Ta对镍基高温合金电子结构参数的影响

建立镍基合金的计算模型,利用固体与分子经验电子理论（EET）计算镍基高温合金特征相的电子结构参数,研究Ta对合金电子参数的影响。结果表明：Ta元素提高了Ni基合金中γ与γ′相最强共价键上共价电子对数nA的统计值n′A以及原子状态组数σN;Ta元素降低了γ′/ Ni界面的Δρ′,极大提高了界面上使电子密度保持连续的原子状态数σ,进而提高了γ′/ Ni的界面稳定性和γ′相的组织稳定性。     

Re强化Ni基单晶合金微观机制的电子层次研究

利用固体与分子经验电子理论（EET），计算镍基单晶合金的电子结构参数。根据计算结果，从电子层次探讨Re强化镍基合金的微观机理。结果表明：镍基合金中加入Re元素，基体和增强体的电子结构参数 nA′均不同程度增大，使γ与γ′相的结构单元中原子键结合能力增强；使镍基合金γ与γ′相的原子状态数σN均增大，增加了基体和增强相的稳定性；γ与γ′相界面的原子状态组数增加，进而提高了合金的蠕变强度。     

Re强化Ni基单晶合金微观机制的电子层次研究

利用固体与分子经验电子理论(EET),计算镍基单晶合金的电子结构参数。根据计算结果,从电子层次探讨Re强化镍基合金的微观机理。结果表明:镍基合金中加入Re元素,基体和增强体的电子结构参数nA′均不同程度增大,使γ与γ′相的结构单元中原子键结合能力增强;使镍基合金γ与γ′相的原子状态数σN均增大,增加了基体和增强相的稳定性;γ与γ′相界面的原子状态组数增加,进而提高了合金的蠕变强度。     

Ti-Nb-V钢中第二相粒子对焊接HAZ晶粒度及韧性影响的价电子结构分析

基于"固体与分子经验电子理论"(EET),利用合金相和相界面的价电子结构参数统计值n′A、E′A、Δρ′、σ分析第二相粒子和固溶Nb对焊接HAZ组织和韧性的影响。结果表明:Nb元素固溶时,因Δρ′/σ值大于其他合金元素而使Nb具有强烈阻碍奥氏体晶界迁移的作用;第二相粒子Ti(V、Nb)C(N)析出时,形成相界面的Δρ′/σ较大,因而更能有效地钉扎奥氏体晶界而使高温奥氏体晶粒显著细化;第二相粒子析出后,能够促进新相铁素体生成,改善焊接HAZ韧性的机理也可追溯到n′A、E′A及Δρ′。上述分析结果与实验结果符合很好。     

300M钢低温回火组织电子结构参数及强度计算

利用固体与分子经验电子理论(EET)分析300M钢低温回火组织特征相,计算了特征相最强共价键上共价电子对数的统计值及合金相原子状态组数和合金相界面电子密度差的统计值及相界面上存在的原子状态组数,利用电子结构参数计算了300M钢低温回火后各结构单元的强化权重,最后计算出300M钢低温回火后的强度。结果表明,低温回火后强度的计算值为2 278.2 MPa,计算结果与实际符合较好。     

W元素对γ-Ni/γ′-Ni_3Al相界断裂功影响的理论计算

运用第一性原理赝势平面波方法考察W原子掺杂γ-Ni/γ′-Ni_3Al相界后对相界区域能态与断裂层间电子态密度结构的变化,比较分析合金化元素W分别占据相界区域不同亚点阵位时对其相界断裂强度的影响。结果表明:W原子存在于γ-Ni相区靠近相界附近的Ni原子位以及相界界面上时,不利于其相界强度提高;而当W原子进入γ′-Ni_3Al相区,可提高γ-Ni/γ′-Ni_3Al相界的断裂强度,其中以取代γ′-Ni_3Al相区相界附近(003)γ′原子层上的Ni原子位最有利。γ-Ni/γ′-Ni_3Al相界断裂区相邻原子层间电子成键特性变化佐证了断裂功的计算结果。     

Cu-Zn合金固溶体的价电子结构分析

基于固体与分子经验电子理论(EET),对Cu及Cu-Zn合金固溶体的价电子结构进行分析,计算一组表征金属和合金相性质的价电子结构参数统计值n′A,E′A,研究价电子结构参数σΝ与合金稳定性的关系。计算结果表明,Cu的统计值n′A,E′A与相应的最可几值nA,EA,的计算偏差分别为5.72%和6.86%;Zn原子的加入,提高Cu晶胞中最强共价键的结合能力,使n′A由0.353937增大到0.391175,起到了固溶强化作用;同时,Zn原子溶入,使σΝ急剧增大,增强基体的稳定性。     

Mg-Al合金固溶强化的电子理论研究

基于EET理论,采用平均原子模型计算了Al的质量分数为0、2%、4%、6%、8%、10%的Mg-Al合金晶胞的电子结构参数统计值n′A;利用n′A获得了一组表征合金强化效果的固溶强化系数SMg-Al,其数值分别为1、1.008 73、1.017 47、1.026 29、1.035 11、1.043 94;研究了电子结构参数σN与合金稳定性的关系。结果表明:Al原子的加入,增大了Mg晶胞中最强共价键的n′A值和σN值,提高了原子间的结合力及基体的稳定性,起到了固溶强化作用;SMg-Al值随溶质含量的增加单调递增,合金的固溶强化效果越好。     

Ni-Cr-Al合金分级时效过程的原子尺度的模拟

基于微观相场模型,模拟了Ni-8%Cr-17%Al合金(原子分数)在分级时效工艺(1273K+1073K)下沉淀过程中原子图像和体积分数的变化规律。研究发现分级时效工艺与单级时效工艺相比,沉淀强化γ′相尺寸较大,数量较少,γ′相体积分数略有增加,合金沉淀孕育期延长。     

碳、铬、镍对渗硼层硬度的影响

(Fe,M)B和(Fe,M)_2B(M指Cr或Ni)是铁合金渗硼层的两个主要组成相。本文给出了这两个相的硬度变化以及与合金中Cr、Ni、C含量的关系。已经发现,尽管这些合金硼化物的硬度都低于纯硼化铁的硬度,但合金中的铬既提高整个渗硼层的硬度,也提高硼化物相的硬度。碳不溶于硼化物相中,而富集在渗层与基体的界面上,然而,由于碳改变了硼原子的扩散机理,故它将间接地提高渗硼层的硬度。合金中的镍总是稍微降低硼化物相的硬度,特别是对于含镍量最高的(Fe,Ni)_2B相。     

一种镍基单晶合金在不同温度下的蠕变变形机理

利用螺旋选晶法制备了一种不含Re的低成本镍基单晶合金,研究合金在不同温度下的蠕变变形机理。结果表明:在850℃×441 MPa条件下,合金的蠕变变形主要是大量位错在基体中的滑移和对增强相的切割;在950℃×250 MPa条件下,合金的蠕变变形主要是位错以层错的形式切割γ′相;在1 040℃×137 MPa条件下,合金的蠕变变形比较复杂,既有位错在基体中的滑移,也有位错攀移通过增强相,同时在γ/γ′界面处形成部分位错网。     

Cu-Cr合金固溶体的电子理论分析

基于固体与分子经验电子理论(EET),对纯金属晶体Cu、Cr以及Cu-Cr合金固溶体进行价电子结构分析,从相空间价电子结构角度探讨合金元素的合金化行为。纯金属晶体的计算结果表明:Cu处于第9杂阶,Cr处于第7杂阶;合金元素Cr的溶入,能够提高纯铜晶胞的原子键引力,强化铜基体,从电子结构层次分析合金元素Cr对基体产生的固溶强化作用。     

喷射沉积含锆镍超高强铝合金的组织与性能研究

采用喷射沉积技术制备Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.2Zr-0.3Ni铝合金,利用电子拉伸机和透射电镜等手段,研究不同挤压比、不同固溶温度下合金经120、130℃时效处理后力学性能与微观组织之间的关系。结果表明:合金经480℃×2h+120℃×24 h固溶与时效处理后,合金抗拉强度达到830 MPa,延伸率保持在7.5%;加入微量锆和镍后PFZ区变宽,并且晶界上黑色链状物相(GBP)中有微量Ni元素存在,有球形Al3Zr相出现在PFZ区周围;纳米级含Zr、Ni相的"钉扎"细晶作用、η′相和PFZ联合作用促使材料具有良好的综合力学性能。     

Cr含量对一种单晶高温合金凝固行为的影响

为获得Cr元素在新一代单晶高温合金中的作用,在真空定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备Cr的质量分数为2%和4%的两种单晶高温合金,保持其他合金元素含量不变,用JMat Pro软件计算、光学显微镜、扫描电镜、热分析等方法研究Cr含量对单晶高温合金凝固特征和凝固组织的影响。结果表明:随着Cr含量的增加,合金的固相线、液相线降低,固溶热处理窗口变窄,而糊状区宽度增加,γ′相含量和组织不稳定性增加;合金一次枝晶间距稍有减小,共晶含量增加,合金元素的枝晶偏析程度增加;合金枝晶干、枝晶间的γ′相尺寸减小,其均匀化和立方化程度稍有增加。     

Cu- Ni- Si合金的时效析出贯序研究

利用电阻率变化分析了Cu-Ni-Si合金时效析出机制。发现该合金固溶后在低温时效初期按调幅分解机制析 出;而在高温时效时则直接以形核长大方式析出。合金在450℃时效时经历的三个贯序为:溶质富集区一半共格Ni2Si相 一非共格Ni2Si相。计算与透射电镜观察表明,维持与基体半共格界面的析出物最大临界直径约12 nm。     

铸态镍铝青铜的微观组织

本文研究了铸态镍铝青铜的微观组织。当铝含量为9.2％,镍含量低于2％时,合金铸态组织由先共析α固溶体,α+γ_2共析组织和残余β相(马氏体)组成。若将镍含量增至3％以上,铸态组织中的α+γ_2被α+β_2′;共析组织取代,且不再有马氏体存在。如果维持合金中镍含量在3％左右,将铝含量增加0.5％,合金中出现α+β_2′+γ_2共析组织。各种共析组织的形貌虽十分相似,但可以用SEM和TEM的方法鉴别。     

LaNi5及其氢化物的价电子结构理论计算

运用固体与分子经验电子理论(EET),定量分析LaNi5溶氢前后的价电子结构变化。结果表明:LaNi5中,平行于xoy平面内原子间的键合较强,而平行于z轴方向原子间的键合很弱,原子键合呈现明显的各向异性分布。LaNi5H7中,Ni—H键的键能远大于La—H键,正是通过这两种元素的协调作用,形成中等强度的化学键,有利于可逆的吸放氢反应发生。EET理论给出的电子结构计算结果与第一原理的计算结果相吻。LaNi5溶氢后,平均晶格电子数显著减少,脆性增加,同时考虑到LaNi5中原子键合的各向异性分布,因此该合金反复吸放氢后易粉化。     

Nb丝增韧TiAl/Ti5Si3基复合材料组织与性能的研究

用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉离心浇注工艺和熔模精密铸造技术,制备Nb丝增韧Ti Al/Ti5Si3(Ti-40Al-5Si)基复合材料,对其进行真空退火处理。通过SEM、万能试验机等测试复合材料的显微结构、冲击性能、抗弯性能以及界面层显微硬度的分布情况。结果表明:Nb丝与基体结合良好,复合材料界面层组织为σ相、γ相及T2相,复合材料冲击性能较Ti Al/Ti5Si3基体有较大的提高,抗弯强度较基体下降但Nb丝延缓了其断裂;退火处理后,复合材料界面反应层中合金元素分布更加均匀,显微硬度及冲击性能比铸态时分别增加约7.8%、22.87%。     

95W-Ni-Fe 合金工艺缺陷的 SAM 和 XPS 分析

藉助扫描俄歇探针、Ｘ射线光电子谱等分析了９５Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金碳污染和氧化的本质。发现，碳污染试样中碳的化学状态主要为石墨，少量为铁或镍的有机化合物，这些物质的界面富集使材料脆化。钨合金氧化后，氧大量富集于钨／粘结相界面，使沿着该界面的断裂更容易发生。     

间隙杂质对Ti-Al合金相变的影响

应用固体与分子经验电子理论的平均晶胞和平均原子模型分析计算了间隙杂质对Ti-Al合金价电子结构和相变的影响。同时根据该理论的键能公式计算了间隙杂质影响下的键能、熔点和液相线的变化。据此解释了Ti-Al合金相变目前尚有争议的主要实验结果。表明,间隙杂质提高了合金元素的原子杂阶,引起键结构呈严重的各向异性,阻碍了β→α相转变,导致中间成分相变的复杂性。间隙杂质也降低了熔点及高温液相线,采用近似处理由该理论可较好地计算其平均降低程度。