Ti3Al基合金(0001)α2∥(110)β界面价电子结构分析

基于固体与分子经验电子理论,以改进的TFD理论提出的电子密度连续的量子力学条件为判据,计算了Ti3Al基合金中(0001)a∥(110)β界面的价电子结构.对比分析了单相Ti3Al基合金(0001)a2-Ti3Al∥(0001)a2-(TiMy)Al界面与多相Ti3Al基合金(0001)a2-Ti3Al∥(110)β-Ti0.5xAl0.5M0.5y,(0001)a2-(TixMy)Al∥(110)β-Ti0.5xAl0.5M0.5y界面电子结构.从电子结构层次上初步解释了延性β相改善合金薄弱的相界面电子结构与键结合,增加界面稳定性与连续性,提高合金强韧性的微观本质.     

Ti3Al基合金（0001）α2//（110）β2界面价电子结构分析

基于固体与分了经验电了理论，以改进的TFD理论提出的电子密度连续的量子力学条件为判据，计算了Ti，A1基合金中（0001）α2//（110）β2界面的价电子结构。对比分析了单相Ti3Al基合金（0001）α2-TiAl//（110）α2-（TixMy）Al,界面与多相Ti3Al基合金（0001）α2-Ti3Al//（110）β2-Ti0.5xAl0.5M0.5y界面电子结构。从电子结构层次上初步解释了延性β相改善合金薄弱的相界面电子结构与键结合，增加界面稳定性与连续性，提高合金强韧性的微观本质。     

延性β相稳定性与合金元素合金化行为的研究

基于余氏固体与分子经验电子理论，利用平均原子晶胞模型计算了Ti3Al基合金中延性β相的价电子结构，给出了其价电子结构信息——相结构因子nA，σN，F。用相结构因子nA，σN，F分析讨论了β相价电子结构与稳定性的关系及合金元素的合金化行为。认为β相及含不同合金元素的β相的精细价电子结构是金属间化合物α2-Ti3Al合金化与Ti3Al基合金选择Nb，V，Mo3种合金元素作为常用合金化元素的微观本质原因。     

Al、Ti掺杂对Mg2Ni合金相结构稳定性的影响及其微观机理

采用第一性原理赝势平面波方法,研究元素Al和Ti掺杂对Mg2Ni储氢合金相结构稳定性的影响及其微观机理.结果显示:在掺杂浓度x＝0～0.5范围内,所形成的Mg2Ni型Mg2-xMxNi(M＝Al,Ti)固溶体合金的相结构稳定性随Al掺杂浓度的增大而增强,随Ti掺杂浓度的增大而减弱,且Mg2-xMxNi(M＝Al,Ti)固溶体合金相对于立方结构的Mg3MNi2(M＝Al,Ti)化合物呈现热力学不稳定性,极易分解成由立方结构Mg3MNi2(M＝Al,Ti)和六方结构Mg2Ni组成的复合相,计算结果与实验结果吻合.电子结构分析表明,Al、Ti掺杂Mg2Ni储氢合金的相结构稳定性与体系在低能级区的成键电子数密切相关.     

冷拉伸Ti—22合金细丝试验成功

Ti-8Al-2Mo-3Zr合金在适当的冷却条件下,在α相和β相之间出现界面相(层),厚度可达100nm。此界面相可具有单层结构,也可具有双层结构。靠近β相的M层,经确定为面心立方点阵,与β相的取向关系为:(110)_α//(001)_M,(?)_β//[110]_M。靠近α相的S层,经确定为与α相成(?)孪晶关系的六方结构,从而为近来这方面的争论提供一新的实验事实。界面相的化学成份随热处理规范而略有不同,但均介于α和β相成份之间。     

TC4/TNM钎焊接头界面组织及性能

采用Ti-25.65Zr-13.3Cu-12.35Ni-3Co-2Mo(wt.%)非晶箔带钎料在900 ℃~1020 ℃/10 min工艺下真空钎焊连接TC4和TNM合金,并系统研究了TC4/TNM钎焊接头的界面组织和形成机理以及钎焊温度对界面组织和剪切强度的影响规律。结果表明：钎焊温度900～980 ℃时接头的组织为TC4/细小网篮状(α+β)-Ti/γ-(Ti,Zr)2(Cu,Ni) + α-Ti/Ti3Al/TNM,随钎焊温度升高,钎缝中硬脆的γ相减少、韧性的α-Ti增加。钎焊温度1000 ℃和1020 ℃时,接头的界面反应层由三层演变成两层且对应的物相分别是韧性差的粗针状(α+β)-Ti和Ti3Al,粗针状(α+β)-Ti随温度升高进一步粗化。钎焊接头剪切强度随温度升高先增加后减小,钎焊温度980 ℃时剪切强度达到最大值494.83 MPa。剪切测试的钎焊接头均脆性断裂于TNM侧的钎缝中。     

Ti-(44-50)Al合金定向包晶凝固过程中的组织演化

利用TiAl二元系的热力学模型,计算了Ti—(44—50)Al(原子分数,％)合金包晶反应附近的相图,确定了初生相β和包晶相α的固、液相线,得到了界面响应函数所需的部分参数．利用这些参数及单相合金凝固界面响应函数模型,计算了初生相β和包晶相α的界面温度与生长条件变化的关系;结合最高界面生长温度判据,分析了Ti—(44—50)Al合金凝固过程中的相选择和组织演化,并确定了Ti—Al合金稳态凝固时以成分和G／υ为框架的相选择图．     

箔冶金法制备γ-TiAl基波纹板(英文)

用热压逐层叠置的Ti/Al箔的方法制备具有全片层结构的γ-TiAl波纹板。热处理工艺为640°C,15h+850°C,35h+1350°C,2h。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析热处理过程中产生的金属间化合物相。在Al箔完全消耗之前,Ti/Al界面仅有TiAl3相生成。在850°C热压35h后,基体由α-Ti,α2-Ti3Al,γ-TiAl和TiAl2相组成。冷却得到全片层结构,大部分片层与板面的夹角小于30°。采用较薄的原料箔可以获得相对细小的微观组织。     

高Nb-TiAl合金/Ni-Cr-W高温合金扩散连接界面相演化（英文）

在1000℃-50 MPa-60 min条件下对高Nb-Ti Al和Ni-Cr-W高温合金进行了扩散连接,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对扩散连接界面处显微组织及相组成进行了分析。研究结果表明,未添加中间层时,高Nb-Ti Al合金/Ni-Cr-W高温合金扩散连接接头处的相组成为γ-Ti Al、Ni2Al Ti、Ni3Ti、(Ni Cr)ss相、γ相。而高Nb-Ti Al合金/Ti/Cu/Ni-Cr-W高温合金扩散连接接头处的相组成为Ti3Al、Tiss、Ti2Ni、rich Cu-Ni Al Ti、α2-Wss、Ni2Al Ti、(Ni Cr)ss相、γ相。此外,由于Cr和W的扩散速度较慢,Cr和W原子主要偏聚在靠近Ni-Cr-W高温合金的区域。Ti/Cu箔的加入有利于界面处元素的扩散和反应,可以有效避免微裂纹的产生。     

Zr—2合金中应力及应变诱发氢化锆析出过程的电子显微镜原位研究

用电子显微镜原位研究了Zr-2合金中的氢化锆在应力及应变作用下的析出过程。应力诱发析出的氢化锆为γ相,与基体间存在(110)_γ//(1120)_(αZr),(001)_γ//(0001)_(αZr)的取向关系。γ氢化锆沿它的[110]生长最快,形成尖劈状。当沿氢化锆开裂后,在裂纹端部又将析出氢化锆。应变诱发析出的氢化锆为δ相,与基体间存在(111)_δ//(0001)_(αZr),(110)_δ//(1120)_(αZr);或(010)_δ//(0001)_(αZr),(001)_δ//(1120)_(αZr)的取向关系。形变速率越高,δ氢化锆越细小。     

Mg-Al-Ca合金中第二相价电子结构计算与强化机制分析

基于EET理论及其与程氏改进的TFD理论的结合,计算并分析了Al2Ca、Mg2Ca价电子结构及Al2Ca(111)//α-Mg(1121)、Mg2Ca(001)//α-Mg(0001)界面电子结构.Al2Ca最强键(nA=0.397 06)与Mg2Ca最强键(nA=0.302 45)的键合强度均远大于基体α-Mg(nA=0.111 99)的键合强度,极大地阻碍了位错运动和晶界滑移,提高了合金的强度;第二相Al2Ca和Mg2Ca的单位体积成键能力FV值分别为99.25和47.66,与γ-Mg17Al12(Fγ-Mg,17Al12V=44.22)相比较,Al2Ca的自身的稳定性更好,促进了合金高温性能的提高,Mg2Ca自身的稳定性较差,对合金高温性能的提高作用不大:第二相与基体形成的界面的电子密度差大于Mg17Al12与基体形成的界面γ-Mg17Al12(110)//αa-Mg(0001)电子密度差,界面强化效果更好,能有效地提高合金的工作温度:第二相与基体界面电子密度差较大,阻碍晶粒长大的效果较好,从而使基体的组织得以细化,并增加了γ-Mg17Al12的析出形核率,提高了合金的力学性能.     

Ni_(75)Al_xV_(25-x)合金DO_(22)到L1_2相变过程异相界面的结构及其迁移特征

本文基于微观相场模型模拟了Ni75AlxV25-x(x=4.2,5..)合金中DO22(Ni3V)到L12(Ni3Al)相变过程.结合微观组织原子图像演化和界面处原子占位几率演化,研究了异相间有序畴界的结构及其迁移特征,提出了DO22到L12相变过程的机制.研究表明,L12与DO22相间存在5种界面,DO22到L12相变过程中,除了界面(002)D//(001)L之外,其他4种界面都可以迁移;在界面迁移过程中,界面(100)D//(200)L和界面(100)D//(200)L·1/2[001]在迁移前后,界面结构保持不变,而界面(002)D//(002)L·1/2[100]迁移后形成界面(002)D//(002)L,两者交替出现;相变过程中,界面迁移总是沿着最优化的路径进行原子跃迁和替换,遵循跃迁原子数目最少、跃迁路径最短原则.     

合金γ-TiAl价电子结构的计算及其力学性能

利用固体与分子经验电子理论计算了合金γ-TiAl及γ-TiAl、α—Ti、β-Ti、α2-TiAl的价电子结构；利用价电子结构给出的信息-相结构因子αN、F、ρL/V、ρC/V和键络的空间分布nα，讨论了γ-TiAl、合金γ-TiAl的价电子结构及其与力学性能的关系，分析了合金元素的合金化行为，提出了改善γ合金力学性能的有效途径。     

Ti6Al4V合金等温压缩时的扩散相变（英文）

利用Compu ThermPandat?软件及其自带的Ti数据库完成对双相Ti合金的热力学计算。对Ti6Al4V(5级)合金进行等温压缩,合金的初始组织为由层片状的(α+β)和β相组成的层片团结构。采用X射线衍射分析、扫描电镜和透射电镜表征材料的显微组织演化和相转变。用吉布斯自由能-温度和相含量-温度关系图预Ti_3Al或α_2 (hcp)相的存在、稳定性和相变温度。等温压缩后,(α+β)相区的特征为α/β片层的重新定向和局部扭曲以及在α/β界面区的开裂。而在α→β相变区,β相和α/β相界发生变形,大量的α相转变为β相,板条状α相发生马氏体相变和球化。在β相区,α相完全转变为β单相。结果表明,变形Ti6Al4V合金中形成Ti_3Al或α_2(hcp)、β(bcc)和α(hcp)相以及密排六方α'和斜方α'相。变形温度对屈服应力水平、动态回复和动态球化均存在影响。     

TiAl/Ni基合金反应钎焊接头的微观组织及剪切强度(英文)

以Ti为中间层,对TiAl基金属间化合物与Ni基高温合金进行反应钎焊连接,研究反应钎焊接头的界面微观结构及剪切强度。通过实验发现,熔融中间层与两侧母材反应剧烈,生成连续的界面反应层。典型的界面微观结构为GH99/(Ni,Cr)ss(γ)/TiNi(β2)+TiNi2Al(τ4)+Ti2Ni(δ)/δ+Ti3Al(α2)+Al3NiTi2(τ3)/α2+τ3/TiAl。当钎焊温度为1000°C,保温时间10min时,所得接头的剪切强度最高为258MPa。进一步升高钎焊温度或延长保温时间,会引起钎缝组织中组成相粗化和脆性金属间化合物层的生成,从而导致接头剪切强度的降低。     

Al-Mg-Si合金中U1和U2相的原子成键与性能

应用EET理论和改进的TFD理论对Al-Mg-Si合金时效过程中析出的U1与U2相的原子成键和结合能进行计算。结果表明:两相晶胞中最强键和次强键都是Al—Si键,其键络比基体Al晶胞中的最强键络都强得多;两析出相晶胞中都以较强的Al—Si键构成主要键络骨架结构,起到增强基体键络强度、强化合金的作用。由于析出相U1比析出相U2具有更强的Al—Si键络结构,且结合能较大,因此,相对U2相来说,U1相更稳定。计算结果还表明:(001)Al//(110)U1相界面处电荷保持连续且连续性较好,界面应变能较低,界面较稳定;界面(001)Al//(010)U2处的面电荷密度偏离连续条件,因此在此界面处,应力较大,界面原子键匹配较差,界面储能(应变能)较高,容易成为新相形核、长大和裂纹萌生的地方。     

β-ZrTiAlV合金炉冷过程中的组织演变

结合EBSD和XRD,系统地研究了β-51.1Zr40.2Ti4.5Al4.2V合金在炉冷过程中3种α相(αGB、αWGB和αWI)的形核机制以及α含量对合金性能的影响。结果表明:炉冷过程中,在原β界面处具有{0001}面平行于相邻β晶粒共有{110}面取向特征的α相(αGB)会优先形核;αWGB主要以界面不稳定形核为主,通过继承αGB的取向并向原β晶内生长,从而在晶界附近形成平行板条区;为了协调相变过程中产生的形状应变,αWI通过自协作机制产生三变体团簇,且形成三变体团簇的变体之间相互满足60°/1120取向关系;随着炉冷后保温温度的降低,α相的相对含量增加,合金的硬度增大,且硬度和α相的相对含量存在一定的线性关系。     

AISI M2钢上磁控溅射TiN、TiAlN和TiAlVN薄膜的显微结构(英文)

为了研究Al和V掺杂对TiN薄膜微结构的影响,用磁控溅射法在AISI M2高速钢上沉积TiN、TiAlN和TiAlVN薄膜。采用XRD、SEM和TEM对薄膜的显微结构进行表征。结果表明,TiN薄膜中掺杂Al引起了晶格常数的降低,TiAlN中掺杂V则导致晶格常数的增加。另外,TiN、TiAlN和TiAlVN薄膜的生长形态显示,添加Al和V有改善柱状结构的倾向。在TiN、TiAlN和TiAlVN薄膜中鉴定出(111)和(200)晶向,ε(Fe3N-Fe2N)相的存在是因为薄膜中存在少量的Fe。TiAlN和TiAlVN薄膜夹层具有)0101(择优取向。在TiAlN和TiAlVN薄膜中观察到(111)和(200)晶向的织构(柱状)结构,在TiAlVN/M2夹层和回火马氏体之间存在)0101(α-Ti//(110)T.M的位向关系。     

冷喷涂制备γ-TiAl表面Ti(Al,Si)_3扩散涂层的高温氧化行为（英文）

通过冷喷涂Al-20Si合金涂层及后续热扩散处理在γ-Ti Al合金表面制备Ti(Al,Si)_3扩散涂层。对涂层进行900°C下1000 h等温氧化和120次循环氧化来测试其抗氧化性能。通过扫描电子显微镜、X-射线衍射以及电子探针分析涂层氧化前后的组织和相转变。结果表明:该扩散涂层具有良好的抗氧化能力,其氧化增重只有基体合金的四分之一。由于在氧化过程中涂层与基体发生互扩散,氧化后的涂层退化为3层:Ti Al2内层、由Ti(Al,Si)_3和富Si相组成的中间层以及多孔层。     

球磨制备Ti_(0.8)Zr_(0.2)V_(2.7)Mn_(0.5)Cr_(0.7)Ni_(1.75)-15wt%A_2B_7复合储氢材料及其电化学性能研究

采用球磨和表面改性方法制备了复合储氢材料Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.75-15wt%La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3。研究和分析表明,钒基Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.7铸态合金由bcc结构固溶体相和六方晶系C14型Laves相构成三维网状组织,球磨改性后钒基合金与La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3之间并未发生合金化反应。电化学性能研究表明,经球磨改性后复合材料Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.75-15wt%La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3能明显增加合金的电极放电容量。铸态钒基合金和球磨复合材料均具有良好的电化学循环稳定性,其中球磨1h后电极最大放电容量为300.1mA/g,经100次循环后的电化学容量保持率为97.2%,球磨5h后试样的循环稳定性高达99%。