张国芳束俊郭瑞华李一鸣刘卓承许剑轶葛启录内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 钢铁研究总院功能材料所北京100081

采用水热法合成Fe^(3+)、Al^(3+)、Co^(2+)及La^(3+)共掺杂纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)(x=0.00~0.05)固溶体,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(PL)、拉曼光谱(Raman)以及与H2的程序升温还原反应(TPR)等方法对固溶体的微观结构、形貌、光谱特征和氧化还原活性进行系统表征及分析。XRD结果表明,Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体均呈CeO_(2)立方萤石结构,当掺杂量增加到x=0.04时,在36.6°处出现了微弱的Co_(3)O_(4)杂相,可以确定掺杂离子在CeO_(2)晶格中的固溶度x<0.04。样品的(111)衍射峰位向高角度偏移,表明掺杂离子引起晶格发生畸变。TEM及SEM结果显示样品为球形纳米颗粒,掺杂离子引起晶面间距变小。紫外吸收光谱表明,与纯CeO_(2)相比,掺杂样品的吸收边逐渐红移,在560~780 nm范围观察到掺杂离子的紫外吸收峰。掺杂引起样品能隙降低,从2.84 eV(纯CeO_(2))逐渐降低至2.10 eV(x=0.05)。其原因可归结为掺杂离子在CeO_(2)的价带和导带之间形成新的杂质能级,允许电子从价带跃迁到较低的杂质能级上,继而降低了跃迁能隙。由于掺杂离子引起晶格内部发生畸变以及氧空位比例增大,阻碍了电子的高能跃迁,也可引起能隙减小。荧光光谱证明,掺杂样品的发射峰强度明显降低。Raman光谱表明,掺杂引起F_(2g)峰位发生偏移,峰强减小,峰宽变大。同时,对应于氧空位峰的相对强度逐渐提高。荧光光谱及Raman光谱均证明掺杂离子引起固溶体晶格畸变程度增加,氧空位浓度提高。H_(2)-TPR测试表明,掺杂可以有效降低CeO_(2)的氧化还原反应温度,提高氧化还原活性,当x=0.03的样品表面还原温度最低,还原峰的面积最大,即氧化还原反应活性最佳,表明样品的氧化还原性能与晶粒尺寸、晶格缺陷及氧空位浓度密切相关。通过以上研究证明,四种离子共掺杂CeO_(2)能够有效修饰微观晶体结构,在较低掺杂浓度下即可显著改善样品的催化活性。

关键词：纳米Ce_(1-4x)(FeAlCoLa)_(x)O_(2-δ)固溶体共掺杂氧空位氧化还原活性

双主相混合稀土基RE-Fe-B磁体的磁性能和抗腐蚀性改进

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稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 660-666页

作者：连昕丽周建军李仕林赵院红王长鹏王印刘飞章明左建华白锁刘艳丽李柱柏李永峰内蒙古科技大学理学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 中科院赣江创新研究院江西赣州341000

为了实现稀土资源的平衡应用且降低RE-Fe-B稀土永磁材料的价格,针对混合稀土基永磁材料进行研究,分别采用单、双主相工艺制备了名义成分[(Pr,Nd)_(1-x)MM_(x)]30.3(Fe,Co)balM_(0.73)B_(0.98)(x=0.3,0.5和0.7,质量分数)的磁体,对比研究... 详细信息

为了实现稀土资源的平衡应用且降低RE-Fe-B稀土永磁材料的价格,针对混合稀土基永磁材料进行研究,分别采用单、双主相工艺制备了名义成分[(Pr,Nd)_(1-x)MM_(x)]30.3(Fe,Co)balM_(0.73)B_(0.98)(x=0.3,0.5和0.7,质量分数)的磁体,对比研究其磁性能和抗腐蚀性。研究发现:双主相工艺制备的磁体相比单主相工艺制备的同成分磁体展现了优越的磁性能和抗腐蚀性。当x=0.5,双主相磁体的磁性能为B_(r)=1.308 T,H_(cj)=799.98 kA/m和(BH)_(max)=325.6436 kJ/m^(3),远高于同成分的单主相磁体的性能(B_(r)=1.297 T,H_(cj)=746.8868 kA/m和(BH)_(max)=317.8428 kJ/m^(3))。这种改进源于富稀土相分布的改进以及主相晶粒间和晶粒内部耦合作用的增强。当双主相磁体暴露在湿热环境下时,磁体中不仅存在富稀土相腐蚀,也存在主相晶粒的腐蚀成粉现象,这主要是由于富稀土相与水蒸气和氧气反应时产生氢气,导致主相晶粒被氢化,由于主相晶粒间和晶粒内部的镧铈分布差异,产生大的应力,导致其表现出区别于单主相磁体的腐蚀行为。

关键词：混合稀土双主相工艺磁性能抗腐蚀性稀土的非均匀分布

B_(2)O_(3)对氧化焙烧过程赤铁矿连晶程度的影响

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钢铁 2024年第1期59卷 22-33页

作者：赵天乐张芳彭军王永斌常宏涛高伟民内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

在焙烧过程中加入B_(2)O_(3)有利于得到低熔点化合物,提高球团强度和降低还原膨胀,使球团的冶金性能得到提高,但B_(2)O_(3)对赤铁矿的结晶和连晶程度的影响机理还缺少较为深入的研究。因此,为探明B_(2)O_(3)对赤铁矿连晶程度和赋存规律... 详细信息

在焙烧过程中加入B_(2)O_(3)有利于得到低熔点化合物,提高球团强度和降低还原膨胀,使球团的冶金性能得到提高,但B_(2)O_(3)对赤铁矿的结晶和连晶程度的影响机理还缺少较为深入的研究。因此,为探明B_(2)O_(3)对赤铁矿连晶程度和赋存规律,通过在Fe_(3)O_(4)纯试剂中加入不同比例的B_(2)O_(3)纯试剂,经混合、压片和氧化焙烧后形成赤铁矿。模拟磁铁矿球团焙烧形成赤铁矿球团的过程,采用SEM-EDS、XRD、XPS等手段研究不同B_(2)O_(3)含量对焙烧压片中赤铁矿的连晶程度、晶体长大情况和微观结构的影响,结合拉曼光谱分析B_(2)O_(3)对赤铁矿晶体结构的影响,并对其微观结构、结晶度和晶粒尺寸进行了测定,最后针对不同B_(2)O_(3)含量对赤铁矿的连晶程度的影响进行了讨论和总结。研究结果表明,B_(2)O_(3)对氧化焙烧过程赤铁矿连晶程度有着先促进后抑制的作用,适量加入B_(2)O_(3)能够促进赤铁矿晶体长大和连晶程度的增长,当添加B_(2)O_(3)质量分数为6%、焙烧时间为40min时,赤铁矿的结晶程度最好,结晶度可达83.68%。XPS检测显示,随着B_(2)O_(3)含量的增加,赤铁矿中Fe^(3+)的比例逐渐升高,Fe^(3+)的比例最高可达92.53%。B_(2)O_(3)添加量进一步增加时,B_(2)O_(3)对渣相的流动性和渣相量的影响也进一步增加,渣相将赤铁矿晶粒浸润,抑制晶粒长大和晶粒间的连晶。通过拉曼光谱对赤铁矿晶体结构的检测结果显示,随着B_(2)O_(3)含量的增加,赤铁矿晶体的LO模式和Eu模式的峰强增加,这表明晶格缺陷引起的对称性破坏增加,晶体无序度更高,缺陷更高。

关键词： B_(2)O_(3) 氧化焙烧赤铁矿连晶程度晶格常数

Gd(ZrMn)O陶瓷材料的高温红外发射率及热导率研究

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中国稀土学报 2024年

作者：谢敏张凯崔越裴训张永和王志刚宋希文内蒙古科技大学材料与冶金学院

本文采用固相法合成了Gd2(Zr1-xMnx)2O7(x=0、0.05、0.075、0.1)陶瓷材料，分别采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、激光导热仪、傅里叶红外光谱仪表征了Gd2(Zr1-xMnx)2O7(x=0、0.05、0.075、0.1)陶瓷材料的物相结构、热扩散系数和红外发射... 详细信息

本文采用固相法合成了Gd2(Zr1-xMnx)2O7(x=0、0.05、0.075、0.1)陶瓷材料，分别采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、激光导热仪、傅里叶红外光谱仪表征了Gd2(Zr1-xMnx)2O7(x=0、0.05、0.075、0.1)陶瓷材料的物相结构、热扩散系数和红外发射率等。结果表明：Mn4+固溶到Gd2Zr2O7的晶格中形成立方烧绿石结构。Mn4+的加入诱发晶格畸变，使得Raman的振动模式与振动强度发生变化，导致Gd2(Zr1-xMnx)2O7(x=0、0.05、0.075、0.1)陶瓷材料1100 ℃的红外发射率随Mn4+掺杂量的增加而升高。对于红外半透明或全透明的稀土锆酸盐陶瓷材料，高温下光子热传导加剧，使得Gd2(Zr1-xMnx)2O7(x=0、0.05、0.075、0.1)陶瓷材料的热导率对温度的依赖关系偏离了1/T，与声子散射机制不符，热导率呈现出随温度升高先降低后升高的趋势。通过掺杂MnO2加强了声子散射，可以降低Gd2Zr2O7陶瓷材料的热导率。

关键词：立方烧绿石结构晶格畸变红外发射率声子散射热导率