铸态Ti-Zr-Ni准晶基合金的室温力学性能

用吸铸法制备出含Ti(Zr)固溶体韧性相的Ti-Zr-Ni准晶合金棒，通过维氏显微硬度测定和单向压缩实验等方法研究了该新型合金的室温力学性能和断裂行为。结果表明：Ti-zr-Ni准晶基复相(α-Ti(Zr) I)合金力学性能良好，维氏显微硬度值接近5.5GPa，断裂强度达到1000MPa，Young’s模量值23-36GPa。其中，Ti60Zr25Ni15合金的室温弹性应变可达4．2％，是Al基准晶合金的4倍。但其室温单向压缩时的断裂方式仍为准解理断裂，属脆性断裂。     

吸铸Ti-Zr-Ni准晶棒的成分偏析

探讨了铸态Ti—Zr-Ni准晶的成分偏析问题。通过水冷铜模吸铸法制备6个名义成分为Ti40Zr40Ni20的Ф3mm圆柱状样品，采用X射线衍射与能谱分析分别对样品底端和顶端的相结构与成分分布进行了测定。结果表明，这些样品在一定长度范围内都形成了近单一的二十面体准晶相，最长的准晶样品达到40mm。它们都存在明显的宏观成分偏析，其中Ni易于在样品的底端富集，而Ti在顶端富集，这属于比重偏析；而Zr的偏析与工艺控制有关，可通过改善工艺消除它。     

Ti-Zr-Ni系三元准晶的成分特征研究

系统研究了两个等电子浓度线(e／a=1．20,1．25)上Ti-Zr-Ni铸态合金的组织与结构,发现吸铸法可在很宽的成分区间(TixZr100-x)100-yNiy,43．75％≤x≤81．25％,17％≤y≤20％)内获得Ti-Zr-Ni准晶,其中,Ti40Zr40Ni20为理想准晶成分,能形成长15mm、直径6mm的单相准晶棒．准晶成分特征研究表明：Ti-Zr-Ni准晶系也具有与Al基三元准晶系相似的相图特征．一方面,Ti-Zr-Ni准晶与其类似相一起构成准晶“等电子浓度线”现象;同时,三元准晶成分满足准晶“变电子浓度线”特征,形成准晶的理想成分TiaoZraoNi20位于准晶等电子浓度线与变电子浓度线交点处．     

铸态Ti-Zr-(Ni,Co)伪三元准晶合金研究

沿Ti9(Ni，Co)4-Zr变电子浓度线设计系列合金成分．用吸铸方法可制备出Ti-Zr-(Ni，Co)准晶，其中Ti42Zr40(Ni，Co)18为形成准晶的最佳成分点，Ti-Zr-(Ni，Co)伪三元准晶系列的准点阵常数介于0．506～0．518nm之间。实验结果表明，Co是形成准晶的不利组元，其含量的增加将促使Ti2Ni、fcc-Zr2Ni和β-Zr(Ti)固溶相的形成，使合金中准晶相的含量大为降低；但适量Si的加入(～2at％)能促进Ti-Zr-(Ni，Co)准晶的形成。     

氢化Ti-Zr-Ni准晶和近晶体中的局域结构

氢化处理使二十面体准晶Ti4 5Zr38Ni1 7中的氢比金属 (H/M )达到 0 84、 1 2、1 5 6和 1 7;使 1/ 1近晶体 (W相 )Ti56Zr35Ni1 5中H/M达到 1 2和 1 4。Ti、Ni、Zr的K边的扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)研究了氢对准晶和W相局域结构的影响。归一化和扣除背底的标准操作用于测定EXAFS振荡X与光电子波矢K的关系。对不同样品的测量结果表明 :有相H/M值 ( 0或 1 2 )的准晶和W相样品的谱线看起来十分相似 ,而未氮化样品与氮化样品(即使H/M为 0 84的低氢样品 )的谱线差别很大 ,其总的趋势是 ;H/M值越大 ,EXAFS振荡向低K方向移动…     

Pd替代对Ti-Zr-Ni准晶合金结构的影响

针对Ti_(45)Zr_(38)Ni_(17)与Ti_(40)Zr_(40)Ni_(20)准晶合金用X射线衍射仪、透射电子显微镜与金相等手段研究了不同含量的Pd替代对其结构的影响.在吸铸态下,前一个合金形成了二十面体准晶相(IQC)与少量配位数为8的bccβ-(Ti,Zr)相,用2%Pd(原子分数,下同)对合金的Ti或Zr组元替代,抑制了β-(Ti,Zr)相析出并促使配位数为14的MgZn_2结构的简单六方C14 Laves相生成.而后一个合金中IQC相则与少量简单六方α-(Ti,Zr)共存,在2%Pd替代后α-(Ti,Zr)消失,生成了单一的IQC相,但当Pd替代量增加到6.7%或13.3%时,配位数为12的IQC相急剧减少而C14相大量析出,并在Ti_(40)Zr_(26.7)Ni_(20)Pd_(13.3)合金中生成了单一C14相.结果表明,添加中等尺寸的Pd原子有利于提高Ti-Zr-Ni合金的原子密堆性,使合金趋于生成高配位数的Laves相,这种相的Fermi面与Brillouin区的相互作用不显著,偏离了电子相的稳定机制.     

铸态Ti-Zr-Ni准晶的贮氢特性

研究铸态Ti-Zr-Ni准晶体的贮氢特性。Ti40Zr40Ni20合金在吸铸条件下形成了近单一的二十面体准晶相（IQC相）,其吸氢坪台压力在170℃时约20 kPa,160℃时只有0.6 kPa,吸氢量为0.8%（质量分数）;而Ti45Zr38Ni17合金在同样条件下则形成了IQC、MgZn2结构的C14 Laves相与体心立方结构的β-（Ti,Zr）固溶相,它可实现室温贮氢,150℃时贮氢量达到4%,且具有较好的吸氢动力学。结果表明,合金成分与制备方法对Ti-Zr-Ni准晶的贮氢特性有较大影响。     

Al_(65)Cu_(20)Cr_(15)准晶颗粒/铝基复合材料中二十面体准晶的扩散相变

用JCXA—733型电子探针、H—800型透射电镜、D／max-IIIA型X射线衍射仪等研究了Al65Cu20Cr15准晶颗粒／铝基复合材料中的准晶颗粒在热压过程中的扩散相变结果表明,在热压温度为600,650和700℃的工艺条件下,准晶颗粒的转变产物分别为FIQC,（DQC＋DA）＋θ和θ相.SIQC相在与纯铝的扩散相变过程中经过过渡相FIQC,DQC,DA最终转变为θ相而达到平衡态     

含二十面体准晶相的铸态Mg-Zn-Y合金阻尼性能的研究

采用传统铸造方法制备Mg-Zn-Y合金,基于典型的含二十面体准晶相的Mg93Zn6Y1合金,研究了铸态Mg-Zn-Y合金的枝晶形貌与其阻尼性能的关系。通过控制浇注温度,搅拌速度和搅拌时间,获得不同参数下的合金的枝晶形貌。结果表明,铸态Mg93Zn6Y1的显微组织主要由α-Mg树枝状晶体和二十面体准晶相组成。搅拌后,初始α-Mg树枝状晶体逐渐具有分形特征,且其尺寸变化,从而影响合金的阻尼能力。本文详细讨论了这一机制。     

Pd替代对Ti-Zr-Ni准晶合金中的相形成与稳定性影响（英文）EI北大核心CSCD

Pd能用来作为添加元素改善Ti-Zr-Ni准晶合金的吸氢性能,但是Pd添加的作用机制仍然不清楚。本工作通过采用XRD、TEM、DSC分析技术研究了Pd在Ti45Zr38Ni17和Ti40Zr40Ni20两个合金中对Ti、Zr的替代行为。结果显示：在前1个合金中,替代4%-6%（原子分数,下同）Ti或4%Zr能够确保纯二十面体准晶形成;在后一个合金中,替代3%-4%Ti或3%以下Zr才能形成纯二十面体准晶。这说明Ti具有更高的替代极限。Ti39Zr38Ni17Pd6与Ti36Zr40Ni20Pd4两个衍生准晶合金在400℃温度下退火会转变为晶体相,而它们的初始准晶合金Ti45Zr38Ni17和Ti40Zr40Ni20在400℃仍然结构稳定,这反映出添加Pd后准晶合金的热力学稳定性变低。这种替代趋势和准晶稳定性的降低很可能归功于Pd具有适宜的原子尺寸。     

Laves相Ti36Zr40Ni20Pd4合金的吸氘行为

针对Ti36Zr40Ni20Pd4合金用X射线衍射仪和气固反应系统研究了其吸铸之前的晶体结构与吸氘特性。结果表明,吸铸前Ti36Zr40Ni20Pd4合金母锭形成了配位数为14的MgZn2结构的简单六方C14Laves相,晶格常数a=0.5287nm与c=0.8610nm。简单活化后,该合金可在室温下大量吸氘,浓度达到10.96mmol·D2/g·M(D2指氘分子,M指合金)。经过一次吸放氘循环后,吸氘动力学显著提高,吸氘速率常数达到0.015s-1。相对于成分相同的准晶相,Laves相Ti36Zr40Ni20Pd4合金吸氘较慢,但吸氘量相近,具有一定的储氢前景。     

Ti40Zr25Ni8Cu9Be18非晶合金的晶化行为研究

采用吸铸法制备出直径3mm的Ti40Zr25Ni8Cu9Be18块体非晶合金，并采用X射线衍射（XRD）、差示扫描量热（DSC）和透射电镜（TEM）研究了非晶合金试样的结构，同时，分别采用连续升温晶化方法和等温退火方法研究了该非晶合金的晶化动力学行为和晶化过程中的相转变。结果表明：该非晶合金的结构弛豫和晶化行为均具有显著的动力学特征，且具有较好的热稳定性，其过冷液相区宽度△Tx为54K，一级晶化激活能Ep1为213．04kJ／mol；晶化过程为二级晶化反应，第1阶段晶化对应I相从非晶基体中析出，第2阶段的晶化反应则包括：I相转变为Laves相和Laves相从残余非晶基体中直接析出。     

Regenerating deuterium absorption of Ti36Zr40Ni20Pd4 icosahedral quasicrystal

Ti/Zr-based icosahedral quasicrystals are a kind of promising hydrogen storage materials, however their absorption regeneration after oxidation-poisoning has been scarcely studied. This work is intended to investigate the deuterium-storage regeneration of a suction-cast Ti₃₆Zr₄₀Ni₂₀Pd₄ quasicrystal. It was found that only through hot vacuuming the quasicrystal could be refreshed from air-flow poisoning to absorb deuterium in two cycles. During the first absorption course, a pregnancy period was observed before the real deuterium uptake while deuterium was loaded rapidly during the second one. The deuterium concentration in the alloy can reach 0.011 mol?D₂/(g?M) (corresponding to a hydrogen mass percent of 2.2%. D₂ and M denote molecular deuterium and the metallic alloy). But the loaded deuterium was very difficult to release completely even by eight-stage desorption at different temperatures. After the second desorption, the quasicrystal phase remained in a small volume, as though the desorption temperature was beyond the crystallization temperature of the quasicrystal. This probably is attributed to the solution function of residual deuterium in the alloy.     

（Ti0.7Zr0.2V0.1）Ni贮氢合金的电化学性能及氢致相变研究

研究了（Ｔｉ０．７Ｚｒ０．２Ｖ０．１）Ｎｉ合金的相结构和电化学性能,结果表明：在比较快的冷却条件下,合金铸态组织为具有Ｂ２结构的单一奥氏体相;充氢使唤结构和奥氏体相转变为单斜结构的马氏体相;反复电以放氢使Ｔｉ２Ｎｉ２和Ｚｒ９Ｎｉ相逐渐从母中析出。     

Deuterium Storage of Ti39Zr38Ni17Pd6 Icosahedral Quasi- crystal

Ti-Zr-Ni基二十面体准晶是一类特殊的储氢材料,在氢能和核聚变能领域具有较强应用前景。采用XRD、TEM、XPS技术和气固反应系统研究了Ti39Zr38Ni17Pd6二十面体准晶的储氘性能。该合金室温下的饱和吸氘浓度接近 11 mmol·D2/g·M (D2指氘分子,M指金属),超过Zr2Fe和ZrCo 2种合金。在吸放氘循环过程中,没有发现该合金发生相转变。饱和吸氘使得准晶格膨胀了6.37%,并使得Ti与Zr的结合能上升0.2和0.6 eV,反映出氢原子在这种材料中的占位更靠近这2种金属原子。放氘结果显示该合金具有可能较低的坪台压力,350 ℃左右低于1 kPa,这意味着氘原子在该合金中比在ZrCo合金中具有更高的稳定性。以上结果表明,这种准晶有可能替代Zr2Fe和ZrCo合金而在核聚变能领域得到应用。     

电场激活Ti/Ni扩散偶连接界面相变规律与力学性能的研究

本试验采用电场激活扩散连接技术(FADB)实现了Ti/Ni的扩散连接。研究了Ti/Ni两种材料发生界面扩散反应时新相的生成规律及其对连接强度的影响。利用扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了扩散层的显微组织、相组成和界面元素分布。采用万能试验机对扩散层的抗剪切性能进行了测试。研究结果表明,在电场作用下,Ti与Ni通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面,界面处金属间化合物的生成次序依次为Ni3Ti、Ni Ti2、Ni Ti。当扩散温度≥750℃时,Ti表现出超塑性和良好的扩散性,促使扩散层中的Ni3Ti转变成富钛层,该富钛层的形成有利于接头强度的提高。界面的剪切强度随着电流的增大而增大,当电流为930~1200 A时,界面的剪切强度可达90.54 MPa。     

Ti80钛合金相变点的测定

采用计算法和连续升温金相法2种方法研究了Ti80钛合金相变点.根据合金中主元素及杂质元素含量对相变点的影响,推算出了Ti80钛合金的相变温度.通过连续升温金相法,观察不同淬火温度下合金的显微组织变化,将升温过程中初生α相完全消失的温度定为Ti80钛合金的相变点.结果表明,采用两种方法所得数据相近,本批次Ti80钛合金的相变点为1025℃.     

深过冷Cu40Co40Ti20合金的亚稳相分离与快速凝固

利用电磁悬浮技术和熔体快淬使Cu40Co40Ti20合金熔体达到深过冷,发生亚稳相分离.经悬浮冷却凝固的Cu40Co40Ti20发生液相分离,富Cu相中出现富(Co,Ti)相枝晶,富(Co,Ti)相中形成二次析出的富Cu相;经纯铜快淬处理的合金形成外层为富(Co,Ti)相,内部为富Cu相的双层球状结构.两种方法得到的组织中,富(Co,Ti)相内部均出现了二次析出的富Cu相小球.对样品进行X射线衍射分析,相组成主要有(Cu)和Co2 Ti相.