合金γ-TiAl价电子结构的计算及其力学性能

利用固体与分子经验电子理论计算了合金γ-TiAl及γ-TiAl、α—Ti、β-Ti、α2-TiAl的价电子结构；利用价电子结构给出的信息-相结构因子αN、F、ρL/V、ρC/V和键络的空间分布nα，讨论了γ-TiAl、合金γ-TiAl的价电子结构及其与力学性能的关系，分析了合金元素的合金化行为，提出了改善γ合金力学性能的有效途径。     

高合金化β钛合金拉伸延性的价电子理论分析

利用EET理论计算了钛合金β固溶体的价电子结构，并用相结合因子nA,F,σN,ρL/V及键络空间分布nα讨论了合金元素对β钛合金相变点，拉伸延性及变形能力的影响，进而在电子结构层次上初步揭示了高合金化β钛合金作为大截面锻件使用时拉伸延性低的本质原因。     

Ti_3Al基合金(0001)_(α_2)//(110)_β界面价电子结构分析

基于固体与分子经验电子理论,以改进的TFD理论提出的电子密度连续的量子力学条件为判据,计算了Ti3Al基合金中(0001)α//(110)β2界面的价电子结构。对比分析了单相Ti3Al基合金2-Ti3Al2-(Ti)Al(0001)//(0001)ααxMy界面与多相Ti3Al基合金(0001)α2-Ti3Al//(110)β-Ti0.5xAl0.5M0.5y,(0001)α2-(TixMy)Al//(110)β-Ti0.5xAl0.5M0.5y界面电子结构。从电子结构层次上初步解释了延性β相改善合金薄弱的相界面电子结构与键结合,增加界面稳定性与连续性,提高合金强韧性的微观本质。     

Ti3Al基合金（0001）α2//（110）β2界面价电子结构分析

基于固体与分了经验电了理论，以改进的TFD理论提出的电子密度连续的量子力学条件为判据，计算了Ti，A1基合金中（0001）α2//（110）β2界面的价电子结构。对比分析了单相Ti3Al基合金（0001）α2-TiAl//（110）α2-（TixMy）Al,界面与多相Ti3Al基合金（0001）α2-Ti3Al//（110）β2-Ti0.5xAl0.5M0.5y界面电子结构。从电子结构层次上初步解释了延性β相改善合金薄弱的相界面电子结构与键结合，增加界面稳定性与连续性，提高合金强韧性的微观本质。     

Ti_3Al氧化行为的电子理论研究

根据固体与分子经验电子理论分析计算了氧作用下Ti3Al合金各相的价电子结构.结果表明,Ti3Al固溶氧使其键结构呈更严重的各向异性,导致Ti3Al脆性加剧;在氧含量较高时,氧化物TiO2的形成将导致更加恶劣的脆性,而形成最强键nA较大、热稳定性较高的Al2O3将会有好的抗氧化性.进而也提出了一些提高Ti3Al抗氧化性的合金化途径.     

W替代对Ti2AlNb基合金电子结构与性能的影响

利用固体与分子经验电子理论计算了Ti2AlNb基合金中外来原子W的不同占位比引起基体电子结构的变化，分析了价电子结构参数nA，σ和P的变化及描述原子状态的特征参数nT，nc,n的变化，讨论了W存不同占位比情况下的价电子结构对合金性能的影响。     

Ti3Al基合金(0001)α2∥(110)β界面价电子结构分析

基于固体与分子经验电子理论,以改进的TFD理论提出的电子密度连续的量子力学条件为判据,计算了Ti3Al基合金中(0001)a∥(110)β界面的价电子结构.对比分析了单相Ti3Al基合金(0001)a2-Ti3Al∥(0001)a2-(TiMy)Al界面与多相Ti3Al基合金(0001)a2-Ti3Al∥(110)β-Ti0.5xAl0.5M0.5y,(0001)a2-(TixMy)Al∥(110)β-Ti0.5xAl0.5M0.5y界面电子结构.从电子结构层次上初步解释了延性β相改善合金薄弱的相界面电子结构与键结合,增加界面稳定性与连续性,提高合金强韧性的微观本质.     

Cr对铜价电子结构及性能影响

利用改进计算的含溶质晶胞的点阵常数对Cu-Cr晶胞的相空间价电子结构进行计算,并在此基础上定义了表征合金相性能的相结构因子nN、F、nA和ρLv。计算结果表明:合金元素Cr的溶入后,Cu-Cr混合晶胞的nN和F为3413和55.7268,相比纯铜晶胞有了极大幅度的极高,从而使合金的稳定性大大增强;同时最强键共用电子对数nA由0.3754增加至0.4912,大大强化了铜基体;但表征合金导电性的ρLv有所下降。计算结果及理论分析与实际相吻合,从而从价电子结构层次解释了合金宏观层面所表现出的性能。     

全片层组织TiAl-Nb合金屈服强度的价键理论计算

在TiAl基合金相空间与相界面价电子结构计算的基础上,利用表征相结构单元成键能力的相结构因子F与表征界面结合强度的界面结合因子△ρ给出了一种计算TiAl基合金屈服强度的方法.该方法以实验数据为基础,进行回归分析求α2相体积分数,以理论屈服强度与实际屈服强度之差是否满足一级近似作为合金基体γ相强度σs^γ-TiAl取值的判据,用相结构单元最强键上的共用电子对数nA计算Nb在γ相与α2相中的含量Wγ^Nb和Wα2^Nb.计算了全片层TiAl,TiAl-8Nb,TiAl-10Nb合金的屈服强度,与实测值比较,理论计算结果令人满意.     

合金相结构因子和界面结合因子的计算方法及其在合金设计中的应用

以固体与分子经验电子理论（EET）和改进的Thomas－Fermi－Dirac（TFD）理论为基础,以合金奥氏体、合金马氏体及其界面为例,给出了相结构因子nA,F,S和界面结合因子ρ,Δρ,σ的计算方法计算了常用合金元素在0．2％C和1．0％C钢中的相结构因子和界面结合因子用相结构因子和界面结合因子阐述了强韧性良好的20CrNi3钢和20Cr2Ni4钢的强韧化机制和耐磨性极高的ZGMn13耐磨钢的耐磨机制,并用相结构因子和界面结合因子预言了一种强韧性更高的Cr－Ni－W－V－0．2％C钢,结果与实际符合良好．     

Ti3Al基合金室温塑性的改善方法

结合Ti3Al基合金室温塑性的主要影响因素，总结了Ti3Al基合金改善塑性的方法，这些方法包括：合金化、细化晶粒、热处理、控制间隙元素含量等。合金化元素主要包括Mo，V，Nb3种，它们的加入稳定了塑性相。提高了合金塑性。细化晶粒一方面可缩短滑移带长度，减少晶界的应变集中，使裂纹形核变得困难；另一方面由于细晶材料的塑性变形协调性较好，有利于更多滑移系的开动。热处理通过控制组织达到改善塑性的目的。间隙元素严重影响合金塑性，控制其含量是改善塑性的重要手段。     

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。     

钛合金β固溶体价电子结构与合金元素的作用机制

基于固体与分子经验电子理论,计算分析了钛合金β固溶体的价电子结构,进而从电子结构层次分析了合金元素对钛合金固相转变的影响。研究发现,含某种合金元素的β固溶体的最强共价键上的共价电子对数nA值越大,该元素的固溶强化作用越强;nA值越大,β固溶体最强键越难断裂,α/(α+β)固相转变温度越低;反之,α/(α+β)固相转变温度越高;共价电子密度ρc值越大,β固溶体越稳定,(α+β)/β固相转变的温度越低;反之,(α+β)/β固相转变的温度越高,ρc越大,nA越小,β固溶体的(α+β)两相区越窄;反之,ρc越小,nA越大,(α+β)两相区越宽。     

Al、Ni对AlCoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金组织结构的影响

研究了偏析元素Al、Ni的含量对Al Co Cr Fe Ni Ti0.5高熵合金组织结构的影响。采用XRD和SEM对该合金的组织进行了检测,分析了混合熵、混合焓、原子半径差、平均价电子浓度变化与组织结构变化的影响规律。结果表明:Al元素含量减小,合金中析出了FCC相,且合金组织形貌影受响明显;Ni元素含量减小,合金中BCC相衍射峰的强度增大;Al、Ni元素含量同时降低,合金中析出了σ相等金属间化合物相,且合金硬度增大。     

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。     

钨对Ti-22Al-20Nb-2W合金拉伸性能的影响

通过铌合金化改善Ti3Al合金的室温塑性时，人们发现高铌的加入使α2相转变成一种新有序正交相，该相以Ti2AlNb(O)为基。从此，O相作为有潜力的高温结构材料的相受到广泛关注。研究表明，O相为基的O β(B2)两相合金具有较好的综合性能。高强和室温塑性比α2基合金更有竞争力，高的比强度优于镍基超合金IN718。尽管如此，高于650℃时的拉伸强度显著降低，因而限制了其高温应用。相可溶解大量β稳定元素，因此，可通过合金化来提高(O β)两相合金。日本学者研究了钨合金化的Ti-22Al-20Nb-2W的高温拉伸性能。Ti-22Al-20Nb-2W合金采用非…     

合金化对ZrMn2基Laves相贮氢合金相组成的影响

研究了Ni、V、Cr、Co、Fe、Cu和Ti等合金化元素取代ZrMn2 基Laves相贮氢合金的B侧或A侧对合金相组成的影响。结果表明 ,采用不同的元素对A侧或B侧进行部分取代 ,将引起ZrMn2 基合金相组成的变化。采用Ni取代Mn后 ,ZrMn2 合金的主相结构转变为C15型Laves相 ,表明Ni为C15相稳定元素。对Zr Mn Ni三元合金 ,V为C14相稳定元素 ,而Co、Fe、Cu则为C15相稳定元素。取代量较少时 ,Cr为C15相稳定元素 ,取代量增加时 ,C15相稳定作用减弱。Ti元素为C14相稳定元素 ,Ti对Zr的部分取代将导致合金主相结构转变为C14型Laves相。合金化元素对ZrMn2 合金的相组成的影响与元素的电子浓度和原子尺寸不同有关     

合金化和热处理对难熔金属硅化物基合金组织和性能影响的研究现状

综述了合金化和热处理对硅化物基合金组织和性能的影响。在铌硅化物基合金中添加Mo，W或Al后，电弧熔炼态组织中的硅化物相为βNb5Si3；添加Cr或者V后，硅化物相为αNb5Si3：加入Ti后，硅化物相是Nb3Si。添加Ti，Hf和B可提高铌硅化物基合金的室温断裂韧性，添加W或Mo后合金的高温强度显著提高，而添加Cr，Al和Ti明显改善其高温抗氧化性能。在MoSi2中加入W，Nb和Ge等合金化元素后分别形成（Mo，W）Si2，（Mo，Nb）Si2或Mo（Si，Ge）2等硅化物，但在钼硅化物基合金中添加B后生成α—Mo，Mo3Si和T2相（MoSiB2），并且T2相所占的体积百分比与B的含量成正比。α-Mo相的含量对合金的断裂韧性和抗氧化性有重要影响。Nb或Mo的硅化物基合金的热处理温度都比较高，经过再结晶退火后合金中的组成相及其所占的体积百分比均发生变化，并且组织粗化，但分布更加均匀，从而对力学性能有显著的影响。     

Ce、La对Mg-Al合金力学性能影响的价电子理论研究

基于EET理论,计算了Mg—Al合金中Al2Ce、Al4Ce和Al2La、Al4La的价电子结构,研究了价电子结构与合金第二相强化、高温稳定性及晶粒细化的关系。研究表明。几种第二相的最强键共价电子对敷nA值远大于基体α-Mg的nA值。极大的阻碍了位错运动和晶界滑移,提高了合金的强度;第二相的单位体积成键能力Fv值也远大于γ-Mg17Al12相的Fv值,它们的稳定性更好,有利于改善合金的高温性能;Ce、La提高了液态合金中邻近原于间键合强度,增加了基体的形核率,减缓了晶粒长大速度,进而细化了晶粒,提高合金的力学性能。     

Ti-4.5Al-5Mo-1.5Cr合金增韧的价电子理论研究

利用余氏固体与分子经验电子理论和程氏改进的TFD理论计算了Ti-4.5Al-5Mo-1.5Cr与Ti-6Al-4V两种合金的相空间及其异相界面价电子结构。利用价电子结构参数－相结构因子和界面结合因子，分析讨论了合金元素Mo,Cr和V对Ti-4.5Al-5Mo-1.5Cr与Ti-6Al-4V钛合金相空间及其异相界面价电子结构的影响，进而在电子结构层次上揭示了Ti-4.5Al-5Mo-1.5Cr合金增韧的微观本质原因。