钛合金热稳定性研究 Ⅰ.Ti_3X相形成的电子浓度规律

根据Hume Rothery规律和相稳定性与电子结构的关系,对合金元素的原子特性进行考查,发现Ti与Al,Ga,In,Sn,Zr的原子半径和负电性相近。这是合金化的有利因素。因此推断,电子浓度是控制α-Ti_3X相界的主要因素。对Ti-Al-Ga,Ti-Al-Sn,Ti-Al-Zr,Ti-Al O四个三元合金系的实验表明:Ti_3X相的形成是遵守电子浓度规律的,且合金元素的价电子数是由它们的电子结构决定的。对过渡族元素Ti,Zr价电子数为N_(Ti)=N_(Zr)=2;对非过渡族元素Al,Ga,Sn,O价电子数分别为N_(Al)=N_(Ga)=3(s~2p~1),N_(Sn)=4(s~2p~2),N_o=6(s~2p~4)。Ti_3X相形成的特征电子浓度可表示为(?)_c=∑Nifi=2.12。     

ON THE THERMAL STABILITY OF Ti ALLOYS I. The Electron Concentration Rule for Formation of Ti_3X-Phase

根据Hume Rothery规律和相稳定性与电子结构的关系,对合金元素的原子特性进行考查,发现Ti与Al,Ga,In,Sn,Zr的原子半径和负电性相近。这是合金化的有利因素。因此推断,电子浓度是控制α-Ti_3X相界的主要因素。 对Ti-Al-Ga,Ti-Al-Sn,Ti-Al-Zr,Ti-Al O四个三元合金系的实验表明:Ti_3X相的形成是遵守电子浓度规律的,且合金元素的价电子数是由它们的电子结构决定的。对过渡族元素Ti,Zr价电子数为N_(Ti)=N_(Zr)=2;对非过渡族元素Al,Ga,Sn,O价电子数分别为N_(Al)=N_(Ga)=3(s~2p~1),N_(Sn)=4(s~2p~2),N_o=6(s~2p~4)。Ti_3X相形成的特征电子浓度可表示为(?)_c=∑Nifi=2.12。     

钛合金热稳定性研究 Ⅱ.过渡族元素在Ti_3X相形成中的行为

在前文的研究基础上,本文研究了过渡族元素在Ti-Al-Sc,Ti-Al-V,Ti-Al-Nb和Ti-Al-Mo四个三元合金系中Ti,X相形成中的行为。实验结果表明:在含有过渡族元素Sc,V,Nb和Mo的Ti-Al固溶体中,Ti_3X相的形成仍然遵守电子浓度规律,且过渡族元素的价电子数是由它们的d能带结构决定的。对周期表中位于Ti左侧的Sc,N_(sc)=2(s~2);对周期表中位于Ti右侧的V,Nb和Mo,N_v=3(d~3),N_(Nb)=4(d~4),和N_(Mo)=5(d~5)。另外,实验结果还表明:合金中添加任何一种过渡族元素都不可能对Ti,X相的形成有抑制作用。     

ON THE THERMAL STABILITY OF Ti ALLOYS Ⅱ. The Behaviour of Transition Elements in Ti_3X-Phase Formation

在前文的研究基础上,本文研究了过渡族元素在Ti-Al-Sc,Ti-Al-V,Ti-Al-Nb和Ti-Al-Mo四个三元合金系中Ti,X相形成中的行为。 实验结果表明:在含有过渡族元素Sc,V,Nb和Mo的Ti-Al固溶体中,Ti_3X相的形成仍然遵守电子浓度规律,且过渡族元素的价电子数是由它们的d能带结构决定的。对周期表中位于Ti左侧的Sc,N_(sc)=2(s~2);对周期表中位于Ti右侧的V,Nb和Mo,N_v=3(d~3),N_(Nb)=4(d~4),和N_(Mo)=5(d~5)。另外,实验结果还表明:合金中添加任何一种过渡族元素都不可能对Ti,X相的形成有抑制作用。     

二元合金Laves相结构的PLS分析

运用模式识别的偏最小二乘法(PLS)对AB2合金MgCu2型(C15)和MgZn2型(C14)Laves相进行研究,得出了影响二元合金Laves相结构的判据．对于由非过渡一过渡元素、过渡一过渡元素组成的合金,价电子密度是影响其Laves相结构的主要原因;对过渡一镧系(锕系)元素组成的合金,B原子的价电子数对其Laves相结构影响最为明显,且价电子和原子半径对Laves相结构的影响作用互为反向．     

3d过渡金属在NiAl中占位的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法研究了NiAl-X(X为3d过渡金属)合金体系的几何与电子结构.通过合金形成能的计算与分析发现:合金化元素的外层价电子数对其在B2-NiAl中的占位有非常明显的影响,低价电子数的前过渡金属Sc、Ti、V与后过渡金属Zn主要占据Al原子位,具有未满d壳层高价电子数的Mn、Fe、Co则主要占据Ni原子位,而含有半满或满d壳层的Cr与Cu,则既可占据Ni原子位也可占据Al原子位,但倾向于占据Ni原子位.随着合金化元素外层价电子数的增加,3d过渡金属优先占据Ni原子位的趋势增大,至Mn时达到最大,然后随着价电子数的进一步增加,这种趋势逐渐减小.通过对这些合金化元素价电子态密度图的变化,说明3d过渡金属在B2-NiAl中的占位优先趋势.     

全d族Ni-Mn-Ti基Heusler合金制冷性能研究进展

总结了近年来国内外对Ni-Mn-Ti基全d族Heusler合金制冷性能的研究进展。介绍了该系列合金的晶体结构和原子占位,晶体结构为价电子数最少的Ti原子取代原主族元素的位置上形成L2₁或B2有序结构。改变处理工艺和掺杂元素对马氏体相变温度与居里温度有一定影响,可以借此手段将相变温度调节到室温附近以达到实际应用的目的。着重分析目前Ni-Mn-Ti基全d族Heusler合金的制冷手段及其原理,对未来该系列合金在制冷性能方面的发展进行了展望。     

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。     

V-5Cr-5Ti合金铸态组织中的第二相行为研究

采用XRD、OM、SEM和TEM对V-5Cr-5Ti合金铸态组织进行分析,研究第二相的行为。结果表明:采用真空电子束熔炼制备的V-5Cr-5Ti合金铸态组织具有粗大的晶粒,晶粒内部存在以层状第二相堆垛成树枝状为特征的成分偏析区;金属钒和铸态V-5Cr-5Ti合金的晶格常数分别为0.30316和0.30375 nm,V的单胞体积膨胀约0.58%;存在2种类型的第二相:(1)短条状第二相,具有fcc结构,晶格常数为0.4182~0.4228 nm;(2)椭圆状第二相,具有fcc结构,晶格常数为0.4186~0.4242 nm。V-5Cr-5Ti合金凝固过程中,首先Ti元素与C元素反应析出具有立方结构的亚稳间隙相(Ti_2C)或V元素与C元素反应析出具有hcp结构的亚稳间隙相(V_2C),随后原子发生相互取代,最终形成以Ti元素为主,V、Cr元素为辅,具有fcc结构的碳-氧-氮化物,化学式记为(Ti_2-CON)。     

面心立方结构高熵合金研究进展

高熵合金是一种新型的多主元合金,因其独特的微观结构而显示出高强度、高硬度、耐磨性、热稳定性和耐腐蚀等优异的性能。近年研究发现大部分性能优异的过渡族元素高熵合金为FCC结构,而且对高熵合金的原子半径差、混合焓、配置熵和价电子浓度等参数进行计算可以预测其相结构,但此类合金的相结构及其演变与性能之间的关联尚不明确。本文综述了FCC高熵合金的结构、相结构演变及其性能,并对其未来的发展进行了展望。