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单晶镍基高温合金的蠕变断裂

艾素华 , V.LUPINC , M.MALDINI

金属学报

本文研究了〈001〉取向的CMSX—2,SRR99和RR2000三种单晶镍基高温合金,从750-1000℃温度范围和从150—680MPa应力下的蠕变断裂特征;用扫描电镜对上述各种实验状态下的蠕变断口和纵向剖面进行了详细观察。结果表明:单晶的蠕变断裂具有明显的晶体学特征,蠕变裂纹总是从已有的铸造的显微疏松处萌生;对于含碳量较高的材料,碳化物及其与基体的界面也是裂纹萌生的有利位置;这些已萌生的裂纹在外加应力轴垂直的(001)面上各向异性地扩展,直到由于承载截面的逐渐减小而导致最终破坏。虽然在较高的实验温度下,断口被强烈地氧化,但是蠕变断裂特征没有改变,在对三种材料断口上(001)面的大小和面积分数的测量和计算表明,用面积分数来表征蠕变损伤程度是可行的。

关键词: 单晶镍基高温合金 , micropore , crack initiation , creep fracture

镍基单晶高温合金在高温氧化过程中不同角度晶界显微组织的演化

史振学 , 刘世忠 , 李嘉荣 , 韩梅

机械工程材料

选取镍基单晶高温合金中晶界角度分别为5.4°,12.3°,25.7°的小角度和大角度晶界试样,经标准热处理后,在1 100℃下恒温氧化100,500,1 000 h,研究了氧化过程中不同角度晶界的组织演化.结果表明:不同角度晶界试样氧化100 h后,合金表层分成了外氧化膜、无γ'相区和γ'相减少区三个区域,不同角度晶界试样的无γ'日区和γ'相减少区都形成了少量的内氧化微孔;氧化500 h后,不同角度晶界试样上形成的内氧化微孔数量明显增加,而且随着晶界角度增加,晶界上的内氧化微孔沿晶界方向的尺寸增大,逐渐形成狭长的微孔通道;氧化1 000 h后,随着晶界角度增加,晶界上的内氧化微孔尺寸继续增大,25.7°晶界试样的晶界上形成了连续的内氧化微孔通道,一直延伸到γ '相减少区,并通过晶界在晶体内部形成了内氧化区.

关键词: 镍基单晶高温合金 , 小角度晶界 , 显微组织 , 内氧化 , 微孔

热轧变形对高碳TWIP钢组织缺陷和力学性能的影响

易炜发 , 朱定一 , 胡真明 , 杨泽斌 , 林淑梅

材料科学与工艺

为解决高碳Fe-20Mn-3Cu-1.3C TWIP钢凝固组织中易形成显微疏松、损害合金的力学性能的问题,研究了在相同热轧温度下,改变轧制变形总量对合金微孔缺陷的消除及拉伸力学性能的影响.研究表明:通过热轧变形可以有效地减少Fe-20Mn-3Cu-1.3C TWIP钢的微孔缺陷,提高组织致密度;随着热轧变形量的增加,合金的综合力学性能显著提高,当热轧变形量达到91%时,该合金中的微孔面密度由固溶态的1.67%降低至0.71%,抗拉强度达到1223.7 MPa,延伸率达到86.8%,强塑积高达106217.2 MPa.%,比未热轧变形处理提高了78.3%,显示出优异的综合力学性能,表明消除微孔缺陷是充分发挥其高强韧性的关键.

关键词: TWIP钢 , 微孔缺陷 , 热轧变形量 , 显微组织 , 力学性能

钢中微孔隙氢压强度与氢浓度

范俊锴 , 杜凤山 , 黄华贵 , 李杰 , 李源

钢铁

从Sieverts定律和微孔隙中分子氢和钢内溶解氢化学势平衡的理论基础出发,介绍了目前已有的几种钢内微孔隙氢压强度和氢浓度计算模型.通过对比找出了最适合应用的微孔隙氢压强度计算模型,并建立了新的微孔隙氢浓度计算模型.最后建立了钢内微孔隙氢压强度和氢浓度综合计算模型,证明了温度和孔隙率对微孔隙内氢压强度和氢浓度的重要影响.所建模型和分析结果为深入研究钢内白点的萌生扩展机制奠定了基础.

关键词: 微孔隙 , 氢压强度 , 氢浓度 , 计算模型 , 白点

蓝晶石基微孔莫来石陶瓷分离膜支撑体的制备、结构与性能研究

郭会师 , 杨正宏 , 李文凤 , 宋信钊 , 谢国锋 , 叶方保

硅酸盐通报

以蓝晶石为主要原料、γ-A12O3为辅料,采用注浆成型技术与反应烧结工艺制备出了具有针状网络结构的微孔莫来石陶瓷分离膜支撑体.系统研究了烧成温度对试样物相组成、显微结构及性能的影响,结果表明:随着烧成温度的升高,试样中莫来石的生成量增多,其形貌逐渐由针状发育成柱状,试样的性能与莫来石的生成量及形貌密切相关.针状莫来石可对基体起强韧化作用,并使气孔的有效半径微细化.在1450 ~ 1500℃,随烧成温度的升高,试样的显气孔率逐渐增大、孔径减小、强度升高.所制支撑体的体积密度为1.38~ 1.60 g,/cm3、显气孔率为46.74% ~ 53.23%、烧后线变化率为-3.10%~2.24%、气孔孔径集中分布在1~ 20 μm、平均孔径为5.84~9.93 μm、常温耐压强度为30.1~ 37.2 MPa.

关键词: 蓝晶石 , 陶瓷分离膜支撑体 , 微气孔 , 针状莫来石 , 孔径分布

PAN基碳纤维制备过程中微孔结构的形成与转变

杨玉蓉 , 闫国民 , 刘立 , 邱敏 , 皮艳梅 , 华中

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2014.18.019

利用扫描电镜(SEM)、小角X射线散射(SAXS)对PAN基碳纤维制备过程中不同阶段纤维的表面形貌、微孔结构进行了测试,计算了PAN基碳纤维制备过程中不同阶段微孔的大小、各微孔占总微孔的体积分数、微孔的平均尺寸及表面的分形维数,分析了碳纤维的微孔结构在制备过程中的形成与转变.结果表明,原丝内部微孔的平均尺寸较大,预氧化过程中、后期,纤维内部微孔的平均尺寸及各相微孔的体积分数都发生了较大变化.低温碳化后,纤维中微孔的平均尺寸减小,且大孔洞的体积分数增大.高温碳化后,微孔的平均尺寸进一步减小,大孔的体积分数增大.原丝的微孔表面比较粗糙,在预氧化过程中微孔表面的分形维数减小.低温碳化后,微孔表面的分形维数增加.高温碳化后,微孔的形状由曲面转变为曲线.

关键词: 碳纤维 , 微孔 , X射线小角散射 , 分形维数

锂离子电池微孔Sn-Co-C负极的制备及其性能

东栋 , 于维平

材料热处理学报

采用模板-电沉积法制备锂离子电池Sn-Co-C微孔负极。首先,采用聚合法制备PS球乳液。然后,再以柠檬酸、EDTA为络合剂,CoCl2、SnCl4为主盐,添加甲酸和PS球乳液的电解液中,电沉积制备Sn-Co-C微孔复合电极材料。随后采用EDS、XRD和SEM分析其元素成分、晶体结构和表面形貌。最后采用恒流充放电和交流阻抗测试其电化学性能。结果表明,电极表面的微孔可以缓解锂电池充放电过程中产生的体积变化所导致的活性物质脱落,提高循环性能和寿命。Sn-Co-C负极组成的电池首次充放电比容量分别为705.4和1105 mA.h.g-1,循环126次后充放电比容量分别为393.3和403.2 mA.h.g-1。

关键词: 微孔 , Sn-Co-C复合电极 , 锂电池

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