SPS制备TiAl基合金微观组织演变研究

以等离子旋转电极雾化球形Ti47Al2Cr2Nb0.2W预合金粉末为原料,采用SPS技术在不同烧结温度下（1100℃、1200℃、1250℃、1300℃）制备TiAl基合金,结合XRD、SEM及TEM等检测手段,对预合金粉末致密化过程中显微组织演变进行了系统研究以及不同烧结温度对力学性能的影响。结果表明：当烧结温度超过1200℃时,组织内存在少量高温残留B2相,且随着烧结温度的升高,β相（B2相）含量有所增加;烧结温度在1100℃时合金具有最高的压缩断裂强度、拉伸断裂强度和断裂应变,分别为2367MPa、600MPa和2.25%;α2相、β相和γ相存在如下晶体学关系： ∥ ∥ , ∥ ∥ ;1300℃烧结样品中有形变诱导α2→γ相变以及形变孪晶产生。     

放电等离子烧结制备高铌TiAl合金

以Ti-45Al-8．5Nb-0．2B-0．2W-0．1Y合金粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺制备了高铌TiAl合金。结果表明,当烧结温度高于1000℃时,可制备出致密度高、组织均匀的高铌TiAl合金;烧结温度对合金的显微组织影响显著,通过改变烧结温度可得到具有近γ（NG）、双态（DP）、近片层（NL）、全片层（FL）4种典型组织的高铌TiAl合金：合金的室温力学性能与显微组织密切相关,当烧结温度为1100℃时,所制备合金显微组织为细小双态组织,其抗拉强度为1024MPa,延伸率为1．16％,显示出较好的室温力学性能。     

放电等离子烧结快速制备致密Ti-Al基合金

以Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr合金粉末为原料,研究了采用放电等离子烧结工艺制备Ti-Al基合金.研究表明,当烧结温度高于1100 ℃时,可制备出致密度高、组织均匀的Ti-Al基合金;烧结温度对合金的显微组织影响显著,在1100 ℃和1150 ℃烧结,得到由等轴γ晶粒与α2 γ片层束构成双态组织,在1200 ℃烧结时,得到全部由α2 γ片层束构成的全片层组织;当烧结温度为1100 ℃时,具有细小双态组织的合金具有较佳的室温力学性能,其抗压强度为3321 MPa,压缩率为35.2%.     

Ti-43Al-4Nb-1.5Mo合金包套锻造与热处理过程的微观组织及高温拉伸性能

对Ti-43Al-4Nb-1.5Mo合金进行包套锻造和后续热处理实验,考察了该过程TiAl合金的热变形行为、流变软化机制以及热处理参数对微观组织和力学性能的影响。结果表明,TiAl合金包套锻造过程的高温流变软化以β相协调变形、片层相变分解、g相内位错滑移以及孪晶诱导的动态再结晶为主,最终组织为残余α_2/γ层片和等轴α_2、γ、B2相的混合组织。随热处理温度的升高,热变形组织由残余α_2/γ层片和多相混合组织转变为α_2/γ层片+γ相组织,在较高的温度下(1300℃)转变为全层片组织。其中,B2相随着溶质扩散程度的增加逐渐消失,残余层片组织发生分解转变为等轴α_2/γ层片团,同时发生γ→α转变,形成全层片组织。对热等静压、锻态和热处理试样的高温(800℃)拉伸性能进行比较,经热处理后获得的全片层组织具有最佳的综合性能,抗拉强度为663 MPa,延伸率达到26%。分析该样品的断裂行为可知,由于存在层片扭曲拉长、微孔钝化以及裂纹曲折延伸的断裂机制,全层片组织具有良好强度-塑性的综合力学性能。另外,热加工过程中(高温)bcc结构B2相能够协调变形,但服役条件下硬脆的B2相作为裂纹源容易引起裂纹萌生,对力学性能极其不利。因此,TiAl合金在热变形和服役过程中需要对组成相进行严格控制,从而获得良好的力学性能。     

退火对激光熔化沉积制备γ-TiAl合金显微组织和力学性能的影响（英文）

研究激光熔化沉积制备γ-TiAl合金沉积态和不同温度退火态样品的显微组织演变和力学性能。结果表明,沉积态试样的显微组织由细小α₂(Ti₃Al)+γ片层构成。随着退火温度的升高,块状γ_m(TiAl)相逐渐由单-γ相→γ相+针状α₂相→γ相+片层状α₂+γ方向转变。与沉积态γ-TiAl合金的力学性能(抗拉强度469 MPa、伸长率1.1%)相比,经1260℃、30 min、FC退火处理后,试样的室温抗拉强度为543.4 MPa,伸长率为3.7%,其力学性能得到显著提高。     

放电等离子烧结制备Ti-4.3Fe-7.1Cr-3Al合金

利用放电等离子烧结技术制备了一种低成本车用钛合金(Ti-4.3Fe-7.1Cr-3Al),研究烧结温度对其晶粒尺寸、孔隙率、显微组织、成分均匀性、相结构及力学性能的影响。结果表明,在1100和1300℃两种烧结温度下,其显微组织基本由针状α相和β基体相组成,其间分布着条状或颗粒状TiC。随着烧结温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,孔隙率逐渐减小,TiC析出密度逐渐增多,针状α相逐渐减少,并且由1100℃的不均匀分布逐渐转变为1300℃的均匀分布。电子探针分析表明,1100℃时成分均匀性差,出现了Cr和Al元素的偏析,而1300℃时基本无偏析。XRD分析和纳米力学探针测量显示,添加的合金元素使β相的晶格参数减小以及细小第二相析出,弹性模量增大。     

等离子电火花烧结温度对TiAl合金微观组织和力学性能的影响

以等离子旋转电极球形Ti-45Al-2Cr-2Nb-0.2W预合金粉末为原料,采用等离子电火花烧结工艺在1150到1250℃范围内制备了高致密度和显微组织均匀一致的细晶钛铝基合金。烧结温度为1150℃时可获得均匀组织的α2+γ双态组织,并呈现出烧结温度范围内最高的断裂强度(1026MPa)和室温延伸率(1.12%);烧结温度为1250℃时可获得全片层α2/γ组织,烧结体的断裂强度和室温延伸率分别为953MPa和0.92%。双态组织(DP)的断裂模式是等轴γ晶内的穿晶断裂和片层晶团内的晶间断裂;而DP组织则为穿片层断裂、片层间断裂和台阶撕裂3种模式的复合模式。     

Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金板材的制备及其拉伸性能

采用感应熔炼气体雾化法制备Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B预合金粉末,对预合金粉末进行表征,通过热等静压工艺制备TiAl基合金坯料.应用包套叠轧的方法轧制出TiAl基合金板材,对轧制的TiAl基合金板材进行不同相区的热处理,分别得到双态组织和全片层组织,对热处理后的TiAl基合金进行拉伸性能测试.结果表明:TiAl基合金的预合金粉末主要由α2相和少量γ相组成,热等静压致密化处理后的板坯组织细小均匀.拉伸实验表明,双态和全片层组织的TiAl基合金板材在高于700 ℃时,其塑性大幅提高;双态组织TiAl基合金板材的断裂形式主要以韧性断裂为主,而全片层TiAl基合金板材的断裂形式仍为脆性断裂.     

烧结温度对TC4合金显微组织及性能的影响

为改善传统铸造TC4合金显微组织粗大以及成分偏析等问题,采用混合元素法,冷等静压成形制备粉末TC4合金,研究不同烧结温度对TC4合金的显微组织演变及性能的影响。结果表明,烧结态TC4合金的显微组织明显细化,合金主要由片状α相和β相组成,且合金宏观及微区元素分布均匀;随着烧结温度升高,TC4合金的抗拉强度逐渐提高,最大为1 018 MPa,当烧结温度超过1 260℃时,继续提高烧结温度,合金的力学性能提升幅度较小;TC4合金的塑性随温度的升高呈先升高后下降的趋势,最大伸长率(δ_5)为8.8%。     

烧结温度对快速凝固TiAl合金组织及力学性能的影响(英文)

将快速凝固Ti-46Al-2Cr-4Nb-0.3Y(摩尔分数,%)合金薄带破碎成粉末,然后通过等离子烧结(SPS)制备成块体。研究烧结温度对烧结块体的组织和力学性能的影响。在1200℃烧结时得到完全致密的块体。进一步升高烧结温度对合金密度的影响不大,但是对烧结块体的显微组织及相结构有显著影响。烧结块体主要由γ和α2相组成,随着烧结温度的升高,α2相的体积分数降低,块体合金由近γ组织演变为近层片组织,且组织逐渐粗化,但是长大不明显。1260℃烧结得到的块体组织细小、均匀,没有明显微偏析,具有良好的综合力学性能,室温压缩断裂强度和压缩率分别为2984MPa和41.5%,高温(800℃)拉伸断裂强度和伸长率分别为527.5MPa和5.9%。     

Synthesis and electrochemical performances of LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 cathode materials

LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ was prepared from LiOH·H₂O and MCO₃ (M=Ni, Co, Mn) by co-precipitation and subsequent heating. XRD, SEM and electrochemical measurements were used to examine the structure, morphology and electrochemical characteristics, respectively. LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ samples show excellent electrochemical performances. The optimum sintering temperature and sintering time are 850 °C and 20 h, respectively. The LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ shows the discharge capacity of 148 mA·h/g in the range of 3.0?4.3 V at the first cycle, and the discharge capacity remains 136 mA·h/g after 30 cycles. The carbonate co-precipitation method is suitable for the preparation of LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ cathode materials with good electrochemical performance for lithium ion batteries.     

Surface Modification of Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6 by V2O5- Coating

在采用低温共沉淀-水热-煅烧法合成锂离子电池Fe-Ni-Mn体系正极材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的基础上,对合成的材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6进行V2O5的包覆改性研究,以提高材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的首次放电比容量和循环性能。用XRD、SEM、TEM、ICP光谱和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能。结果表明,V2O5包覆并没有改变材料的晶体结构,只存在于材料的表面,与未包覆的材料相比,V2O5包覆后的材料具有更好的首次放电容量和容量保持率。50周循环后,添加质量分数3%V2O5样品Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的放电比容量可以维持在200.3 mAh/g,大于未添加V2O5样品Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的194.0 mAh/g。CV测试表明,包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应。     

控制结晶法合成球形正极材料LiNi0.8Co0.2O2及其电化学性能

采用控制结晶法制备锂离子电池用高密度球形正极材料LiNi0.8Co0.2O2。对前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2制备工艺进行优化,在金属盐溶液流速为8 mL/min,搅拌速率450 r/min,pH值为11.5,氨浓度20 g/L反应36 h的条件下,合成了振实密度为2.02 g/cm3的球形Ni0.8Co0.2(OH)2。并以Ni0.8Co0.2(OH)2为原料,与LiOH.H2O进行混合研磨进行高温烧结,考察烧结制度对合成材料LiNi0.8Co0.2O2电化学性能的影响。在Li/(Ni Co)配比为1.05、氧气流量为800 mL/min,750℃下烧结16 h所得材料LiNi0.8Co0.2O2电化学性能最优:在0.2 C,3.0~4.3 V的条件下,首次放电容量达到195.4 mA.h/g,循环50次后容量保持率达到89.2%。     

In掺杂对Cd_(0.8)Mn_(0.2)Te巨法拉第效应的影响

常温下测量了Cd0.8Mn0.2Te晶片和多个掺In浓度不同的Cd0.8Mn0.2Te（以下简称Cd0.8Mn0.2Te：In）晶片的法拉第旋转谱和吸收边附近的透射光谱。结果表明,随着入射光子能量的增大,Cd0.8Mn0.2Te和Cd0.8Mn0.2Te：In的Verdet常数随之增大。掺In晶片的Verdet常数的变化与掺杂浓度有关：当光子能量在1．63～1．72eV范围内逐渐增加时,未掺In的测量值的变化范围是710～1820（°）／cm·T;当In浓度为8．96×10^16 atoms／cm^3时,Verdet常数增大到720-1960（°）／cm·T：当In浓度n分别为2．39×10^17,4．48×10^18 atoms／cm^3时,Verdet常数分别减小到660～1630,490-1090（°）／cm·T;当In浓度达到2．99×10^19 atoms／cm^3时,在1．63～1．70eV的光子能量范围内,Verdet常数减小到460～740（°）／cm·T。低掺In条件下,Verdet常数的增大是由于价带电子数增多,价带类P电子与Mn^2＋离子3d电子交换相互作用增强引起的;在高掺In量下,由于导带类s电子与Mn^2＋离子3d电子交换相互作用增强,导带能级分裂进一步减小,导致Cd0.8Mn0.2Te：In的Verdet常数减小。     

二氧化硅溶胶包裹镧镍铝合金的制备

采用气相二氧化硅处理镧镍铝合金,研究二氧化硅溶胶包裹镧镍铝合金的制备方法。对干燥后的样品进行了SEM分析,研究了水含量、镧镍铝合金含量和合金粒度、干燥工艺对样品吸氢性能的影响。结果发现,绝大多数镧镍铝合金颗粒都能被包裹在二氧化硅胶体内;溶胶的粘度随着水含量的增加、时间的延长逐渐降低;水和二氧化硅的含量控制在8:1时,样品的吸氢速度较快;镧镍铝合金含量越低,样品中单位质量的金属吸氢量越高;合金粒度越小,合金颗粒越容易被胶体包裹住,样品的吸氢性能也相对越好;另外,样品干燥过程中并不一定需要有惰性气体保护。在0.2 MPa氢压下,样品的吸氢量和吸氢速度都明显优于LaNi4.8Al0.2合金     

Zn-1.0Cu-0.2Ti合金的静态再结晶行为

采用熔铸、轧制的方法制备Zn-1.0Cu-0.2Ti合金,借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)观察合金的显微组织,测定不同退火制度后合金的硬度和再结晶晶粒尺寸,建立了Zn-1.0Cu-0.2Ti合金的再结晶晶粒长大模型,研究退火温度和退火时间对Zn-1.0Cu-0.2Ti合金再结晶行为的影响。利用硬度法测得Zn-1.0Cu-0.2Ti合金的再结晶温度在230℃左右。结果表明:随着退火温度的升高和退火时间的延长,合金再结晶晶粒均逐渐长大,但晶粒长大的速度趋于缓慢,合金中弥散分布于基体内的CuZn4和TiZn15相能够抑制再结晶晶粒的长大。     

合成方法对LiNi0．4Co0．2Mn0．4O2电化学性能的影响

分别采用混合氢氧化物法和溶胶．凝胶法制备了三元的锂离子电池LiNi0．4Co0．2Mn0．4O2正极材料。采用XRD，SEM以及BET等方法对正极材料进行表征，并对其电化学性能进行测试。实验结果表明，不同的合成方法和工艺条件导致了材料的晶相结构、表观形貌、比表面积以及电化学性能上的差异。LiNi0．4Co0．2Mn0．4O2正极材料中出现的阳离子相互占位将导致其电化学性能变差。与溶胶．凝胶法制备的样品相比，混合氢氧化物法制备的样品具有较高的比表面积（3．2m2／g）和较高的放电比容量。在充放电电压范围为2．5～4．3V、充放电电流为20mA／g条件下，混合氢氧化物法所制备样品的首次放电比容量为180．1mAh·g^-1，20次循环后放电容量为160．2mAh·g^-1，并显示出较好的循环稳定性。     

铜/钛铝锡碳焊接区的组织结构和弯曲强度

用氩弧熔化焊接方法,在无焊料的情况下对铜/钛铝锡碳(Cu/Ti3AlS0.2C1.8)金属陶瓷材料进行直接熔焊连接.观察分析了焊接区及其附近的组织变化,测试了焊接区的室温弯曲强度.结果表明,Cu/Ti3AlSn0.2C1.8材料具有良好的可焊接性.焊接区域呈网络状Cu(Ti,Al,Sn)合金包围均匀弥散的细小TiCx颗粒的典型组织结构.在适当的电弧电流密度、拉弧时间和施加压力等焊接条件下,焊接区的室温弯曲强度达到851 MPa,焊接区的弯曲强度达到或超过了Cu/Ti3AlSn0.2C1.8材料自身的强度.     

熔融盐法合成高密度锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2-xTixO2

利用具有低共熔组成的LiOH-LiNO3混合锂盐体系,与高密度前驱体掺杂Co的Ni(OH)2,TiO2粉末混合,经3阶段温度烧结制备出高密度Co-Ti共掺杂的锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2-xTixO2（0≤x≤0.1）。XRD分析表明,合成的LiNi0.8Co0.2-xTixO2具有规整的层状α-NaFeO2结构。LiNi0.8Co0.2-xTixO2颗粒均匀,平均粒度为1~5 μm,随掺Ti量的增加而减小,LiNi0.8Co0.15Ti 0.05O2的振实密度达3.17 g·cm-3。电性能测试表明,在0.2 C放电倍率和3.0~4.3 V的电压范围内,LiNi0.8Co0.15Ti0.05O2首次放电比容量达169 mAh·g-1,且具有良好的循环性能和高倍率放电性能。     

Electrochemical hydrogenation and corrosion behaviour of LaCo4.8M0.2 alloys

Hydrogen absorption properties and the corrosion characteristics of three LaCo_4.8M_0.2 alloys (where M ≡ antimony, magnesium or bismuth) have been investigated using electrochemical techniques. Absorption of hydrogen and corrosion behaviour of LaCo_4.8M_0.2 alloys have been compared with LaCo₅ intermetallic compound. Typical potentiokinetic polarisation curves in 6 M potassium hydroxide solution showed that modification of LaCo₅ by partial substitution of antimony, magnesium or bismuth for cobalt resulted in lower anodic currents in the passive range. The substitution does not significantly affect the shape of potentiokinetic polarisation curves in 0.5 M sulphate solutions for pH 2 and 7. Partial substitution of cobalt with bismuth in LaCo₅ alloy increases the effectiveness of absorption of cathodically evolved hydrogen in strong alkaline solutions.