Aluminum Nitride Thin Films on Molybdenum/Polyimide Heterostructure for Bulk Acoustic Resonators

用正电子寿命谱测量方法研究了5种不同化学成分的近等原子比NiTi合金中的微观缺陷和自由电子密度.结果表明,当Ni原子和Ti原子形成NiTi合金时部分3d电子被局域化而形成共价键,导致合金中参与形成金属键的自由电子减少.近等原子比的NiTi合金中的基体和缺陷处的自由电子浓度均随Ni含量的增加而改变,并且当Ni含量为51 at％时达到最大值.研究还发现Ni51Ti49合金含有最少的缺陷,从而有助于马氏体相变的发生,这可能成为Ni51Ti49合金具有最好的形状记忆效应的一个原因.     

NiTi合金的电子结构及缺陷作用的符合正电子湮没研究

利用双探头符合系统，测量了纯金属Si、Ni、Ti以及5种不同成分的NiTi合金的正电子湮没辐射Doppler展宽谱，计算了NiTi合金的形参数。结果表明，当Ni原子和Ti原子形成NiTi合金时，两原子中均有部分3d电子被局域化并形成共价键，导致合金基体中参与形成金属键的自由电子减少。在NiTi合金中金属键和共价键同时存在。成分为Ni-49at％Ti合金的W参数最高，表明该成分的合金中所含的缺陷数量最少，这可能是该成分合金形状记忆效应较好的原因。     

B掺杂对NiTiNb合金相结构稳定性的模拟研究

采用第一原理计算方法,研究了NiTi(B)和NiTi(Nb,B)晶体的形成热焓、结合能、态密度及其电子密度差分。结果表明,在NiTi相基体中,掺杂元素B占4Ti2Ni的形成能力比其在4Ni2Ti中的形成能力更强。对于NiTi(Nb)固溶相,B在相同基体中占据最近邻位比其占据次级邻位更稳定、形成能力更强。态密度和电子密度差分计算表明,B原子与Ti原子、Nb原子形成非常强的共价键,而其与Ni之间成键强度较弱,导致B周围的Ti原子活性降低,从而起到提高Ni/Ti摩尔比,降低NiTiNb合金形状记忆效应的作用。     

STUDIES OF Nb–TiAl ALLOY BY POSITRON ANNIHILATION TECHNIQUES

利用正电子湮没寿命谱(PALS)和符合Doppler展宽(CDB)技术研究了Ti51Al49合金中Nb的掺杂效应.结果表明:低含量掺杂时,Nb原子主要偏聚在合金晶界处,提高了晶界位置的自由电子密度,有利于改善合金的室温韧性;而较高含量的Nb掺杂时,由于形成了新的晶体结构,合金基体及晶界处的自由电子密度减少,导致合金的脆性增加.     

NiTi形状记忆合金中缺陷和电子密度的正电子湮没研究

用正电子寿命谱测量法研究了Ni50.78Ti49.22合金B2相、R相和B19'相的微观缺陷和自由电子密度.通过比较Ni50.78Ti49.22合金在285和227 K时的寿命谱参数,可以发现R相的自由电子密度比B2相的低;R相缺陷的开空间较大,但其缺陷浓度比B2相的低.在100 K时Ni50.78Ti49.22合金处于B19'相.与R相相比,B19'相的自由电子密度增加,缺陷的开空间减小,同时缺陷浓度增大.随着温度的降低,Ni50.78Ti49.22合金中的微观缺陷和自由电子在多阶段马氏体转变中(B2→R→B19'相转变)起着重要作用.     

Co、Pd掺杂对NiTiNb记忆合金相变影响的第一原理研究

基于第一原理计算方法,通过比较Co、Pd合金化前、后NiTiNb合金能态、电子、态密度等微观结构变化,表征和评判了Co、Pd掺杂对NiTiNb合金相变的影响,结果表明：Co元素在NiTi和NiTi(Nb)相取代Ni位的结合能和形成焓小于其取代Ti位,表明Co元素将以取代Ni位形式固溶,Mulliken布居和电子密度计算显示,Co固溶后将与最近邻Ti原子形成强键作用,导致Co周围Ti原子活性降低,Ni/Ti原子比升高,所以Co合金化后NiTiNb合金Ms反而降低。对于Pd元素,虽然其取代Ti位的形成焓略小于取代Ni位,但NiTi(Pd→Ni)和NiTi(Nb)(Pd→Ni)的结合能均小于Pd取代Ti位,同时Pd→Ni位后固溶相的Fermi能级处电子数减少,Pd成键峰峰值更高、峰型更集中,所以Pd以置换Ni位更稳定,Ni/Ti原子比降低,NiTiNb合金Ms升高     

用正电子湮没技术研究锌液对钛铝基合金的腐蚀

研究了Ti-50AI和Ti-45Al-8Nb合金在锌液中的腐蚀行为，并测量Ti-50Al和Ti-45Al-8Nb合金的正电子寿命谱，利用正电子寿命参数分别计算了合金基体和缺陷态的自由电子密度。TiAl合金自由电子密度比金属Ti和金属Al基体的低，当Ti和Al组成TiAl合金时，Ti原子和A1原子的部分价电子被局域化，TiAl合金中金属键和其价键共存。TiAl合金晶界缺陷的开空间较大，晶界缺陷处的自由电子密度较低，金属键结合力较弱。在TiAl合金中加入Nb元素，Ti-45A1-8Nb合金基体和晶界的自由电子密度增大，明显减慢了锌液对钛铝基合金的溶解速度。     

在Na_2SiO_3溶液中NiTi合金的微弧氧化

在硅酸钠溶液中对NiTi合金进行了微弧氧化处理。结果表明,NiTi合金在Na2SiO3溶液中,微弧氧化过程分为2个阶段,即缓慢电压增长区和电压跃升区。微弧氧化获得氧化物层为Ti的氧化物。微弧氧化后表面硬度比NiTi要高出2倍以上。在NiTi合金微弧氧化过程中,首先是NiTi合金中的Ni氧化以离子形式溶解进入溶液,而Ti保留在合金表面。然后NiTi合金表面的Ti层在阳极电压下氧化形成绝缘层。当表面绝缘层达到一定厚度后就发生起弧现象。     

颗粒尺寸对微波烧结多孔NiTi合金的显微结构及力学性能的影响

以不同颗粒尺寸的Ni/Ti粉末为原料,采用微波烧结技术制备了多孔NiTi合金,并系统考察了颗粒尺寸对多孔NiTi合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,随着颗粒尺寸的减小,多孔NiTi合金中的Ti2Ni和Ni3Ti第二相减少而单质Ni相消失。同时,多孔NiTi合金的孔隙形貌由带尖角的不规则形状向近球形转变。此外,多孔NiTi合金的孔隙率和孔径随着颗粒尺寸的增大而增大,而洛氏硬度、抗压强度和抗弯强度均下降。因此,减小颗粒尺寸有利于获得理想的显微结构(纯净的物相和均匀的孔隙结构)和提高微波烧结多孔NiTi合金的力学性能。     

掺V和Ag的TiAl合金中缺陷和电子密度的正电子湮没研究

测量了Ti50Al50，Ti50Al48V2，Ti50Al48Ag2合金和充分退火的Ti，Al，Ag，V金属的正电子寿命谱，利用正电子寿命参数分别计算了合金基体和缺陷态的自由电子密度。TiAl合金的脆性与其基体和晶界缺陷处的自由电子密度较低有关。在富Ti的TiAl合金中加入V，V原子比Al和Ti原子能提供较多的自由电子参与形成金属键，因而提高了合金基体和晶界缺陷处的自由电子密度；在TiAl合金中加入Ag也有类似的效应。在TiAl合金中加入V和Ag，有利于提高合金的韧性。     

双晶体NiTi形状记忆合金在无/有应力作用时效下的Ni_4Ti_3相沉淀行为模拟(英文)

运用相场方法研究双晶体NiTi形状记忆合金分别在无应力和有应力作用下时效过程中Ni4Ti3相的沉淀行为,模拟研究两种不同初始过饱和度(Ni含量分别为51.5%和52.5%,摩尔分数)的NiTi基体并考虑外加应力的影响。模拟结果表明,在无应力作用的体系中,当体系Ni原子初始浓度相对较低(51.5%Ni)时,Ni4Ti3相以非均匀的方式析出,其中晶界上存在大量的Ni4Ti3变体,晶界内大部分区域无变体;当体系Ni原子初始浓度较高(52.5%Ni)时,Ni4Ti3在整个双晶体系中均匀析出。在所研究的两种初始浓度下,一定大小的外加应力将直接导致Ni4Ti3变体在整个模拟体系中均匀析出,而两晶粒中变体的类型分布有所不同。     

颗粒尺寸对微波烧结多孔NiTi合金的显微结构及力学性能的影响（英文）

以不同颗粒尺寸的Ni/Ti粉末为原料,采用微波烧结技术制备了多孔NiTi合金,并系统考察了颗粒尺寸对多孔NiTi合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,随着颗粒尺寸的减小,多孔NiTi合金中的Ti_2Ni和Ni_3Ti第二相减少而单质Ni相消失。同时,多孔NiTi合金的孔隙形貌由带尖角的不规则形状向近球形转变。此外,多孔NiTi合金的孔隙率和孔径随着颗粒尺寸的增大而增大,而洛氏硬度、抗压强度和抗弯强度均下降。因此,减小颗粒尺寸有利于获得理想的显微结构(纯净的物相和均匀的孔隙结构)和提高微波烧结多孔NiTi合金的力学性能。     

冷却速率对多相透氢V-Ti-Ni合金的组织与性能的影响

本文研究了冷却速率对多相V55Ti30Ni15合金的显微组织、硬度和氢渗透性能的影响。V55Ti30Ni15合金显微组织由V(Ti, Ni)固溶体、NiTi和NiTi2化合物组成。凝固时冷却速率对合金的组织和性能有很大的影响。合金铸锭凝固过程中V(Ti,Ni)固溶体的体积分数随冷却速率的增大而减小,二次枝晶臂间距和宽度也呈现出同样的变化趋势。合金硬度随着冷却速率的升高不断增大,氢渗透率却随之降低。V-Ti-Ni多相合金400℃的氢渗透率与V(Ti, Ni)固溶体体积分数成线性关系。合金铸锭氢渗透率不仅与V(Ti, Ni)固溶体的相对含量有关,而且与固溶体中Ti、Ni合金元素含量和相界的体积有关。     

Ni含量对镍钛合金的力学和摩擦学性能的影响

本文通过机械合金化和放电等离子烧结法(SPS)在1000 ℃制备具有不同Ni含量的镍钛合金,采用显微硬度仪研究不同Ni含量NiTi合金的显微硬度变化规律,通过摩擦磨损试验机和万能试验机研究NiTi合金室温摩擦学性能和力学性能,采用三维白光轮廓仪扫描磨痕形貌并计算NiTi合金的磨损体积和磨损率,采用扫描电子显微镜研究磨损表面形貌。结果表明：通过球磨和SPS制备的NiTi合金组织均匀,在镍含量低于50 wt. %时,显微组织中只有NiTi相和NiTi₂相,镍含量高于50 wt. %时,显微组织中只有NiTi相和Ni₃Ti相。Ni含量为50 wt. %时可以显著提高NiTi合金的显微硬度,随着镍含量增加NiTi合金的抗压强度降低,Ni含量为55 wt. %时可以显著改善NiTi合金的摩擦学性能,其主要磨损机理是磨粒磨损和疲劳磨损。     

NiTi短纤维对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

本文研究了添加直径为0.08mm、长度为2mm、添加量0～16wt%、等原子比的NiTi合金短纤维对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响,试样采用粉末冶金的方法制备,采用OM、XRD、SEM等对其进行分析。结果表明,压制成型时,随着NiTi短纤维加入量的增加,原料的流动性逐渐变差,导致压成的素坯的致密度降低;在烧结过程中,由于大部分Ni形成Ni-Co固溶体或被蒸发,因此大部分NiTi合金的原子比被破坏,烧结时液态的NiTi会填充试样内部的空隙,由于素坯的致密度较低,液相不能完全填充,导致在冷却后金属陶瓷中出现了许多孔洞,且随着NiTi合金短纤维加入量的增加,金属陶瓷的孔洞逐渐增加,其致密度和抗弯强度也随着下降。     

原位激光沉积NiTi涂层提高Ti-6Al-4V合金的耐腐蚀性能（英文）

采用激光金属沉积工艺通过熔化Ni、Ti粉末在Ti-6Al-4V合金表面沉积NiTi涂层。研究NiTi涂层含量对合金显微组织、硬度和耐蚀性能的影响。结果表明,涂层由NiTi、NiTi2和NiTi3相组成。含NiTi涂层的Ti-6Al-4V合金的耐腐蚀性能均得到一定程度的提高,且涂层成分为Ti55N45的Ti-6Al-4V合金的耐腐性能最好,其次为含Ti50Ni50和Ti45Ni55涂层的合金。在实验条件下,所有含NiTi涂层的材料具有良好的耐蚀性能,且NiTi中Ti元素的影响更加显著。     

Ni含量对激光粉末床熔融成形NiTi形状记忆合金显微组织和力学性能的影响

激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,LPBF)成形NiTi合金由于Ni元素的蒸发导致成分偏离粉末设计成分，而NiTi合金的形状记忆效应、超弹性等性能受Ni含量影响极大。因此有必要对不同Ni含量NiTi合金的LPBF成形性、显微组织以及力学性能开展研究。采用真空电极感应熔炼气雾化技术制备了Ni_50.8Ti、Ni_51.0Ti以及Ni_51.5Ti(原子分数，%)3种预合金粉末，研究其在不同工艺参数下的冶金缺陷、显微组织及力学性能的演化规律。结果表明，高Ni含量NiTi合金在LPBF成形过程中容易产生垂直于建造方向的裂纹，成形性较低Ni含量NiTi合金差。Ni_51.5Ti合金室温下的临界应力可达476 MPa，但断裂伸长率仅为2%;Ni_50.8Ti合金临界应力仅为122 MPa，断裂伸长率可达8%。     

多相V-Ti-Ni氢分离合金显微组织与力学性能

研究了多相V_(100-2x)-Ti_x-Ni_x(x=10,15,20)系列氢分离合金的显微组织、硬度和拉伸性能。V_(100-2x)-Ti_x-Ni_x合金铸锭显微组织均由枝晶相V基固溶体和枝晶间相NiTi和NiTi_2组成。随着合金中Ti和Ni的含量增加,枝晶间相在合金中体积占比增大,形成连续网状,阻止枝晶臂的连接。在室温下,合金整体硬度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率均随Ti、Ni含量增加而升高。V基固溶体和NiTi_2相是影响3种合金的整体硬度的主要因素。3种合金在室温下均属于脆性材料。合金中NiTi相含量对合金的延伸率有较大影响。     

合金成分对NiTi-Al基合金显微组织的影响

研究了不同Al含量和Ni/(Ti+Al)原子比对NiTi-Al基合金显微组织的影响。结果表明:在Ni_(50)Ti_(50-x)Al_x(x=0,5,7和9)合金体系中,当Al≤7 at%时,合金的微观组织并未发生明显的变化,均由NiTi基体相和分布于晶界处的Ti_2Ni+NiTi非规则共晶组织构成,而在Al含量升高至9 at%时,Ni_2TiAl相则会作为初生相析出。在Ni_(50-y)Ti_(43+y)Al_7(y=-2,-1,0和2)合金体系中,随着Ni元素含量的增加,Ti_2Ni相的体积分数逐渐降低,但当Ni≥51 at%时,Ti_2Ni相的体积分数基本保持一致,同时Ti_2Ni+NiTi非规则共晶组织消失,Ti_2Ni相以短条状或点状形态分布在晶界处。此外,NiTi-Al基合金在经过1200℃×12 h固溶和850℃×10 h时效的热处理之后,会在基体上均析出了大量的Ni_2TiAl相,但随着Ni元素含量的增加,Ni_2TiAl相的组织稳定性显著降低,并且晶界处的Ni_2TiAl相先于晶内的Ni_2TiAl相失去与基体之间的共格关系。综合考虑,Ni_(50)Ti_(43)Al_7合金有着较低的Ti_2Ni相体积分数以及优异的Ni_2TiAl相高温稳定性,是进一步研究NiTi-Al基合金组织与性能的适宜对象。     

Ti2Ni3Si/NiTi金属间化合物合金在H2SO4溶液中的腐蚀行为

利用激光熔炼材料制备技术,制得了由三元金属硅化物Ti2Ni3Si初生枝晶和枝晶间Ti2Ni3Si/Ti共晶组成的金属间化合物耐磨耐蚀合金;采用极化曲线、塔菲尔图(Tafel Plot)和交流阻抗(EIS)等技术,研究了合金在1 mol/L H2SO4溶液中的电化学腐蚀行为以及Ti含量对合金组织与耐蚀性的影响.结果表明:由于表面形成的稳定钝化膜及Ti2Ni3Si和NiTi的高化学稳定性,使合金在1 mol/L H2SO4溶液中具有优异的耐蚀性,且随着Ti含量的升高,合金的耐蚀性略有提高.