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预氧化处理对MP35N合金高温氧化行为的影响

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表面技术 2024年第2期53卷 60-70页

作者：刘鲁刘亚吴长军吴昱锋苏旭平常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164 常州大学江苏省光伏科学与工程协同创新中心江苏常州213164

目的探索并优化合金成分、工艺以获得致密稳定的预氧化膜,提高合金抗氧化能力。方法利用非自耗真空电弧炉熔炼合金,在真空容器中加热金属及其氧化物粉末获得平衡氧压。通过莱茵装置进行预氧化实验。通过FactSage计算Co-Ni-Cr-Mo-Al-S... 详细信息

目的探索并优化合金成分、工艺以获得致密稳定的预氧化膜,提高合金抗氧化能力。方法利用非自耗真空电弧炉熔炼合金,在真空容器中加热金属及其氧化物粉末获得平衡氧压。通过莱茵装置进行预氧化实验。通过FactSage计算Co-Ni-Cr-Mo-Al-Si体系的合金组织相图及其氧化相图,利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜对预氧化的试样进行物相分析。结果在1000℃、10^(–17)atm氧压下预氧化,未含Si的MP35N合金表面出现Cr_(2)O_(3)氧化物;随着Si添加量的增加,表面氧化物变为(Al,Cr)_(2)O_(3),以Cr_(2)O_(3)为主,内氧化物为Al_(2)O_(3);当Si含量(质量分数)为3%时,内部形成了近乎连续的带状Al_(2)O_(3)氧化膜。在1 000℃、10^(–25) atm氧压下,合金表面形成连续的Al_(2)O_(3)膜;在1 000℃、10^(–17) atm氧压下,Co-Ni-20Cr-10Mo-4Al-1Si合金预氧化后的外氧化膜为Cr_(2)O_(3),内氧化物为Al_(2)O_(3);随着氧压的提高,在空气气氛下合金表面生成尖晶石相氧化物。在1 000℃、10^(–17)atm氧压下预氧化1、5、10h,Co-Ni-20Cr-10Mo-4Al-1Si合金表面外氧化膜为Cr_(2)O_(3),内氧化物为Al_(2)O_(3),随着时间延长至20 h,合金表面形成连续的Al_(2)O_(3)膜。结论随着Si添加量的增加,Al元素的活度不断升高,从而提高了Al_(2)O_(3)的形成驱动力,提升了Al元素的扩散系数,有更多的Al元素扩散至合金表层,有利于Al元素的选择性氧化。预氧化氧压的降低和氧化时间的延长,有利于保护性外氧化Al_(2)O_(3)膜形成,可有效提高合金的抗高温氧化性能。

关键词： MP35N Co-Ni-20Cr合金预氧化 Al_(2)O_(3)氧化膜氧化机制表面改性

Al-Cr-Fe-Mn-Ni高熵合金中的L2_(1)相的相稳定性及其性能研究

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材料导报 2024年第11期38卷 196-204页

作者：易慧吴长军周琛刘亚陆晓旺苏旭平常州大学材料科学与工程学院江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164 常州大学光伏科学与工程江苏协同创新中心江苏常州213164 盐城工学院材料科学与工程学院江苏盐城224051

为开发兼具良好强度与塑性的BCC基高熵合金,可引入与基体共格的B2或L2_(1)相。L2_(1)相具有更好的抗蠕变性能,有望在高温环境中得到应用。但是,目前对BCC型高熵合金中L2_(1)相的存在规律、相稳定性及其对合金性能的影响还缺乏深入的研... 详细信息

为开发兼具良好强度与塑性的BCC基高熵合金,可引入与基体共格的B2或L2_(1)相。L2_(1)相具有更好的抗蠕变性能,有望在高温环境中得到应用。但是,目前对BCC型高熵合金中L2_(1)相的存在规律、相稳定性及其对合金性能的影响还缺乏深入的研究。为此,本工作研究了电弧熔炼制备的铸态Al_(0.5)Cr_(2.5-x)FeMn_(x)Ni(x=0.5~1.75)、Al_(0.75)Cr_(2.25-y)FeMn_(y)Ni(y=0.25~1.5)、AlCr_(2-z)FeMn_(z)Ni(z=0.5~1.5)高熵合金的相组成,及800℃或1000℃真空退火120 h对合金组织和相组成的影响。研究表明,这些合金中L2_(1)相的成分特征由40%~50%(原子分数)Ni和15%~20%(原子分数)Al、Mn组成。L2_(1)相只存在于Al含量为10%~15%(原子分数)的合金中,且多以BCC+L2_(1)两相共存,获得的组织为编织网状的调幅分解组织。当Al含量达到20%(原子分数)后,合金则由BCC+B2两相构成。L2_(1)相的存在会使BCC型XRD特征峰出现明显的峰分裂。经过800℃或1000℃退火后,合金中L2_(1)相仍能稳定存在,合金显微组织发生粗化并会形成σ或FCC相。铸态合金的硬度随Mn含量的增加而降低,含L2_(1)相的合金的硬度在463HV~558HV范围内。800℃退火会使含5%~15%(原子分数)Mn的合金硬度降低70HV~100HV,但由于硬质σ相的析出,含20%~30%(原子分数)Mn的合金硬度提高200HV以上;1000℃退火后,由于软质FCC相的形成,合金的硬度略有降低,这些结果将为BCC型高熵合金的设计奠定基础。

关键词： Al-Cr-Fe-Mn-Ni 高熵合金 L2_(1)相硬度相稳定性

600~1000℃退火处理对FCC型Co_(x)FeMnNi_(3-x)合金组织演变及耐蚀性的影响

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材料导报 2024年第18期38卷 200-206页

作者：吴长军朱付成王权彭浩平刘亚苏旭平常州大学材料科学与工程学院江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164 常州大学光伏科学与工程江苏协同创新中心江苏常州213164

在CoCrFeMnNi合金及不锈钢中,Cr对合金的耐蚀性起到关键作用,但目前对无Cr的Co-Fe-Mn-Ni合金的组织演变及耐蚀性影响的研究较少。本工作使用电弧熔炼法制备了一系列FCC型Co_(x)FeMnNi_(3-x)合金,并在600℃、800℃、1000℃真空退火120 h... 详细信息

在CoCrFeMnNi合金及不锈钢中,Cr对合金的耐蚀性起到关键作用,但目前对无Cr的Co-Fe-Mn-Ni合金的组织演变及耐蚀性影响的研究较少。本工作使用电弧熔炼法制备了一系列FCC型Co_(x)FeMnNi_(3-x)合金,并在600℃、800℃、1000℃真空退火120 h,实验研究不同退火温度下Co_(x)FeMnNi_(3-x)合金的组织演变及耐蚀性变化规律。结果表明,铸态下这些合金均为枝晶组织,Co含量的增加使得枝晶更加发达。合金的耐蚀性随着Co含量的增加(Ni含量的降低)而逐渐降低。600℃退火后,合金组织整体仍为编织网状枝晶,但枝晶明显淡化,开始向等轴晶演变,晶粒间距增大,耐蚀性降低。600℃退火后的Co_(1.0)FeMnNi_(2.0)合金自腐蚀电流密度(2.19×10-^(6)A·cm^(-2))比铸态时提高了一倍。800℃退火后,Co_(1.0)FeMnNi_(2.0)合金的组织由大量等轴晶组成,其余合金组织仍有枝晶未完全消退。较为稳定的等轴晶使得合金的耐蚀性能提升,自腐蚀电流密度降低至0.68×10^(-6)A·cm^(-2)。退火温度提高到1000℃,合金完全由粗大的等轴晶组成,晶粒间结合紧密。1000℃退火后,Co_(1.0)FeMnNi_(2.0)合金自腐蚀电流密度为0.22×10^(-6)A·cm^(-2),拥有比304L不锈钢更高的耐蚀性。

关键词：电弧熔炼退火高熵合金显微组织耐蚀性

预氧化处理对Co-20Cr-xSi-2Al合金的高温氧化行为的影响

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热加工工艺 2024年

作者：刘鲁陈文杰刘亚苏旭平常州大学江苏省光伏科学与工程协同创新中心常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室

研究了Co-20Cr-xSi-2Al-0.6Y(x=0～3)合金在900℃,10-17、10-25和0.2 atm(1 atm=101325 Pa)三种氧分压下的选择性氧化行为,并在1000℃下对合金开展循环氧化实验。研究结果发现,没有添加Si合金的表面氧化物为Cr2O3;随着Si含量的增加,合... 详细信息

研究了Co-20Cr-xSi-2Al-0.6Y(x=0～3)合金在900℃,10-17、10-25和0.2 atm(1 atm=101325 Pa)三种氧分压下的选择性氧化行为,并在1000℃下对合金开展循环氧化实验。研究结果发现,没有添加Si合金的表面氧化物为Cr2O3;随着Si含量的增加,合金表面氧化物变为Cr2O3和Al2O3,以Cr2O3氧化物为主,内氧化物为Al2O3;当Si含量为3wt%时,内部形成了近乎连续的带状Al2O3氧化膜。在10-17atm氧分压下,Co-20Cr-2Al-2Si-0.6Y合金预氧化后的外氧化膜为Cr2O3,内氧化物为Al2O3;在10-25atm氧分压下,合金表面形成Al2O3和Cr2O3膜,并分布有颗粒状的α-Co相。在空气气氛下表面生成尖晶石相氧化物,截面观察到了尖晶石外氧化膜和Al2O3内氧化物。在循环氧化实验中,Co-20Cr-2Al-0.6Y合金在900℃、10-17atm氧分压下预氧化后形成的氧化膜抗高温氧化性能最好。

关键词： Co-20Cr-xSi-2Al 高温氧化预氧化

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2618铝合金新型固溶处理工艺研究

热加工工艺 2024年第10期53卷 119-123,129页

作者：朱翔鹰朱振宇王建华苏旭平常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164 常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164 常州大学江苏省光伏科学与工程协同创新中心江苏常州213164

对不同固溶处理方式后的2618铝合金挤压态显微组织进行了观察与分析,并测定了固溶处理前后的硬度变化。结果表明:挤压态2618铝合金主要是由α-Al、Al9FeNi、Al7Cu2Fe和少量细小的Al2Cu相组成;在恒温+升温固溶处理时,随着固溶温度升高,2... 详细信息

对不同固溶处理方式后的2618铝合金挤压态显微组织进行了观察与分析,并测定了固溶处理前后的硬度变化。结果表明:挤压态2618铝合金主要是由α-Al、Al9FeNi、Al7Cu2Fe和少量细小的Al2Cu相组成;在恒温+升温固溶处理时,随着固溶温度升高,2618铝合金的硬度先升高后降低,在547℃时达到最大值,比恒温固溶处理2618铝合金的硬度提高6.1%,且合金未出现晶粒粗化和过烧现象。在恒温+升温+降温升温循环固溶处理时,随着循环次数的增加,2618铝合金的硬度同样先升高后降低,在2次循环固溶处理时达到最大值,比恒温固溶处理2618铝合金的硬度提高14.5%,合金也未出现晶粒粗化和过烧现象。恒温+升温固溶处理或恒温+升温+降温循环固溶处理能有效提高2618铝合金的固溶效果和力学性能。

关键词： 2618铝合金固溶处理显微组织力学性能

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铝锰压铸铝合金铸造性能的正交试验研究

热加工工艺 2024年第19期53卷 93-97,102页

作者：杨钱峰朱翔鹰刘亚王建华苏旭平常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164 常州大学江苏省光伏科学与工程协同创新中心江苏常州213164

选取锰、镍、硅和钛等4个合金元素,设计了L_(25)(5^(4))正交试验方案,探讨了锰、镍、硅和钛元素及其含量对铝锰压铸铝合金的熔点、凝固温度区间和流动性等铸造性能的影响。结果表明,对铝锰压铸铝合金流动性影响的主次顺序为Ti、Mn、Si... 详细信息

选取锰、镍、硅和钛等4个合金元素,设计了L_(25)(5^(4))正交试验方案,探讨了锰、镍、硅和钛元素及其含量对铝锰压铸铝合金的熔点、凝固温度区间和流动性等铸造性能的影响。结果表明,对铝锰压铸铝合金流动性影响的主次顺序为Ti、Mn、Si和Ni元素。当合金成分(wt%)为Al-0.6Mn-0.1Ni-0.1Si-0.0Ti时,铝锰压铸铝合金具有最佳的流动性。铝锰压铸合金的熔点为663.2℃,比ADC12压铸铝合金的熔点高75.9℃;该压铸铝合金凝固温度区间为28.6℃,比ADC12压铸铝合金的凝固温度区间56.2℃小27.6℃,该铝锰压铸铝合金的流动性与ADC12压铸铝合金流动性相当。

关键词： Al-Mn合金熔点凝固温度区间流动性

柠檬酸钠对碱激发粉煤灰滤液中钢筋的阻锈机制

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 603-613页

作者：周霄骋李曼施锦杰东南大学材料科学与工程学院江苏省土木工程材料重点实验室南京211189

碱激发粉煤灰是一种兼具低碳与环保优势的建筑材料,具备应用于海洋等氯盐侵蚀环境的潜力。作为一种典型的羧酸盐阻锈剂,柠檬酸钠可进一步保障碱激发粉煤灰中钢筋的耐蚀性。然而,柠檬酸钠对碱激发粉煤灰体系中钢筋的阻锈机制尚未明确。... 详细信息

碱激发粉煤灰是一种兼具低碳与环保优势的建筑材料,具备应用于海洋等氯盐侵蚀环境的潜力。作为一种典型的羧酸盐阻锈剂,柠檬酸钠可进一步保障碱激发粉煤灰中钢筋的耐蚀性。然而,柠檬酸钠对碱激发粉煤灰体系中钢筋的阻锈机制尚未明确。基于此,本研究通过电化学测试、钝化膜表征技术和腐蚀形貌及产物分析方法研究了氯盐侵蚀作用下柠檬酸钠对碱激发粉煤灰滤液中钢筋腐蚀行为的影响,并揭示了其阻锈机制。结果表明:虽然柠檬酸钠会一定程度上影响碱激发粉煤灰体系中钢筋钝化膜的稳定性,但其不仅能与氯离子产生竞争吸附效应,还能在钢筋表面形成吸附膜,从而有效提高钢筋的耐氯盐侵蚀能力。

关键词：碱激发粉煤灰钢筋柠檬酸钠钝化膜阻锈机制

Ti-Al-Fe-O熔体中氧化铝析出行为的研究

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有色金属科学与工程 2024年第1期15卷 34-42页

作者：戎宇航朱翔鹰陈军修吴长军涂浩王建华苏旭平江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164 常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164

铝热法制备的高钛铁(ω(Ti)>65%,质量分数,下同)由于ω(O)和ω(Al)都大于5%而无法工业应用。Ti-Al-Fe-O系熔体中ω(Al)和ω(Ti)关系决定铝脱氧极限。本文用真空非自耗电弧炉在1800~2000℃范围内充分熔炼Ti-Al-Fe-O系(ω(Ti)=30%~75%,ω(... 详细信息

铝热法制备的高钛铁(ω(Ti)>65%,质量分数,下同)由于ω(O)和ω(Al)都大于5%而无法工业应用。Ti-Al-Fe-O系熔体中ω(Al)和ω(Ti)关系决定铝脱氧极限。本文用真空非自耗电弧炉在1800~2000℃范围内充分熔炼Ti-Al-Fe-O系(ω(Ti)=30%~75%,ω(Al)=5%~20%,ω(O)=5%)样品,然后在水冷铜模中快速冷却,采用XRD、SEM和EDS进行了样品检测。实验结果表明,成分为60Ti20Al15Fe5O的熔体中快冷相的析出顺序为Al_(2)O_(3)相、钛氧相、钛铝相、钛铁氧相、钛铁相,而且析出相的ω(O)按照析出顺序逐步降低。达到同样的脱氧极限前提下,Ti-Al-Fe-O系熔体中ω(Ti)越高,平衡所需的ω(Al)越高。当脱氧极限为5%且ω(Ti)>50%时,Al_(2)O_(3)析出曲线上的ω(Al)和ω(Ti)关系遵循:ω(Al)=0.017635+0.17635ω(Ti)。

关键词：高钛铁铝热法氧化铝析出脱氧极限

7075-T6铝合金厚度截面组织和晶间腐蚀性能不均匀性的研究

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热加工工艺 2024年

作者：徐效栋王芝秀顾晓彤常州大学材料科学与工程学院常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室

采用晶间腐蚀实验、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等方法，研究了7075-T6铝合金纵截面组织和耐晶间腐蚀性能的不均匀性。结果表明：合金表层与中心层的组织和耐晶间腐蚀性能存在明显差异。表层再结晶分数约为89%，再结晶晶粒长宽比约... 详细信息

采用晶间腐蚀实验、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等方法，研究了7075-T6铝合金纵截面组织和耐晶间腐蚀性能的不均匀性。结果表明：合金表层与中心层的组织和耐晶间腐蚀性能存在明显差异。表层再结晶分数约为89%，再结晶晶粒长宽比约为6，时效析出相尺寸约为3 nm，再结晶晶粒腐蚀敏感性低，为均匀腐蚀特征；中心层再结晶分数约为50%，存在大量平均尺寸约为3μm的亚晶粒，再结晶晶粒长宽比约为11，时效析出相尺寸约为6 nm，再结晶晶粒腐蚀敏感性高，亚晶界由于是小角度晶界，间接切断了向亚晶界的腐蚀通道，使得腐蚀沿着再结晶晶粒扩展，表现为局部腐蚀特征。相比表层，中心层再结晶晶粒的长宽比和晶内时效析出相尺寸更大，导致其晶间腐蚀敏感性更高。

关键词： 7075铝合金再结晶亚晶晶间腐蚀