Vol. 194 目录
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113661
22. Nanometer-scale precipitations in a selective electron beam melted nickel-based superalloy
选择性电子束熔化镍基高温合金中的纳米级析出
Shubham Chandra, Xipeng Tan✉, R. Lakshmi Narayan, Marion Descoins, Dominique Mangelinck, Shu Beng Tor, Erjia Liu, Gerald Seet
Xipeng Tan: xptan@ntu.edu.sg
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113661
摘要
采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和原子探针层析成像技术,研究了增材制造单晶无Re镍基高温合金纳米尺度微观组织的演变。结果表明,纳米级初生γ′析出发生在细小微观组织中,使得室温下显微硬度达到480.0±6.7 HV。在预铸样品的底部几层中发现了约20 nm尺寸的超细γ′析出物,这是迄今为止未被证实的,且与人们普遍认为的增材制造镍基高温合金中分层γ′相演化的共识相背。此外,在已建样品中,大量的富钽C14 Laves相在晶界和枝晶间区域的析出强调了增材制造特定合金设计的必要性。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113658
23. Development of TiNbTaZrMo bio-high entropy alloy (BioHEA) super-solid solution by selective laser melting, and its improved mechanical property and biocompatibility
利用选择性激光熔化法制备TiNbTaZrMo生物高熵合金(BioHEA)超固溶体,改善其力学性能和生物相容性
Takuya Ishimoto, Ryosuke Ozasa, Kana Nakano, Markus Weinmann, Christoph Schnitter, Melanie Stenzel, Aira Matsugaki, Takeshi Nagase, Tadaaki Matsuzaka, Mitsuharu Todai, Hyoung SeopKim, Takayoshi Nakano✉
Takayoshi Nakano: nakano@mat.eng.osaka-u.ac.jp
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113658
摘要
BioHEAs是专为生物医学应用设计的高熵合金(HEA)体系,代表了生物医学的一个新时代。然而,最近面临的挑战是:(1)较差的形状可定制性;(2)不可避免的严重偏析,这是由于HEA是一个超多组分合金体系的本征事实。为了同时实现形状定制和元素偏析的抑制,我们采用了极高冷却速率(~107 K/s)的选择性激光熔化(SLM)工艺。我们首次开发出具有低孔隙率、可定制形状、良好屈服应力和良好生物相容性的预合金Ti1.4Nb0.6Ta0.6Zr1.4Mo0.6 BioHEA粉体和SLM构造部件。与铸型样品相比,SLM制造的样品元素偏析得到了显著抑制,表明了超固溶体的成功构建。因此,其0.2%的屈服强度明显高于铸态Ti1.4Nb0.6Ta0.6Zr1.4Mo0.6 (1140 MPa),达到了1690±78 MPa。SLM建造的Ti1.4Nb0.6Ta0.6Zr1.4Mo0.6生物HEA有望成为用于下一代生物医学的金属材料。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113662
24. On the compositional and structural redistribution during partial recrystallisation: a case of σ-phase precipitation in a Mo-doped NiCoCr medium-entropy alloy
不完全再结晶过程中的成分和结构再分布:以钼掺杂的NiCoCr中熵合金中的σ相沉淀为例
Junyang He, Xiaoxiang Wu✉, Yueling Guo, Surendra Kumar Makineni✉
Xiaoxiang Wu: x.wu@suda.edu.cn 苏州大学
Surendra Kumar Makineni: skmakineni@iisc.ac.in
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113662
摘要
在本研究中,我们讨论了在700℃的不完全再结晶过程中,Mo掺杂NiCoCr中熵合金发生原子尺度的质迁移形成σ-析出的机制。本文揭示了Cr/Mo在非再结晶区向纳米孪晶/层错面的偏析。退火时,再结晶晶界(GBs)的迁移将结构和成分进行了再分配,导致层错面湮没,留下富Mo的σ-前驱体进行沉淀。偏析的Cr/Mo溶质也可以扩散到运动的GBs上,并产生额外的σ形核位点。本研究结果强调了钼在克服合金的强塑性均衡方面的作用。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113664
25. Spatial lithium quantification by backscattered electron microscopy coupled with energy-dispersive X-ray spectroscopy
背散射电子显微镜结合能量色散X射线光谱对锂进行空间定量
Johannes A Österreicher✉, Clemens Simson, Alexander Großalber, Simon Frank, Stefan Gneiger
Johannes A Österreicher: johannes.oesterreicher@ait.ac.at
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113664
摘要
由于特征X射线的能量低,在电子显微镜中通过能量色散X射线光谱法(EDS)定量锂具有很高的挑战性。只有特殊的无窗检测器才能检测到锂,但灵敏度不理想(即~20 wt.%)。本工作中,我们介绍了定量背散射电子显微镜和标准EDS传感器测量相结合的方法,以实现锂的空间定量。我们用4 wt.% Li和20 wt.% Li的两种Mg-Li合金验证了该方法,精度较好,偏差仅为1.2 wt.%和2.5 wt.%。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113667
26. Superior low-cycle fatigue properties of CoCrNi compared to CoCrFeMnNi
与CoCrFeMnNi相比,CoCrNi具有优异的低周疲劳性能
Kaiju Lu✉, Ankur Chauhan✉, Mario Walter, Aditya Srinivasan Tirunilai, Mike Schneider, Guillaume Laplanche, Jens Freudenberger, Alexander Kauffmann, MartinHeilmaier, Jarir Aktaa
Kaiju Lu: kaiju.lu@kit.edu
Ankur Chauhan: ankurskchauhan@gmail.com
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113667
摘要
我们研究了单相、面心立方CoCrNi和CoCrFeMnNi合金在室温下的低周疲劳行为。结果表明,这两种合金都表现出循环硬化,然后是软化、近稳定状态直到失效的特征。与CoCrFeMnNi相比,CoCrNi具有更高的强度、更低的弹性应变和更长的寿命。对于这两种合金,在微观结构中没有发现织构、晶粒尺寸和孪晶分数的明显变化。然而,CoCrNi表现出平面位错结构,而CoCrFeMnNi表现出清晰的波状位错结构。这是因为与CoCrFeMnNi相比,CoCrNi具有更低的层错能,提高了平面滑移,延迟了变形局部化,从而使其具有更高的抗疲劳性能。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113641
27. Tuning the strength and ductility balance of a TRIP titanium alloy
调整TRIP钛合金的强度和延展性的平衡
Benjamin Ellyson✉, Jonah Klemm-Toole, Kester Clarke, Robert Field, Michael Kaufman, Amy Clarke
Benjamin Ellyson: bellyson@mines.edu
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113641
摘要
钛(Ti)合金因其高强度密度比和良好的耐腐蚀性而广泛应用于航空航天、国防和生物医学行业。Ti合金的强度通常是最优的,但提高其加工硬化特性和延展性将拓宽其在工程中的应用。本文展示了Ti-10V-2Fe-3Al (wt.%)的强度和延展性的理想组合,包括屈服强度提高四倍而不损失其延展性,克服了经典的强度/延展性的权衡。这是由于自然和人工时效产生的纳米级ω相沉淀和相变诱导塑性(TRIP)。我们有机会对这些强化机制进行调控,以设计微观组织和机械响应,为轻质钛合金的结构应用开辟性能前景。此理念类似于先进高强度钢的设计,可以实现轻量化和提高运输应用中的耐撞性。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113657
28. Multimodal discontinuous reaction in Ni-Fe-Cr-Al alloy
Ni-Fe-Cr-Al合金的多模式不连续反应
Sebastian Lech✉, Wojciech Polkowski, Adelajda Polkowska, Grzegorz Cempura, Adam Kruk
Sebastian Lech: slech@agh.edu.pl
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113657
摘要
Ni-Fe-Cr-Al合金在600-900℃时效处理2h后,其力学性能受到影响,晶界处出现不连续析出。本研究采用SEM、TEM和STEM-EDXS等方法探索了晶界析出现象与力学行为之间的关系。在非连续析出区,可以识别出3种不同的相,即在γ固溶体、片状M23C6碳化物和反应前端的狭长γ′析出相。通过立方对立方的取向关系,确定不连续析出的共格性。此外,本文还讨论了多重不连续反应的构建。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113666
29. Crystallographic orientation dependence of deformation-induced martensitic transformation of 1.3 GPa-class 0.6 %C bainitic steel with retained austenite
具有残余奥氏体的1.3 GPa级0.6%C贝氏体钢的变形诱导马氏体相变的晶体学取向依赖性
Rintaro Ueji✉, Akinobu Shibata, Kohsaku Ushioda, Yuuji Kimura, TakahitoOhmura, Tadanobu Inoue
Rintaro Ueji: UEJI.Rintaro@nims.go.jp
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113666
摘要
本文研究了0.6%C合金钢中残余奥氏体稳定性对形变诱发马氏体转变的晶体取向依赖性。通过等温淬火,成功地获得了具有约40%体积分数残余奥氏体的贝氏体组织。室温拉伸试验表明,该材料具有1.3GPa的高强度和足够的延伸率。我们测量了几种应变下拉伸变形引起的残余奥氏体织构的变化。形变诱发马氏体转变优先发生于拉伸轴近似平行于<001>fcc的晶粒中。马氏体相变的取向依赖与{1-11}fcc<121>fcc剪切变形相一致,这可以看作是Bogers和Burgers提出的马氏体相变的第一原始过程。本文用相变位错作用于晶格变化的弹性归一化施密特因子讨论了这种相容性。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113669
30. The unique hybrid precipitate in a peak-aged Al-Cu-Mg-Ag alloy
峰时效Al-Cu-Mg-Ag合金中独特的杂化沉淀
A.R. Gazizov✉, A.O. Boev, C.D. Marioara, S.J. Andersen, R. Holmestad, R.O. Kaibyshev, D.A. Aksyonov, V.S. Krasnikov
A.R. Gazizov: gazizov@bsu.edu.ru
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113669
摘要
我们用透射电子显微镜研究了在150℃和190℃峰时效后Al-Cu-Mg-Ag合金中硬化相的形成过程,并测定了析出相的原子结构。这是一种混合沉淀(HP),在{111}Al面上具有片状形态,由斜方晶和六方结构组成。密度泛函理论计算表明,杂化降低了HP片在宽界面处与Al基体的结构不相容性。Cu、Mg、Ag的掺入降低了其生成焓。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113672
31. Nucleation and growth of α phase in a metastable β-Titanium Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr alloy: Influence from the nano-scale, ordered-orthorhombic O″ phase and α compositional evolution
亚稳态β-钛Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr合金中α相的形核和生长:纳米级有序斜方晶O''相和α成分演变的影响
Stoichko Antonov✉, Rongpei Shi, Dian Li, Zachary Kloenne, Yufeng Zheng✉, Hamish L. Fraser, Dierk Raabe, Baptiste Gault
Stoichko Antonov: santonov@hawk.iit.edu
Yufeng Zheng: yufengz@unr.edu
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113672
摘要
我们研究了亚稳态β-Ti合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr在以5°C/min加热至400°C过程中形成纳米级富钛有序斜方晶O''沉淀的情况下,α沉淀的形核和生长。研究发现O''沉淀通过充当优先形核位点而有助于α形核。在其沉淀的最开始阶段,α相通过扩散-切变的耦合模式形成富钛片层。在此阶段,铝在β基体和生长的α沉淀之间平均分配,但在400°C等温时效15h过程中以“上坡扩散”形式缓慢扩散到α相中。这种预先形成的亚稳态相与α之间的相互作用可以通过改善α的分布来调控微观组织,从而改善β-Ti合金的机械性能。我们的工作为开发进一步用于β-Ti合金微观组织工程的亚稳相的级联铺平了道路。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113674
32. High-entropy intermetallic compound with ultra-high strength and thermal stability
具有超高强度和热稳定性的高熵金属间化合物
Kunda Yao, Liang Liu✉, Jie Ren, Yong Guo, Yanfang Liu, Yang Cao, Rui Feng, Fufa Wu, Jingang Qi, Jian Luo, Peter K.Liaw, Wen Chen✉
Liang Liu: liuliang@lnut.edu.cn 辽宁工业大学
Wen Chen: wenchen@umass.edu
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113674
摘要
目前对高熵合金的研究主要集中在简单固溶合金或具有沉淀强化相的合金上。在本工作中,我们开发了一系列高熵金属间化合物(HEICs)。特别地,具有B2有序的多主元Fe0.75Co0.75Ni0.75Cu0.75TiZrHf合金具有2.25 GPa的超高压缩屈服强度和2.52 GPa的断裂强度。本工作开发的HEIC还表现出了优异的高温相稳定性,在800℃和900℃时,其屈服强度分别达到905 MPa和705 MPa。在提出的电负性相关参数与原子尺寸分散性相结合的框架内讨论了HEICs的基本相形成规则。我们的研究拓宽了高熵材料的门类,为基于多主元金属间化合物的高温合金设计提供了新的视角。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113668
33. Entropy-induced transition on grain-boundary migration in multi-principal element alloys
熵诱导的多主元素合金中晶界迁移的转变
Fusheng Tan, Jia Li, Hui Feng, Qihong Fang✉, Chao Jiang✉, Yong Liu✉, Peter K Liaw
Qihong Fang: fangqh1327@hnu.edu.cn 湖南大学
Chao Jiang: jiangc@hnu.edu.cn 湖南大学
Yong Liu: yongliu@csu.edu.cn 中南大学
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113668
摘要
深入理解多主元合金(MPEAs)的晶界对于多主元合金的设计具有重要意义。本工作利用原子模拟的方法探讨了MPEAs中的纳米尺度晶界结构和迁移机制。随着混合熵的增加,出现了晶界粗化转变,我们用热力学分析证实了熵的影响。熵诱导晶界迁移的转变被证实了:(1)低熵体系中“集中变换机制”控制了有序晶界的迁移,导致了明显的逐步迁移现象;(2)高熵体系中“分散变换机制”主导了无序晶界的迁移,导致了连续的迁移方式。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113676
34. New insights on recovery and early recrystallization of ferrite-pearlite banded cold rolled high strength steels by high speed nanoindentation mapping
高速纳米压痕测绘对铁素体-珠光体带状冷轧高强度钢回复和早期再结晶的新见解
A. Janakiram, P. Sudharshan Phani, Govind Ummethala, Sairam K. Malladi, J. Gautam✉, Leo A.I. Kestens
A. Gautam: jaiprakashgautam@uohyd.ac.in
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113676
摘要
本工作揭示了由铁素体和珠光体组成的冷轧高强度钢在回复和早期再结晶过程中微米尺度下的组织-性能关系。采用高分辨率纳米压痕图测量了铁素体、珠光体及其之间过渡区的硬度,与扫描电镜和透射电镜得到的局部微观组织有很好的对应关系。采用聚类算法确定各成分的微观结构特征。相的硬度随退火温度的变化与透射电子显微镜观察到的位错活动一致,我们提出了一种简单的机制来协调观察结果。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113683
35. Hydrogen suppression of dislocation cell formation in micro and nano indentation of pure iron single crystals
氢对纯铁单晶微纳米压痕中位错胞形成的抑制作用
Peng Gong, Ivaylo Katzarov, John Nutter, Anthony T. Paxton, Bradley Wynne, W. Mark Rainforth✉
A. Mark Rainforth: m.rainforth@sheffield.ac.uk
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113683
摘要
用电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)分析了微/纳米压痕试验中,垂直于(100)面的单晶纯铁中氢对位错迁移率的影响,并用自洽动力学蒙特卡罗(SCkMC)方法对实验结果进行了模拟。无氢样品的纳米压痕载荷曲线有两个主要的恒定载荷突进(pop-in),以及多个较小的突进(pop-in),而充氢材料只有一个突进(pop-in),但加载释放时间较长。在无氢条件下,压头下方有明显的胞状结构,但在充氢试样中,位错分布均匀。SCkMC模拟结果表明,与无氢样品相比,在当前加载条件下,充氢后位错很难滑出主滑移面。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113682
36. Mitigating the Hall-Petch breakdown in nanotwinned Cu by amorphous intergranular films
通过非晶态晶间膜减缓纳米孪晶Cu的霍尔-佩奇崩溃
Jianwei Xiao, Chuang Deng✉
Chuang Deng: Chuang.Deng@umanitoba.ca
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113682
摘要
在这项工作中,我们展示了将纳米孪晶(nt-)铜与非晶态晶间膜(AIFs)作为原型,以减轻纳米孪晶金属中的霍尔-佩奇崩溃。原子模拟结果表明,通过将AIFs引入到nt-Cu中,主要的塑性变形机制会从典型的位错介导的变形转变为AIFs中的界面活动。将AIFs引入到nt-Cu中会减少位错形核,从而减缓了位错介导的霍尔-佩奇的崩溃。我们希望这项工作能为设计超越传统纳米孪晶金属极限的超高强韧材料提供新的见解。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113680
37. Surfactant effect of impurity sulphur in ductility dip cracking of a high-chromium nickel model alloy
杂质硫在高铬镍模型合金高温失塑裂纹中的表面活性剂效应
A. Rapetti, F. Christien✉, F. Tancret, P. Todeschini, S. Hendili, J. Stodolna
A. Christien: frederic.christien@emse.fr
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113680
摘要
我们在两种相同成分,不同硫含量的高铬镍模型合金中,测量了高温失塑裂纹的敏感性。本工作使用了新开发的回熔裂纹测试方法 (Refusion Cracking Test),该测试包括在试样表面进行重复的回熔线。在回熔线附近的热影响区中会出现晶界裂纹。在富硫合金中的开裂更为明显,这表明硫具有显著的有害作用。但是,使用WDS和STEM-EDS进行的事后分析表明,在晶界处没有硫偏析。相反,晶界断口表面被硫覆盖。研究结果揭示了一种动态类型的晶界脆化,其中硫起表面活性剂的作用,促进了裂纹的产生。由于塑性变形加速扩散,硫在裂纹扩展时能有效地扩散到裂纹尖端。这使裂纹的生长速率高于10 µm/s。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113699
38. Improving the hydrogen cycling properties by Mg addition in Ti-V-Zr-Nb refractory high entropy alloy
添加Mg改善Ti-V-Zr-Nb耐火高熵合金的氢循环性能
Jorge Montero, Gustav Ek, Martin Sahlberg, Claudia Zlotea✉
Claudia Zlotea: claudia.zlotea@icmpe.cnrs.fr
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113699
摘要
在惰性气氛下,用机械化学的合成方法制备了一种新型的含镁和难熔元素的高熵合金。Mg0.10Ti0.30V0.25Zr0.10Nb0.25合金为单相bcc晶格,其在室温下吸氢1分钟,可以形成容量为1.7 H/M (2.7 wt.%)的氢化物相。在与氢反应过程中,合金经历了由bcc(合金)向fcc晶格(氢化物)的一步可逆相变。吸附/解吸循环性能证明,第一次循环时容量有较小的衰减,后续循环时容量会稳定到1.5 H/M (2.4 wt.%)。将该五元合金与仅含难溶元素的Ti0.325V0.275Zr0.125Nb0.275四元合金进行简单的比较,证明了Mg的加入对提高合金的循环性能有重要作用。本研究表明,轻量化金属(如Mg)的加入,可以指导未来新型HEA的设计,以改善其储氢性能。
SCRIPTA
Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113702
39. Creep behavior of a nickel-based superalloy under cyclic temperatures
镍基高温合金在循环温度下的蠕变行为
Qiang Zhang, Xiaoan Hu✉, Bin Li✉, Xiaoguang Yang, Yun Jiang, Yantao Sun, Shengliang Zhang
Xiaoan Hu: hu_xiao_an@163.com 南昌航空大学
Bin Li: 13811525759@163.com 中国人民解放军空军装备部
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113702
摘要
本文研究了镍基高温合金DZ125在高温下的热循环蠕变行为。我们调整了过热时间、外加应力、温度间隔和加热/冷却频率等参数,并进行了相应实验。与等温蠕变相比,显微观察揭示了具有更低γ′含量的修正热力学平衡。根据Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov定律和已有的在热瞬态中位错密度演化的理论假设,对该现象进行了讨论。我们得到了过热数与平衡γ′含量之间的线性关系,并建立了热循环蠕变的唯象寿命模型。该方法的寿命预测结果与实验结果吻合较好。
SCRIPTA
Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113697
40. Hydrogen segregation near a crack tip in nickel
镍中裂纹尖端附近的氢偏聚
A. Drexler ✉, S. He, R. Pippan, L. Romaner, V.I. Razumovskiy, W. Ecker
A. Drexler: andreas.drexler@tugraz.at
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113697
摘要
本工作研究了镍中裂纹尖端前沿间隙晶格位点的严重弹性应变的作用。在这种情况下,体积应变可以近似达到理论极限的20%左右。利用密度泛函理论(DFT)计算了体积应变八面体位置的偏聚能,并与自由表面和其他微观缺陷位置的氢偏聚能进行了比较。计算结果表明,体积应变对裂纹尖端前第一原子层中的氢偏聚影响显著,堪比晶界或空位处的氢偏聚。根据计算结果,在裂纹尖端前的第一原子层中,氢的分布具有很强的不均匀性,且占满了自由表面和体积应变位点。
SCRIPTA
Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113654
41. Study of vacancies in Fex(CoCrMnNi)100-x medium- and high-entropy alloys by positron annihilation spectroscopy
通过正电子湮没谱研究Fex(CoCrMnNi)100-x中高熵合金中的空位
Dennis Edgard Jodi, Timothy Alexander Listyawan, Petr Hruska, Jakub Cizek, Nokeun Park✉, Unhae Lee✉
Nokeun Park: nokeun_park@yu.ac.kr
Unhae Lee: uhlee@posco.com
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113654
摘要
用正电子湮没谱(PAS)对Fex(CoCrMnNi)100-x中、高熵合金中的空位进行了研究。正电子寿命的研究表明Fex(CoCrMnNi)100-x合金(x = 20、40、50、60) 样品中包含具有170 ps正电子寿命的。具有近等摩尔比成分,即铁含量较低的合金表现出更高的构型熵和较低的单空位浓度。这与Fex(CoCrMnNi)100-x体系中空位生成焓随Fe含量的变化有关。符合多普勒展宽表明,空位附近Mn含量增加。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113693
42. Grain boundary-mediated plasticity accommodating the cracking process in nanograined gold: In situ observations and simulations
纳米晶金中晶界介导的可塑性调节的开裂过程:原位观察和模拟
Xu-Sheng Yang✉, Shuqing Yuan, Hui Fu, Yun-Jiang Wang✉
Xu-Sheng Yang: xsyang@polyu.edu.hk 香港理工大学
Yun-Jiang Wang: yjwang@imech.ac.cn 中国科学院
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113693
摘要
在这项研究中,我们用原位高分辨透射电镜观察(自制设备:具有原子力显微镜的透射电镜) 和原子分子动力学模拟的方法揭示了平均晶粒尺寸为~10nm (~2nm - ~22nm) 的纳米晶金薄膜裂纹扩展过程中潜在的原子尺度的塑性变形机制。实验观察和模拟的实时结果一致表明,纳米晶金薄膜中裂纹的扩展是由晶界介导的可塑性调节的,这可能导致相邻纳米晶粒之间的晶粒合并。此外,我们发现晶界介导的塑性与晶粒尺寸有关,即相对较大晶粒中晶界位错活动会引起晶粒旋转,而在临界晶粒尺寸为~10 nm的小晶粒中会发生晶界的迁移。
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Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113705
43. Microstructure of perfect nitrogen-expanded austenite formed by unconstrained nitriding
无约束渗氮形成完美的氮膨胀奥氏体组织
A. L. Che, M.K. Lei✉
A. K. Lei: surfeng@dlut.edu.cn 大连理工大学
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113705
摘要
本文利用等离子体基低能氮离子注入(也称为等离子体源离子氮化)TEM箔的方法,在不受约束的条件下,在Fe-Cr-Ni奥氏体合金中制备了一种没有变形缺陷的完美氮膨胀奥氏体。透射电镜观察到了纳米尺度的有效区域,该区域由无应力和塑性应变的完美氮膨胀奥氏体构成。电子衍射直接证明了类Fe4N长程有序相变是氮膨胀奥氏体的特性,只依赖于氮浓度,而与应力或缺陷无关。而且,氮膨胀奥氏体的本征组织不存在孪晶和ε-马氏体,它们是由于氮化层受约束变形引起的,且依赖于层错能。
SCRIPTA
Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113709
44. Flash sintering of 3YSZ and in-situ joining with 304 stainless steel using copper as an interlayer
3YSZ的闪速烧结和以铜为中间层的304不锈钢原位连接
Yue Cao, Guo-Cheng Xu, Lin Li, Hai-Rong Mao, Rui-FenGuo, Ping Shen✉
Ping Shen: shenping@jlu.edu.cn 吉林大学
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113709
摘要
我们论证了3mol%钇稳定氧化锆(3YSZ)的闪速烧结及其在电场作用下与金属原位连接的可行性。在预设的交替交流/直流(AC/DC)磁场下,仅在950℃处理1分钟就使得3YSZ快速致密化,并以铜作为软中间层实现了其与304不锈钢的牢固连接。然而,在单一的交流或直流磁场作用下,接头的微观组织存在缺陷。我们从电场诱导焦耳热和内部电化学反应的角度探讨了烧结连接机理。
SCRIPTA
Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113690
45. Grain refinement in additively manufactured ferritic stainless steel by in situ inoculation using pre-alloyed powder
预合金化粉末原位孕育法细化增材制造铁素体不锈钢的晶粒
A. Durga, Niklas Holländer Pettersson, Sri Bala Aditya Malladi, Zhuoer Chen, Sheng Guo, Lars Nyborg, Greta Lindwall✉
Greta Lindwall: gretal@kth.se
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113690
摘要
对于铁素体不锈钢,TiN在铸造和焊接中作为孕育剂,可以有效地制备出等轴晶组织。然而,目前还不能确定TiN能否在增材制造中作为一种有效的孕育剂。本文研究了TiN作为孕育剂在激光粉末熔床制备铁素体不锈钢中的作用。我们制备了一种不含钛的合金,并将其与在凝固早期形成大量TiN的合金进行了比较。研究表明,TiN的存在提供了普遍的晶粒细化作用,且含TiN的氧化物颗粒在熔池的某些区域能有效地使柱状晶向等轴晶转变。含孕育剂形成元素的预合金化粉末的方法为在增材制造金属材料中获得细小等轴晶组织提供了一条有效的途径。这也显示了增材制造过程中氧的存在形式可以为有效的孕育相提供形核。
SCRIPTA
Vol. 194, 15 Mar. 2021, 113718
46. Hydrogen uptake and its influence in selective laser melted austenitic stainless steel: A nanoindentation study
利用纳米压痕研究选择性激光熔化奥氏体不锈钢的吸氢行为及其影响
Jeong-Min Park, Yakai Zhao, Thomas Voisin, Dong-Hyun Lee, Shin-ichi Komazaki, Yoonseok Ko, Dong-Ik Kim, Jin-Yoo Suh, Heung Nam Han, Y. Morris Wang✉, Upadrasta Ramamurty✉, Jae-il Jang✉
A. Morris Wang: ymwang@ucla.edu
Upadrasta Ramamurty: uram@ntu.edu.sg
Jae-il Jang: jijang@hanyang.ac.kr
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.113718
本工作研究了充氢对选择性激光熔化(SLM) 316L奥氏体不锈钢纳米压痕响应的影响,并与常规制备(CM)的奥氏体不锈钢进行了比较。结果表明,充氢后的SLM试样硬度增量相对较小。热解吸光谱分析表明,与CM合金相比,充氢的SLM合金不仅H含量更低,而且H的表观扩散率也更低。这与SLM合金中的超细凝固胞状结构有关。通过低载荷纳米压痕实验和正散射电子成像分析,评估了胞壁和胞内硬度的统计分布。相比于胞内,由高密度位错和元素偏聚构成的胞壁对充氢相对不敏感。我们从SLM合金的表观氢溶解度和扩散率方面对这些结果进行了讨论。