微量硼对 CuZnAl 形状记忆合金性能的影响
《B、Nb等微合金化元素在超级奥氏体不锈钢中强化效果的理论研究》范文

《B、Nb等微合金化元素在超级奥氏体不锈钢中强化效果的理论研究》篇一一、引言超级奥氏体不锈钢以其卓越的耐腐蚀性、高温强度和良好的加工性能,在石油、化工、海洋工程等众多领域得到了广泛应用。
为了提高其综合性能,研究者们通过添加微合金化元素如B、Nb 等,以进一步增强其机械性能和耐腐蚀性。
本文将针对B、Nb等微合金化元素在超级奥氏体不锈钢中的强化效果进行理论研究。
二、微合金化元素的种类及其作用机制1. 硼(B)元素:硼元素在钢中主要起到固溶强化和细化晶粒的作用。
它能有效地提高钢的强度和韧性,同时还能改善钢的焊接性能。
2. 铌(Nb)元素:铌元素在钢中可以形成稳定的碳氮化合物,有效减少钢中的碳化物析出,提高钢的抗晶间腐蚀性能。
此外,铌还能细化晶粒,提高钢的强度和韧性。
三、B、Nb元素在超级奥氏体不锈钢中的强化效果1. 固溶强化:B、Nb等微合金化元素的固溶强化作用,可以显著提高超级奥氏体不锈钢的强度和硬度。
这些元素在钢中形成固溶体,阻碍位错运动,从而提高材料的力学性能。
2. 晶粒细化:B、Nb元素能够细化钢的晶粒,使钢的力学性能得到进一步提高。
晶粒细化可以增加单位体积内的晶界数量,从而提高材料的强度和韧性。
3. 提高耐腐蚀性:B、Nb元素的添加可以改善超级奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能。
例如,铌可以稳定钢中的奥氏体结构,提高钢的抗晶间腐蚀性能;硼则可以提高钢的耐点蚀和耐应力腐蚀性能。
四、理论分析根据合金强化理论,微合金化元素的添加可以通过固溶强化、沉淀强化和细晶强化等多种机制提高钢材的性能。
在超级奥氏体不锈钢中,B、Nb等微合金化元素的强化效果主要体现在固溶强化和细晶强化两个方面。
这些元素在钢中形成稳定的固溶体,阻碍位错运动,从而提高材料的强度和硬度;同时,它们还能细化晶粒,使钢的力学性能得到进一步提高。
五、结论通过对B、Nb等微合金化元素在超级奥氏体不锈钢中的强化效果进行理论研究,我们可以得出以下结论:1. B、Nb等微合金化元素的添加可以显著提高超级奥氏体不锈钢的强度、硬度和耐腐蚀性能。
耐蚀合金钢中添加硼的效果研究

耐蚀合金钢中添加硼的效果研究引言:耐蚀合金钢是一种在极端环境下能够抵抗腐蚀和氧化的材料。
然而,为了进一步提高其耐蚀性能,研究人员一直在探索添加其他元素的方法。
其中,添加硼元素在耐蚀合金钢中的效果备受关注。
本文旨在探究在耐蚀合金钢中添加硼元素的效果,并论述其潜在的应用价值。
1. 硼元素对耐蚀性能的影响硼元素的添加对耐蚀合金钢的性能产生了显著的影响。
研究表明,添加硼可以显著提高耐蚀合金钢的耐腐蚀性能。
其中一个主要原因是硼的存在可以增加耐蚀合金钢的显微硬度和抗拉强度,从而使其更具抵抗腐蚀的能力。
此外,硼还可以改善耐蚀合金钢的晶界耐蚀性,减少晶界腐蚀的可能性。
因此,添加硼元素可以显著提高耐蚀合金钢的耐久性和抗腐蚀性能。
2. 硼元素对晶体结构的影响硼元素的添加对耐蚀合金钢的晶体结构也有一定的影响。
研究表明,添加硼可以改变耐蚀合金钢的晶界结构,减少晶界的缺陷和气孔,从而提高其耐蚀性能。
硼元素还可以提高晶界的稳定性,减少晶界的腐蚀敏感性,进一步增加耐蚀合金钢的耐蚀能力。
因此,硼元素的投入可以优化耐蚀合金钢的晶体结构,从而提高其整体性能。
3. 硼元素对耐蚀合金钢的加工性能硼的加入对耐蚀合金钢的加工性能也有一定的影响。
研究表明,适量的硼元素可以改善耐蚀合金钢的加热和冷却加工性能。
添加硼元素可以显著提高耐蚀合金钢的硬化深度和加工硬化率,从而使其更容易被冷加工。
此外,硼还可以提高耐蚀合金钢的热处理工艺稳定性,减少热处理过程中的晶界异常增长和晶界腐蚀的风险。
因此,适当添加硼元素可以改善耐蚀合金钢的加工性能。
4. 硼元素的潜在应用硼元素的添加不仅可以提高耐蚀合金钢的耐蚀性能,还可以开辟其在更广泛领域的潜在应用。
例如,添加硼可以提高汽车发动机中用于制造汽缸套的耐蚀合金钢的耐腐蚀能力,从而延长发动机的使用寿命。
此外,硼元素还可以加强制造工业中使用的高耐蚀性材料,提高其整体性能,以应对复杂工作环境下的挑战。
因此,硼元素的添加具有广泛的应用前景,并在多个领域产生积极的影响。
微量元素B对Ti-48Al合金组织细化的影响

微量元素B对T i-48A l合金组织细化的影响Effects of T race Element of Boron onM icrostructures R efinement in T i-48A l A lloy李臻熙,曹春晓(北京航空材料研究院,北京100095)LI Zhen-x i,CAO Chun-x iao(Institute o f Aer onautical M ater ials,Beijing100095,China)摘要:研究了微量元素B对T i-48A l合金组织细化的作用。
结果表明,加入微量B可在合金中生成细长的带状T iB2相; B含量达0.8at%时,可显著细化铸态组织;1150℃/24h/A C处理时,除晶界外,含B合金中的 相还可以从T iB2/基体界面上形核析出,因形核部位的增加,细化了近 组织;在 单相区热处理,T iB2相可非常有效地阻碍 晶粒长大,加入0.5at%B可使全片层组织平均晶粒直径降低一个数量级。
关键词:T iA l合金;硼化物;组织细化中图分类号:T G243 文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2000)03-0017-05Abstract:T he effects of trace elem ent of boron on microstr uctures refinement in T i-48Al alloy w ere investigated.T he results show that flaky T iB2phases ar e g enerated after boron w er e added into al-lo ys;T he as-cast micr ostructures are significantly refined w hen the boro n additions are up to 0.8at%;During1150℃/24h/AC heat tr eatment, phase in the alloys co ntaining boron nucleate on T iB2/matrix interfaces in addition to g rain boundaries,as a result,the near micr ostructures are r efined as nucleation sites incr easing;During so lution heat treatm ent in single phase ar ea,T iB2 phases hinder grains fro m gro w ing very effectively,averag e diameter o f fully lamellar grains de-creases a order of m ag nitude w ith boron additions o f0.5at%.Key words:T iAl allo y;bor ide;microstructure refinement TiAl基合金具有优良的高温强度、抗蠕变和抗氧化性能,而且密度低、模量高[1,2]。
硼元素对CoCrCu0

硼元素对CoCrCu0.5FeNi高熵合金组织和性能的影响摘要:本文研究了硼元素对CoCrCu0.5FeNi高熵合金组织和性能的影响。
采用真空感应熔炼技术制备了含不同硼含量的高熵合金试样,并对其进行了金相分析、X射线衍射、硬度测试和拉伸测试,结果表明,适量的硼元素可以显著改善高熵合金的晶粒尺寸、硬度和延展性能。
关键词:硼元素;高熵合金;组织;性能;真空感应熔炼正文:一、引言高熵合金是一种由五种或更多种元素组成、并具有等摩尔比的合金材料。
高熵合金具有极高的混杂度和复杂组织结构,因此具有优异的力学性能、化学稳定性和抗磨损性能。
近年来,高熵合金在汽车、航空航天、军工等领域受到了广泛关注。
然而,高熵合金的制备过程中,如果单一元素的含量过高,往往会导致晶粒生长加快、晶界强化效应降低,从而影响合金的性能。
因此,探究一些少添加量的合金元素对高熵合金性能的影响,是当前研究的热点之一。
硼元素是一种良好的添加元素,具有增强金属材料硬度、提高热稳定性、防止疏松缺陷等优良性质。
本文研究了硼元素对CoCrCu0.5FeNi高熵合金组织和性能的影响。
二、实验过程本实验采用真空感应熔炼技术制备了含不同硼含量的高熵合金试样。
具体制备方法如下:将高纯度的Co、Cr、Cu、Fe、Ni和B各自称重,并根据化学计量比在石墨坩埚中混合搅拌。
将石墨坩埚装入感应加热器中,感应炉形成高频电磁场并对石墨坩埚进行加热。
石墨坩埚内金属材料在高温下熔化,同时加入适量的氢气进行脱气。
待金属熔体均匀化之后,调整石墨坩埚位置,开启射流,将金属液流入铜模具中并冷却。
制备出了一系列含不同硼含量的高熵合金试样。
三、实验结果与分析1. 金相分析利用金相显微镜观察了CoCrCu0.5FeNi高熵合金试样的组织结构。
图1a、b、c、d分别是未掺杂、掺1%、掺2%和掺3%硼元素的试样的金相组织照片,可以看出,随着硼元素含量的增加,高熵合金的晶粒尺寸逐渐减小,并且晶界变得更加清晰。
硼粉粒径对锂硼合金结构和电化学性能的影响

第 54 卷第 10 期2023 年 10 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.10Oct. 2023硼粉粒径对锂硼合金结构和电化学性能的影响刘秀芳1,王日初1,彭超群1,曾婧2(1. 中南大学 材料科学与工程学院,湖南 长沙,410083;2. 中南大学 冶金与环境学院,湖南 长沙,410083)摘要:金属锂具有高比容量、低密度、低电化学电位,是锂二次电池负极的候选材料,但金属锂在循环过程中不可控的锂枝晶生长和剧烈的体积变化易造成巨大的安全隐患。
Li-B 合金因存在三维多孔纤维状骨架可以降低局部电流密度,缓解锂枝晶的生长并减少体积变化。
采用不同粒径的无定形硼粉制备Li-B 合金负极,研究硼粉粒径对Li-B 合金的结构和电化学性能的影响。
研究结果表明:由平均粒径为1.49 μm 的硼粉制备的锂硼合金的骨架孔隙尺寸最小,锂在沉积/溶解过程中会出现堵塞。
由平均粒径为3.12 μm 的硼粉制备的锂硼合金,具有大小合理、分布均匀的骨架孔隙,有利于锂的沉积、溶解;Li-B 合金对称电池具有最低的过电位(0.13 V)和最低的界面电阻,以LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2为正极的全电池具有最高的比容量。
关键词:锂硼合金;锂金属电池;负极;三维骨架中图分类号:TM911 文献标志码:A 文章编号:1672-7207(2023)10-3875-11Effects of particle size of boron on the structure andelectrochemical performance of lithium-boron alloysLIU Xiufang 1, WANG Richu 1, PENG Chaoqun 1, ZENG Jing 2(1. School of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;2. School of Metallurgy and Environment, Central South University, Changsha 410083, China)Abstract: Lithium metal has high specific capacity, low density and low electrochemical potential, and a candidate material for the anode of lithium secondary batteries, but the uncontrollable growth of lithium dendrites and the drastic volume change of lithium during cycling lead to huge security risks. The three-dimensional porous fibrous framework of Li-B alloy can reduce the local current density, alleviate the growth of lithium dendrites and reduce the volume change. In this paper, amorphous boron powders with different particle sizes were used to prepare Li-B alloy anodes, and the effect of boron powder particle size on the structure and electrochemical收稿日期: 2022 −11 −06; 修回日期: 2022 −12 −26基金项目(Foundation item):湖南省自然科学基金资助项目(2022JJ40591);长沙市自然科学基金资助项目(kq2202094) (Project(2022JJ40591) supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province; Project(kq2202094) supported by the Natural Science Foundation of Changsha)通信作者:曾婧,博士,副教授,从事新能源材料与器件研究;E-mail :****************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.10.009引用格式: 刘秀芳, 王日初, 彭超群, 等. 硼粉粒径对锂硼合金结构和电化学性能的影响[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(10): 3875−3885.Citation: LIU Xiufang ,WANG Richu, PENG Chaoqun, et al. Effects of particle size of boron on the structure and electrochemical performance of lithium-boron alloys[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(10): 3875−3885.第 54 卷中南大学学报(自然科学版)properties of Li-B alloys was studied. The results show that the skeleton pore size of lithium boron alloy prepared from boron powder with average particle diameter of 1.49 μm is the smallest, and lithium will be blocked during deposition/dissolution. The lithium boron alloy prepared by boron powder with average particle diameter of 3.12 μm has a reasonable size and uniform distribution of skeleton pores, which is conducive to the deposition and dissolution of lithium. In the symmetric battery, it exhibits the lowest overpotential(0.13 V) and the lowest interfacial resistance. In the full battery with LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2 as the cathode, it has the highest specific capacity.Key words: Li-B alloy; lithium metal batteries; anode; 3D skeleton目前,以石墨为负极[1]的锂二次电池已无法满足电子设备和新能源汽车发展的需求,发展新的负极迫在眉睫。
硼对 Ti-1023合金组织与性能的影响

硼对 Ti-1023合金组织与性能的影响孟瑶;黄利军;张明杰;张文强【摘要】采用真空自耗电弧炉熔炼添加硼元素的Ti-1023合金铸锭,对其进行一定的变形得到锻造棒材。
利用金相显微镜、电子探针、万能材料试验机等设备对其进行宏观、微观组织及性能分析,研究硼元素对铸态与锻态Ti-1023合金组织与性能的影响。
研究发现,硼元素作为一种高效的细化剂,能显著细化Ti-1023合金的铸态组织。
硼化物倾向于以链状析出,对合金进行充分变形,能使硼化物充分破碎。
微量的硼可以显著提高钛合金的强度,当硼含量在0.1%~0.2%(质量分数)时, Ti-1023合金的抗拉强度与屈服强度变化不大,但是塑性下降明显。
为了得到良好的强度-塑性匹配,最佳硼添加量不应大于0.1%。
%Experimental ingots of Ti-1023 alloy with boron which were obtained by vacuum consumable arc melting furnace were forged into bars .Metallographic microscope , electron probe and mechanical tests were used to analyze macro and micro structure and performance .This paper studied the effect of boron on the microstructure and properties of Ti-1023 alloy as cast and forged .It is found that the boron as a highly effective element can significantly refine the grain size of Ti-1023 cast alloy .Borides tend to precipitate in chain shape and sufficient deformation can make TiB fully broken .Trace amount of boron can significantly increase the strength of titanium alloy and when the content of boron is between 0.1%and 0.2%( w/%) , the tensile and yield strength are barely changed while plasticity decreases signifi-cantly.To get excellent strengthand plasticity match , the best boron addition amount should not be more than 0.1%.【期刊名称】《钛工业进展》【年(卷),期】2016(033)004【总页数】5页(P26-30)【关键词】β钛合金;Ti-1023;硼;组织与性能【作者】孟瑶;黄利军;张明杰;张文强【作者单位】北京航空材料研究院,北京 100095;北京航空材料研究院,北京100095;北京航空材料研究院,北京 100095;北京航空材料研究院,北京 100095【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+3钛合金具有比强度高、耐蚀性好等优点,在航空、船舶等领域的应用逐步扩大[1-2]。
硼在炼钢过程中的冶金行为及对钢板力学性能的影响
第42卷第6期2019年12月V ol.42No.6Dec.2019辽宁科技大学学报Journal of University of Science and Technology Liaoning 硼在炼钢过程中的冶金行为及对钢板力学性能的影响郑伟1,刘晓青2,宋欣1(1.五矿营口中板有限责任公司,中国营口115005;2.鞍钢集团工程技术有限公司,中国鞍山114051)摘要:通过理论分析与生产实验的结合,明确了硼在炼钢和精炼过程的变化规律。
结果表明,铁水中硼质量分数在0.0005%~0.0150%范围内时,转炉吹炼终点硼质量分数保持在0.0004%以下,转炉冶炼过程中大部分硼被氧化进入到炉渣中,且部分炉渣随转炉下渣进入精炼炉中,导致钢中出现回硼现象。
对Q345E 的性能进行检测时,没有发现硼对钢材产生不利影响。
关键词:硼;转炉;精炼;力学性能中图分类号:TF703文献标识码:A 文章编号:1674-1048(2019)06-0406-04DOI :10.13988/tl.2019.06.002中国硼矿储量位居世界第五位,硼矿分为硼镁矿和硼镁铁矿[1]。
其中,硼镁铁矿中铁、硼品位较低,平均品位为:TFe 占30.65%,B 2O 3占37.23%,MgO 占24.59%。
在烧结和球团生产过程中添加硼镁铁矿,可降低焙烧温度和能耗,提高产品强度及成品率,改善产品质量和冶金性能[2-5]。
高炉炼铁过程中一部分硼元素进入铁水中,再经转炉冶炼、精炼和连铸等工序进入钢坯中。
适量的硼会改善钢的组织和性能,但钢中硼的含量控制不当将会对钢的淬透性、强度以及硬度等性能带来不利影响[6-10]。
因此,明确炼钢过程中钢水中硼元素的冶金行为,对钢水中硼含量的稳定控制以及改善钢坯的组织和性能具有重要意义。
本文通过理论计算结合现场工业实验以及相关性能检测,对硼元素在炼钢过程的冶金行为进行分析,利用统计分析方法研究了不同含量硼元素对Q345E 钢板力学性能的影响,为现场生产提供指导。
添加微量硼对Ti-6Al-4V合金拉伸和疲劳性能的影响
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟添加微量硼对Ti-6Al-4V 合金拉伸和疲劳性能的影响Ti-6Al-4V 合金具有良好的强度、刚硬度、韧性及疲劳性能匹配,被广泛应用于航空工业。
然而,铸态Ti-6Al-4V 合金原始β晶粒较大,正常情况下有几个毫米,需要多步热加工才能使其铸态组织破碎。
近期研究表明,加入少量的B(约0.1%)可以使合金晶粒尺寸在凝固过程中从2 mm 减小到200 μm,从而减少高能耗热加工的步骤和时间。
B 的加入还可以减少楔形裂纹和空洞的形成,改善合金的室温、高温拉伸强度及疲劳性能。
印度学者Gaurav Singh 等人研究了添加微量B 元素的Ti-6Al-4V 合金的拉伸性能和疲劳性能。
通过感应熔炼制备成分均匀的Ti-6Al-4V-xB(x=0、0.04、0.09)合金。
铸态合金在100 MPa 下进行900 ℃乘以2 h 热等静压,然后在950 ℃(Ti-6Al-4V-0.04B 合金的Tβ为1 010 ℃)沿厚度方向热锻,变形量为50%,应变速率为1 s-1,锻后空冷。
研究表明,热加工后合金的显微组织参数如原始β晶粒大小、α条束宽度、层片尺寸等,与铸态相比没有发生变化。
这是由于热加工温度处在α+β两相区,Ti-6Al-4V 合金的αβ相变激活能较高,在高应变速率(1 s-1) 下未发生动态再结晶。
热加工后,Ti-6Al-4V 合金形成了强烈的织构,Ti-6Al-4V-0.04B 合金形成少量的织构,而Ti-6Al-4V-0.09B 合金未形成织构,晶粒取向是完全随机的。
锻态Ti-6Al-4V 合金与铸态相比,在方向的锥面滑移有更高的临界剪切应力,因此有更高的屈服强度及抗拉强度。
锻态Ti-6Al-4V-0.04B 合金和Ti-6Al-4V-0.09B 合金的真应变失效值及屈服强度与铸态相比没有显著差别。
硼对低合金Q345钢板组织和性能的影响
将2 5 0 m i l l 厚低合金 Q 3 4 5连铸 坯 加 热 到 1 2 2 0 o C,经过 4 3 0 0 m l n四辊 可 逆轧 机先 粗轧 至 1 0 0 m n l 控温厚 度 ,再精 轧至 4 0 n T f l目标厚度 ,轧
ba s i c a l l y t h e s a me , i t wa s l e s s i n f l u e n c e o n t h e mi c r o s t r uc t u r e a nd t h e me c h a ni c a l p r o p e r t i e s o f l o w
要 求 。秦 皇 岛首 秦 金 属 材 料 有 限 公 司 ( 简 称 首
号钢 和不 含 硼 2号 钢 ,低合 金 Q 3 4 5连 铸坯 主 要 化 学成 分见 表 1 。
表1 低合金 Q3 4 5连铸坯主 要化 学成分 %
编号
1
2
c
S i
Mn
P
S
A 1 。
表2 4 O mm 厚低合金 Q3 4 5钢板的实际轧制工艺参数
编号
1 2 1 0 6 0 1 0 6 4 8 4 7 8 4 8 8 3 3 8 3 6 7 9 9 8 0 0 6 0 1 5 9 8 7 . 5 4 7 . 6 5
合金 Q 3 4 5钢板组织 和性能 的影 响 ,为 S S 4 0 0 B 的开发工作提供技术支持。
后进行快速层流冷却至 6 0 0 o C , 然后在冷床上冷却
硼含量对10B21冷镦合金钢产品淬透性的影响
硼含量对10B21冷镦合金钢产品淬透性的影响发布时间:2021-11-10T06:26:20.771Z 来源:《科技新时代》2021年9期作者:王斯华罗安武郝小龙[导读] 还可以添加微量的硼、矾、钛合金元素,经热处理后其溶解到基体中提高淬透性[1]。
东莞科力线材技术有限公司广东东莞 523200摘要:硼是10B21低碳合金钢材料中的最重要的合金元素,通过添加极少量的硼,就可以使其材料的淬透性明显增强,通过研究10B21低碳合金钢中硼含量与其淬透性的关系,确定最佳的硼含量范围,使10B21低碳合金钢材料获得优良的淬透性,遴选出适合于生产高强度、大规格尺寸、形变复杂的紧固件用10B21低碳合金钢冷镦材料。
关键词:10B21冷镦合金钢;硼合金;淬透性;紧固件目前,大规格、大截面高强度的紧固件进行淬火处理时,对其钢材的淬透性要求十分严格,以使最终产品具有较好的机械性能。
研究表明,通常在钢中添加合金元素使其在淬火过程中的过冷奥氏体稳定化,从而增加钢的淬透性,常见的添加合金元素有铬、硅、钼、镍等,还可以添加微量的硼、矾、钛合金元素,经热处理后其溶解到基体中提高淬透性[1]。
硼是10B21低碳合金钢材料中的最重要的合金元素,通过添加极少量的硼,就可以使其材料的淬透性明显增强[2]。
在实际生产中,由于每个批次的10B21低碳合金钢中的硼含量有不同,不能同时满足淬透性要求,为了保证产品的合格率,通常只能生产较低一级别的紧固件,特别是对于大规格尺寸、形变复杂的紧固件,由于其淬透性的原因,不能稳定地生产高强度的紧固件[3]。
1、试验材料一般认为在钢中添加0.0005~0.0040%的硼,就可以明显增加其淬透性,当硼的添加量过大时,由于硼相的析出会致使其材料的淬透能力大幅度的降低[4]。
为进一步研究10B21低碳合金钢中硼含量对淬透性的影响,试验选择材料直径规格为30.0mm,硼含量在0.0005~0.0040%的10B21低碳合金钢的六组不同的材料放入马弗网带淬火炉中进行末端淬火试验,这六组材料的具体化学成分见表1。