合金元素Al对Laves相NbCr2显微组织及断裂韧性的影响

采用机械合金化+热压烧结的工艺路线制备Laves相NbCr2合金,研究合金元素Al对其显微组织、力学性能,特别是韧化效果的影响.结果表明:合金元素Al主要占据了Laves相NbCr2金属间化合物中Cr原子的晶格位置.添加合金元素Al的Laves相NbCr2合金较未合金化的NbCr2硬度有所提高;当Al含量达到12at%时,断裂韧性要高于未合金化的NbCr2合金,达到了6.8 Mpa√m,远远高于熔铸合金的断裂韧性(1.2 Mpa√m).     

合金元素对Laves相TaCr_2相稳定性影响的第一性原理

采用第一原理计算预测了X(X为Ru、V和Nb)在Laves相C15-TaCr_2中的择优占位,并从电子结构与能态结构上初步分析了合金化后的相稳定性。结果表明,Ru和V原子倾向于优先占据TaCr_2中Cr原子的晶格位置,Nb原子则倾向于优先占据Ta原子的晶格位置;通过分析态密度可知,添加Ru和V元素降低了C15-TaCr_2的相稳定性,而Nb元素则提高C15-TaCr_2相的稳定性。     

元素合金化对Nb基高温合金组织和力学性能的影响

综述了近年来国内外在合金化改善Nb基高温合金组织形貌、提高力学性能方面所取得的进展,分析了Ti,Cr,Hf和Mo等合金化元素对合金中Laves相,亚稳相Nb3Si和γ-Nb5Si3的影响,总结了合金元素对材料力学性能的影响规律.     

ZrCr2 Laves相金属间化合物缺陷结构及缺陷软化效应

研究了ZrCr2 Laves相金属间化合物的点缺陷结构及其力学性质.结果表明:当ZrCr2 Laves相成分偏离化学计量比时,ZrCr2中存在着反位置(组分)缺陷.与其他结构的金属间化合物不同,ZrCr2的显微硬度值在化学计量比处取得最大值,而断裂韧性则在化学计量比处最小,点缺陷的存在对ZrCr2起着软化作用,并随着成分偏离化学计量比,ZrCr2的脆性度逐渐降低.对ZrCr2 Laves相金属化合物中的缺陷结构与其力学性能之间的关系进行了初步讨论.     

合金元素对Laves相增强Nb基合金的相组成

采用机械合金化与热压烧结工艺制备了添加合金元素V和Fe的Laves相增强的Nb基复合材料。研究了添加质量分数4%V和Fe的Nb/NbCr2-4.0V和Nb/NbCr2-4.0Fe配比成分的元素粉,经MA20h后在1250℃热压30min所获得的Nb/NbCr2合金的组织和性能。结果表明:在热压过程中原位合成出细小弥散分布的三元Laves相Nb(Cr,V)2和Nb(Cr,Fe)2,并且V和Fe原子只占据Laves相中的Cr原子位置。制备出的Laves相增强Nb基合金接近全致密,组织细小均匀,晶粒尺寸小于500nm。Nb/NbCr2-4.0V和Nb/NbCr2-4.0Fe合金的断裂韧性分别达到5.3和6.3MPa·m1/2,其中Nb/NbCr2-4.0Fe合金不仅抗压强度达到2256MPa,其屈服强度和塑性应变也分别达到2094MPa和6.03%。     

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。     

过渡金属元素在NbCr2 Laves相中晶格占位的第一性原理计算

采用全势线性缀加平面波方法和广义梯度近似对过渡金属元素V，Ti和W在C15结构的NbCr2 Laves相中的晶格占位进行了研究．计算结果表明，过渡族元素V，Ti和W在NbCr2中的晶格占位不尽相同．V优先占据NbCr2中Cr的晶格位置，W占据Cr的晶格位置的倾向很弱，而Ti优先占据Nb的晶格位置；生成热计算结果表明，当V占据NbCr2中Cr的晶格位置和Ti占据Nb的晶格位置时，可以使NbCr2Laves相更加稳定．结合电子结构计算结果对上述占位特性进行了讨论．     

合金元素Mo对Laves相TaCr_2合金显微组织及断裂韧性的影响北大核心CSCD

采用机械合金化+热压烧结的工艺路线制备Laves相TaCr_2合金,研究合金元素Mo对其显微组织、力学性能,特别是韧化效果的影响。结果表明:当Mo含量由0增加到5%(摩尔分数)时,Mo取代Laves相TaCr_2中Cr的位置为主。当Mo含量增加到7.6%和10%时,Mo取代Ta的位置更占优势。添加合金元素Mo的Laves相TaCr_2合金较未合金化的TaCr_2硬度略有降低;当Mo添加量≤7.6%,合金的断裂韧性微弱下降,当Mo含量达到10%时,合金断裂韧性要高于Mo添加量小于7.6%时的TaCr_2合金,达到4.26 MPa·m1/2。     

合金元素Mo对Laves相TaCr_2合金显微组织及断裂韧性的影响

采用机械合金化+热压烧结的工艺路线制备Laves相TaCr_2合金,研究合金元素Mo对其显微组织、力学性能,特别是韧化效果的影响。结果表明:当Mo含量由0增加到5%(摩尔分数)时,Mo取代Laves相TaCr_2中Cr的位置为主。当Mo含量增加到7.6%和10%时,Mo取代Ta的位置更占优势。添加合金元素Mo的Laves相TaCr_2合金较未合金化的TaCr_2硬度略有降低;当Mo添加量≤7.6%,合金的断裂韧性微弱下降,当Mo含量达到10%时,合金断裂韧性要高于Mo添加量小于7.6%时的TaCr_2合金,达到4.26 MPa·m1/2。     

Cr、Mo和W对FeAl金属间化合物电子结构和力学性能影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了B2型FeAl金属间化合物的Fe8Al8和Fe8XAl7(X=Cr,Mo和W)超晶胞系统总能量、结合能、晶格常数、弹性常数、态密度和差分电荷密度,研究了合金元素对B2型FeAl金属间化合物晶体结构、电子结构和力学性能的影响。根据系统驰豫和几何优化确定了合金系统的稳定晶体结构;计算结果表明:随着加入元素原子半径的增大,合金的晶格常数相应增大,Fe8WAl7的晶格常数最大,Fe8CrAl7的晶格常数最小。Cr、Mo和W的加入均提升了FeAl的体模量、剪切模量和弹性模量以及改善了FeAl的脆性,其中Mo的加入对FeAl的脆性改善作用最大。根据电子结构和Cauchy压力参数计算结果的分析,FeAl金属间化合物为脆性相,主要原因是其电子结构中Fe的s、p、d态与Al的s、p态存在电子轨道杂化,呈明显的共价键特征。合金元素改善FeAl脆性的微观机理为:合金元素原子以d轨道电子为主参与了FeAl金属间化合物的电子杂化,增强了FeAl合金的结合能力;合金元素原子的加入使电荷转移量增加,增强了原子间离子键成分的作用,提高了FeAl合金的稳定性。     

合金元素对Laves相TiCr2力学性能的影响

研究了合金元素Ｎｂ,Ｍｏ,Ｖ和Ｎｉ对Ｌａｖｅｓ相ＴｉＣｒ２室温力学性能的影响,测量了抗压断裂强度、抗压断裂应变、显微硬度及断裂韧性。结果表明,这些元素都能改善ＴｉＣｒ２的室温力学性能,其中Ｎｂ的作用较小,而Ｖ和Ｎｉ的作用较大,明显地降低抗压断裂强度和显微硬度,提高断裂韧性     

Microstructure and properties of novel quinary multi-principal element alloys with refractory elements

Five equiatomic alloys(Ti Zr Hf VNb, Ti Zr Hf VTa, Ti Zr Nb Mo V, Ti Zr Hf Mo V and Zr Nb Mo Hf V) composed of five elements with high melting temperature, respectively were prepared by arc-melting to develop a novel high temperature alloy. The five alloys exhibit different dendritic and interdendritic morphologies. The Ti Zr Hf VNb, Ti Zr Hf VTa and Ti Zr Nb Mo V alloys formed disordered solid solution phases with body-centered cubic structure, and exhibited high compressive strength and good plasticity. The Ti Zr Hf Mo V and Zr Nb Mo Hf V alloys are composed with Laves phase(Hf Mo2) and disordered solid solution phases with body-centered cubic structure. The Ti Zr Hf Mo V and Zr Nb Mo Hf V alloys are harder and more brittle than the other three alloys due to the existence of hard and brittle Laves phases. At high temperatures, the strength decreases to below 300 MPa for the Ti Zr Hf VNb and Ti Zr Hf Mo V alloys. Solution strengthening is the primary strengthening mechanism of the Ti Zr Hf VNb, Ti Zr Hf VTa and Ti Zr Nb Mo V alloys, and brittle Laves phase is the main cause for the low ductility of the Ti Zr Hf Mo V and Zr Nb Mo Hf V alloys.     

Site preference of early transition metal elements in C15 NbCr2

The site preference of early 3d (Ti, V), 4d (Zr, Mo) and 5d (Hf, Ta, W) transition metal elements in C15 NbCr₂ Laves phase was studied using first-principles calculations. According to the present calculations, at T = 0 K, Zr, Hf and Ta consistently have a preference for the Nb sites in Nb-rich, Cr-rich and stoichiometric NbCr₂, while the site preference of Ti, V, Mo and W varies strongly with alloy composition. Using a statistical–mechanical Wagner–Schottky model based on the canonical ensemble, the finite temperature site occupancy behavior of those transition metal elements in NbCr₂ was further predicted. It was found that the site preference of Ti, V, Mo and W also depends strongly on temperature. The calculated results compare favorably with the experimental measurements using ALCHEMI and synchrotron X-ray diffraction techniques.     

低温退火温度对Laves相Cr2Nb固相热反应合成的影响

研究了退火时间为3h时，退火温度对Cr-Nb机械合金化（MA）粉的Laves相Cr2Nb固相热反应合成的影响规律，获得了30hMA粉在退火时间为3h时能使Laves相Cr2Nb固相热反应合成充分进行的最低退火温度。优化出的cr2Nb固相热反应合成低温退火温度，可为通过MA＋热压（或烧结）工艺路线制备具有微／纳米晶结构的高强高韧Cr2Nb合金或Cr2Nb基复合材料提供理论指导。     

Determination of site occupancy of additives X (X=V,Mo, W and Ti) in the Nb–Cr–X Laves phase by ALCHEMI

Atom location by channelling enhanced microanalysis (ALCHEMI) was carried out to investigate the site occupancy of additives X (X=V, Mo, W and Ti) in the Nb–Cr–X Laves phase. In order to make clear the detailed substitutional behavior of the additives, specimens with different compositions were prepared for each system. In the C15 structure of the Laves phase, fairly strong electron channelling effects were observed under two planar channelling conditions where the incident electron beams were nearly parallel to the (400) and (220) planes. It was shown that V prefers the Cr site, while Mo, W and Ti preferentially occupy the Nb site.     

Zr(Cr,V)2 Laves相长周期堆垛结构的高分辨电子显微术观察

应用高分辨电子显微术对退火态Zr（Cr，V）2Laves相的显微结构进行了观察．结果表明退火态Zr（Cr，V）2Laves相在低倍显微观察下呈现层片状组织，并存在长周期堆垛结构；高分辨电镜和快速Fourier变换分析证明，退火态Zr（Cr，V）2长周期结构为C36（4H）结构，同时存在8H堆垛结构和少量其它过渡性多层堆垛结构、并就合金元素V对ZrCr2Laves相稳定性的影响进行了讨论．     

一种镍基高温合金熔敷金属的组织及性能

通过热力学计算、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等分析了一种镍基高温合金熔敷金属的组织结构和力学性能.结果表明,试验用镍基高温合金熔敷金属的组织主要由柱状NiCr奥氏体以及在其亚晶间分布的少量γ'相、MC型碳化物和Laves相组成.熔敷金属组织结构完好,无裂纹、孔洞等缺陷,但多数合金元素存在偏析行为,其中元素Fe在亚晶粒中心含量较高,元素Mo,Nb,Al和Si在亚晶间含量较高,而元素Cr不存在偏析行为.熔敷金属具有良好的强度和韧性,在拉伸试验及冲击试验中其断裂形式均为塑性断裂,断口形貌为典型的韧窝状.