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氧含量对纯钛动态变形行为的影响

稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1517-1522页

作者：王博雅骆雨萌刘睿宋晓云于洋叶文君惠松骁中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088 有研(广东)新材料技术研究院广东佛山528051

通过准原位EBSD和SEM观察研究了纯钛、Ti-0.2%O和Ti-0.4%O(质量分数)多晶体在高应变速率下的变形行为。结果表明:在5%应变的动态压缩变形下,纯钛中的孪生行为非常活跃,多数晶粒内的孪生系被激活,且半数晶粒中出现多种孪生变体;而滑移迹... 详细信息

通过准原位EBSD和SEM观察研究了纯钛、Ti-0.2%O和Ti-0.4%O(质量分数)多晶体在高应变速率下的变形行为。结果表明:在5%应变的动态压缩变形下,纯钛中的孪生行为非常活跃,多数晶粒内的孪生系被激活,且半数晶粒中出现多种孪生变体;而滑移迹线分析表明,仅有50%的晶粒内开动了滑移系。随着氧含量的增加,孪生晶粒比例及孪晶面积占比均呈下降趋势,同时发生多滑移与交滑移。XRD分析表明,溶质氧原子导致晶格畸变,提高了α-Ti的c/a,有利于位错滑移。活跃的位错滑移行为抑制了孪晶的形成,并且氧原子钉扎位错也会阻碍孪晶界的扩展,导致孪生行为不再活跃。此外,氧含量每增加0.2%(质量分数),纯钛的动态屈服强度就能增加约390 MPa。这种固溶强化现象主要源于晶格畸变,也受到被钉扎位错及多滑移和交滑移产生的割阶影响。

关键词：纯钛氧含量变形机制准原位高应变速率

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城镇燃气埋地钢质管道防腐蚀现状

腐蚀与防护 2024年第10期45卷 97-103,121页

作者：尹志彪曹育军邹健王楷杜艳霞江社明钢铁研究总院先进金属材料涂镀国家工程实验室北京100094 北京市燃气集团有限责任公司北京100035 北京科技大学北京100083

燃气管网是城市能源供给的生命线,腐蚀危害是影响埋地钢质燃气管道安全运行的重要因素,近年来国内发生了多起由腐蚀引起的钢质燃气管道泄漏爆炸事件,引起了国家和各地政府的广泛关注。结合城镇燃气埋地钢质管道服役时间、环境特点,从防... 详细信息

燃气管网是城市能源供给的生命线,腐蚀危害是影响埋地钢质燃气管道安全运行的重要因素,近年来国内发生了多起由腐蚀引起的钢质燃气管道泄漏爆炸事件,引起了国家和各地政府的广泛关注。结合城镇燃气埋地钢质管道服役时间、环境特点,从防腐蚀层、阴极保护系统分析了城镇燃气埋地钢质管道防腐蚀措施的施加历史与现状以及杂散电流的影响,总结了城镇燃气防腐蚀工作迫切需要解决的关键问题,并提出了相关建议,从而为城镇燃气管网的安全运行提供参考。

关键词：城镇燃气埋地钢质管道腐蚀防护防腐蚀层阴极保护杂散电流

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SP700钛合金热变形行为及组织演变

工程科学学报 2024年第4期46卷 676-683页

作者：田宁宋晓云叶文君惠松骁中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

采用Gleeble3800热模拟试验机对SP700钛合金进行热压缩试验,研究合金在变形温度为800~880℃、应变速率为1~10 s–1、压缩变形量为30%和50%条件下的流变行为及显微组织演变.结果表明,随着变形温度升高和应变速率降低,SP700钛合金热压缩... 详细信息

采用Gleeble3800热模拟试验机对SP700钛合金进行热压缩试验,研究合金在变形温度为800~880℃、应变速率为1~10 s–1、压缩变形量为30%和50%条件下的流变行为及显微组织演变.结果表明,随着变形温度升高和应变速率降低,SP700钛合金热压缩变形的峰值流变应力降低.合金在800℃压缩变形时,流变应力曲线呈明显的动态软化,其显微组织中α片层逐渐破碎球化,部分α片层发生动态再结晶.随变形温度升高,合金压缩真应力–应变曲线呈稳态流变状态.在相同变形温度下,随应变速率和压缩变形量增加,α片层球化程度增加.热变形过程中,平行于压缩轴的α片层在压应力作用下弯曲扭折,片层内取向差不连续存在,并于不连续处存在新α/α界面.垂直于压缩轴的α片层在压应力作用下界面发生起伏,片层内部存在累积取向差.在界面起伏处β相楔入α片层,最终导致α片层的破碎球化.

关键词： SP700钛合金热变形条件动态再结晶高温流动行为 α片层球化

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氢含量对氢化锆相结构和残余应力的影响

稀有金属 2024年第1期48卷 138-144页

作者：白伟王文科王智辉闫国庆张建东王力军中国有研科技集团有限公司生物冶金国家工程实验室北京101407 有研资源环境技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

氢化锆是核反应堆理想的固体中子慢化剂,在制备过程中随着基体氢含量的增加,氢化物依次发生α→β→δ→ε的相转变,从而导致氢化锆基体中产生内应力,进一步导致氢化锆开裂。研究了氢化锆相组成、相结构和应力与氢含量的关系。采用X射... 详细信息

氢化锆是核反应堆理想的固体中子慢化剂,在制备过程中随着基体氢含量的增加,氢化物依次发生α→β→δ→ε的相转变,从而导致氢化锆基体中产生内应力,进一步导致氢化锆开裂。研究了氢化锆相组成、相结构和应力与氢含量的关系。采用X射线衍射(XRD)表征了样品的物相组成,H/Zr(原子比)为0.8时样品含α,γ,δ相,H/Zr为1.2和1.45时样品含γ和δ相,H/Zr为1.60和1.64时样品均只含δ相,H/Zr为1.85和1.90时样品均只含ε相,结果表明氢化锆中氢含量与物相组成的对应关系基本符合样品Zr-H相图。对XRD结果进行精修分析,得到δ相(面心立方(fcc))和ε相(面心四方(fct))氢化物晶格常数与氢含量的关系为:随着氢含量的增加,δ相氢化锆晶格常数a逐渐变大,晶胞体积也逐渐变大;氢含量越大,ε相氢化锆晶格常数a越大,c则越小,晶胞体积也更大。利用X射线衍射应力仪测量了样品表面残余应力,结果表明Zr-1Nb合金表面应力为压应力,大小为-163.7 MPa;氢化锆表面则为拉应力,结果表明:H/Zr为1.57时,表面应力是12.2 MPa;H/Zr为1.67时,表面应力是18.6 MPa;H/Zr为1.74时,表面应力是30.8 MPa;随着氢含量的增加,残余应力逐渐增大。

关键词：锆合金残余应力氢化物晶格常数

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弱酸条件下含铷云母浮选研究

稀有金属 2024年第2期48卷 296-304页

作者：杨刚车小奎郑其王雷罗毅中国有研科技集团有限公司生物冶金国家工程实验室北京100088 有研资源环境技术研究院(北京)有限公司北京101400 北京有色金属研究总院北京100088

铷是一种典型的稀散金属、重要的战略资源,铷的选矿技术最近几年也得到了不断的发展。考察了长石和含铷锂云母两种纯矿物在不同捕收剂、pH、调整剂条件下的可浮性差异,并通过红外光谱测试、zeta电位测试、X射线光电子能谱(XPS)测试等方... 详细信息

铷是一种典型的稀散金属、重要的战略资源,铷的选矿技术最近几年也得到了不断的发展。考察了长石和含铷锂云母两种纯矿物在不同捕收剂、pH、调整剂条件下的可浮性差异,并通过红外光谱测试、zeta电位测试、X射线光电子能谱(XPS)测试等方法研究药剂与云母、长石的作用机制。结果表明:在pH为6,草酸用量为300 g·t^(-1),捕收剂总量为5×10^(-4) mol·L^(-1),十二胺与十二烷基磺酸钠的比例为1∶1时,含铷锂云母回收率达到83%,长石回收率为9%,长石和含铷锂云母得到了很好的分离。红外光谱发现,组合捕收剂在锂云母与长石的吸附是物理吸附且锂云母表面还能形成氢键;XPS研究发现,组合药剂会与锂云母的铝形成化学吸附;电位测试发现,单一捕收剂作用时,锂云母与长石的电位有正向或者负向的移动,组合捕收剂相对于十二胺单独作用时,有负向的移动,十二胺的吸附减少。

关键词：铷锂云母长石浮选

添加Si和Zn对VW75镁合金显微组织、力学性能和弹性模量的影响

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稀有金属 2024年第6期48卷 796-807页

作者：张驰石国梁张奎李兴刚李永军马鸣龙中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

Mg-7Gd-5Y-1Nd-0.5Zr (%,质量分数;VW75)是一种获得批量应用的超高强耐热镁合金,但其弹性模量仅约为45 GPa,制约了其减重效果的充分发挥。以提升该合金弹性模量为目的设计了3种成分合金:VW75+1Si, VW75+2Si和VW75+2Si+2Zn(%,质量分数),... 详细信息

Mg-7Gd-5Y-1Nd-0.5Zr (%,质量分数;VW75)是一种获得批量应用的超高强耐热镁合金,但其弹性模量仅约为45 GPa,制约了其减重效果的充分发挥。以提升该合金弹性模量为目的设计了3种成分合金:VW75+1Si, VW75+2Si和VW75+2Si+2Zn(%,质量分数),利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)等研究了“铸锭→均匀化→挤压”过程的显微组织演变,研究了3种合金在200℃的时效硬化行为,并对挤压态和T5态合金的室温拉伸性能和动态弹性模量进行了测试。结果表明:VW75合金添加Si后在熔体中形成高熔点自生增强相颗粒,增强相存在严重的沉降现象。XRD分析表明增强相为Gd_(5)Si_(3), YSi和Zr_(5)Si_(3),并且多数RE-Si(RE:稀土元素)增强相颗粒同时具有两个成分迥异的区域,即心部的富Y区和外层的富Gd区,暗示熔体降温过程中YSi先形核,Gd_(5)Si_(3)随后以YSi为异质核心析出,添加Zn元素加重了沉降。3种铸态合金中增强相平均粒径位于3.8~5.5μm区间,挤压后被破碎细化至3.4~3.7μm,且分布更加均匀。制备的3种合金中,VW75+2Si+2Zn合金铸态、挤压态和T5态弹性模量最高;挤压态VW75+2Si+2Zn合金具有最大的增强相面积分数(~9.4%)且增强相平均粒径仅~3.5μm,其T5(挤压+人工时效)态弹性模量最高,达到53.4 GPa,但由于RE-Si增强相的出现严重弱化了稀土元素的固溶强化作用,造成抗拉强度和屈服强度大幅降低,同时造成该合金没有时效硬化效应。

关键词：镁合金增强相显微组织力学性能弹性模量

Ti_(40)Zr_(22)V_(24)Cr_(8)Mn_(6)非蒸散型吸气剂低温激活性能研究

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稀有金属 2024年第5期48卷 753-760页

作者：于梦婕熊玉华吴华亭刘晓鹏有研工程技术研究院有限公司先进电子材料事业部北京101407 中国有研科技集团有限公司智能传感功能材料国家重点实验室北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

使用电弧熔炼法制备了Ti_(40)Zr_(22)V_(24)Cr_(8)Mn_(6)合金,并通过机械破碎和模压成型法获得了多孔块状吸气剂。X射线衍射(XRD)结果表明Ti_(40)Zr_(22)V_(24)Cr_(8)Mn_(6)合金是由体心立方(bcc)相和C15 Laves相组成的双相结构,扫描电镜(SEM)图像显示其中的C15 Laves相呈簇晶状弥散分布于具有bcc相的Ti基固溶体中。使用原位X射线光电子能谱(XPS)分析了吸气剂表面活性元素在150~450℃的价态变化,结果发现Ti_(40)Zr_(22)V_(24)Cr_(8)Mn_(6)吸气剂表面钝化层中的Ti,V,Cr,Mn元素可在350℃时被完全还原为金属态;当激活温度升至450℃后,样品表面氧化物含量低至1.16%,具有较高的低温激活效率。在相同条件下,使用定压法对Ti_(40)Zr_(22)V_(24)Cr_(8)Mn_(6)和Zr_(56)V_(37)Fe_(7)吸气剂的室温吸氢性能进行测试,结果显示在250℃烘烤3 h条件下,前者的吸气速率是后者的约1.4倍;接着在400℃保温30 min的条件下对吸气剂进行再激活,此时前者的吸气速率是后者的约1.2倍。可见Ti_(40)Zr_(22)V_(24)Cr_(8)Mn_(6)吸气剂具有优良的室温吸氢性能,这种Ti基吸气材料体系的突破为发展新一代低温激活材料提供了有效参考。

关键词： Ti基吸气剂低温激活原位X射线光电子能谱(XPS) 体心立方(bcc)相 C15 Laves相

退火处理对高压扭转ZXJ310镁合金体外降解性能的影响

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稀有金属 2024年第5期48卷 609-617页

作者：张家振马鸣龙李永军孙昭乾史文鹏郝雪龙张奎中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京101407 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京1000883 国标(北京)检验认证有限公司国家有色金属及电子材料分析测试中心北京101407

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、腐蚀失重实验以及电化学工作站研究了退火处理对高压扭转变形(HPT)ZXJ310合金的微观组织和体外降解性能的影响。结果表明:高压扭转态ZXJ310镁合金在150℃退火时,随着退火... 详细信息

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、腐蚀失重实验以及电化学工作站研究了退火处理对高压扭转变形(HPT)ZXJ310合金的微观组织和体外降解性能的影响。结果表明:高压扭转态ZXJ310镁合金在150℃退火时,随着退火时间延长(0~4 h),合金的平均晶粒尺寸由高压扭转态的98.3 nm,分别增长至169.8,217.6,220.2和259.5 nm。通过TEM观察可知,ZXJ310镁合金中的位错密度明显降低;电化学测试显示:随着退火时间延长,腐蚀电位明显增加,ZXJ310镁合金Nyquist图谱中的容抗弧半径逐渐增加,退火4 h后高压扭转ZXJ310镁合金的电化学腐蚀速率可以降低至0.32 mm·y^(-1);ZXJ310镁合金在模拟体液中的浸泡失重试验结果也表现出同样的趋势,3~4 h退火后的ZXJ310镁合金的耐蚀性显著提升;对ZXJ310镁合金的腐蚀产物分析可知,退火处理显著改善合金在模拟体液(SBF)溶液中的浸泡腐蚀行为,增加腐蚀产物膜层的致密性和稳定性,但不会对合金腐蚀产物的类型产生影响。不同状态下ZXJ310镁合金在相同浸泡条件下产生的腐蚀产物种类没有区别,浸泡120 h后均能产生含羟基磷灰石的Ca-P化合物。

关键词： ZXJ310镁合金高压扭转(HPT) 退火处理体外降解

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难熔金属钼和钨的微合金化研究进展

稀有金属 2024年第5期48卷 695-704页

作者：张婉婷周增林李艳何学良惠志林陈文帅中国有研科技集团有限公司智能传感功能材料国家重点实验室北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

微合金化技术作为一种先进的材料设计调控理念,已在钢铁和有色轻金属领域开展了大量研究与应用,具有广阔的发展前景。由于难熔金属钼和钨存在室温脆性、高温易氧化和变形抗力大等问题,限制了其在更极端环境中的应用。微合金化可在保持... 详细信息

微合金化技术作为一种先进的材料设计调控理念,已在钢铁和有色轻金属领域开展了大量研究与应用,具有广阔的发展前景。由于难熔金属钼和钨存在室温脆性、高温易氧化和变形抗力大等问题,限制了其在更极端环境中的应用。微合金化可在保持纯钼和纯钨基体原有特性的基础上,通过掺杂微量溶质元素对材料的组织和性能进行调控,改善其低温脆性、再结晶温度和力学性能等。根据微合金元素的种类,将其分为非金属元素和金属元素两大类,总结了难熔金属钼、钨的微合金化研究现状。概述了非金属元素Si,C,B对改善基体界面结合和力学性能的作用,及Ti,Zr,Re,Hf,K和Ⅷ族金属元素对钼、钨韧脆转变温度和力学性能的影响,梳理了其他金属元素Mg,Sn,Y和W的微量添加对钼材韧塑性的改善。分析了微合金元素在钼、钨中固溶软化、固溶强化和第二相强化机制,并对今后难熔金属钼和钨的微合金化研究与发展前景进行展望。

关键词：微合金化难熔金属固溶软化固溶强化第二相强化