采用粉末冶金法制备出成分为Fe-12.5Cr-2.5W-0.4Ti-0.02V-0.4Y2O3(12Cr-ODS,质量分数,%)的铁素体钢.通过电镜观察及力学性能测试等手段研究了12Cr-ODS铁素体钢的组织与性能,并定量计算了不同强化机制对合金屈服强度的贡献.电镜观察发现12Cr-ODS钢为等轴的铁素体组织,平均晶粒尺寸为1.5μm,不同尺寸氧化物在基体中均匀分布.力学性能测试结果表明12Cr-ODS钢具有优异的室温拉伸性能,屈服强度达到738 MPa.合金主要强化机制为氧化物弥散强化、氧化物弥散强化钢加工强化、热错配位错强化和晶界强化机制,各种强化机制计算得到的理论屈服强度为750 MPa,与实测值吻合较好

铸坯出结晶器后的冷却速度是影响和决定铸坯表层组织结构(0~5 mm)及第2相析出物分布的关键因素.在开发重熔凝固冷却实验装置的基础上,模拟铸坯在垂直段的凝固冷却条件,研究不同冷却速度对铸坯表层组织与第2相析出物分布的影响.研究表明,在0.8 m·min-1拉速下,以5℃.s-1的冷却速度,使铸坯在出结晶器后表面温度下降到A3温度以下,得到的表层组织均匀,晶界无膜状先共析铁素体,微合金元素析出物在晶内分布均匀,有利于提高铸坯热塑性及降低裂纹敏感性

应用透射电镜(TEM)和X射线能谱(EDX)对CSP工艺含钛耐候钢中的细小磷化物进行了研究.对成品钢板和经900℃压缩20%并等温30min的连铸坯分析结果表明:耐候钢中存在MxP型纳米级磷化物,x值为2～3,金属元素M为Fe、Ti及少量Cr或Ni,磷化物的结构为六方晶系,点阵常数a=0.609nm、c=0.351nm;成品钢板中磷化物尺寸多在20nm以下,而经过900℃压缩的连铸坯试样中磷化物的尺寸、形状不尽相同,较大的棒状磷化物长约300nm、宽约50nm,其他粒子在50nm以下,多呈方形.CSP工艺生产线中可能发生磷化物沉淀的阶段是热连轧的最后两个道次直至冷却到400～500℃的过程中;磷化物的析出可提高沉淀强化效果,但同时会使钢中的固溶磷浓度降低

评估了氧和铝在Al2O3中的自扩散参数,分析了其扩散机理.得出:(1)在1770~2100K 温度范围内,氧分压不超过1.0×105Pa时,杂质总含量为30×10-6~500×10-6,Mg,Ti含量低于30× 10-6的未掺杂Al2O3单晶中,氧的自扩散系数与温度的关系式,氧分压和扩散方向对该扩散系数 值影响不明显.(2)在1943~2178K范围,多晶Al2O3中铝的自扩散系数在10-15到10-14m2/s之间, 扩散活化能为 477 kJ/mol.(3)单晶Al2O3中主要杂质为TiO2和 MgO,掺Ti将降低氧的自扩散系 数,增加铝的自扩散系数;掺Mg使氧的自扩散系数略有增加;其他杂质对氧和铝在Al2O3中的 扩散系数影响不大.(4)氧和铝均通过空位扩散

采用超声-浸渍法,以SBA-15为硬模板、Mn(NO3)2为锰源制备出介孔MnO2.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附-脱附以及热重-差热方法(TG/DTA)对样品的物理结构进行表征;用恒流充放电、循环伏安和电化学阻抗(EIS)考察样品作为超级电容器电极材料的性能.结果表明,样品MnO2复制了SBA-15的介孔结构,比表面积、平均孔径分别为282m2·g-1和2.75nm;介孔MnO2作为超级电容器电极材料,具有良好的动力学可逆性,电荷转移电阻小,电化学活性较高,首次放电比容量为285 F·g-1,循环500次后仍保持在210 F·g-1

采用SEM、EDS等手段研究了闪速燃烧合成的氮化硅铁及其原料FeSi75的组成、结构,并结合闪速燃烧合成工艺和热力学分析,揭示氮化硅铁中FexSi粒子的形成机理.结果表明:在以74μm的FeSi75氮化制备氮化硅铁过程中,金属硅和ξ(FeSi2.3)相中部分硅氮化为氮化硅,而氮化硅铁中FexSi粒子则来源于ξ相的氮化;当ξ相被氮化到其中的[Si]摩尔分数降低近25%时,[Si]的活度aSi趋于0,氮化趋于平衡,ξ相中不能被继续氮化的部分即为FexSi粒子,其Fe:Si原子比例大约为3:1;FexSi粒子的大小、均匀分布状况与ξ相颗粒粒径大小及分布状况有关

为了深入了解闪速燃烧法制备的Fe-Si3N4作为高温领域中新型原料的优良特性,用粒度小于74μm的Fe-Si3N4原料制成φ50mm×80mm的试样,成型压力为250kN,经1500℃恒温3h空气条件下烧成后,在试样内部钻取φ36min×50mm圆柱体进行气孔率、体积密度及常温耐压强度等指标检测,并结合XRD,SEM,EDS及DTA-TG等进行了分析.结果表明,用纯Fe-_Si3N4原料,不添加任何烧结助剂,依靠原料自身的Fe3Si以及原料中铁固溶体同氮化硅反应生成的Fe3Si的结合作用,在空气条件下低温烧成制备氮化硅铁耐火材料是可行的

采用渣钢平衡的实验方法研究了1600℃下不同碱度和不同Al2O3含量的强还原性精炼渣对高强度低合金钢中非金属夹杂物的影响.结果表明:渣钢反应平衡后,炉渣中CaO和SiO2的质量比为1.9~4.5、Al2O3质量分数为21%~33%,钢中夹杂物主要为球状的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系,尺寸在5μm以下,炉渣成分对夹杂物的成分影响很大.夹杂物主要分布在SiO2含量一定的CaO-MgO-Al2O3-SiO2伪三元相图中1 400~1 500℃的低熔点区,随着炉渣碱度的提高和Al2O3含量的降低,部分夹杂物逐渐偏离低熔点区域,夹杂物的总数量逐渐减小.当渣中Al2O3质量分数为21.22%、碱度为3.27时,有大量夹杂物分布在高熔点区域,夹杂物的总数量最小

为了获得烧结钢的致密表面层以改善零件的疲劳性能和耐腐蚀性,研究一种先对烧结铁压坯化学处理而后烧结的技术并进行了试验.试验中选择了高(>7.0g·cm-3),中(6.6~6.7 g·cm-3),低(6.2~6.4g·cm-3)3种不同密度的压坯施镀.试验发现中密度烧结铁通过自催化镍-磷化学镀和强化烧结可获得致密的合金化表层显微组织.用SEM/EDS分析了烧结样品表层元素成分及分布形貌,发现镍元素由试样表面向内呈均匀梯度分布,在高密度低孔隙度区扩散距离可达200 μm以上,在较低密度高孔隙度区集中分布于孔洞表面附近;而磷元素除使基体孔洞球化外,还以Fe2P形式偏聚于铁基体中.这样的显微组织有可能改善零件的疲劳性能和耐腐蚀性

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和万能拉力试验机,研究了Q235-A带钢氧化铁皮的组织、结构及其开裂行为.结果表明,氧化铁皮的成分主要为Fe3O4、Fe2O3和Fe,含有少量的FeO,氧化层厚度比较均匀,约为10 μm,结构致密且与基体结合较好.拉伸实验表明,随着应变的增加,裂纹条数增加呈先慢,后快,再慢的规律.应变达到0.05%时氧化铁皮开始出现裂纹,当应变在0.08%~0.10%范围内裂纹条数随应变增加非常明显,当应变超过0.10%时裂纹条数增加缓慢,应变超过0.15%时裂纹条数几乎不再增加