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低Nb含量的CoCrFeNiNb_x合金退火后的组织演变和性能

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中国有色金属学报 2024年第2期34卷 462-472页

作者：吴长军李华宾曹煦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常州213164 常州大学光伏科学与工程江苏协同创新中心常州213164

在FCC型CoCrFeNi合金中添加少量Nb可起到固溶强化和第二相强化效果,但目前对Nb在FCC相中的溶解度及其对合金组织和性能的影响还不够了解。为此,本文基于热力学计算相图,实验研究了含1%~5%Nb(摩尔分数)的铸态CoCrFeNiNb_x合金在800~1200... 详细信息

在FCC型CoCrFeNi合金中添加少量Nb可起到固溶强化和第二相强化效果,但目前对Nb在FCC相中的溶解度及其对合金组织和性能的影响还不够了解。为此,本文基于热力学计算相图,实验研究了含1%~5%Nb(摩尔分数)的铸态CoCrFeNiNb_x合金在800~1200℃真空退火前后的显微组织和显微硬度。结果表明:即使添加1%Nb,铸态CoCrFeNiNb_x合金中仍存在约3%的FCC+C14共晶组织。后凝固的FCC相中Nb含量可高达2.4%~3.1%,在800℃退火后可析出针状纳米级Mg_(3)Cd型τ相,使合金硬度提高约30HV。经1000℃或1200℃退火后,FCC相的成分均匀,Nb含量分别为1.6%和3.1%,与热力学计算结果一致。退火后,共晶组织中的C14 Laves相球化长大,层片组织消失,合金硬度降低。因此,添加少于3.1%Nb后再进行固溶及时效处理以析出τ相是提高FCC型CoCrFeNi合金强度的有效途径。

关键词：高熵合金成分偏析相图析出强化显微组织

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

热输入量对换热器管板焊接接头缺陷及残余应力的影响

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化工设备与管道 2024年第5期 22-33页

作者：曲华旭赵永刚季绍俊陈有增朱翔鹰彭浩平常州大学江苏省油气储运技术重点实验室浙江华达新型材料有限公司常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室

文章通过改变焊接的电流和电压，研究热输入量（2.16kJ/mm,2.52kJ/mm,2.88kJ/mm）对换热器管板焊接接头缺陷的影响。基于有限元算法，研究热输入量对换热器管板焊接接头处残余应力的影响，进一步改进焊接工艺。结果表明，与热输入量为2.... 详细信息

文章通过改变焊接的电流和电压，研究热输入量（2.16kJ/mm,2.52kJ/mm,2.88kJ/mm）对换热器管板焊接接头缺陷的影响。基于有限元算法，研究热输入量对换热器管板焊接接头处残余应力的影响，进一步改进焊接工艺。结果表明，与热输入量为2.16kJ/mm和2.88kJ/mm相比，在热输入量为2.52kJ/mm时，管板焊接接头的焊接质量最佳，具有焊缝成形好，无裂纹及少量可接受的焊接缺陷。通过对多管-板焊接接头的残余应力计算发现，中心换热管处热影响区残余应力较大。而且残余应力并不是随着热输入的增加而增加。与热输入量为2.16kJ/mm和2.88kJ/mm相比，当热输入量为2.52kJ/mm时，管板接头处的残余应力分布最均匀且稳定，表明焊接质量最佳，这与实验结果一致。最后，通过增加焊间冷却时间和改变焊接顺序来改进焊接工艺，解决了局部残余应力分布集中的问题，改进了焊接接头质量。

关键词：换热器焊接缺陷残余应力热输入量

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

Fe-10Ni-10Cr-xAl-1Si合金预氧化组织和抗高温氧化研究

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热加工工艺 2024年

作者：赵锦毓吴长军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Fe-10Ni-10Cr-x Al-1Si(x=0,2,4,6 wt%)合金在1000℃和10-20atm氧气压力下的氧化行为，通过循环氧化实验测试了其高温抗氧化性。结果表明，当不添加铝时，氧化合金表面形成连续的Cr2O3膜，最外层为少量FeCr2O4尖晶石，内层为树枝... 详细信息

研究了Fe-10Ni-10Cr-x Al-1Si(x=0,2,4,6 wt%)合金在1000℃和10-20atm氧气压力下的氧化行为，通过循环氧化实验测试了其高温抗氧化性。结果表明，当不添加铝时，氧化合金表面形成连续的Cr2O3膜，最外层为少量FeCr2O4尖晶石，内层为树枝状Si O2；当添加2wt%Al时，Al2O3在Si O2内侧生长，Si O2量减少；当添加4wt%Al时，氧化膜的结构与添加2wt%Al时相似，氧化程度加深，表现为氧化膜厚度增加，Al2O3以树枝状形式存在；当Al含量为6wt%时，在合金表面形成连续且完整的Al2O3膜。未经预氧化和预氧化5 h后的样品在1000℃下氧化300 h，未经预氧化处理的合金氧化增重较大，添加铝的合金经预氧化处理后氧化增重显著降低。添加6wt%Al的试样单位面积增重最小，耐高温氧化性能最好。其中，Al2O3膜起到了阻止氧气进入合金的作用。

关键词：预氧化 Fe-Ni-Cr-Al-Si 氧化薄膜循环氧化

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

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

交流电场增强双相不锈钢S32750中温粉末法渗硼特性

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金属热处理 2024年第7期49卷 168-173页

作者：武贤龙谢飞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技术重点实验室江苏常州213164

对双相不锈钢S32750进行800℃常规粉末法渗硼以及交流电场增强粉末法渗硼,并对交流电场渗硼后的试样进行固溶处理。利用光学显微镜、显微硬度计以及X射线衍射仪观察分析渗硼层组织、厚度、硬度以及相结构。结果表明:交流电场增强粉末法... 详细信息

对双相不锈钢S32750进行800℃常规粉末法渗硼以及交流电场增强粉末法渗硼,并对交流电场渗硼后的试样进行固溶处理。利用光学显微镜、显微硬度计以及X射线衍射仪观察分析渗硼层组织、厚度、硬度以及相结构。结果表明:交流电场增强粉末法渗硼层与常规粉末渗硼的形貌相似,其与基体之间的界面基本平直,呈非锯齿状,与基体结合良好,表层主要为FeB;施加交流电场可以有效促进硼的渗入,提高渗层硬度。但当电流提高至6 A时,渗层中会出现较多微孔。S32750钢在5 A交流电场渗硼后再经固溶处理,渗层厚度略增,FeB相显著减少,Fe_(2)B增加,渗硼过程中出现的析出相σ固溶进基体,这有助于双相不锈钢韧性的提高。

关键词：双相不锈钢S32750 粉末法渗硼交流电场

FeNi-FeO/CN催化剂的制备及其电催化析氧性能

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化工进展 2024年

作者：陈东健孙雨倩银凤翔常州大学石油化工学院常州大学江苏省先进催化材料与技术重点实验室

电解水制氢中的阳极析氧反应（OER）因反应能垒较高，降低了电解水的效率，因此研发高效的析氧催化剂是推动电解水产业化的重要途径。本文通过高温热解聚苯胺、硝酸铁和硝酸镍制备了一系列不同Fe和Ni含量的FeNi/CN催化剂。通过X射线衍射... 详细信息

电解水制氢中的阳极析氧反应（OER）因反应能垒较高，降低了电解水的效率，因此研发高效的析氧催化剂是推动电解水产业化的重要途径。本文通过高温热解聚苯胺、硝酸铁和硝酸镍制备了一系列不同Fe和Ni含量的FeNi/CN催化剂。通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）等分析手段表征了催化剂的结构，采用线性扫描伏安法（LSV）和计时电位法（CP）等方法在碱性电解液中评价了催化剂的电化学析氧性能。结果表明，所制备的催化剂中含有FeNi3和Fe3O4纳米颗粒，这些颗粒很好地分散在聚苯胺衍生的碳上。随着铁含量的逐渐降低，OER过电位表现出先减小后增大的趋势。其中，Fe1Ni1/CN催化剂具有最低的OER过电位，在10mA/cm2下的过电位仅为339mV，Tafel斜率为87mV/dec，表现出最好的OER催化活性，优于文献中报道的大多数铁基和镍基催化剂。

关键词：电化学催化剂复合材料析氧反应四氧化三铁镍铁合金