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  • 【期刊】 Mn对钢中富Cu相和NiAl相复合析出过程的影响

    刊名:金属学报 作者:沈琴 ; 王晓姣 ; 赵安宇 ; 何益锋 ; 方旭磊 ; 马佳荣 ; 刘文庆 关键词:析出强化 ; 富Cu相 ; NiAl相 ; 原子探针层析技术 机构:上海大学微结构重点实验室 ; 上海大学微结构重点实验室 ; 常州杭钢卓信机械装备有限公司 年份:2016
    摘要:将Fe-Cu-Ni-Al和Fe-Cu-Ni-Al-Mn钢900℃固溶2 h后水淬,在500℃时效不同时间,利用硬度测试和原子探针层析技术(APT)研究Mn对钢中多元强化相析出过程的影响.硬度测试结果显示,Mn的加入增强了钢时效初期的析出强化效果,加快了整个析出强化的进程.APT结果表明,Mn提高了时效初期析出相的形核率,加快了析出相的长大和粗化速率,进一步加速了富Cu相和Ni Al相的分离.这是由于Mn可降低析出相的形核能,加快各元素在基体中的扩散速率,同时Mn取代Ni Al相中Al的位置,在Ni Al相中形成缺陷,加速了Cu在其中的扩散速率.
  • 【会议】 HSLA钢在热时效过程中富Cu相的成分演变

    作者:刘庆冬 ; 李传维 ; 顾剑锋 ; 刘文庆 关键词:高强度低合金钢 ; 热时效过程 ; 富铜相 ; 成分演变 ; 原子探针层析技术 机构:上海交通大学材料科学与工程学院上海市激光制造与材料改性重点实验室,上海200240;上海大学微结构重点实验室,上海200444 ; 上海交通大学材料科学与工程学院上海市激光制造与材料改性重点实验室,上海200240;上海大学微结构重点实验室,上海200444 ; 上海交通大学材料科学与工程学院上海市激光制造与材料改性重点实验室,上海200240 ; 上海大学微结构重点实验室,上海200444 年份:2015
    摘要:高强度低合金钢在900℃固溶处理0.5h,水淬至室温,然后在500℃等温时效,用原子探针层析技术(APT)分析富Cu相的成分变化.结果表明:随着时效时间的延长,富Cu相的尺寸不断增加,数量逐渐减少,形态由球型向椭球型转变.纳米尺寸的富Cu相中,含有大量的Fe和一定量的Ni和Mn,成分波动较大.随着富Cu相不断长大,Cu含量逐渐升高,Fe含量不断降低,Ni和Mn含量趋于稳定.Ni和Mn倾向在富Cu相/基体界面处偏聚,但二者偏聚的确切位置存在差异.
  • 【期刊】 低碳铁素体钢中纳米富Cu相由9R向fcc结构的转变

    刊名:人工晶体学报 作者:解辉 ; 王伟 关键词:HRTEM ; 纳米富Cu相 ; 孪晶9R结构 ; 孪晶fcc结构 ; 非孪晶fcc结构 机构:上海工程技术大学材料工程学院 ; 上海工程技术大学材料工程学院 年份:2017
    摘要:低碳铁素体钢样品经880℃加热0.5 h水淬,660℃调质处理10 h,然后在400℃等温时效11000 h后,利用高分辨透射电镜(HRTEM)和能谱仪(EDS),分析低碳铁素体钢中析出的纳米富Cu相不同晶体结构的特征及联系。观察到长轴约9.5 nm,短轴约6.6 nm的短棒状9R结构的纳米富Cu相,并且均为单斜9R以及呈互为孪晶结构,说明Cu早期析出时优先转变成具有互为孪生关系的单斜9R结构,同时还观察到孪生结构的fcc结构的Cu,以及具有莫尔条纹的非孪晶fcc结构的Cu。表明9R结构除了退孪晶化转变成非孪晶fcc结构外,还可以直接转变成具有孪生关系的fcc结构的纳米富Cu相
  • 【期刊】 低碳低合金钢中纳米富Cu相的析出特征

    刊名:金属热处理 作者:解辉 ; 王伟 关键词:HRTEM ; 3DAP ; 纳米富Cu相 ; 孪晶9R结构 机构:上海工程技术大学材料工程学院 ; 上海工程技术大学材料工程学院 年份:2018
    摘要:低碳低合金钢样品经880℃加热0.5 h后水淬,再进行660℃保温10 h的调质处理,最后分别在370℃和400℃等温时效3000 h和2000 h后,利用高分辨透射电镜(HRTEM)、能谱仪(EDS)以及三维原子探针(3DAP)相结合的方法,分析低碳低合金钢中析出的纳米富Cu相的晶体结构和Cu、Mn、Ni原子分布特征。在HRTEM图像中观察到长轴约9.3 nm,短轴约6.1 nm的短棒状纳米富Cu相,其结构为正交9R结构且互为孪生关系,其中9R结构与α-Fe基体存在一定位向关系,即:(011)_(bcc)//(114)_(9R),[111]_(bcc)//[110]_(9R)。说明Cu早期析出时可能由bcc结构优先转变孪晶正交9R结构,而不是直接转变为fcc结构。利用3DAP技术可以看出,在富Cu原子团簇形核长大过程中,Mn、Ni原子会偏聚在Cu与α-Fe基体的界面处,造成这种现象,除了富Cu原子团簇在富Ni、富Mn区域形核且在长大过程不断向外排挤Mn、Ni原子外,Cu与α-Fe基体界面存在较高的共格畸变能也会造成Mn、Ni原子的偏聚,进而阻碍富Cu原子团簇的长大。
  • 【期刊】 低合金铁素体钢中纳米富Cu相复杂晶体结构的表征

    刊名:稀有金属 作者:解辉 ; 王伟 关键词:HRTEM ; 纳米富Cu相 ; 9R孪晶结构 ; 9R非孪晶结构 机构:上海工程技术大学材料工程学院 ; 上海工程技术大学材料工程学院 年份:2018
    摘要:低合金铁素体钢样品经880℃加热0.5 h后水淬,再在660℃调质处理10 h,最后在400℃进行等温时效处理11000 h后,利用高分辨透射电镜(HRTEM)和能谱仪(EDS)分析低合金铁素体钢中析出的纳米富Cu相的复杂晶体结构。观察到长轴约13.3 nm,短轴约8.9 nm的具有典型鱼骨状条纹特征的两单斜9R结构,且互为孪生关系,密排面(009)与孪晶界(114)的夹角约为62.7°,同时9R孪晶结构内部存在严重的晶格扭曲和大量的层错,且有向9R多重孪晶结构转变的趋势,说明单斜9R孪晶结构是一种不稳定的过渡相;还观察到另一个单斜9R孪晶结构的纳米富Cu相中,局部区域存在非孪晶的单斜9R结构,这可能是由9R孪晶结构内部严重的晶格扭曲和大量的层错产生较高能量导致。说明纳米富Cu相在不同晶体结构演化过程中的复杂性。
  • 【论文】 含Cu和Ni高强度低合金钢回火析出富Cu相的研究

    作者:余锡模 关键词:富Cu相 ; APT ; HRTEM ; 回火 ; 偏聚 机构:上海大学 ; 上海大学 年份:2013
    摘要:高强度低合金钢(HSLA)主要用于海军战舰、潜水艇外壳及采矿和挖掘设备等,该类钢以在回火下产生高强度和耐冲击性而受到关注。其设计思想是减少钢中的C含量到0.05%(质量分数),以此来改善韧性和焊接性;增加Cu含量到1%-2%,通过析出纳米级富Cu相来增加钢的韧性和强度。Cu在铁素体中溶解度很低,当奥氏体快速冷却至室温时,铁素体中Cu处于固溶过饱和状态。钢件在某一温度下保温时,过固溶状态下的Cu会扩散偏聚,促进富Cu相的形核、长大和粗化,富Cu相能够强化钢件。本文选用船板钢,经过900℃奥氏体化处理30min后水淬,在500℃下等温回火不同时间及在不同温度下等时回火1h。利用原子探针层析技术(APT)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等分析技术研究了在不同回火条件下的富Cu相析出,得出如下结论: (1)显微组织观察显示,在回火过程中,基体发生软化,富Cu相析出强化;马氏体板条局部出现凸起,板条界面出现移动,如此重复的局部凸起与移动致使整个板条的移动,从而与其他板条融合,板条界模糊,基体逐渐由板条状马氏体转变为多边形状铁素体; (2) APT分析显示,当变换Cu等浓度值时,在富Cu相析出的不同阶段,APT中显示的Cu团簇个数变化幅度不同。在富Cu相的形核阶段,Cu团簇的数量变化幅度较大;在富Cu相的粗化阶段,Cu团簇的数量基本上保持不变; (3) APT分析显示,基体中析出的Cu团簇的数量密度可高达1024/m3;在富Cu相与基体的过渡层处偏聚有合金元素Ni和Mn,形成了富Ni、Mn层包裹着Cu团簇核心的的核-壳结构,此结构有助于抑制富Cu相的粗化;在过渡层上,Mn的浓度峰值较Ni的浓度峰值更加靠近Cu团簇核心一侧;在椭圆形富Cu相两端偏聚的原子Ni、Mn浓度较在其侧面处偏聚的浓度要高; (4)试样在400℃-1h的热处理下,相界面上会优先于基体析出大量Cu团簇,并且在相界面上偏聚有原子C、Mn、P、Cu;在500℃-4h的热处理下,相界面上析出有Cu团簇,并且偏聚有原子Cr、Mo、C,在位错线上富集有原子C、Mo,位错线上的Cu团簇与C团簇间隔排列; (5) HRTEM分析显示,回火条件下,基体中析出具有9R、fcc晶体结构的富Cu相富Cu相镶嵌在基体中,易与基体晶格相互作用产生Moiré条纹像;Digital Micrograph分析显示存在有9R结构的富Cu相晶体尺寸大于具有fcc结构的富Cu相晶体尺寸,表明富Cu相结构与其尺寸之间不存在明显的联系。
  • 【期刊】 核反应堆压力容器模拟钢中纳米富Cu相的变形特征

    刊名:上海大学学报(自然科学版) 作者:蔡琳玲 ; 徐刚 ; 冯柳 ; 王均安 ; 彭剑超 ; 周邦新 关键词:核反应堆压力容器模拟钢 ; 富Cu相 ; 变形 ; 萃取复型 ; 高分辨透射电镜 机构:上海大学材料研究所 ; 上海大学材料研究所 ; 上海大学微结构重点实验室 年份:2012
    摘要:提高了Cu含量的核反应堆压力容器(reactor pressure vessel,RPV)模拟钢样品,经过880 cC水淬、660℃调质处理和400℃1000~4000 h的等温时效处理,观察到纳米富Cu相的析出;随后进行20%~30%冷轧变形,采用萃取复型(extractionreplica,ER)和高分辨透射电镜(high resolution transmission electron microscopy,HRTEM)的方法研究纳米富Cu相的变形特征.研究结果表明,镶嵌在α-Fe基体中的纳米富Cu相,在冷轧变形时的变形机制较为复杂,存在多种变形方式.当纳米富Cu相的晶体处于有利取向时,可以跟随基体一起发生滑移变形,表现为"软"颗粒的特性;当晶体处于不利取向时,会发生孪生变形,甚至诱发马氏体相变,有时生成"轮毂辐条"状的孪晶结构,大大提高了纳米富Cu相继续变形时的抗力,表现为"硬"颗粒的特征,因而析出纳米富Cu相会产生明显的强化作用.
  • 【期刊】 RPV模拟钢中纳米富Cu相的析出和结构演化研究

    刊名:金属学报 作者:徐刚 ; 楚大锋 ; 蔡琳玲 ; 周邦新 ; 王伟 ; 彭剑超 关键词:核压力容器模拟钢 ; 纳米富Cu相 ; 高分辨电镜 ; 原子探针层析技术 机构:上海大学材料研究所 ; 上海大学材料研究所 ; 上海大学微结构重点实验室 年份:2011
    摘要:提高了Cu含量的核反应堆压力容器(RPV)模拟钢经过880℃水淬和660℃调质处理后,在370℃时效6000 h,利用HRTEM,EDS和原子探针层析(APT)方法研究了纳米富Cu相的析出过程和晶体结构演化.观察到Cu原子在α-Fe基体的{110}晶面上以3层为周期发生偏聚,并产生了很大的内应力使晶格发生畸变,这是富Cu相析出时的形核过程;随着Cu含量的增加和富Cu区的扩大,内应力也随着增大,富Cu区沿着α-Fe基体的{110}晶面发生切变,形成了ABC/BCA/CAB/ABC排列的多孪晶9R结构;Cu含量继续增加,富Cu相最终转变为fcc结构.富Cu相的尺寸在1-8nm范围内,数量密度为0.71×10~(23)m~(-3).富Cu相中还含有3%- 8%(质量分数)的Ni和Mn.并且在相界面上发生偏聚,从而抑制了富Cu相的长大.
  • 【期刊】 含Cu和Ni低碳高强度钢等时回火析出富Cu相的研究

    刊名:金属学报 作者:余锡模 ; 赵世金 关键词:富Cu相 ; 3DAP ; 硬度 ; 偏聚 ; HRTEM 机构:上海大学材料研究所 ; 上海大学材料研究所 ; 上海大学微结构重点实验室 年份:2013
    摘要:用显微硬度计、HRTEM和三维原子探针(31AP)对含Cu和Ni低碳高强度钢等时回火析出的富Cu相进行了研究.结果表明:回火过程中,基体发生软化,富Cu相析出,板条状马氏体逐渐转变成多边形状铁素体;在500℃时富Cu相强化作用达到最大值;设置不同的Cu等浓度值时,在400-500℃富Cu相的数量变化幅度大,在500-650℃富Cu相的数量基本不变;在晶界处发生C,Mo,P和Cu的偏聚;晶界处Cu浓度高于基体,为富Cu相的形核和长大提供了有利条件;在析出的富Cu相与基体的过渡层上发生Ni,Mn和Al的偏聚,这些偏聚元素与富Cu相核心共同形成核-壳结构.
  • 【期刊】 3DAP研究Super304H耐热不锈钢中富Cu相的析出行为

    刊名:金属学报 作者:迟成宇 ; 董建新 ; 刘文庆 ; 谢锡善 关键词:耐热不锈钢 ; Super304H ; 富Cu相 ; 三维原子探针 ; 3DAP ; 第二相强化 机构:北京科技大学材料科学与工程学院 ; 北京科技大学材料科学与工程学院 ; 上海大学分析测试中心 年份:2010
    摘要:利用三维原子探针(3DAP)研究了超超临界电站锅炉过热器/再热器管材Super304H在650℃时效富Cu相的析出行为.结果表明,富Cu相的析出经历了富Cu原子偏聚区的快速形成以及Cu原子不断聚集到富Cu偏聚区中而渐变形成富Cu相.富Cu相的析出速率极快,时效仅5 h富Cu相已明显析出.随时效时间的延长在富Cu相中逐步排斥出其它元素,使Cu原子成为富Cu相的主要组成元素.时效500 h富Cu相中Cu原子的浓度已经达到90%,时效1000 h富Cu相仍然保持纳米级的尺度且均匀分布,对Super304H耐热不锈钢具有非常好的强化作用.
  • 【论文】 低合金铁素体钢中富Cu析出相结构演化研究

    作者:陈柏林 关键词:低合金铁素体钢 ; 富Cu析出相 ; 高分辨透射电子显微镜 ; 三维原子探针 机构:上海工程技术大学 ; 上海工程技术大学 年份:2016
    摘要:提高了Cu含量并且改变了合金元素Ni和Mn含量的低合金铁素体钢在880℃下保温0.5h后水淬,然后再在660℃下保温10h后空冷,即调质处理。随后在370℃和400℃进行不同时间的时效处理。采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、能谱分析(EDS)和三维原子探针(APT)研究了富Cu相的析出过程,分析了富Cu析出相结构演化过程以及合金和杂质元素在界面或位错处的偏聚特征。得到的主要结果有:(1)低合金铁素体钢在370℃时效3000h后,当富Cu原子团簇尺寸长大到2nm左右时,富Cu原子团簇周围并没有出现Ni和Mn原子的偏聚。而当富Cu原子团簇尺寸长大到5nm后,开始出现了Ni和Mn原子的偏聚,并且偏聚一般发生在富Cu原子团簇周围。(2)低合金铁素体钢在400℃时效4000h后,有大量的富Cu原子团簇形成,其主要在晶界处形成,表明晶界处有利于富Cu原子团簇的形成,并且C,Mo,Mn,Ni,P原子在晶界处都有不同程度的偏聚;低合金铁素体钢在370℃时效4000h后,在Mo2C和铁素体相界面处有大量的富Cu原子团簇析出,此时Cu原子沿相界面的扩散速率较快,表明富Cu原子团簇在相界面处优先形成。因此Mo2C的析出会促进富Cu原子团簇的析出。(3)低合金铁素体钢在370℃时效3000h中,富Cu相首先与基体共格,在相变过程中会出现单斜9R与正交9R共存结构,然后在转变为3R结构,最终转变为与体积失去共格关系的fcc结构;低合金铁素体钢在370℃时效3000h后,发现每2层富Cu原子密排面中间间隔着一层富Fe原子密排面;我们提出了9R到3R结构相转变的模型。在剪切力平行于9R/3R界面时,9R/3R界面会逐步向上移动,从而增加了3R堆垛区域的宽度,肖克莱不全位错或剪切使密排面的堆垛次序从ABC/BCA/CAB...改变到ABC/ABC/ABC...,最终使9R结构向3R结构转变。
  • 【期刊】 RPV模拟钢中纳米富Cu析出相的复杂晶体结构表征

    刊名:材料工程 作者:冯柳 ; 周邦新 ; 彭剑超 ; 王均安 关键词:RPV模拟钢 ; 热时效 ; 纳米富Cu析出相 ; 9R晶体结构 机构:上海大学材料研究所 ; 上海大学材料研究所 ; 山东理工大学分析测试中心 ; 上海大学微结构重点实验室 年份:2015
    摘要:RPV模拟钢样品经过890℃水淬,660℃调质处理,然后在400℃时效13000h后,用高分辨透射电镜和能谱仪相结合的方法研究了RPV模拟钢中纳米富Cu析出相中的复杂晶体结构。纳米富Cu析出相的平均尺寸约为20nm,除了观察到常见的亚稳态9R结构、3R结构和稳态fcc结构外,还观察到同一富Cu析出相由3种不同的晶体结构组成,并分别分布在5个不同的区域中,包括1处9R、2处fcc和2处3R结构。9R结构与相邻的2个fcc结构形成的界面都具有特定的晶体取向,呈半共格关系,是由非孪晶9R结构演化而来。2处3R结构互为孪晶关系,是由孪晶9R结构演化而来。这种状态反映了纳米富Cu析出相从亚稳态演化到稳态结构的复杂过程。
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