Ti-Al金属间化合物的力热性能及其能带计算

为了比较Ti-Al合金中主要合金相的力热性能和电子结构的差异,对Ti-Al合金中的TiAl、TiAl_2、TiAl_3与Ti3Al金属间化合物的生成热、结合能、弹性系数、电子能带和电子态密度进行了计算,且计算中采用了基于密度泛函理论的第一性原理以及Materials Studio软件中的CASTEP软件包.结果表明,4种金属间化合物中Ti3Al相的合金化形成能力最强,结构也最稳定,Ti3Al相呈韧性,且抗变形能力和刚性最强.4种金属间化合物均无能量禁带,均属于金属性材料,其中Ti3Al相金属性最强,Ti A13相金属性最弱.     

Al-Co、Al-Ni合金外层电子分布的分析

本文应用吉林大学物理系余瑞璜教授提出的“固体与分子的经验电子理论”对Cooper做出的二种合金—CoAl,NiAl外层电子分布的等密度曲线进行了具体计算,提出了一种计算方法。并应用余教授的理论对Cooper结果作了分析,在一级近似范围内获得了比较满意的结果,给出了金属间存在共价结合的直接证据。     

基于余氏理论及元胞自动机的Ti⁃2Nb合金组织模拟

钛合金因具有高强度、低密度、耐腐蚀等优良性能而广泛应用于航空航天领域,因此从理论上研究钛合金组织演变规律对新型钛合金的定量设计十分必要。利用余氏理论计算价电子结构参数,结合元胞自动机规则,建立了Ti?2Nb合金β相组织模拟方法,对Ti?2Nb合金在1 000、1 050、1 100、1 150、1 200 ℃固溶时的微观组织进行了模拟。结果表明,该模型能够将相结构单元与β相组织形核长大建立关联;β相组织形核点数量与固溶温度的定量关系式可以通过余氏理论计算的相结构单元结合能进行表征;β相组织的晶粒尺寸随固溶时间的演变可以通过模拟步长建立关联。研究结果可为合金成分、制备工艺、组织、性能定量关系的建立提供可借鉴的思路。     

MDMA分子结构与性质的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论B3LYP方法，分别在6-31G^＊和6—31＋G^＊基组水平上对摇斗丸MDMA分子的结构与性质进行理论计算研究。计算结果表明：稳定结构中氧原子与苯环上两个碳原子以及亚甲二氧基中碳原子形成对称的平面五元环，且与苯环基本处于一个平面。在此基础上使用密度泛函理论方法计算了分子第一激发态的电子垂直跃迁能，得到最大吸收波λmax。     

胺基化合物的结构和光学性质

胺基化合物DM2PCZ和我们设计的DM2PDM分子在蓝光电致发光材料上有较大的应用前景．采用密度泛函理论（DFT）B3PW91方法,对两种结构不同的化合物进行了基态和激发态几何优化．计算了DM2PDM分子的电离能和电子亲和势,评估了它的空穴传输能力,同时,还应用TDDFT方法对两种化合物的吸收光谱和荧光光谱进行的模拟计...     

Fe代替V制备低成本钛合金:相体积分数的计算

钛合金因其优异的综合性能,如比强度高、耐热性强、耐腐蚀性能优异、低温性能好等特点,而被应用在航天、航空、航海等诸多领域,然而钛合金的高成本严重制约了其大规模的使用。本文以综合性能最好、使用最广泛的Ti-6Al-4V合金为基础,在使用廉价合金元素代替昂贵合金元素的思路下,设计了几组V、Fe元素含量不同的Ti-Al-V-Fe合金。借助稳定系数K_β,分析钛合金中β相的稳定程度和β稳定元素的作用,通过理论推导的方法建立了合金淬火态和退火态的β元素临界晶胞系数的计算模型,并在此基础上确立了α相与β相的体积分数的计算方法,从而实现了对Ti-Al-V-Fe合金中相体积分数的理论计算。本文以Ti-6Al-3V-1Fe合金为例,首先对合金内α相与β相的体积分数分别做了理论计算,继而利用真空非自耗电弧熔炼炉制备了Ti-6Al-3V-1Fe合金的铸锭,取样并进行热处理,最终利用X射线衍射法测定了Ti-6Al-3V-1Fe合金淬火态和退火态α相与β相的实际体积分数。对比发现,实验测定的结果与理论计算的结果较为吻合,说明建立的模型用于预测α相与β相两相的体积分数是切实可行的。     

萘醌衍生物吸收和发射光谱的量子研究

利用密度泛函理论（DFT）和组态相互作用的CIS方法研究蒽醌衍生物的几何构型、电子结构和光谱性质.在优化构型的基础上,利用含时密度泛函理论计算吸收光谱和发射光谱,计算结果与实践吻合较好.研究表明在分子中羟基的引入使吸收和发射光谱均发生红移（达到可见光区）,同时不同的取代位点对光谱也会产生一定的影响.此外,利用分子轨道分析方法对电子跃迁类型进行标识,证实电子跃迁的本质特征.     

Zr掺杂TiFe电子结构和储氢性能研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,计算了Zr掺杂TiFe氢化物的电子结构,研究了Zr掺杂引起电子结构变化和对TiFe合金储氢性能的影响。分析对比了电子态密度和Mulliken键布居数的变化。结果表明:Zr掺杂后TiFe合金在反复吸放氢的过程中抗粉化性能和吸放氢的滞后效应得到改善,而体积变化引起的晶胞畸变则导致合金的可逆吸放氢量减少。     

钛合金在航空航天领域中的应用探讨

钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金.在近代工业中,钛合金以其优良的高强度、耐蚀性及耐热性等特点已成为高性能结构件的首选材料.此外,钛具备生物相容性、超导、储氢、形状记忆等独特功能,而被广泛应用在医疗器械、化工、航天航空、舰船等领域.目前,已有上百种钛合金问世,其中最著名的合金有20~30种.钛合金可以分为α合金、(α+β)合金、β合金及金属间化物钛合金.基于此,本文将着重分析探讨钛合金在航空航天领域中的应用,以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用.     

基于递归法Cu-Zr合金的强化机理及导电性

为了研究Cu-Zr合金强化机理及导电性能,采用递归法计算Cu-Zr合金电子结构,并用电子结构参数解释了合金的强化与导电机理.研究发现,在Cu基体原子中Zr原子间相互作用能为正,互相排斥形成有序相,以化合物形式从基体析出.环境敏感镶嵌能的计算结果显示,稀土元素Y从晶粒内向晶粒表面扩散,并填补在生长中的Cu晶粒表面缺陷处,阻碍晶粒长大,使晶粒细化.Y在Cu晶粒表面互相排斥形成有序相,能阻止晶界或位错的运动,使合金的强度增加.电子的偏移使合金原子带负电荷,而周围的Cu基体带正电荷,进而在合金内部产生微电场.微电场的存在对电子产生散射作用,使合金电阻增大,降低导电能力.     

钛合金表面激光气体氮化及其HA复合涂层的制备

针对医用钛合金在临床应用中易出现耐磨性差、有毒合金元素溶解引起生理病变等问题,采用化学反应法在医用Ti6Al4V合金基材及其激光氮化改性层表面制备羟基磷灰石(HA)涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDAX)对改性层的组织形貌及成分进行分析.结果表明,钛合金表面经过酸碱及生物活性预钙化处理,其沉积类骨磷灰石能力明显增强,经过激光氮化改性的钛合金沉积速率及沉积效果均优于Ti6Al4V基体合金.试验证明,激光氮化改性可改善钛合金的生物相容性.     

不同微观组织Ti-4Al-2V钛合金板室温成形极限

钛合金室温成形由于其加工成本低,受到了越来越多的关注.不同微观组织的钛合金成形性能差异很大.在钛合金板室温成形有限元仿真中,成形极限图是评价成形能力和判断材料失效的基础.然而,在获取材料成形极限时需要进行大量的试验,过程非常耗时和繁琐.为了降低实验成本、缩短开发周期,本文以材料失效点主应变二次导数变化的断裂准则,采用数值模拟与断裂准则相结合的方法获得不同微观组织的Ti-4Al-2V(TA17)钛合金板成形极限图.用单向拉伸、凸模胀形和圆杯拉深试验对有限元仿真进行对比验证,得到的试验结果和有限元结果相一致,表明有限元仿真得到的成形极限图的正确性.建立并对比了三种不同微观组织的TA17钛合金的成形极限,分析了微观组织对室温成形极限的影响,发现具有等轴组织的TA17钛合金成形极限最优.根据试样的断口形貌图也可以看出,等轴组织成形极限最优.为TA17钛合金板材冲压成形等后续工作奠定基础.对其他牌号钛合金在不同热处理工艺下得到的微观组织的成形性能研究有指导意义.     

钛合金窄间隙TIG焊技术及质量控制评述

论述了钛合金窄间隙TIG焊的啮合强化效应机理和焊缝质量控制,阐述了影响钛合金窄间隙TIG焊焊接接头质量的因素。认为钛合金"变形和开裂"预防和"内部质量"控制是目前制约该技术发展"瓶颈问题"。加强对钛合金"内应力演化规律与变形开裂行为"及"凝固组织形成规律及内部缺陷形成机理"等基础问题研究可以有效解决瓶颈问题。     

露天矿设计理论的新发展

指出露天矿剥采计划现有两类优化理论－均衡类和效益类的缺陷，前忽视矿山的效益，后忽视生产的稳定和剥离“洪峰”的削减，经多年探索，提出了“剥离运输功均衡法”，将矿山生产的两大主要因素－剥采比和剥离运距结合起来，实例证明，它优于现有的两类理论，特点是拓宽了均衡途径，求得生产稳定而付出的代价较小，削减剥离洪峰更为灵活有效。     

近α钛合金砂带磨削的磨粒磨损研究

针对锆刚玉磨料砂带和近α钛合金工件材料的特点,通过三维体式显微镜对锆刚玉磨料砂带干式磨削近α钛合金时的磨粒磨损面积、磨粒高度、磨损量和金属去除量进行了研究;同时采用扫描电子显微镜和能量分散光谱扫描对磨粒磨损形态进行研究;并分析不同磨粒磨损阶段对磨削工件表面的影响。研究表明:磨粒磨损形态有脱落,磨耗和破碎,主要以磨耗磨损为主;砂带线速度vs、进给速度vw和磨削深度ap增大均使砂带磨粒磨损加剧。在低切削速度、低进给量、低切削深度下锆刚玉磨料砂带加工钛合金时的切削加工性最好,因此锆刚玉磨料砂带适用于钛合金的干式磨削加工。     

原料合金化及烧结方式对NiTi合金性能的影响

镍钛形状记忆合金因具有优良的形状记忆效应、超弹性和良好的生物相容性而被广泛地运用于各个领域。本文研究原料粉末合金化及烧结方式对烧结体结构和性能的影响,分别以金属镍/钛混合粉及镍钛合金粉为原料,通过凝胶注模成形得到生坯,再以不同的烧结方式获得NiTi合金,利用X射线衍射仪和扫描电镜等设备,对原料粉末及烧结体的结构和性能进行分析。结果表明:相对于镍钛混合粉,以NiTi合金粉为原料制备出的NiTi合金组织中NiTi相含量更多;采用热等静压方法在1 050 ℃、9 MPa气压值的条件下,烧结4 h,制备出致密度达到91.5%、密度为5.9 g/cm3的合金,比真空烧结制备出的合金的密度值高出约0.5 g/cm3;同时热等静压烧结出合金的平均硬度值为226.2 HV,比真空烧结出合金硬度高出约33.6 HV。采热等静压的烧结方式能促进烧结过程中合金的致密化,大幅度提高凝胶注模成形制备NiTi合金的密度。     

Ti6Al4V合金表面纳米管阵列的制备

以氢氟酸和铬酸为电解液,采用阳极氧化法在Ti6Al4V合金表面制备高密度的纳米管阵列.利用场发射扫描电镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱对多孔氧化膜的形貌和结构进行分析,利用极化曲线和电化学阻抗谱研究了电解液中CrO3的作用机理.结果表明:电解液种类决定能否形成多孔氧化膜,而电解液的浓度影响多孔氧化膜的形貌和孔径大小;纳米管阵列氧化膜主要由大部分非晶态组织的TiO2,Al2O3和少部分晶态的Al2TiO5,Al3Ti5O2,Al2O3组成,氧化膜内的Al,Ti原子比高于基体中的Al,Ti原子比;CrO3浓度的高低会影响氧化膜的结构.     

钛合金微弧氧化抗高温氧化研究现状

钛合金因具备高强度、耐蚀性及比强度高等特点被广泛应用于军用及民用等各个领域。但是,其在高温环境使用时会发生高温氧化反应,导致其性能降低,限制了它的使用。微弧氧化（MAO）技术可使钛合金表面原位生长一层致密的氧化膜,膜层与金属基体结合能力强,拥有一定的耐磨、耐蚀及抗高温等特性,且其工艺流程简单高效、成本低而环保,可明显提高钛合金的抗氧化性,延长其在高温条件下的服役时间。综述了MAO技术在钛合金抗高温氧化领域的研究现状,总结了反应参数、电解液、微弧氧化反应时间及电源模式等条件对微弧氧化陶瓷膜层结构和抗高温氧化性能的影响。     

Grain-scale Stress and GND Density Distributions around Slip Traces and Phase Boundaries in a Titanium Alloy

For TA15 titanium alloy, slip is the dominant plastic deformation mechanism because of relatively high Al content. In order to reveal the grain-scale stress field and geometrically necessary dislocation(GND) density distribution around the slip traces and phase boundaries where the slip lines are blocked due to Burgers orientation relationship(OR) missing. We experimentally investigated tensile deformation on TA15 titanium alloy up to 2.0% strain at room temperature. The slip traces were observed and identified using high resolution scanning electron microscopy(SEM) and electron backscatter diffraction(EBSD) measurements. The grain-scale stress fields around the slip traces and phase boundaries were calculated by the cross-correlationbased method. Based on strain gradient theories, the density of GND was calculated and analyzed. The results indicate that the grain-scale stress is significantly concentrated at phase/grain boundaries and slip traces. Although there is an obvious GND accumulation in the vicinity of phase and subgrain boundaries, no GND density accumulation appears near the slip traces.