Al-Cu合金GP区形成过程的价电子结构演变

基于EET理论和Gerold的Al-Cu合金GP区终态原子结构模型,建立GP区价电子结构计算模型,研究GP区价电子结构的演变过程,提出形成过程中GP区点阵常数的计算方法,计算GP区的价电子结构,分析了Cu含量对其价电子结构的影响。结果表明,Al-Cu合金时效过程中GP区是渐进形成的。在形成初期,Spinodal分解机制占主导作用;在形成后期,正常的形核-长大机制占主导作用。随着Cu原子的富集,GP区最强共价A键的共价电子对数nA逐渐增加,B、C、D键的共价电子对数nB、nC、nD逐渐减少。GP区A键变强的原因在于B、C、D键上的共价电子逐渐向A键转移。     

Al-Cu合金GP区的价电子结构与界面能

考虑温度对点阵常数的影响,运用固体经验电子理论,在实验时效温度区间,对Al-Cu合金GP区的价电子结构进行计算,并在此基础上计算了GP区与基体间的界面能.计算得到的价电子成键结果表明,Al原子和Cu原子之间的结合倾向最大,在时效过程中,Al和Cu原子容易以GP区形式出现;GP区有较强的共价键络,是Al-Cu合金时效硬化的重要原因;GP区与基体间的共格界面能较低,是GP区生长的有利条件.     

Al-Cu合金{001}_(GP)//{001}_α界面价电子结构分析

基于EET理论和Gerold的Al-Cu合金GP区终态原子结构模型,研究了GP区、基体α相的价电子结构,计算了GP区与基体α相形成的界面{001}GP//{001}α的价电子结构。结果表明:GP区的(001)面内外层电子密度差Δρ相差很小,只有1.81%,GP区内外的连续性很好;GP区的(001)面内层、外层与基体α之间的电子密度差Δρ分别为6.29%与4.48%,平均电子密度差为5.38%,(001)α-Al//(001)GP界面连续性很好;GP区的(100)面与基体α之间的电子密度差Δρ为64.13%,(001)α-Al//(100)GP界面连续性较差;GP区向θ″相转变时,θ″相在GP区的(100)面形成比在(001)面形成容易。     

Al-Mg-Si合金GP区强化作用的价电子结构分析

运用固体经验电子理论。对Al-Mg—Si合金GP区（L10型）的价电子结构进行了计算。结果表明：GP区晶胞最强键和次强键上的共价电子数远比纯舢晶胞的最强键共价电子数多。其主键络骨架对合金键络起到增强作用,使得位错运动难以切割,从而提高了合金的硬度。以Mg原子为中心的共价键络在GP区生长时起到主导作用,生成较强的Mg—Mg键和Mg—Si键。由于细小共格的GP区大量均匀脱溶沉淀提升了基体的整体键络强度。同样对合金产生强化作用。     

电脉冲孕育处理对Al—5.0%Cu合金凝固结构的影响

研究了电脉冲孕育处理对Ａｌ５０％Ｃｕ合金凝固结构的影响。结果表明,电脉冲处理对Ａｌ５０％Ｃｕ合金具有孕育效果,柱状晶区缩小,等轴晶区扩大,晶粒得到了细化。同时研究了不同过热、不同时效时间对脉冲孕育效果的影响。     

Al-Ag合金GP区的价电子结构与界面能

运用固体经验电子理论,对Al-Ag合金GP区η相的价电子结构进行计算,并且在此基础上计算了GP区和基体的界面能。从计算得到的价电子成键的结果中,发现Ag-Ag原子之间的结合倾向最大,表明时效过程中,Ag-Ag原子容易出现偏聚。GP区有较强的共价键络,是Al-Ag合金时效硬化的重要本质原因。从电子成键角度阐明GP区与基体的共格界面能较低,是GP区能够生成长大的重要原因。     

过热度对电脉冲孕育处理Al-5%CU合金凝固组织的影响

研究了不同的过热度对电脉冲孕育处理Al-5％Cu合金凝同组织的影响。实验结果表明：不同的过热度下对Al-5％Cu合金进行电脉冲处理，合金凝同组织均得到一定程度的细化，但过热度不同时细化效果不同。一定温度范围内．熔体温度为740℃时，电脉冲孕育处理细化的效果最好，并分析了过热度影响电脉冲孕育处理Al-5％Cu合金凝同组织的机制。     

电脉冲孕育处理对Al-Cu-Mg合金时效影响的价电子理论分析

对在液态下经电脉冲孕育处理的A1-4%Cu-0.8%Mg合金进行固溶、时效处理,研究电脉冲对铝铜合金同溶时效组织性能的影响.结果表明:电脉冲改善了Al-Cu-Mg合金的时效组织.减少了晶界上的低熔点相,使得弥散析出相的析出更彻底.同时运用固体与分子经验电子理论(EET)计算了Al-Cu-Mg合金时效初期过饱和固溶体相结构,从电子结构层次分析了电脉冲孕育处理对Al-Cu-Mg合金时效的影响.结果表明:当脉冲电场作用于合金熔体后,促进了Al-Cu-Mg偏聚结构单元的出现,从而提高了时效效果.     

电脉冲孕育处理对Al-5%Cu合金液态结构的影响

利用高温X射线衍射仪对经电脉冲孕育处理的Al?5%Cu合金液态结构进行表征。结果表明：在经电脉冲孕育处理的熔体中,含 Cu 的铝团簇数量明显增加,由于相关原子半径和配位数的减小而使这些团簇呈现某种热收缩状态。这种液相结构将使最终的凝固组织中富Cu相更趋于均匀分布。DSC测试表明,经电脉冲孕育处理的液相在结晶过程中,其过冷度是未处理液相的2.36倍。可以确定,电脉冲处理后的Al?5%Cu熔体中原子团簇的变化与先前提出的纯金属电脉冲孕育处理机理模型存在明显差异。     

电脉冲孕育处理对Al-5Cu合金热裂的影响

研究了不同电脉冲孕育处理参数对Al-5Cu合金热裂倾向的影响.结果表明,不同电脉冲孕育处理参数均可降低Al-5Cu合金的热裂倾向,处理后该合金热裂临界应力比未处理试样提高了约3倍.合金热裂倾向改善的原因是,电脉冲孕育处理细化了Al-5Cu合金组织,减少了共晶相的数量,缩短了合金凝固温度区间.     

Al-Cu二元合金相变储热机理研究

对3种不同成分的Al-Cu合金的储热性能进行了测试.结果表明,随Cu含量的增加,合金的凝固潜热呈下降趋势.运用EET理论对Al-Cu二元合金价电子结构进行了计算.结果表明,θ相比α的最强键要强,两相的键能与析出量直接影响合金的凝固潜热的大小.     

基于遗传算法的Al-5%Cu合金电脉冲孕育处理参数优化

以实验为基础,利用神经网络和遗传算法优化Al-5%Cu合金的电脉冲孕育处理工艺参数。神经网络的输入参数为脉冲电压、脉冲时间和电脉冲孕育处理时熔体温度,输出参数是合金凝固组织的晶粒度。在神经网络训练的基础上,采用遗传算法优化神经网络的输入参数。结果表明,神经网络和遗传算法的组合建模获得了较好的优化结果。     

Al-Cu合金时效初期的价电子结构

用固体经验电子理论(EET)对Al-Cu合金时效初期的析出相的价电子结构进行计算.计算结果表明:合金基体析出的共格GP区、θ″相,具有比基体更强的共价键络,提升了合金的整体键络强度.从价电子结构层次上解释了时效初期的GP区和θ″相对合金强化作用的内在原因.     

电脉冲工艺参数对AlSi7Mg合金凝固组织的影响

获得一种在液态金属母液中均匀地悬浮着一定球状初生固相的非枝晶浆料是半固态金属加工的基础和关键。为了达到这一目的，在不同电脉冲参数下对合金熔体进行电脉冲孕育处理。结果表明：通过电脉冲孕育处理将AlSi7Mg合金凝固组织中的初生相由发达的枝晶转变成了蔷薇晶和近球形晶粒：脉冲频率和脉冲时间对合金凝固组织的影响规律相一致，即随着脉冲时间的延长和脉冲频率的增加，合金的凝固组织逐渐得到改善；但当脉冲时间过长和脉冲频率过大时，导致合金凝固过程中的形核率降低，使合金的凝固组织不理想。从而揭示了只有在合适的熔体处理温度及脉冲工艺参数作用下，才可以获得理想的AlSi7Mg合金凝固组织。     

电脉冲对HRB335螺纹钢凝固组织的影响

用不同的脉冲电流对HRB335螺纹钢进行孕育处理,研究了不同的电脉冲参数对其宏观组织和微观组织的影响。结果表明,将处理过的钢液在保温砖中冷却,晶粒明显得到了细化,枝晶大大减少,经过电脉冲处理后的HRB335螺纹钢的珠光体形态发生了显著的变化,片层间距明显缩短。     

电脉冲孕育处理温度对AlSi7Mg合金凝固组织的影响

通过对不同温度下电脉冲孕育处理前后AlSi7Mg合金的凝固组织进行金相分析，结果表明，电脉冲孕育处理使凝固组织得到明显改善，晶粒细小且成均匀等轴状，而未经孕育处理的合金在铸态下呈现粗大的柱状晶。另外发现在近液相线温度下进行低温浇注也可以起到细化晶粒的作用，且在630℃下对熔体进行电脉冲处理后浇注得到的凝固态组织最好。     

Cr对铜价电子结构及性能影响

利用改进计算的含溶质晶胞的点阵常数对Cu-Cr晶胞的相空间价电子结构进行计算,并在此基础上定义了表征合金相性能的相结构因子nN、F、nA和ρLv。计算结果表明:合金元素Cr的溶入后,Cu-Cr混合晶胞的nN和F为3413和55.7268,相比纯铜晶胞有了极大幅度的极高,从而使合金的稳定性大大增强;同时最强键共用电子对数nA由0.3754增加至0.4912,大大强化了铜基体;但表征合金导电性的ρLv有所下降。计算结果及理论分析与实际相吻合,从而从价电子结构层次解释了合金宏观层面所表现出的性能。     

合金元素对锆合金相变温度影响的价电子结构参数分析

基于固体与分子经验电子理论（余氏电子理论）,采用自洽键距差法计算了表征合金相性质的价电子结构参数,并利用该参数讨论了合金元素（Al、Sn、Ti、Hf、V、Mo、Nb、Cu、Fe、Cr、Ni、Pd、Re等）对锆合金相变温度的影响。结果表明：合金元素对锆合金相变温度的影响可以用α和β相的结合能之和（）与结合能之差（）来表征。溶入锆基体后结合能之和较小的Cr、Al、Sn、Fe、Cu、Ni、Ti等元素会抑制α→β相转变,提升相变温度;而溶入锆基体后结合能之和较大的Hf、V、Mo、Pd、Nb、Re等元素会促进α→β相转变,降低相变温度。在锆合金相变过程中,具有正结合能之差的元素（Al）将促进β→α相转变,提升相变温度;具有负结合能之差的元素（Cr、Sn、Fe、Cu、Ni、Ti、Hf、V、Mo、Pd、Nb、Re等）将抑制β→α相转变,降低相变温度。α相稳定元素（Al）和β相稳定元素（Mo、Nb、Re、V、Pd）可用和来解释,但是β相稳定元素（Cr、Fe、Cu、Ni、Ti）主要通过来解释;此外,α相稳定元素（Sn、Hf）可以用较小的来描述。     

电脉冲孕育（EPM）处理对ZL101合金凝固组织和力学性能的影响

在液态条件下对ZL101合金进行电脉冲孕育处理的试验结果表明：当脉冲处理电压为300V，处理时间为120s，脉冲频率为15Hz时，电脉冲孕育处理后的ZL101合金的凝固组织呈现Na和Sr变质的特征，并表现出良好的抗变质衰退特性，经电脉冲孕育处理的ZL101合金热处理后的力学性能明显提高。     

微量铬元素对FeB相价电子结构的影响

进行了铬元素降低硼化物层脆性实验验证,用EET（Experimental Electron Theory)理论,着重分析了微量铬元素对FeB相价电子结构的影响。认为：铬原子置换FeB相中的Fe原子,可改善FeB相空间键络分布不均匀的状况,使强键与弱键差值减小,提高弱键的键能,对其他键也有不同程度的强化作用,从而降低FeB相的本质脆性。