Ti-Ta-Fe合金力学和扩散性能的高通量测定（英文）

结合纳米压痕和扩散偶方法对Ti-Ta-Fe合金富Ti端的力学性能和扩散性能开展高通量研究。通过在1273 K固溶退火25 h制备5组三元Ti-Ta-Fe扩散偶。借助纳米压痕和电子探针等技术确定Ti-Ta-Fe体系体心立方相随成分变化的力学性能。利用实用高效数值回归方法从三元扩散偶的成分梯度中获取1273 K温度下的互扩散系数。基于以上实验结果构建一套Ti-Ta-Fe合金随成分变化的力学和扩散性能数据库。该数据库可用于钛合金热加工过程中的加工变形性能分析。结果表明,控制Fe含量可提高钛合金的硬度和降低杨氏模量。     

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。     

Ni-Nb-Ti三元系富Ni侧fcc相的互扩散及原子迁移率参数研究

本研究利用EPMA技术测定了Ni-Nb-Ti三元系富Ni侧合金在1000℃下的扩散数据,并使用Whittle and Green方法计算了Ni-Nb-Ti三元系在1000℃下的互扩散系数。通过DICTRA软件优化得到Ni-Nb-Ti三元系的fcc相的原子迁移率参数,运用优化得到的的原子迁移率计算出的互扩散系数与实验数据具有较好的一致性,从而验证了所得的原子迁移率参数的可靠性。同时通过运用迁移率参数拟合各扩散偶的的浓度-距离曲线和扩散路径,进一步验证了参数的合理性。     

Co-Cr-V三元系富Co侧fcc相的互扩散及原子迁移率参数研究

本研究制备了一系列Co-Cr-V合金,在1200℃下扩散处理259200 s。利用EPMA技术测定了各扩散偶的浓度-距离曲线,并根据测得的浓度-距离曲线用Whittle and Green方法计算了Co-Cr-V三元系在1200℃下的互扩散系数。基于本研究的实验数据和文献报道的热力学信息和相关子二元系的动力学参数,利用DICTRA软件优化得到Co-Cr-V体系fcc相的扩散迁移率参数。运用优化得到的原子迁移率参数计算互扩散系数,并与实验数据比对,取得较好的一致性,从而验证了所得迁移率参数的可靠性。同时运用该迁移率参数计算了各扩散偶的浓度-距离曲线和扩散路径,计算结果与实验数据均符合良好,进一步验证了参数的合理性和准确性。     

Ti-Mo二元合金在β相区的互扩散行为

将Ti-Mo纯金属组成扩散偶,在950～1 050℃间研究Ti-Mo二元合金在β相区的互扩散行为.利用电子探针(EPMA)测定Ti-Mo扩散偶在扩散区中Mo元素浓度,建立浓度变化曲线,根据浓度曲线用Den Broeder方法计算该扩散偶在β相区的互扩散系数,用Hall方法计算富Mo侧和富Ti侧的互扩散系数.结果表明:互扩散系数与浓度之间存在较强烈的依赖关系;杂质扩散系数可通过Vignes-Birchenall公式获得,并与Hall方法获得的结果进行比较,这两种方法得到的结果比较接近:采用Arrhenius方程获得不同浓度下的扩散激活能和频率因子,二者的峰值均出现在Mo摩尔浓度约为35%处.     

四元扩散偶技术及其在相图研究中的应用：（I）测定相图的四元扩…

制备了新构思的Ｍｏ－Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ四元扩散偶试样，用光学显微镜和电子探针仪研究了四元扩散偶试样中形成的各平衡相区与相图中相关系的对应原则，测定了各组元在扩散后达相界局部平衡时各相的化学成分。结果表明：在一个Ｍｏ－Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ四元 扩散偶试样上，可同时测定Ｍｏ－Ｆｅ－Ｎｉ和Ｍｏ－Ｎｉ－Ｃｏ两个三元系在平衡温度下的等温截面。     

四元扩散偶技术及其在相图研究中的应用：（II）Mo—Fe—Ni和Mo—Ni…

采用一个Ｍｏ－Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ四元扩散偶试样，测定了Ｍｏ－Ｆｅ－Ｎｉ和Ｍｏ－Ｎｉ－Ｃｏ在１２００℃时的两个三元系等温截面；并借助金相显微镜、扫描电镜能谱仪以及电子探针，确定了Ｍｏ－Ｆｅ－Ｎｉ三元系在１２００℃时三元合金中三元化合物Ｐ相的存在。该系统中存在ｂｃｃ（Ｍｏ）、μ－Ｆｅ７Ｍｏ６、δ－ＭｏＮｉ、ｂｃｃ（Ｆｅ）、ｆｃｃ和Ｐ六个单相区；在Ｍｏ－Ｎｉ－Ｃｏ三元系中存在ｂｃｃ（Ｍｏ）、δ－ＭｏＮｉ、     

Ti-Zr二元合金在β相区的互扩散行为研究

通过扩散偶技术,利用电子探针(EPMA)研究了Ti-Zr二元合金在β相区(950至1150℃)的互扩散行为。采用Den Broeder方法及Hall修正法计算了Ti-Zr二元合金的互扩散系数,其范围为10-14～10-12m2/s;计算了扩散激活能Q和频率因子D0,两者均随Zr浓度的增加呈现先增加后减小的规律,其峰值均出现在50at%Zr浓度附近。用Vignes-Birchenall方法计算了Ti-Zr二元合金在扩散组元极限浓度处的杂质扩散系数,并与用Hall修正方法计算的互扩散系数进行了对比,二者结果比较接近。     

填充Co的CoCrCuFeNi高熵合金扩散焊接头的组织和扩散机制

在850,950,1050和1100℃下,填充Co中间层对CoCrCuFeNi高熵合金（HEA）进行了扩散焊接,并对接头微观组织和扩散机制进行了分析。结果表明,在各温度下接头均形成了牢固的结合,接头无金属间化合物生成,高熵合金侧界面周围残留部分柯肯达尔孔。对Cr、Fe、Cu和Ni在Co填充层中的扩散系数进行了计算,排序如下：Cu>Cr>Fe>Ni。所有元素的扩散速度均在相同水平,CoCrCuFeNi高熵合金和Co填充层之间的扩散是在空位机制和晶界扩散机制的共同作用下发生的。     

Ni在过冷液态Zr_(48)Cu_(36)Ag_8Al_8非晶合金中的扩散行为（英文）

采用二次离子质谱(SIMS)以及透射电镜(TEM)研究在683~723 K温度范围内Ni原子在Zr48Cu36Ag8Al8非晶合金中的扩散行为。在过冷液相区内,Ni原子在Zr48Cu36Ag8Al8非晶合金中的扩散系数满足单一的Arrhenius关系式,具有较低的激活能,在过冷液相区内其扩展数系数是一个随退火时间变化的函数。此外,在界面附近有大量的纳米晶形成,其宽度大于通过二次离子质谱检测到的Ni原子扩散深度。结果表明:原子互扩散是促使界面纳米晶形成的重要因素。     

SPS烧结W-10Ti合金的组织和性能

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了W-10Ti合金。通过扫描电镜和能谱分析了合金的微观组织,利用Den Broeder方法计算了合金的互扩散系数,测试了合金的密度和显微硬度,并与真空烧结的合金进行了对比。结果表明:与真空烧结相比,SPS烧结的合金组织均匀,富钛相少且细小,W在富钛相中的固溶度和Ti在富钨相中的固溶度都有所增加,且Ti在富钨相中的固溶度增加得更多。W-Ti合金的互扩散系数与W的摩尔浓度有一定的依赖关系,随着W摩尔浓度的升高呈先减小后增大趋势,SPS烧结的合金互扩散系数比真空烧结高出2个数量级。SPS法制备的W-Ti合金相对密度为96.1%,显微硬度HV0.05为5.21 GPa。     

GasarCu-Mn合金脱合金腐蚀的组织演变（英文）

研究了不同腐蚀条件下,Gasar Cu-34.6%Mn合金经脱合金腐蚀后的腐蚀形貌变化,揭示了脱合金组织的形成机理。通过对Gasar Cu-34.6%Mn合金进行低温化学腐蚀、高温化学腐蚀、低电流以及高电流电化学腐蚀,分别制备得到了不均匀的腐蚀凹坑、复合多级孔组织、草垛状结构以及双连续多孔组织4种典型的腐蚀组织。为研究不同脱合金组织的形成机制,计算不同实验条件下Cu原子表面扩散系数(DS)、扩散频率(kD)以及Mn原子的溶解频率(kE)。研究发现,化学腐蚀和低电流电化学腐蚀因具有相近的DS而具有相近的腐蚀形貌。此外,随着kD/kE的减小,脱合金组织由复合多级孔组织转变为双连续多孔薄膜。     

Zn-Sn-Cu-xNi无铅焊料合金的电化学腐蚀行为（英文）

通过铸造法制备Zn-30Sn-2Cu-xNi (x=0, 0.5, 1.0, 1.5,质量分数,%)无铅焊料合金,并研究该合金的微观组织演化及在0.5 mol/L Na Cl溶液中的腐蚀行为。采用电位动力学极化和电化学阻抗谱(EIS)技术研究其电化学行为,以此评估Ni元素含量对Zn-Sn-Cu合金腐蚀性能的影响。通过观察腐蚀过程中合金表面显微组织的演变,分析Zn-Sn-Cu-Ni合金的腐蚀机理。结果表明,添加0.5%Ni由于形成致密而均匀的腐蚀层从而有效提高Zn-30Sn-2Cu合金的耐腐蚀性能,且其主要腐蚀产物为Zn O, Zn(OH)₂和Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O。当Ni含量达到1.0%和1.5%时,Zn-30Sn-2Cu合金的耐腐蚀性能下降,主要是由于(Ni,Cu)₅Zn₂₁金属间化合物与富Zn相之间的电偶腐蚀加速富Zn相的溶解。因此,Zn-30Sn-2Cu-0.5Ni焊料合金具有最佳的耐腐蚀性能。     

GH4169合金真空扩散连接接头的组织和性能

采用真空扩散连接技术对GH4169合金进行了焊接,分析了GH4169合金接头界面结构及扩散连接工艺参数对界面扩散孔隙及接头力学性能的影响.结果表明,GH4169直接扩散连接,在连接温度为950~1 150℃的范围内,随着温度的升高,连接时间的延长和连接压力的增大,界面的扩散孔隙数目逐渐减少,尺寸逐渐变小,接头抗拉强度达到658 MPa,但接头依旧有不连续的孔洞存在.采用铜中间层进行GH4169的扩散连接时,在界面处有固溶体层生成,接头抗拉强度得到明显的提高,最高可达745MPa.     

含稀土Cu-Cr-Zr合金的微观组织和性能（英文）

先后热轧、固溶处理、冷轧和时效处理Cu-0.81Cr-0.12Zr-0.05La-0.05Y(质量分数)合金,并系统研究其不同阶段的微观结构、显微硬度和导电率的变化规律。合金铸态组织由Cu基体、Cr相和Cu5Zr三相组成。经固溶处理后,Zr相充分溶于Cu基体中,而部分Cr相仍残留于Cu基体中。样品冷轧后的时效处理使Cr与Cu5Zr纳米析出相从基体中析出,且基体显微硬度和导电率增加。在773 K时效60 min后,样品获得了高显微硬度(HV 186)和高导电率(81%IACS)。随着时效温度的提高,Cu晶体的取向度逐渐减小到零,而微应变因存在析出相和位错的相互作用未能得到完全的释放。当共格强化机制在合金中起主要增强作用时,Cr析出相与铜基体之间保持着N-W的位相关系。     

Mg-Nd-Gd三元系723K的等温截面（英文）

An isothermal section of the Mg-Nd-Gd ternary system at 723 K was established by diffusion triple technique and electron probe microanalysis(EPMA). Mg3Gd and Mg3Nd form a continuous solid solution(Gd,Nd)3Mg, and a continuous solid solution(Gd,Nd)Mg is also formed between MgGd and MgNd. Mg7Gd, Mg5Gd, Mg2Gd, Mg41Nd5,(Gd,Nd)3Mg and(Gd,Nd)Mg are found in the ternary system. In these intermetallic phases, Mg7Gd has been reported to be a metastable phase in previous literatures. The solubilities of Mg, Gd and Nd in all the phases were detected. Furthermore, four three-phase equilibria, α(Mg)+Mg7Gd+ Mg41Nd5, Mg7Gd+Mg5Gd+Mg41Nd5, Mg5Gd+Mg41Nd5+(Gd,Nd)3Mg and(Gd,Nd)3Mg+(Gd,Nd)Mg+Mg2Gd, were identified in the isothermal section.采用三元扩散偶技术,利用电子探针成分分析,建立Mg-Nd-Gd三元系723 K的等温截面。Mg3Gd和Mg3Nd在三元系中形成连续固溶体(Gd,Nd)3Mg,MgGd和MgNd也形成连续固溶体(Gd,Nd)Mg。在三元系中出现的金属间化合物有Mg7Gd、Mg5Gd、Mg2Gd、Mg41Nd5、(Gd,Nd)3Mg和(Gd,Nd)Mg,其中Mg7Gd在以往的报道中认为是亚稳相。测量了Mg,、Gd和Nd在每相中的溶解度,发现在Mg-Nd-Gd三元系中存在4个三相平衡,它们分别是α(Mg)+Mg7Gd+Mg41Nd5,Mg7Gd+Mg5Gd+Mg41Nd5,Mg5Gd+Mg41Nd5+(Gd,Nd)3Mg和(Gd,Nd)3Mg+(Gd,Nd)Mg+Mg2Gd。     

四元扩散偶技术及其在相图研究中的应用（1）测定相图的四元扩散偶方法

制备了新构思的Ｍｏ－Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ四元扩散偶试样，用光学显微镜和电子探针仪研究了四元扩散偶试样中形成的各平衡相区与相图中相关系的对应原则，测定了各组元在扩散后达相界局部平衡时各相的化学成分。结果表明：在一个Ｍｏ－Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ四元扩散偶试样上，可同时测定Ｍｏ－Ｆｅ－Ｎｉ和Ｍｏ－Ｎｉ－Ｃｏ两个三元系在平衡温度下的等温截面。     

多组元Alx（TiVCrMnFeCoNiCu）100-x高熵合金系微观组织研究

制备了一族多组元A1x（TiVCrMnFeCoNiCu）10-x（x=0，11．1，20，40）（x为原子百分数，下同）伪二元高熵合金，研究了该新型合金系的显微组织。结果表明：Al含量为零时，合金为fcc，bcc，σ相和非晶相等多相共存；随着Al含量的增加，合金微观组织趋于简单，当x=20时，合金中只有bee简单固溶体；但当Al含量继续增加到x=40时，合金中开始出现Al，Ti等金属间化合物；多组元合金的高混合熵效应能够有效抑制金属间化合物等复杂相的析出，有助于简单固溶体的形成。使该合金系的相数低于由Gibbs相律所定的最大平衡相数。     

Ti-Mo-Sn合金显微组织、力学性能和形状记忆性能（英文）

研究Mo作为β相稳定元素,对Ti-Mo-Sn合金相组成、显微组织、力学性能和形状记忆性能的影响。通过电弧熔炼法制备不同成分的Ti-xMo-3Sn(x=2,4,6,摩尔分数,%)合金,并制备二元合金Ti-6Mo作为对照组。Ti-xMo-3Sn合金具有硬度低和韧性高(厚度可减少90%)的特点,而Ti-6Mo合金则表现出脆性行为,硬度高、韧性差。场发射扫描电镜(FESEM)下发现圆形的无热ω(ω_ath)析出相。X射线衍射结果也证实铸态和固溶处理-淬火态的样品中均存在ω_ath相。光学显微镜和FESEM结果显示,由于发生β→ω相变,淬火过程中形成的马氏体数量随着Mo含量的增加而降低。硬度的变化趋势也证实ω_ath相的存。Ti-6Mo-3Sn合金的形状记忆效应(SME)最高,为9%。合金SME较低是由于形成ω_ath相;然而,SME随着Mo含量的增加而增加,这是由于ω_ath相的逆相变和由压力引起的马氏体相变所致。另外,设计一种新的、非常简单的测量形状记忆效应的方法。