Si合金化对C15 NbCr2 Laves相稳定性和断裂韧性影响的第一性原理研究

基于第一性原理计算方法,通过对形成焓、结合能、原子自由体积和电子结构的计算,研究了Si合金化对C15 NbCr₂Laves相稳定性和断裂韧性的影响。位点占据能表示Si原子倾向于占据Cr位点。形成焓和结合能计算表明,随着Si含量的增加,Nb₈Cr_16-xSi_x(X= 0~ 5)相的形成能力和稳定性均得到提升且与Si含量保持线性相关性。原子自由体积计算表明,Nb₈Cr_16-xSi_x相的原子自由体积较NbCr₂基体相均得到增加,其中在Si含量为8.33 at%(Nb₈Cr₁₄Si₂)时,原子自由体积取得最大值,断裂韧性达到最优。电子结构计算表明,Si合金化使得DOS曲线右移,费米能级向赝能隙峰谷靠近,稳定了NbCr₂基体相,同时所有的成键峰变得下降和展宽,削弱了Nb-Cr原子的键合强度,使得剪切变形易于进行,从而提高韧性。     

Super-Ni/NiCr叠层材料Ni-Cr-Si-B高温钎焊接头的组织特征及抗剪强度

采用Ni-Cr-Si-B高温钎料对Super-Ni/NiCr叠层复合材料和Cr18-Ni8不锈钢进行真空钎焊,并分析钎焊接头的显微组织及物相组成、显微硬度、抗剪强度及断口形貌.结果表明,钎缝主要由γ-Ni固溶体、Ni₃B、CrB和Ni₃Si组成;钎缝的显微硬度波动较大,γ-Ni基体显微硬度为450 MPa,Ni₃B的显微硬度最高650 MPa.钎焊温度升高至1120℃时,接头的抗剪强度最高可达158 MPa,NiCr基层钎缝区呈脆性断裂,出现撕裂韧窝.钎缝区与Super-Ni复层之间形成Ni₃B界面,Super-Ni复层钎缝区断裂于Ni₃B界面.     

激光热喷涂Co30Cr8W1.6C3Ni1.4Si涂层在PAO+2.5%MoDTC油中摩擦学特性

为了提高TC4合金的耐磨性能,采用激光热喷涂技术在其表面制备了Co₃₀Cr₈W_1.6C₃Ni_1.4Si涂层。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析了涂层的形貌和物相,并通过摩擦磨损实验研究了涂层在PAO+2.5% MoDTC（质量分数）油中的磨损行为。结果表明,激光热喷涂的Co₃₀Cr₈W_1.6C₃Ni_1.4Si涂层主要由Ti、WC_1-x、CoO、Co₂Ti₄O和CoAl相组成,在涂层界面形成冶金结合。在激光功率为1000、1200和1400 W时所制备的涂层平均摩擦因数分别为0.151、0.120和0.171,其对应的磨损率分别为1.17×10^-6、1.33×10^-6和2.80×10^-6 mm³?N^-1?m^-1,磨损机理为磨粒磨损,其枝晶尺寸对降磨起主要作用。     

煤油流量对NiCrBSi-CrSi2涂层微观结构及高温磨损性能的影响

在12CrMoVG基体上通过超音速火焰喷涂(HVOF)技术,分别采用不同煤油流量制备了NiCrBSi-CrSi₂复合涂层。利用 XRD、SEM、EDS、Raman、维氏显微硬度计、电子拉伸试验机和高温旋转式摩擦磨损试验机分别表征了不同煤油流量下涂层物相、组织结构、力学性能和高温摩擦磨损性能。结果表明: 不同煤油流量涂层的物相组成基本相同,均有γ-Ni、Ni₃B、Cr₂B、CrSi₂和Cr₅Si₃,但随着煤油流量升高,涂层中的CrSi₂和Cr₂B的部分会分别转变为Cr₅Si₃和CrB相。涂层显微硬度和结合强度随着煤油流量的升高均呈现先增后减的趋势,孔隙率和磨损率表现出先减后增的趋势。当煤油流量为30 L/h时,粉末熔融效果最好,涂层的孔隙率最低为0.17 %,显微硬度较高达到569 HV_0.3,结合强度较高为59 MPa,磨损率最低为2.84×10_-14 m₃^/(N.m)。磨痕表面产生的 Cr₂O₃、SiO₂和NiCr₂O₄等氧化物以及较高的涂层硬度使得30 L/h的涂层显示出最优的耐高温摩擦磨损性能。涂层的磨损机制以氧化磨损和黏着磨损为主。     

功率对激光熔覆(Fe0.25Co0.25Ni0.25Cr0.125Mo0.125)86B14涂层组织均质性及磨损性能的影响*

目前激光熔覆缺少对涂层组织、相结构纵向均质性与性能关联的研究。采用激光熔覆技术,选取不同的激光功率,制备(Fe_0.25Co_0.25Ni_0.25Cr_0.125Mo_0.125)₈₆B₁₄ 高熵合金涂层;借助电子探针(EPMA)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和 X 射线衍射仪(XRD)等观察涂层微观组织与物相纵向分布,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试涂层不同深度部位显微硬度及磨损性能,分析激光功率对熔覆(Fe_0.25Co_0.25Ni_0.25Cr_0.125Mo_0.125)₈₆B₁₄ 涂层纵向组织、物相分布影响规律及磨损性能。结果表明：三种功率下,涂层均由 BCC+FCC 相、硬质相 Mo₂B 组成,Mo₂B 在枝晶间富集。随着功率的增加,涂层中底部显微组织由细枝晶向粗大的柱状晶转变。三种涂层硬度均由表及里先增加后降低,摩擦因数先降低后增加;但是当激光功率为 1.6 kW 时,涂层呈现以 BCC 相为主的 FCC+BCC 双相结构,且由表及里 BCC 相含量不断增加、Mo₂B 含量逐渐减少,涂层组织均质化最高,摩擦因数变化梯度最小,耐磨损性能最佳。激光功率会影响熔覆高熵合金耐磨涂层均质性,进而影响摩擦性能的稳定性。     

γ/α 2 相界面对TiAl合金超音速微粒轰击影响的分子动力学模拟

为探究γ/α₂相界面对TiAl合金在轰击过程中的变形机制和轰击后力学性能的影响,通过分子动力学来模拟超音速微粒轰击双相TiAl合金的过程。结果表明：γ/α₂不同厚度比模型的冲击变形机制不同,变形主要集中在γ相和界面处。随着γ相厚度的减小,与相界面接触的位错首先被界面处的失配位错网络吸收,然后在相界面处成核,最终穿过相界面进入α₂相。冲击过程中产生的位错以Shockley位错为主,试样中形成了不完全层错四面体。冲击之后分别使用单轴拉伸模拟和纳米压痕模拟,测定了试样的强度和表面硬度。拉伸过程中相变、孪晶和层错是不同厚度比试样的主要变形机制。与其他试样相比,厚度比为1:3的双相TiAl合金在冲击后具有最高的屈服强度、硬度和弹性模量。     

双峰结构Mo-Si-B基体表面多层硅化物涂层的表征和抗氧化性能

由于在细晶Mo-Si-B合金中制备双峰分布的α-Mo晶粒能够在不显著降低合金强度的前提下大幅提高其断裂韧性,为了加强双峰结构合金的表面防护,同时保持其优异的力学性能,通过包埋渗在合金表面上制备了一个具有多层结构（MoSi₂,Mo₅Si₃和Mo₅SiB₂/MoB）的涂层。研究结果表明,相比在细晶结构基体上制备的涂层,双峰结构基体上的涂层表面较为粗糙,并且也表现出双峰分布的微观组织。此外,覆盖涂层后的双峰结构合金的断裂韧性依然良好,并且分布在涂层中的La₂O₃颗粒能够增韧涂层。具有涂层的双峰结构合金在1100~1300 ℃下展现出了卓越的抗氧化性,这是由于氧化过程中在涂层表面快速形成了一个薄且能自愈合的SiO₂-B₂O₃膜。随着氧化温度升高,SiO₂-B₂O₃膜的粘度降低,使得SiO₂-B₂O₃膜的厚度和氧化产物Mo₅Si₃均增加。并且,升高温度促进了Si和B的互扩散,加速了Mo₅Si₃和Mo₅SiB₂/MoB层的增长。在1300 ℃下,由于单峰结构的MoSi₂涂层拥有更多的晶界,使得含涂层的细晶合金相比含涂层的双峰结构合金表现出更多的氧化增重。     

CO2激光和等离子堆焊镍基合金粉末的性能

为了提高核发电成套设备的阀体(材质为SUS316LN不锈钢)性能,在SUS316LN不锈钢上采用CO₂激光和等离子堆焊镍基合金粉末.利用激光显微镜,扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)和能谱(EDS)等分析了堆焊层的组织形态和性能.结果表明,堆焊层属于过共晶组织;初晶相由硼化物(CrB)和碳化物(Cr₇C₃)组成,而共晶组织由富镍奥氏体(γ-Ni)+CrB或富镍奥氏体(γ-Ni)+Cr₇C₃组成;与等离子堆焊相比,CO₂激光堆焊层具有更高的耐磨性能、细小的晶粒组织、低的稀释率和高的堆焊效率.     

Er-Ba复合变质对Mg-2.5Si-4Zn铸造合金组织及性能的影响

镁合金中的强化相Mg₂Si可以显著提高合金的硬度、耐磨性，特别是耐高温蠕变性。但铸态过共晶Mg-Si合金中初生Mg₂Si棱角粗糙，共晶Mg₂Si具有复杂的汉字形态，会严重割裂合金基体。为了改善Mg-2.5Si-4Zn合金的性能，进行了添加Er/Er-Ba的变质实验，并通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）研究了Er/Er-Ba对合金组织和Mg₂Si相的影响。利用计算机辅助电子加载拉伸试验机对力学性能进行了测试和分析。结果表明，在Mg-2.5Si-4Zn合金中加入0.6%（质量分数）的Er，其组织中的初生Mg₂Si从粗大的树枝状转变为规则的四方块状，而共晶Mg₂Si则从粗大的汉字状转变为更复杂的短棒状。随后加入0.8%的Ba后，初生Mg₂Si从规则的四边形块状进一步转变为带有沟槽和孔洞的不规则细小块状，共晶Mg₂Si在尺寸上细化效果显著，呈点线状弥散分布在合金基体中。当加入0.6%Er和0.8%Ba时，变质效果最佳。经Er-Ba复合变质的Mg-2.5Si-4Zn合金的力学性能得到显著改善，抗拉强度σ_b和伸长率δ分别提高到168 MPa和5.04%。     

γ-TiAl合金表面TiC渗镀层的摩擦磨损性能

为了改善γ-TiAl合金摩擦学性能不理想的问题,采用双辉等离子表面合金化技术在γ-TiAl合金表面制备了TiC渗镀层,并使用扫描电子显微镜（SEM）、辉光放电光谱成分分析仪（GDOES）和X射线衍射仪（XRD）对TiC渗镀层的形貌、化学成分和物相结构进行分析,借助显微硬度计、划痕仪和往复摩擦磨损试验机对渗镀层的表面硬度、结合强度和摩擦磨损性能进行研究。结果表明：在γ-TiAl合金表面形成了纳米结构的TiC渗镀层,其中,沉积层厚约7 μm,扩散层厚约15 μm。渗镀层硬度比基体显著提高,达到2200 HV_0.2。渗镀层的摩擦因数和比磨损率都比基体大幅降低,摩擦因数从基体的0.7下降为0.37,比磨损率仅为基体的6.5%,表明制备的TiC渗镀层有效提高了γ-TiAl合金的耐磨性能。     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.     

Kinetics of the oxidation of metals — Influence of self-diffusion of metal

The importance of the self-diffusion of a metal during its oxidation by a gas is treated for the cases of nonstoichiometric oxides having either interstitial cation or cation vacancies. We have established a general relationship for the reaction rate when a mixed diffusion process occurs. From this relationship, we have shown that the pressure dependence can be different, according to whether the rate-determining process is the self-diffusion through the metal or through the product.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

Mechanism of Nucleation of Precipitates of Carbides of Refractory Metals Under Hot Rolling of Automotive Sheet Steel

Metal Science and Heat Treatment - The problem of formation of properties in microalloyed sheet steels is considered. The cause and the possible mechanism of precipitation of carbides of refractory...     

燃煤机组锅炉烟气脱硝灰中氨含量测定

NOx是大气环境的主要污染物之一,其主要来源为火力发电机组。依靠低氮燃烧技术,远达不到排放要求。选择性催化还原脱硝(简称SCR)技术是目前效率最高、最成熟、应用最广泛的电厂烟气脱硝技术。目前,在线氨逃逸监测技术存在诸多问题,影响了氨逃逸监测数据的准确度和稳定性。在燃料种类、炉膛结构、受热面布置、过量空气量、炉膛气流分布以及脱硝催化剂类型等条件确定的情况下,控制好氨加入量及其逃逸量是保证NOx脱除率的关键所在。燃煤锅炉除尘飞灰氨含量可侧面反映脱硝氨逃逸率的状况。根据国外的文献报道,正常情况下,电除尘灰中氨含量一般在50mg/kg-100mg/kg范围内。由于国内尚无灰中氨含量的测定方法,亦无脱硝运行对飞灰含氨量影响的数据积累。本文通过大量试验,确定了灰中氨溶解条件(如溶解时间、搅拌状态、灰水比、灰样量及其稳定性等),制定了灰中氨含量测定方法。     

Features of formation of the structure in production of blanks of disks of heat-resistant nickel alloys

Conclusions To provide a high level of mechanical properties in wrought blanks of cast ÉP741NP and ÉP962 alloys it is necessary to form controlled structures. A necklace-type structure formed in homogenizing isostatic treatment, subsequent thermomechanical working including alternation of the operations of deformation in the (+)-area and recrystallization anneals, and final heat treatment is preferable. The temperature conditions of all stages of thermomechanical working are strictly controlled, especially the final operation of deformation and heating for hardening. To eliminate hardening cracks and distortions it is necessary to use molten salts at t=600°C as quenchants. The use of multiple production operations makes it possible to significantly reduce the structural inhomogeneity related to inhertance of the original dendritic structure. However, the structure of the final semifinished product is nevertheless characterized by a difference in occurrence of the processes of polygonization and recrystallization between the former dendritic cells and the interdendritic spaces in deformation and heat treatment.To obtain structurally homogeneous blanks for gas turbine engine parts it is necessary to use basically new methods of remelting such as vacuum double electrode remelting and electron beam remelting with an intermediate vessel.Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 12, pp. 25–29, December, 1991.     

Ab-initio calculation of enthalpies of formation of intermetallic compounds and enthalpies of mixing of solid solutions

A large number of ab-initio calculations of energies of formation of intermetallic compounds have been performed in the last 15 years. The currently used methods are listed. The paper presents a review of the aluminium based compounds which have been studied. Comparisons of calculated and experimental enthalpies of formation are provided for aluminim-3d and-4d transition metal alloys at equiatomic composition. The modelling of the enthalpies of mixing of solid solutions based on a given lattice is described.