Al3Li相反位缺陷演化的微观相场模拟

基于离散格点形式的微扩散方程(Langevin方程),模拟了Al3Li相反位缺陷随时间的演化特征及随组元浓度、温度的变化规律.结果表明,Al3Li相中主要以Al原子占据Li位形成的反位缺陷AlLi为主,同时存在少量的Li原子占据Al位形成的反位缺陷LiAl,2种反位缺陷浓度均随温度的升高而上升,且AlLi远大于LiAl上升速率;随Li浓度的增加,AlLi浓度缓慢降低,LiAl浓度略有上升,但仍远远小于AlLi浓度;浓度变化对反位缺陷的影响远不及温度对其影响大.     

时效温度对Al-9.0at%Li合金反位原子缺陷的影响

应用微观相场法,计算Al-9.0at%Li合金沉淀相中的反位缺陷Al_(Li)和Li_(Al)随时效温度及时间变化的规律。结果表明,在相同的时效温度下,L12结构的Al_3Li相中反位缺陷Al_(Li)和Li_(Al)随时效时间的增加逐渐减小,且在富Al环境下Al_(Li)反位缺陷的浓度高于Li_(Al),在Al_3Li相中以Al_(Li)为主,同时存在少量的Li_(Al)。当时效温度发生变化时,时效温度越高,在Al_3Li相稳定形核后Li_(Al)、Al_(Li)反位缺陷的浓度越高。在达到平衡浓度前也具有这个特点,但是规律性并不显著。     

铸态和固溶态Mg-8Li-xAl-yZn合金的显微组织与力学性能

研究Al/Zn比(质量比)对Mg-8Li合金显微组织和力学性能的影响.结果发现,对于铸态Mg-8Li-xAl-yZn(x+y=5)合金,当Al/Zn比分别为1:4和2:3时,合金中的第二相主要为AlLi和MgLiZn相;而当Al/Zn比分别为3:2和4:1时,合金中的第二相主要为AlLi和MgLi2Al相.MgLiZn...     

Ni-Al-Sn三元系在800和1000℃时的相平衡（英文）

采用电子探针显微分析和X射线衍射分析等方法研究了Ni-Al-Sn三元系在800和1000℃时的相平衡。结果表明:(1) Ni-Al-Sn三元系在800和1000℃时均未发现三元化合物;(2) Ni-Al侧存在Ni Al、Ni_3Al、Al_3Ni和Al_3Ni_2 4个化合物,800℃时,Sn在Ni Al和Ni_3Al中的固溶度分别为3.1 at%和14.7 at%,在1000℃时分别为3.0 at%和8.0 at%。而Sn在Al_3Ni和Al_3Ni_2中几乎没有固溶度;(3) Ni-Sn侧有Ni_3Sn(r)、Ni_3Sn(h)和Ni_3Sn_2(h) 3个化合物。800℃时,Al在Ni_3Sn(r)相的固溶度为4.2 at%,1000℃时,Ni_3Sn(r)相转变为Ni_3Sn(h)相,拥有5.5 at%Al的固溶度。另外,800℃时,Al在Ni_3Sn_2(h)相中的固溶度为8.4at%,1000℃时为12.1at%;(4)Ni-Al-Sn三元系Al-Sn侧为相互贯通的液相区域,Ni在Al-Sn侧的溶解度约为1 at%。     

固溶时效对Mg-12Li-3Al-xNd合金组织和硬度的影响

为了改善Mg-12Li-3Al合金的力学性能,制备了Mg-12Li-3Al-xNd合金,并对其进行了固溶+自然时效处理。结果表明,Mg-12Li-3Al-xNd合金的铸态组织为单相β(Li),并且含有Al4Li9、MgLiAl_2、Al Li等相,随着Nd含量的增加,Al-Nd金属间化合物由针状Al_(11)Nd_3变为颗粒状Al_2Nd;该合金经过固溶+自然时效处理后在晶界附近析出强化相MgLiAl_2,Al_2Nd的形态由颗粒状变为椭球状,并且铸态下生成的Al Li平衡相完全固溶到β(Li)基体中。此外,稀土元素Nd延缓了Mg-12Li-3Al-xNd合金的过时效析出效应,MgLiAl_2析出相与母相的错配度较大,有较强的硬化效应,有利于合金在室温保持较好的稳定性。因此,固溶+自然时效处理提高了Mg-12Li-3Al-xNd合金的硬度。     

稀土元素在Al中固溶度亚稳扩展研究

采用锤—砧技术制备了厚0.04—0.06mm快速凝固Al—RE(RE=Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Er,Yb)合金箔试样,冷却速度达10~6K/s,用点阵参数法测得上述稀土元素在Al中亚稳扩展固溶度分别为0.4,0.15,0.21,0.21,0.3,0.5,0.1,0.6,0.65,0.7,0.75和0.2at.—%测定了Al—轻稀土(包括Eu)系中第二相是Al_4RE;Al—重稀土(包括Y)系中第二相是Al_3RE,原子尺寸因素是控制RE在Al中固溶度亚稳扩展的主要因素。     

新型Ni-Co基高温合金中平衡析出相的热力学研究

利用热力学计算软件JMatPro和相应的镍基高温合金数据库,研究了U720Li合金以及在此基础上研发的新型Ni-Co基高温合金的化学成分对平衡相的析出行为、加工性能和γ/γ′晶格错配度的影响.结果表明:Ti/Al值(原子比)的增加提高了合金中γ/γ′相的晶格错配度,γ′析出相的含量随Ti+Al含量(原子分数)的增加而增加.因此,增加Ti/Al值和Ti+Al含量能提高合金的高温强度.Co含量的升高可以拓宽合金的加工窗口,改善合金的加工能力,并且还可以增加合金γ/γ′相的晶格错配度,提高合金错配强化的效果.同时,Ti/Al值的增加促进合金中η相析出,而Co含量的增加具有抑制η相的效果.因此,在Co含量较高的Ni-Co基高温合金中,适当提高Ti含量,增加Ti/Al值对提高合金高温强度有利.     

CrAlN硬质刀具涂层的相结构稳定性及其热分解机制

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,从理论上系统研究不同Al固溶浓度x(x=0~1)下面心立方(FCC)结构Cr1-xAlxN硬质刀具涂层的微观几何构型、相结构稳定性及其热分解机制,并从电子结构角度对其稳定性起源进行分析。结果表明:随着Al固溶浓度增大,FCC-Cr1-xAlxN晶胞逐渐收缩,而其晶格畸变程度却先增大后减小,且当Al浓度x为0.5~0.75时,FCC-Cr1-xAlxN晶格畸变较为严重,为析出密排六方(HCP)结构的Al N化合物提供源动力;随着Al固溶浓度增大,FCC-Cr1-xAlxN相结构稳定性逐渐降低,且其极易按FCC-Cr1-xAlxN→(FCC-Cr N)+(HCP-Al N)→(HCP-Cr2N)+N2+(HCP-Al N)的路径进行分解,计算结果与实验保持一致;Al固溶致使FCC-Cr1-xAlxN相结构稳定性降低的内在原因在于Cr1-xAlxN晶胞中Cr—N共价键作用随Al固溶度的增大而逐渐减弱。     

Al-Li合金时效初期的价键分析

运用固体经验电子理论(EET),对Al-Li合金时效初期的若干偏聚晶胞的价电子结构进行了计算.计算结果表明:不包含空位的偏聚晶胞的键络最强键为Al-Al键,其中Al原子的共价半径较Li原子的共价半径要大;而含空位的偏聚晶胞的最强键为Al-Li键,Al原子的共价半径要比Li原子的共价半径要小;在空位存在的情况下,由于Al原子与Li原子的电负性相差明显,促使Al和Li原子结合,倾向形成Al-Li短程序结构偏聚区,这种含空位的短程序结构很可能就是δ′(Al3Li)亚稳相的前兆结构和生长胚胎;由于Al-Li-空位有序偏聚晶胞的Al-Li键络比基体键络要强许多,因此,淬火过程中合金生成的Al-Li-空位偏聚晶胞对合金过饱和固溶体起主要强化作用;后续析出的δ′(Al3Li)亚稳相键络各项异性显著,键络强度明显提高;由于Al3Li与基体共格,其大量均匀弥散析出起到提升基体整体键络强度,同样对合金产生强化作用.     

Al—Li—Zr合金的分级时效

用透射电镜研究了Al—2.31Wt％Li—0.34Wt％Zr合金的分级时效过程。通过控制Li含量、固溶温度和时效温度,探寻β′(Al_3Zr)和强化相δ′(Al_3Li)最佳弥散分布条件。Li的添加,在673K一级时效的初期,能促进β′相的析出并抑制过时效进程;在473K二级时效后,由于δ′(Al_3Li)相与β′(Al_3Zr)相形成复合析出组织,屈服应力达到280兆帕。分级日于效是提高Al—Li—Zr合金强度和韧性的新途径。     

定向凝固自生共晶材料Al11La3／Al的制备及凝固特征

利用定向凝固装置,在固-液界面前沿温度梯度很高的条件下, 在生长速度R=6.0-20.0μm/s的范围内制得了定向规则排列的自生复合Al_(11)La_3/Al共晶材料、并测得在此凝固条件下处于极值状况生长的共晶体?/R=1.42×10~(-8)cm~3/s利用TEM对该共晶体的选区衍射表明:共晶两相的择优取向为[100]Al∥331Al_(11)La_3,惯态平面为:(002)Al∥(116)Al_(11)La_3Al_(11)La_3,相生长前沿的(103)晶面孪晶生长,导致Al_(11)La_3相分枝,从而调整共晶片层间距λ     

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.%。     

Al-Sb合金与单晶Al_2O_3基底的形核界面（英文）

采用X射线衍射、扫描电镜、高分辨透射电镜等分析手段研究了在蓝宝石(0001)基面上异质形核的Al合金的晶体取向和界面结构特征。结果表明,在纯Al和Al-1%Sb(质量分数)形核体系中,靠近形核界面处的形核相择优取向分别是Al的(200)和(220)晶面,并获得了两种形核体系的位相关系。相比Al/Al_2O_3形核体系,Al-1%Sb/Al_2O_3形核体系中由于合金元素Sb的添加,降低了形核相择优生长方向的晶面间距,同时将形核相与形核基底之间的晶格错配度从Al/Al_2O_3形核体系的16.4%降低到7.0%,因此,Al-1%Sb/Al_2O_3形核体系具有更好的形核效率和更加细化的晶粒。     

Al-Co-Y三元系合金873K等温截面的研究

采用合金法,通过电子探针微区成分分析和X射线衍射仪物相等实验方法分析确定了Al-Co-Y三元系在873K时部分相关系。实验获得了5个三元化合物,分别为Al_7Co_2Y、Al_9Co_3Y_2、Al_2CoY、AlCoY及AlCo_2Y_2。其中,AlCo_2Y_2为新相。Al_2Y和Co_2Y在三元系中固溶度范围分别为0~8.2 at.%Co和0~7.8 at.%Al,而能谱分析显示Al在Co3Y、Co5Y和Co_(17)Y_2在体系中有很大的固溶度范围,实验测定值分别为31.8at.%Al、32.4at.%Al和24.1 at.%Al。     

Li含量对Al-Li合金在酸性NaCl水溶液中腐蚀行为的影响

真空熔炼制备1%和2%(质量分数)Li的Al-Li二元模型合金,研究Li含量对其在0.1mol/L NaCl+0.01mol/L酸性水溶液中电化学腐蚀行为的影响。采用自腐蚀电位和电化学阻抗(EIS)评价纯Al、Al-1Li和Al-2Li合金的耐蚀性能,结合X射线光电子能谱(XPS)和Mott-Schottky(M-S)曲线对3种试样表面腐蚀产物膜成分和半导体特征进行分析。结果表明:1%和2%Li使纯Al自腐蚀电位负移的同时,耐蚀性有所提高。合金元素Li参与腐蚀产物膜的形成,以Li_2O的形式掺杂于Al_2O_3为主要成分的腐蚀产物膜中,没有改变腐蚀产物膜的n型半导体特征;但Li_2O掺杂引起膜内氧空位浓度的降低,是Li提高纯Al耐蚀性的主要原因。     

镁合金等离子喷涂Al/Al_2O_3涂层的组织与性能

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al/Al_2O_3复合材料涂层.借助SEM、TEM和XRD等技术分析了涂层的微观组织结构,通过测定涂层电极电位、盐雾实验和磨损实验研究了涂层的耐腐蚀性能和耐磨性能.结果表明,Al/Al_2O_3涂层的相组成主要为Al、Al_2O_3、Mg_(17)Al_(12);Al_2O_3颗粒均匀镶嵌在Al基体中;Mg_(17),Al_(12)主要分布于涂层与镁合金基材的界面处.与镁合金相比,Al/Al_2O_3涂层具有更高的耐腐蚀和耐磨损性能.     

Cu掺杂6000系铝合金中β?相的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的投影缀加平面波方法和广义梯度近似,研究Cu掺杂对6000系铝合金中主要强化相β"相(Mg_5Al_2Si_4)的几何结构、相稳定性和电子结构的影响。结果表明:β"相的晶胞参数与文献报道相符。掺杂Cu后体系的晶胞形状发生微小变形且体积减小,而不同掺杂浓度和掺杂位置对掺Cu结构Mg_(5-x)Al_(2-y)Si_4Cu_(x+y)的几何性质影响不同,进而影响β"相和Al基体之间的晶格错配度;Cu既替代Mg1又替代Al原子和Cu只替代Al原子的结构在合金中更容易形成,而Cu只替代Mg1原子的结构在合金中不易形成,该计算结果与实验报道相符。电子结构分析表明,掺杂Cu后形成的Mg_(5-x)Al_(2-y)Si_4Cu_(x+y)相结构的稳定性和体系在费米能级附近的赝能隙密切相关。     

双级时效对快凝Al-Li合金组织和性能的影响

研究了双级时效工艺对一种快速凝固 Al-Li 合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶后进行170℃、4h 预时效和190℃、18h 最终时效处理的 Al-Li 合金,其塑性明显改善;基体中形成大量粒度适宜的复合沉淀相粒子(Al_3Li/Al_3(Li,Zr)),晶界上δ′(Al_3Li)无沉淀带(PFZ)的窄化,以及较多数量的 s′相(Al_2CuMg)分散沉淀,是这种合金的塑性得以改善的主要原因。     

含钪Al-Cu合金的显微组织

采用硬度测试、金相观察、扫描电镜和透射电镜测试及能谱分析的方法,研究了稀土元素Sc含量对Al-4Cu合金组织的影响.结果表明:Sc可显著细化Al-Cu合金的网胞组织,减小枝晶间距,细化合金的晶粒组织,提高合金的显微硬度,提高幅度最约70%;将Sc添加到Al-4Cu合金中,当w(Sc)≈0.3%时,Sc除部分固溶于基体外,大部分与Al形成Al3Sc相,其与基体的共格或半共格界面促进了θ′(CuAl2)的析出;当w(Sc)＞0.3%时,Sc除部分固溶和形成Al3Sc外,还与Al、Cu元素作用形成W(AlCuSc)相,降低Cu在α(Al)中的固溶度,减少Al2Cu(θ′)相的生成,从而降低了合金的性能.     

纳米晶体Ni－P合金晶粒微观结构的研究SCIEI

采用非晶晶化法制备出晶粒尺寸不同的Ｎｉ－Ｐ合金复相纳米晶体样品。利用Ｘ射线衍射技术分别对样品中Ｎｉ固溶体和Ｎｉ_３Ｐ的晶格参数随晶粒尺寸的变化进行了测试，发现在Ｎｉ固溶体纳米相中Ｐ的固溶浓度增大，约为平衡固溶度的１０－１５倍，形成超过饱和固溶晶格结构；在Ｎｉ_３Ｐ化合物纳米相中空位浓度增加导致晶格畸变发生，而且随晶粒尺寸减小晶格畸变程度增大。