Ni-Co-Sn三元系相平衡的实验研究

本实验通过采用电子探针显微分析和X-ray衍射分析方法实验研究了Ni-Co-Sn三元体系在700°C和1000°C时的相平衡。在这两个温度截面中均未发现三元化合物。βCo3Sn2相和Ni3Sn2（h）相形成了一个贯穿连续固溶体相。Ni-Sn侧包含Ni3Sn（l）、Ni3Sn（h）和Ni3Sn4三个化合物相,它们中Sn的固溶度是有很大区别的。700°C时,Co在Ni3Sn（l）和Ni3Sn4中的最大固溶度在分别约为6.9 at.%和25.6 at.%,在1000°C时,Co在Ni3Sn（h）中的最大固溶度约为15.5 at.%。在700℃和1000℃下,Ni-Co侧的（αCo,Ni）相为一个贯穿连续固溶体相,并且Sn在（αCo,Ni）相中的固溶度约为1 at.% ~10.5 at.%。Ni在线性化合物CoSn相中的溶解度约为15.9 at.%。     

热压烧结制备Cu/FeCoCr复合材料的显微组织及热物理性能

利用相图计算的CALPHAD方法和超音雾化制粉技术,在CuFeCoCr体系中设计并制备了一系列微米级复合粉体。通过热压烧结方法在烧结温度为950℃,烧结压力为45 MPa的工艺条件下成功获得块体复合材料。研究了块体复合材料中Cu含量对显微组织,热导率,热膨胀系数以及显微硬度的影响。结果表明:CuFeCoCr块体复合材料均由fcc富铜相和fcc富铁钴铬相组成。该系列复合材料经600℃时效处理8 h后,其热膨胀系数变化范围为5.83×10-6~10.61×10-6 K-1,热导率变化范围为42.17~107.53 W·m-1·K-1。其中Cu55(Fe0.37Cr0.09Co0.54)45复合材料表现出良好的综合性能,即其热膨胀系数和热导率分别为9.08×10-6K-1和91.09 W·m-1·K-1,与电子封装半导体材料的热膨胀系数相匹配。     

Co-Ni-W三元系相图的实验测定与热力学计算

本研究采用合金法、电子探针显微分析仪(EPMA)和X射线衍射(XRD)技术,对Co-Ni-W三元系在1 000℃和1 200℃下的等温截面相图进行了实验测定。结合本研究和已报道的相平衡实验信息,基于CALPHAD (Calculation of phase diagrams)方法,对Co-Ni-W三元系相图进行了热力学优化与计算,获得了自洽性良好的热力学参数,计算结果与实验数据取得了良好的一致性。     

Ge元素的添加对Co-V-Si高温形状记忆合金的组织和热稳定性能的影响

本文对Co₆₄V₁₆Si₂₀形状记忆合金中的硅元素用锗元素取代进行了研究。系统研究了Co₆₄V₁₆Si_20-xGe_x (x = 2,4,6,8, at. %)系列合金在热循环过程中的组织、马氏体转变、热循环稳定性和微观结构演化。当x = 2时,合金为具有D0₂₂结构的单相马氏体组织。随着Ge含量增加到4 at. %和6 at. %,观察到(αCo)相和D0₂₂马氏体相的两相组织。当Ge含量达到8 at. %时,合金呈现(αCo)相 + D0₂₂马氏体相+ R相的三相组织。结果表明,与Co₆₄V₁₆Si₂₀基体合金相比,加入锗元素进行合金化可使可逆马氏体转变温度提高近50℃。虽然在热循环过程中伴随着(αCo)相或R相的析出,但是可逆马氏体相变峰仍然出现在十次热循环中。结果表明,锗元素的添加可以改善Co-V-Si高温形状记忆合金的热循环稳定性。     

Cu-Fe64Ni32Co4合金显微组织及热物理性能研究

本研究利用相图计算的CALPHAD方法和真空电弧熔炼技术,设计并制备了Cu_x(Fe_0.64Ni_0.32Co_0.04)_100-x(x=30, 45, 60, wt. %)系列合金。实验研究了该系列合金在不同热处理工艺时的显微组织,热导率以及热膨胀系数。研究结果表明：Cu-Fe₆₄Ni₃₂Co₄系列合金在600 °C和800 °C时效处理后均为fcc富铜相和fcc富因瓦(铁镍钴)相组成的各向同性的多晶合金。该系列合金在1000 °C淬火并在600 °C时效处理50 h后,其热膨胀系数变化范围为6.88~12.36×10_-6 K_-1;热导率变化范围为22.91~56.13 W.m_-1.K_-1;其热导率明显高于因瓦合金,其中Cu₃₀(Fe_0.64Ni_0.32Co_0.04)₇₀与 Cu₄₅(Fe_0.64Ni_0.32Co_0.04)₅₅合金的热膨胀系数可以与电子封装中半导体材料的热膨胀系数相匹配。     

Ni-Al-Sn三元系相平衡的实验研究

采用电子探针显微分析和X-ray衍射分析方法实验研究了Ni-Al-Sn三元体系在800°C和1000°C时的相平衡。结果表明：(1) Ni-Al-Sn三元体系在800°C和1000°C时均未发现三元化合物;(2) Ni-Al侧包含NiAl、Ni3Al、Al3Ni和Al3Ni2四个化合物,其中800°C时,Sn在NiAl和Ni3Al中的固溶度在分别为3.1和14.7 at.%,在1000°C时分别为3.0和8.0 at.%。而Sn在Al3Ni和Al3Ni2相中几乎没有固溶度;(3) Ni-Sn侧包含Ni3Sn(r)、Ni3Sn(h)和Ni3Sn2(h)三个化合物相。800°C时,Ni3Sn(r)相的固溶度为4.2 at.%,1000°C时,Ni3Sn(r)相转变为Ni3Sn(h)相,拥有5.5 at.% 的固溶度。另外,800°C时,Al在Ni3Sn2(h)相中的固溶度为8.4 at.%,1000°C时为12.1 at.%;(4) Ni-Al-Sn三元体系Al-Sn侧为相互贯通的液相区域,实验测得的Ni在Al-Sn侧的溶解度约为1 at.%。     

Fe-Si-B-Cu体系中原位析出非晶/晶体复合粉末的制备与性能研究

本研究基于相图计算的CALPHAD方法和超音雾化技术,设计并制备了具有典型核/壳结构的(Fe0.75Si0.1B0.15)100-xCux(x=0,30,45,55,65,at%)非晶/晶体复合粉末。实验研究了该系列晶体/非晶复合粉体的显微组织,热稳定性,形成机理和磁性能。结果表明:本研究制备的复合粉体均由分布在核层的富FeSiB非晶相和壳层的富Cu相组成。磁滞回线结果表明,随着Cu含量的增加,饱和磁化强度呈线性关系逐渐降低,但对矫顽力的影响并不明显。该类非晶/晶体复合粉体的形成过程为:(1)高温下富Cu相和富FeSiB相的液相分离现象诱发形成核/壳组织;(2)由于富Cu相的玻璃形成能力远低于富FeSiB相,在超音雾化过程中,富FeSiB相从液态被冻结为非晶态,最终形成具有核/壳结构的非晶/晶体复合粉体。     

Ni-Cr-W三元系富Ni侧fcc相的互扩散及原子迁移率参数研究

利用电子探针微量分析与Whittle-Green方法确定了在1200℃下退火72 h的Ni-Cr-W三元合金体系的互扩散系数。通过DICTRA软件包对实验互扩散系数进行评估以确定原子迁移率。通过全面分析比较模型预测的扩散特性和实验数据的良好一致性验证了原子迁移率的合理性。Ni-Cr-W三元体系中的扩散现象,如扩散路径和浓度-距离曲线可以通过获得的原子迁移率合理地描述,进一步证明了本研究所获得的原子迁移率参数的可靠性。     

Co-Ti合金中γ相粗化动力学的实验研究和相场模拟

本研究结合实验和相场法研究了反相Co-19.7Ti合金中无序γ析出相的组织演变和粗化行为。实验和模拟结果皆表明γ析出相的形貌随时效时间增加由近球形转变成条状。γ析出相平均粒径的粗化动力学遵循r₃ = kt,可获得如下 。γ析出相平均粒径随时效时间的变化分为两个阶段,阶段I增长快速而阶段II增长速度减缓。时效温度由700_oC增至750_oC,γ相粒径分布的峰值变大以及粒径分布的宽度变窄,模拟结果与实验结果取得良好的一致性。     

Mo-RE二元合金相图的热力学数据库

利用CALPHAD方法,选择和建立合理的热力学模型,并结合相平衡及热力学性质的相关实验信息,对Mo-RE (RE: Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu)各二元系相图进行了热力学优化与计算。其中,液相和端际固溶体相的Gibbs自由能采用亚正规溶体模型描述,气相的Gibbs自由能采用理想气体模型描述。计算结果与实验数据取得了良好的一致性,最终得到了一组自洽的合理描述Mo-RE二元系各相自由能的热力学参数,建立了Mo-RE (RE: Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu)二元合金相图的热力学数据库。该热力学数据库可以提供相平衡及热力学性质等多种信息,为外推计算三元以及更多组元体系的相平衡提供理论基础,并为相关体系的合金设计及制备提供重要的理论指导。