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。     

Cr元素对熔炼Fe-B合金中Fe2B相性能的影响

金属间化合物Fe_2B除具有金属间化合物的共性外,还具有优良的耐熔锌腐蚀性能,但是它的本质脆性阻碍了它得到进一步的应用。因此,Fe_2B的韧化是很有研究价值的。通过熔炼Fe-8.8%B-n%Cr(n=0.3,0.5,1,2,3,4,5)的方法得到Fe_2B相,并进行了耐熔锌腐蚀试验及Fe_2B相断裂韧性的测量。结果表明,Cr的含量低于2%时对其耐熔锌腐蚀性能却影响不大;当Cr添加量在0.5%～3%范围内时Fe_2B相的断裂韧性明显提高。     

合金元素在ZrCr2 Laves相中的晶格占位及其对力学性能的影响

应用Rietveld模拟计算和实验X射线衍射分析合金元素V、Nb和Mo在ZrCr2 Laves相金属间化合物中的晶格占位，研究合金化对ZrCr2 Laves相力学性能的影响。研究结果表明：合金元素V和Mo占据ZrCr2 Laves相金属间化合物中Cr原子的晶格位置，而Nb则占据Zr原子的晶格；添加合金元素V、Nb和Mo使ZrCr2 Laves相化合物硬度及脆性度降低，断裂韧度显著提高，即合金化对ZrCr2 Laves相起软化作用。初步探讨合金元素对ZrCr2 Laves相力学性能的影响机制。     

Ti元素对AlFeCrCoCuTi多组元高熵合金的组织及耐磨性能影响

研究了非自耗电弧熔炼AlFeCrCoCu,AlFeCrCoCuTi多组元高熵合金以及AlFeCrCoCuTi合金800℃回火后的组织、硬度及耐磨性能。研究发现,相比于AlFeCrCoCu合金,随着Ti的加入,AlFeCrCoCuTi合金组织结构趋于复杂,由之前简单的BCC FCC相变为由富含Al、Co、Ti的BCC1相和富含Fe、Cr的(α-Cr,Fe)BCC2相的枝晶共晶组织和晶间富Cu的FCC相以及晶间富含Cr2Ti和Fe2Ti金属间化合物的ω析出相共同组成。Ti的加入,析出的Cr2Ti和Fe2Ti的金属间化合物起到了强化作用,提高了合金的硬度。合金具有很强的抗回火软化能力。合金的摩擦磨损测试主要以黏着磨损为主,金属间化合物析出强化作用提高了合金的耐磨性,而回火后的合金耐磨性能更优。主要原因是随着摩擦时间的增加,回火后的合金表面上生成了一层氧化物附着在摩擦表面,提高了合金的耐磨性。     

二元Al基粉末扩散反应的研究

为了研究二元Al基混合粉末的扩散反应，采用粉末冶金方法，利用光镜、扫描电镜和X射线衍射技术研究了Cr-Al、Fe-Al和Cu-Al生坯、烧结体的显微组织和相结构。结果表明，Cr、Fe和Cu粉末与Al粉末经过固相烧结，在粉末颗粒界面处形成扩散反应区域，在扩散反应区域中形成了相应的Cr-Al9、Fe2Al5和Cu9Al4、CuAl金属间化合物，金属间化合物的生成规律与二元扩散偶反应扩散规律密切相关。     

固液球磨制备Fe-Sn金属间化合物粉末

采用固液反应球磨专利技术制备Fe-Sn金属间化合物。所谓固液反应球磨，是在一定温度区间，球磨介质对金属液体进行球磨时，磨球和金属液体反应生成固相的金属间化合物粉末。为加速反应进行，可以在金属液体中加人与磨球成分相同的金属粉末。通过固液反应球磨制备了FeSn2，FeSn，Fe3Sn2和Fe1,3Sn4种金属间化合物纳米粉末，并对固液反应球磨技术制备金属间化合物的机理和特点进行了讨论。     

热等静压对钛不锈钢焊接接头组织性能的影响

TA2/316L爆炸焊接试样在压力150 MPa,温度850 ℃条件下热等静压处理2 h,分别对爆炸态和热等静压态焊接接头进行了抗剪强度测试,重点对比研究了热等静压处理对焊接接头组织形貌、化学成分分布及脆性相的影响.热等静压处理后,原爆炸态接头附近的缺陷被治愈,Ti,Cr,Fe,Ni等元素的相互扩散距离明显增加,但接头中生成的脆性相也增加.结果表明,爆炸态的剪切试样断裂于TA2侧,热等静压态断裂于金属间化合物相.     

Ni、Fe含量对90Mo-Ni-Fe合金性能的影响

为改善95Mo-Ni-Fe合金烧结致密化过程中晶间脆性的现象，本文研究合金中Ni、Fe含量对90Mo-Ni-Fe合金的影响，同时在此基础上通过添加少量MoB进行性能强化。以Mo、Ni、Fe的金属氧化物为原料，制备了微米级的90Mo-Ni-Fe复合粉体，并采用粉末冶金法烧结，对比了不同Ni、Fe含量90Mo-Ni-Fe合金的致密化程度、显微组织及力学性能的差异。结果表明：Fe含量的增加可以抑制90Mo-Ni-Fe合金中Mo晶粒的长大，同时减少晶间脆性金属间化合物的形成；90Mo-5Ni-5Fe合金的硬度和弯曲强度最高可达到655HV和613 MPa。结合合金断口形貌分析，脆性金属间化合物的存在恶化了界面性能，导致材料的弯曲强度降低。另外，添加2%MoB后，90Mo-5Ni-5Fe合金的相对密度和硬度分别提高为98.00%和861HV。     

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr3C2复合涂层的组织与性能

采用Fe-Al/Cr3C2粉芯丝材和高速电弧喷涂技术(HVAS)原位合成了铁铝金属间化合物涂层,并研究了涂层的显微组织与性能.结果表明,高速电弧喷涂Fe-Al/Cr3C2涂层中生成了多种物相,主要是Fe3Al和FeAl相,同时还包括Fe3C硬质点相及FeO*Al2O3和Cr2O3氧化物相等.涂层具有很高的热震结合强度及相对基体较高的显微硬度,密度和孔隙率较低.     

4Cr13不锈钢渗硼工艺及渗层组织和性能的研究

采用正交试验方法优化4Cr13钢渗硼的渗硼剂和工艺参数，获得了良好的效果。优化后渗硼层组织致密，表面稍有疏松，硼化物显微硬度压痕完整，降低了渗层脆性；硼化物层主要由FezB、(Fe，Cr)2B相和少量的FeB相组成，过渡区形成Fe3(C，B)、Fe4N相及Cr的碳化物，不存在软带现象，有效地强化了对硼化物层的支撑作用．有利于硼化物层与基体的结合；渗硼样的耐磨性明显高于直接淬火样。     

含稀土真空熔结镍基合金涂层的界面组织和分布特性

通过研究了真空熔结镍基合金涂层纵截面的微观组织、相结构、以及合金元素和显微硬度的分布特征，结果表明，稀土(Ce La)改善了Ni60涂层的组织，使针状相改变成了小球状相，加强了界面的冶金结合。Ni60 RE涂层还析出了新的第二相WC、Ni2B、NiB和Cr6，Nk2.5Si。稀土阻碍了涂层中Ni、Cr、Si等原子向母材的扩散和母材中Fe原子向涂层的扩散，提高了涂层中Ni、Cr、Si等元素的含量，降低了Fe的含量，减轻了碳钢母材中的Fe对合金涂层的“稀释”作用。稀土还明显地提高了合金涂层的显微硬度，两种Ni60合金涂层显微硬度的最大值都出现在距涂层表面的0．4mm处。     

块体非晶合金在低温下的剪切带特征

通过宏观洛氏压痕实验在低温(193K)下对玻璃转变温度和本征脆性具有显著差别的5种典型非晶合金(Mg65Cu25Gd10,La55Al25Cu10Ni5Co5,Pd43Cu27Ni10P20,Zr47.9Ti0.3Ni3.1Cu39.3Al9.4,Fe52Cr15Mo9Er3C15B6)的剪切带特征进行了研究。考查了剪切带间距和数量与归一化温度和材料本征脆性的关联,并根据放射状剪切带的夹角讨论了不同合金的压力敏感系数及其影响因素。     

FORMATION OF GRADIENT COATING OF Fe-BASED ALLOY WITH RARE EARTHS BY PLASMA SURFACING

A gradient coating of Fe-based alloy was manufactured with rare earths (RE) by plasma surfacing on Q235 steel substrate. The coatings were studied by using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), differential thermal analyzer (DTA), and electron probe micro-analyzer (EPMA). The results show that the phases of the two kinds of coatings(with and without RE) both include α-Fe, Fe7C3， Fe3C, Cr2B, Fe2B and FeB. The microstructure of F314 coating is mainly hypereutectic, the pro-phases Cr7C3 and Cr2B are loose, crassi, spiculate and contain microcracks. The brittleness of the coating is high, and the average hardness is 787 HV. When 0.8wt% RE was added into the F314 alloy, the microstructure varied from hypoeutectic to hypereutectic continuously, The hardness appears as gradient distribution with the highest value of 773 HV, meanwhile, the brittleness decreases significantly. The formation of gradient structure depends on the fallowing factors: (i) the conversion of RE. The addition of RE lowers the elements point and Fe-C eutectic temperature, thus the base metal melting acutely. (ii) the heating of plasma arc.Graded temperature results in directional solidification, thus the gradient structure forms easily. The main reasons for the hardness decrease with RE addition in the alloy are the ratio of hard phase lowering and the hardness of the hard phase decreasing.     

GCr15销轴固体渗Cr层的生长机制及孔隙成因探索

低扩渗效率和渗层孔隙是困扰着渗铬生产的两个重要难题。本文采用固体包埋法在GCr15表面制备渗Cr涂层,重点探讨了渗层的生长机制、孔隙成因及不同稀土氧化物的催渗作用。结果表明,加入稀土氧化物后渗层厚度明显提高,三种稀土氧化物的催渗效率依次为Y2O3>CeO2>La2O3。渗Cr层明显的分为双层结构,外层是以（Cr,Fe）23C6相为主的多孔层,内层为（Cr,Fe）7C3相为主的致密层。扩渗初期在基材表面首先生成的（Cr,Fe）23C6相层阻碍了表面活性Cr原子向内扩散,其自身作为Cr源向内扩散促进了致密层的生长,Cr原子扩散速度的差异及渗层中的应力是产生孔隙的主要原因。发现降低基体碳含量抑制（Cr,Fe）23C6相层的生成或细化该相层晶粒增加Cr原子扩散通道可有效降低孔隙率,这为改进渗铬层质量提供了一个重要思路。     

铬含量对Fe-Cr-B堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

目的在Fe-x Cr-3.5B-0.1C药芯焊丝中加入不同含量的铬,了解铬含量对堆焊合金硼化物形貌以及耐磨性能的影响。方法采用CO_2气体保护堆焊的方法在Q235钢基板上制备Fe-Cr-B系耐磨合金,利用光学显微镜、XRD、SEM等方法观察堆焊合金层的显微组织结构,以及湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机对堆焊层进行磨粒磨损试验。结果堆焊合金层主要由铁素体枝晶、马氏体、珠光体和硼化物组成,硼化物随着Cr含量的增加发生Fe_2B到M_2B(M=Fe,Cr)的转变,它主要分布在金属基体的连续网状和鱼骨状结构中。凝固过程中,当Cr质量分数大于9%时,首先形成初生M_2B颗粒,随后形成共晶的M_2B和BCC结构的Fe基固溶体,这种共晶的微观结构主要由基体和长条状的M_2B硼化物组成。从Cr与(Fe,Cr)的原子数分数比值可以看出,硼化物发生从Fe_2B→(Fe,Cr)_2B→(Cr,Fe)_2B的转变。铬含量对Fe-Cr-B系耐磨堆焊合金的组织、硼化物形貌有较大影响。由于硼化物空间结构的变化,硼化物的显微硬度会随着铬原子进入Fe_2B而逐渐提高。结论随Cr含量的增加,及共晶硼化物硬质相的析出,堆焊合金的硬度和耐磨性呈现持续提高的趋势。当Cr含量为20%时,合金中生成的长条状M_2B相作为耐磨骨架无序的分布且镶嵌于基体中,合金耐磨料的磨损性能比Cr含量为9%时的提高了约7.4倍。     

微量铬元素对FeB相价电子结构的影响

进行了铬元素降低硼化物层脆性实验验证,用EET（Experimental Electron Theory)理论,着重分析了微量铬元素对FeB相价电子结构的影响。认为：铬原子置换FeB相中的Fe原子,可改善FeB相空间键络分布不均匀的状况,使强键与弱键差值减小,提高弱键的键能,对其他键也有不同程度的强化作用,从而降低FeB相的本质脆性。     

含钇真空熔结NiCrBSi合金涂层组织结构的研究

利用电子能谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等研究了稀土Y对真空熔结NiCrBSi合金涂层化学组成和组织结构的影响。结果表明：稀土Y改变了合金涂层的化学组成、减轻了因碳钢母材中的Fe向合金涂层扩散而造成的“稀释”现象，降低了涂层的Fe含量，基本消除了NiCrBSi合金涂层中的针状相，促进了球状相的析出和细化。含稀土Y的真空熔结NiCrBSi合金涂层还析出了新的第二相Cr7C3和Ni2B。     

Fe-Al系金属间化合物中的微观缺陷和电子密度

对二元Fe-Al合金，含Cr和Si的Fe3Al合金的正电子寿命谱测量表明：随着二元Fe-Al合金中Al含量的增加，空位浓度增加，微孔洞的开空间增大。在Al含量高于40％原子分数）的B2－FeAl合金中存在着较高的空位浓度和开空间相当于Fe中的10－15个空位聚集体的微空洞。在B2－FeAl和D03－Fe3Al合金中，晶格中最邻近的Fe-Al原子对之间发生Fe-d-Alp杂化使用。Al的3p电子与Fe的3d电子被局域化并形成共价键。导致合金中的自由电子密度降低。二元Fe-Al合金中的平均电子密度随着Al含量的增加而下降。用Cr元素对Fe3Al进行合金化。合金基体和晶界处的自由电子密度均增加；而加入Si元素，合金基体和晶界处的自由电子密度均减小。讨论了Fe-Al合金的微结构对其力学性能的影响。     

PHASE COMPONENT AND CURIE TEMPERATURE OF Nd_4(Fe_(1-x)Cr_x)_(77.5)B_(18.5)ALLOYS

1.IntroductionThenewhard-magneticNdFeBall0yswithlowNdc0ncentration(35at.%)havebeenobtainedbycrystallization0fam0rphous.ibbo.sI1-3].Theirmagneticpr0pertiesatr0omtemperatureareasfollows:coercivityHc=16O-24OkA/m,remanenceB,=1'2-1.25T,andmagneticenergy(BH).ax=64108kJ/m'.ThevaluesofB.and(BH).axaremuchhigherthanth0se0fthewidelyusedanis0tropic(Ba,Sr)Fe12Ol9ferritesandAlNiC0alloys.Inpreyi0uspapers['-'1,wehavereportedthestructuralandmagneticpr0perties.Recentlywestudiedtheinfluenceofthesubstit…