SOLID STATE AMORPHIZATION REACTION IN COLD-ROLLED Ni/Ti MULTILAYERS ——Ⅱ.A CONSTANT-HEATING-RATE ANNEALING TREATMENT

通过重复冷轧Ni/Ti 包覆粉末制备出Ni/Ti 多层。使用XRD,SEM,TEM,DSC 和磁性分析方法研究了该多层由恒速升温退火导致的固态非晶化反应。恒速升温退火时多层中首先形成非晶相,当非晶相层厚超过一临界值后,元素间将通过互扩散形成金属间化合物Ni_3Ti 和NiTi,最后已形成的非晶相晶化成金属间化合物Ni_3Ti 和Ti_2Ni。首次利用扩散控制的层长大机制和瞬时形核模型,计算了恒速升温退火处理时多层中非晶层长大厚度和金属间化合物的形成温度。     

冷轧 Ni/Ti 多层中的固态非晶化反应——Ⅰ.等温退火处理

通过重复冷轧 Ni/Ti 包覆粉末制备出 Ni/Ti 多层。使用 XRD,SEM,TEM 和磁性分析方法研究了该多层由等温退火导致的固态非晶化反应。运用瞬态形核模型首次在 Ni/Ti 系统中研究了非晶层生长的三类定量关系,即①临界厚度与等温温度②临界退火时间与等温温度③温度-时间-转变关系。上述的定量研究可为三维大尺寸的研制提供理论上的指导。     

SOLID STATE AMORPHIZATION REACTION IN COLD-ROLLED Ni/Ti MULTILAYERS——I.AN ISOTHERMAL ANNEALING TREATMENT

通过重复冷轧Ni/Ti 包覆粉末制备出Ni/Ti 多层。使用XRD,SEM,TEM 和磁性分析方法研究了该多层由等温退火导致的固态非晶化反应。运用瞬态形核模型首次在Ni/Ti 系统中研究了非晶层生长的三类定量关系,即①临界厚度与等温温度②临界退火时间与等温温度③温度-时间-转变关系。上述的定量研究可为三维大尺寸的研制提供理论上的指导。     

深过冷Ni—Sn共晶合金的快速凝固机制

本文通过净化法使 Ni-32.5wt-%Sn 共晶合金液获得深过冷,对该合金液在不同过冷条件下的凝固机制和组织进行了研究。结果表明:当过冷度小于约10K 时,该合金液凝固生成 Ni_3Sn相和 Ni(α)相层片共晶。在深过冷条件下,由于 Ni_3Sn 枝晶的自由生长速度远大于 Ni(α)枝晶的自由生长速度,再辉过程中,Ni_3Sn 相和 Ni(α)相不能以匹配方式生长,而由 Ni_3Sn 相作为领先相以枝晶簇方式生长。再辉过程中形成的枝晶簇,其内部 Ni_3Sn 枝晶进一步熔断粗化及 Ni(α)相在Ni_3Sn 枝晶间形成生长,最后形成非规则共晶组织。当过冷度小于130K 时,再辉之后,枝晶簇间存留有较大体积的成分仍为 Ni-32.5wt-%Sn 的合金液,这部分合金液在共晶平台阶段以层片共晶方式凝固,所以试样内部的组织由非规则共晶区和层片共晶区组成。     

热处理对Ni-P镀层结构及硬度的影响

采用化学镀的方法,在低碳钢基体上制备了纳米相含量不同的镀层.镀层在氩气保护下,分别经200,400℃保温1h进行热处理.采用电子探针(EPMA)、XRD射线衍射以及维氏硬度计研究了镀层热处理前后结构及硬度的变化.结果表明,随着纳米相含量的增多,镀层由非晶逐渐变为纳米晶,而硬度相应变大.200℃保温1h热处理,非晶与混晶镀层由于少量析出物Ni3P的出现使得硬度增大,而纳米晶镀层由于发生了弛豫使得镀层硬度降低.400℃保温1h热处理时,试样均发生了晶化,析出弥撒的Ni3P金属间化合物以及Ni相,纳米晶镀层的Ni相峰值强度增大最多,而非晶镀层所对应的Ni相峰值强度增大较少.然而,经400℃保温1h热处理后,非晶镀层硬度增大最多,这归因于非晶镀层析出的Ni3P金属间化合物数量多于混晶以及纳米晶镀层.     

机械球磨对Ti/Al混合粉末组织和热稳定性影响的研究

为了探索一种制备高综合性能TiAl基金属间化合物的新方法，研究了机械球磨对Ti、Al粉末微观组织及其热稳定性的影响，结果表明，在机械球磨的作用下Al粉末晶粒以高于Ti的速率细化，最终形成局部含少量Ti 纳米晶的非晶，但在整个过程中未发现Ti、Al元素相互扩散形成Ti-Al金属间化合物中间相；不同球磨时间作用下的Ti/Al粉末中贮有不同的能量，且随时间的延长而增加，以非晶化粉末最为显著，内能的增加是由于机械合金化过程引入了大量的微观缺陷所致，对不同球磨时间的粉末进行热处理显示，球磨时间的增加可大幅度降低形成Ti-Al金属间化合物的温度，球磨75h的复合粉末甚至在350℃，保温1h即可转变成金属间化合物。     

热处理对(Fe_(0.52)Co_(0.30)Ni_(0.18))_(73)Cr_(17)Zr_(10)非晶合金的组织结构及磁性能的影响

采用单辊急冷法制备(Fe_(0.52)Co_(0.30)Ni_(0.18))_(73)Cr_(17)Zr_(10)非晶薄带,并对该合金进行等温退火。采用XRD,AFM,VSM研究退火温度对(Fe_(0.52)Co_(0.30)Ni_(0.18))_(73)Cr_(17)Zr_(10)非晶合金的组织结构和磁性能的影响。结果表明:非晶合金晶化过程为Am→α-Fe(Co)+Am′→α-Fe(Co)+Cr_2Ni_3+Fe_3Ni_2+Cr_2Zr+未知相。当退火温度Ti玻璃转变温度Tg时,由于结构弛豫、内应力的释放,合金的饱和磁化强度Ms有所提高;当晶化起始温度TxTi第一晶化峰值温度Tp1时,由于铁磁性α-Fe(Co)相的析出,Ms显著提升;当TiTp1时,由于晶粒长大和第二相的析出,Ms急剧恶化,565℃退火能够获得最好磁性能(Ms=106.8A·m~2·kg~(-1))。490℃和565℃退火后薄带表面的AFM观察表明,AFM图片所呈现的颗粒尺寸要比用Scherrer法测得的α-Fe(Co)纳米晶尺寸大得多,这是典型的包裹晶粒现象。     

NiCuNbCr焊料Ti_3Al/GH4169合金氩弧焊接头的组织及性能

采用钨极氩弧焊方法,使用自行设计制备的NiCuNbCr合金作为焊料,实现Ti3Al基合金与GH4169高温合金异种材料之间的焊接。采用扫描电镜(SEM)及能谱分析(XEDS)等方法对接头横截面的微观组织进行分析。结果表明:GH4169/焊缝界面以及焊缝均主要由Ni元素的固溶体组成,其中固溶了Cu,Fe,Cr,Nb几种元素;而焊缝/Ti3Al界面分为3层组织,其相组成从Ti3Al母材到焊缝方向依次为:固溶了Ni和Cu元素的Ti2AlNb相、Al(Ni,Cu)2Ti金属间化合物及(Nb,Ti,Mo)固溶体;(Ni,Nb,Cr)及Ni(Cu,Ti)固溶体;Ni的固溶体,固溶元素为Cu,Nb和Cr。接头的平均室温抗拉强度为140.7MPa。拉伸试样断裂于被焊Ti3Al母材表面的扩散反应层,它主要由固溶了Ni和Cu元素的Ti2AlNb相与Al(Ni,Cu)2Ti金属间化合物组成,该界面是Ti3Al/GH4169接头的薄弱环节。     

Ti66.7Ni20Cu13.3非晶复合材料的组织和力学性能研究

选择具有非晶形成能力和形状记忆效应的Ti66.7Ni20Cu13.3合金作为研究对象,制备了不同直径的棒状试样,考察了冷却速率对合金组织结构和力学性能的影响。结果表明,块体金属玻璃基体中原位析出塑性相-形状记忆合金过冷奥氏体相B2-TiNi,应力加载时能够发生马氏体相变对玻璃基体增强增韧。而在一定冷却速率下,塑性相和脆性金属间化合物相在非晶基体中同时析出,试样最终断裂方式取决于马氏体相和脆性相力学行为的竞争。     

Ti-Al混合物粉末在机械合金化过程中的固态相变

本文通过 x 射线和电子显微镜方法研究了 Ti-50at%Al 混合物在机械合金化过程中的固态相变。研究发现:该混合物在研磨的过程中首先发生非晶化,然后,形成的非晶又发生晶化,生成 Ti—Al金属间化合物。在随后的研磨过程中,生成的金属间化合物又发生向非晶的转变。在混合物向非晶的转变过程中,Al 原子向 Ti 的晶格中扩散。因此,机械合金化过程中的非晶化可能是一种复合机制。     

激光诱导燃烧合成Zr-Ti-Al-Ni合金

根据等电子浓度和等原子尺寸判据设计了四种Zr Ti-Al-Ni系合金,并用激光诱导燃烧合成的方法制备了材料研究发现,其合成产物主要由金属间化合物和Ti/Zr固溶体组成,在成分Zr55Ti1o 8Al171Ni17 1和Zr50Ti21 6Al14 2Ni14 2中还出现了非晶相.合成产物的硬度和摩擦磨损特性与相组成有密切的关系,非晶含量越大,合金硬度值越低,平均摩擦系数越高.     

激光合成Ni_3Al金属间化合物的腐蚀行为

通过激光技术合成单Ni3Al相金属间化合物,利用电化学方法及盐雾试验研究了Ni3Al金属间化合物在Na Cl溶液中的腐蚀行为特征、耐腐蚀性能及腐蚀机理。结果表明:激光合成Ni3Al金属间化合物在不同浓度的Na Cl腐蚀介质中均能形成保护性钝化膜,当Na Cl溶液浓度低于2%时,钝化膜具有良好的稳定性和耐腐蚀性能。当Na Cl溶液浓度高于3.5%时,钝化膜产生活化溶解,稳定性下降,Ni3Al金属间化合物表面形成点蚀坑,并且随腐蚀介质浓度增大,腐蚀加剧。Ni3Al金属间化合物表面点蚀坑边缘规整、腐蚀界限清晰,腐蚀机制为典型的晶内腐蚀,腐蚀过程中未形成应力腐蚀微裂纹等破坏性缺陷,具备在沿海湿热盐雾环境下使用的潜在价值。     

金属间化合物的组织超塑性行为

综述了金属间化合物的组织超塑性行为的最新进展状况,介绍了镍基（Ni3Al,Ni3Si,NiAl）、钛基（TiAl,Ti3Al）、铁基（Fe3Al,F3Al和Fe3Si）和钴基（Co3Ti）金属间化合物的粗晶和细晶组织的超塑性行为（CSS and FSS）,着重于微观组织的分析以及变形机制的阐述,讨论了动态再结晶（DRX）在超塑性变形中的作用;传统的动态再结晶（DRX）是细晶结构金属间化合物超塑性变形的一种有效的协调机制。而连续的动态再结晶（CRX）是粗晶结构金属间化合物超塑性变形的主要机制。还展望了金属间化合物超塑性的研究方向。     

溅射CoCrAlY涂层对Ni3Al金属间化合物热腐蚀抗力的影响

采用电化学方法并结合物相分析技术研究了溅射CoCrAlY涂层对Ni_3Al金属间化合物热腐蚀抗力的影响。结果表明,Ni_3Al金属间化合物的耐蚀性能极差,合金表面没有形成Al_2O_3保护膜。CoCrAlY涂层表面形成了富铝氧化膜,明显改善了Ni_3Al金属间化合物的耐蚀性能。     

高熵合金FeCrCoNiMn热浸铝熔体的界面结构及组织形成机制研究

用真空电弧炉制备了铸态高熵合金FeCrCoNiMn(HEA),将高熵合金在700℃铝熔体中进行了不同时间(0~1h)的保温热浸实验,分析了HEA-Al固/液界面反应的组织演变及形成机理。结果表明,高熵合金在铝熔体中热浸反应时,其界面附近可形成由Al_(86)Cr_(13.5)Fe_(6.5)、Al_(86)Mn_(14)、Al_3Ni和Al_9Co_2多种富铝金属间化合物组成的反应层、富铝块体相以及含Fe和Ni的富铝层状析出相和网状结构组织。热浸初期,界面反应层的形成和长大主要受高熵合金表面元素的溶解和脱嵌过程控制,此时反应层和块体相的形成和长大主要位于铝溶体一侧且反应层界面迁移速率较快;形成反应层后,反应层厚度随热浸反应时间的延长而增大,当反应时间t10min后,反应层厚度基本维持在20μm左右不再变化,此时反应层界面迁移速率有所变缓。     

Ni基合金粉末及其非晶涂层的制备与表征

为解决非晶粉末价格昂贵、成型困难等问题,采用真空气雾化法制备了Ni FeCrMoNbBSi合金粉末,利用火焰喷涂焰流温度高、冷凝速度快有利于形成非晶相等特点,经火焰喷涂后制备了镍基非晶涂层。通过XRD、SEM、EDS、TEM等对粉末和涂层的相组织结构、表面形貌和微观特征进行了表征。结果表明:Ni FeCrMoNbBSi合金粉末形貌为球形或近球形,主要由晶体相FeNi3和Ni CrFe固溶体组成,非晶含量较少。制备的Ni基非晶涂层组织结构致密,主要由非晶相和Cr2Ni3金属间化合物组成,非晶含量可达70%(体积分数)。     

Sm3(Fe,Ti)29Nx/α-Fe双相纳米磁性材料的微结构与磁性能

研究了熔体快淬工艺及添加元素Ti对Sm-Fe合金相的形成及结构的影响,成功制备了Sm3(Fe,Ti)29Nx/α-Fe双相纳米耦合永磁材料.研究发现,快淬薄带由Sm3(Fe,Ti)29和α-Fe两相组成,晶化前在纳米晶周围存在部分非晶相,晶化后的晶粒间晶界平直光滑、且晶粒间结合紧密没有界面相,为晶粒间直接接触耦合.对甩带后的样品采用750℃保温10min的晶化退火得到的颗粒比较细小且均匀.氮化磁粉磁滞回线的第二象限没有出现明显的台阶,表现为单相永磁材料的特点,说明硬磁相Sm3(Fe,Ti)29Nx与软磁相α-Fe晶粒之间的交换耦合作用已形成.     

热压复合制备Ti-Al3Ti层状复合材料组织结构研究

采用热压复合工艺在不同工艺参数下制备了Ti-Al3Ti层状复合材料,利用SEM和EDS对材料的组织结构进行了观察,研究了热压复合工艺参数对Ti/Al扩散反应及反应层微观组织结构的影响规律.结果表明,在不同工艺参数下,Ti/Al叠层热压复合反应的初生相均为Al3Ti.600℃时Ti/Al叠层只发生少许反应,在界面处生成一薄层Al3Ti,650和700℃时,Al层完全反应,各层界面处结合状态良好,层间结合紧密.650℃时Al3Ti为唯一生成相,但700℃时,由于反应动力学的影响Al3Ti/Ti层之间有TiAl层生成,Ti-Al系金属间化合物的生成顺序为Al3Ti→TiAl.反应过程中液相的存在能够使Ti、Al持续紧密接触,加快反应速度,促进反应顺利进行.     

Ni-Cr/Ti/瓷界面反应机制

采用磁控溅射技术,在Ni-Cr合金表面溅射一层Ti薄膜作为中间层,研究了Ni-Cr/Ti/瓷界面组织结构,产物种类、分布及反应机制。结果表明:Ni-Cr/Ti/瓷界面反应复杂,界面处形成的新物相有Ti2Ni,AlTi3,TiO2,SnCr0.14OX,NiCr2O4和Cr2O3。高温烤瓷过程中,Ti与Ni以稳定的化合物Ti2Ni形式结合,同时Ti与陶瓷中Al2O3反应生成AlTi3化合物,与SnO2和SiO2发生置换反应生成TiO2,TiO2与陶瓷中氧化物结合,更好的实现了Ni-Cr合金与陶瓷的连接。     

Ni-Ti系金属间化合物的电子结构与结合能计算

基于固体与分子经验电子理论(EET),计算了Ni-Ti合金系金属间化合物的价电子结构与理论结合能.计算结果表明,NiTi、NiTi2与Ni3Ti中,分占不同晶位的Ni、Ti原子对应不同的杂阶.构成Ni-Ti系金属间化合物化学键的成分非常复杂,既有占主导作用的共价成分,也有金属和离子成分.NiTi、NiTi2与Ni3Ti的理论结合能分别为-458.83kJ/mol、-447.10kJ/mol与-437.37kJ/mol,理论值与实验值在一级近似下相吻合.3种化合物中,NiTi的结合能数值最大,可预见其结构稳定性最强.