球头压痕确定薄膜模量的等效膜厚法

基于Hertz方程,修正了平头压痕薄膜系统的力学模型,建立了用于评估球头压痕确定薄膜弹性模量的等效膜厚法。采用有限元方法对模型进行计算分析,结果发现,当薄膜弹性模量大于基体时,计算误差小于Ranjana和William(RW)模型[1];当薄膜弹性模量小于基体时,对于较深的压痕计算得到的结果仍然和理论值相符,说明本模型可以用于比较深的压痕情况。另外,研究了薄膜屈服强度和球压头半径对计算结果的影响,结果显示,薄膜的压缩屈服强度越大,等效膜厚法得到的结果越准确;而在同一压痕深度下,较大的压头半径会带来较大的误差,当压痕深度较小时,薄膜的弹性模量受压头半径的影响较小。最后通过TiN/sapphire在球压头和三棱锥压头下的试验,验证了本方法。     

TiAl合金细小全层片组织形成机理

根据对细小全层片组织及其高温转变中间组织的金相和电镜观察分析结果,提出了一种新的双相钛铝合金层片组织形成机理,即γ／α层片结构在α单相区温度下沿γ相基体中不同取向（１１１）惯习面成束形成,而后在冷却过程中转变为层片团细小的γ／α２全层片组织。     

Ti-46Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金热处理工艺研究

研究了热处理制度对Ti-46Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni(at,%)挤压TiAl合金棒材组织的影响。结果表明,合金在1320～1370℃保温有β相在α晶界析出。在实验温度范围内,随保温温度的升高,β相的含量有所增加,对α相的钉扎作用也随之增大,其中在1350℃时β相对α晶粒具有最大的钉扎力。合金在1350℃的保温过程中,随时间的延长,β相含量变化不大但尺寸有所长大。通过对合金进行1350℃×15 min空冷的热处理,获得了均匀、细小的层片组织。     

TiAl合金片层组织的形成与细化工艺及其机理研究

利用金相显微镜、扫描和透射电镜等仪器表征了TiAl合金的片层组织及结构特征,研究了Ti-48Al at%合金片层组织的形成机制和片层组织细化工艺及其机理。结果表明,Ti-48Al合金单级热处理能够得到全片层组织,平均晶粒尺寸约150μm,片层间距约1.30μm。其形成过程是:γ相在α相晶内(0001)面上通过全位错分解成核,通过不全位错滑移、层错区扩展而长大。循环热处理和双温热处理均能将片层晶粒尺寸细化到30μm,片层间距0.90μm,前者的细化机理为相变重结晶细化了α相晶粒,后者细化片层组织的关键在于低温段(α2+γ)两相区热处理形成细小的双态组织。     

新型γ-TiAl合金的γ/α2层片形成机理

讨论了经过不同冷却速率、加热温度和保温时间对新型TiAl合金的γ/α2层片组织的影响。结果表明:热处理时间增加,层片晶团的晶粒有长大趋势,片层组织中出现层错,位错等缺陷;在不同冷却方式中,油冷组织中出现了块状γ,炉冷组织具有密集的层片。热处理温度在Tα相变点以上20℃内,片层晶团的晶粒最小,这是由合金中的弱β稳定元素Ta造成的。     

添加Fe元素改善TiAl-Nb合金的显微组织和力学性能（英文）

为了提高TiAl-Nb合金的力学性能并优化合金成分,熔炼制备不同含Fe量(0,0.3,0.5,0.7,0.9和1.1,摩尔分数,%)Ti46Al5Nb0.1B合金试样,系统研究合金的宏观/显微组织及压缩力学性能。结果表明,Fe元素能细化晶粒、加重枝晶间的铝偏析并在枝晶间形成富铁B2相。室温压缩实验结果表明,合金Ti46Al5Nb0.3Fe0.1B具有最高的极限压缩强度和断裂应变,分别为1869.5 MPa和33.53%。晶粒细化及Fe元素的固溶强化能提高合金的压缩强度,γ相晶胞四方度降低及晶粒细化能提高合金的断裂应变;然而,添加过量Fe元素导致的铝偏析会降低合金的压缩强度和断裂应变。     

全层片组织TiAl基合金的室温断裂及断裂韧性

采用标准试样，测试了全层片组织Ｔｉ３３Ａｌ３Ｃｒ０．５Ｍｏ（质量分数，％，下同）合金的室温断裂韧性（以下简称断裂韧性）。在ＳＥＭ、ＴＥＭ下原位观察了板状和薄膜状合金试样中裂纹产生及扩展的动态过程。发现试样的断裂韧性因层片板条取向的不同而呈现各向异性，α２相层片板条对裂纹的扩展具有阻碍作用并使裂尖发生钝化。基于以上原因，使得层片板条取向呈现随机性的合金试样具有高的室温断裂韧性。     

晶粒尺度和片层厚度对全片层γ—TiAl合金性能的影响

研究了全片层Ｔｉ－４６．５Ａｌ－２Ｃｒ－１．５Ｎｂ－１Ｖ合金的显微组织与宏观力学性能之间的关系,研究表明,通过不同的热处理制度可以得到具有相同片层厚度的４种晶粒尺度,以及晶粒尺度大约为４５０ｕｍ,片层厚度分别为１５０ｍｍ和５００ｎｍ的组织。材料的屈服强度随着合金晶粒尺度和片层厚度的境加而减小,符合Ｈａｌｌ－Ｐａｔｃｈ关系,Ｋｙ值为１．８２。材料的蠕变抗力随片层厚度的境枷而减小,但是对晶粒尺度的变化     

片层厚度对双相TiAl合金力学性能影响的纳米压痕分子动力学研究

为研究纳米压痕过程中片层厚度和γ/α2相界对双相TiAl合金变形行为及力学性能的影响,本文针对5种不同厚度的双相TiAl合金模型,采用分子动力学的方法模拟计算了金刚石压头以垂直于γ/α2相界方向分别压入γ和α2相的纳米压痕过程。结果表明：材料的硬度随片层厚度的减小而增大,当片层厚度减小至7nm时,材料的硬度达到最大值,进一步减小片层厚度时,材料的硬度反而减小。材料的弹性模量也会随片层厚度的变化而改变,与硬度呈现正比关系。此外,在纳米压痕过程中,压头压入γ相时,变形行为以{111}面的层错为主,γ/α2相界会阻碍位错的运动;压头压入α2相时,变形行为以(0001)基面的堆垛层错为主,基面上Shockley不全位错的运动会导致材料表面产生相变,且棱柱面滑移被激活。     

Ti—48Al合金片层组织的连续粗化机制

研究了 115 0℃时效时Ti 48Al合金全片层组织的连续粗化机制。片层组织的连续粗化不仅能通过片层界面缺陷 (如台阶、端部、弯曲的界面等 )迁移来实现 ,而且可以通过γ/γ片层界面迁移或分解的方式来实现 ;在真孪晶、伪孪晶和 12 0°旋转有序型γ/γ界面当中 ,12 0°旋转有序界面的稳定性最低 ,最容易迁移或分解 ;γ片层内的 12 0°旋转有序畴界与片层界面的交汇处易形成热沟(thermalgroove) ,它往往成为片层界面发生分解的起始部位     

铸造TiAl合金FFL组织形成动力学及机理

对铸造Ｔｉ－４６．５Ａｌ－２．５Ｖ－１．０Ｃｒ（ａｔ％）合金，试验研究了层片组织在等轴ＮＧ组织中形成的动力学规律，得出容易控制细小全层片（ＦＦＬ）组织形成动力学的热处理温度是略高于Ｔα的１３７０℃。发现在１３７０℃ＦＦＬ组织形成机理包括，在α相区温度原ＮＧ组织中的γ晶粒分解为γ／α。层片结构，冷却中形成不同取向的γ／α２层片团；和原α２晶粒升温时无序化为α相并长大，冷却中α相分解为α／γ层片结构，并转变为α２／γ层片团。     

晶界对全片层组织γ—TiAl合金断裂韧性的影响

为了深入研究晶界对全片层组织TiAl基合金断裂韧性的影响，采用SEM原位拉伸实验，对全片层和近全片层Ti-46．5Al-2．OCr-1．5Nb-1．0V合金中裂纹的扩展进行了观测。发现晶界对全片层组织TiAl合金断裂韧性的影响表现在改变裂纹扩展方向以及影响韧带的尺寸上。并得出结论：全片层组织γ-TiAl合金的断裂韧性来源于基体的断裂韧性、片层晶界导致的韧性增强以及片层导致的韧带增韧。     

热变形高铌Ti-Al合金获取全片层组织的热处理工艺

研究了热变形高铌Ti-Al合金获取全片层组织的热处理工艺及转变机理,提出了新的热处理工艺为:1480℃×10min→1345℃×20min→900℃×2h,空冷。采用新工艺热处理时可使高铌Ti-Al合金中在β相与α相区两次重新形核长大,破坏了原始变形组织中晶粒间的取向关系,从而得到了均匀的α相,因而新工艺热处理后得到较为均匀细小的全片层组织。     

热机械处理对Ti-45Al-5Nb-0.3Y合金的显微组织与力学性能的影响

包套锻造Ti-45Al-5Nb-0.3Y合金由大量细小的动态再结晶等轴γ晶粒(晶粒尺寸可达1-2 μm),弯曲或破碎的层片和少量的残余平直层片组成,变形组织含有人量位错及少量变形孪晶.锻态试样抗拉强度(σb),延伸率(δ)分别达到708.1 MPa和0.95%.再通过不同的热处理分别得到晶粒细小的双态组织、近层片组织和全层片组织.经1320 ℃/30 min炉冷后得到双态组织,层片晶粒尺寸(d1)约为20 μm,层片体积分数(ψ1)约为60%,具有最高的δ,约为1-9%,σb约为658.9 MPa,为穿晶和沿晶混合断裂;经1340℃/30 min炉冷后得到近层片组织,dI约为60 gm,ψ1约为95%,O'b约为690.2 MPa,δ约为1.75%,上要为穿晶(层片)断裂;经1370℃/15 min炉冷后得到细小全层片组织(d1约为40 μm),具有最高的σb,约为715.1 MPa,5约为1.51%,为穿晶断裂.     

变形及热处理对Zr—Sn—Nb合金中β—Zr分解的影响

用透射电子显微镜研究了变形及热处理对Zr-Sn-Nb合金中β-Zr分解的影响，试样经750℃，0．5h处理快冷后，在晶界上形成块状的β-Zr，在晶粒内形成棒状的β-Zr，经1000℃，0．5h处理快冷后，在板条晶粒的晶界上形成层状的β-Zr，晶界上的β-Zr在560℃热处理时发生的分解，得到颗粒状的β-Nb（100nm-200nm)，但晶内棒状的β-Zr并不发生分解，变形使β-Zr变得更不稳定，促进其分解时的成核，可以得到粒径更小（10nm-60nm)的β-Nb第二相，原来不易发生分解的晶内棒状β-Zr，经变形处理后也可以发生分解，为了在含Nb的合金中获得细小并且均匀分布的β-Nb第二相，坯料经过均匀化β相加热淬火后，在后续的成材加工过程中，不应在高于610℃的温度下进行热处理，要避免重新形成块状的β-Zr。     

热处理对定向凝固Ti-45Al-8Nb-（W,B,Y）合金组织的影响

研究两种热处理制度对Bridgeman法制备的典型定向凝固Ti-45Al-8Nb-（W,B,Y）（摩尔分数,%）合金组织的影响。两种典型的定向凝固显微组织分别为胞状生长形貌全片层组织和枝晶状生长形貌块状组织,对其热处理发现：热处理1250℃,24h＋900℃,30min＋AC能有效消除其定向凝固合金中的B2相,并将快速定向凝固时产生的块状组织转变为片层组织,在胞状间及枝晶臂上分别获得了宽度为150-200μm和50-100μm的柱状晶。热处理1400℃,2h＋900℃,30min＋AC能同时消除B2相、块状组织及凝固偏析,但造成了晶粒的严重长大。热处理能有效改进定向凝固合金的显微组织。     

真空热处理对微波烧结93W-Ni-Fe合金显微组织及力学性能的影响

研究真空热处理对微波烧结挤压棒坯93W-Ni-Fe合金显微组织及力学性能的影响,采用高倍SEM和光学金相分别对合金断口和显微组织进行观察,采用能谱分析仪对合金真空热处理前后各元素含量进行定量分析,并对真空热处理样的相对密度、抗拉强度、延伸率和硬度进行测定和分析.结果表明:经真空热处理后,钨合金的各项力学性能都得到了提高,抗拉强度和延伸率提高显著,抗拉强度从920 MPa提高到了988 MPa,延伸率从9.7％提高到了18.6％;真空热处理后,显微组织中钨晶粒的连接度降低,合金断口中钨晶粒的穿晶解理断裂和粘结相的延性撕裂增多;真空热处理后合金粘结相中的钨含量明显降低.     

Fe/Pt磁性薄膜的研究进展

Fe/Pt合金薄膜是重要的磁性材料。介绍了Fe／Pt合金的晶体结构以及磁控溅射法、真空电弧离子法、机械冷变形法和化学合成法4种主要制备Fe/Pt合金薄膜的方法，并对影响Fe／Pt合金薄膜磁性能的重要因素进行了评述，包括改变热处理工艺参数和添加掺杂元素。最后指出，Fe/Pt纳米结构材料具有良好的化学稳定性和较高的磁晶各向异性，因而在超高密度信息存储领域有着巨大的应用潜力。