Cu-Zn合金固溶强化的电子理论研究

基于固体与分子经验电子理论(EET),采用平均原子模型计算了质量分数为4%,10%,15%,20%,25%.30%,32%Cu-Zn合金相结构单元的价电子结构参数统计值n<,A>＇,△ρ＇,利用n＇A,△ρ＇计算了表征合金强化效果的固溶强化系数S<'Cu-Zn>和界面强化系数S<'Cu-Zn/Cu-Zn>,它们的数值分别为0.9925,1.0054,1.0437,1.0868,1.1055,1.1205,1.1208和7.6579,8.5444,10.6675,11.8616,12.4737,10.3345,9.5809,并通过两个强化系数讨论了合金元素Zn对Cu-Zn合金固溶强化、界面强化及合金强度出现拐点现象的影响.结果表明,S<'Cu-Zn>值越大,合金固溶强化效果越强;S<'Cn-Zn/Cu-Zn>值越大,合金的相界面应力越高,抵抗变形能力越强,界面强化效果越好.当zn含量小于25%时,S<'Cu-Zn>,S<'CU-Zn/Cu-Zn>值均随溶质的增加而单调递增,合金强度的变化趋势与S<'Cu-Zn>,S<'Cu-Zn/Cu-Zn>值变化相同;当ZN含量大于25%时,随着Zn含量增加,S<'Cu-Zn>值增势变缓,S<'Cu-Zn/Cu-Zn>值急剧下降,但S<'Cu-Zn/Cu-Zn>值降低较S<'Cu-Zu>值增加趋势大,它们综合作用表现为合金强度降低.S<'Cu-Zn/Cu-Zu>共同决定着合金的强化效果,它们的数值愈大,合金强化作用愈强.     

钨合金强化机制的电子结构表征

结合固体与分子经验电子理论（EET）和改进的TFD理论计算了不同成分钨合金的相空间及相界面处的价电子结构。结果表明,钨合金的强化机制与粘结相的价电子结构有着密切的关系。相对于纯钨,粘结相的共价电子个数有所增加,相界面处的电子密度和界面上可能的原子状态组数也大大提高,且降低了钨颗粒之间的连接,这是钨合金强化的本质原因。     

W-N-Cu重合金固溶强化的机理研究

应用宏观力学性能、断裂强度与微观组织结构相结合的分析研究方法,采用JCXA-733型电子探针显微分析仪及二次电子图像(SEH)较系统地观察了液相烧结的W-Ni-Cu重合金的断口形貌,分析研究了断裂行为行径,应用背散射电子图像(BEI),吸收电子图像(AEl),以及W,Ni,Cu的特征X射线做了线扫描、面扫描图像(X-Rayl),同时做了定点定量ZAF的分析,研究了W-Ni-Cu重合金中粘结相的固溶度,探讨了固溶强化和不平衡凝固的机制,阐述了重合金的断裂机理,为提高W-Ni-Cu重合金的强度具有理论和实际意义。     

金属间化合物TiAl的氢脆本质

根据固体与分子经验电子理论分析计算了ＴｉＡｌ及含氢各相的价电子结构与解理能。结果表明，ＴｉＡｌ的氢脆是由于固溶氢减弱了含氢ＴｉＡｌ晶胞主干键并降低了解理能引起的。同时解释了有关ＴｉＡｌ氢脆的一些尚有矛盾的实验结果，并提出了一些解决其氢脆的实际方法。     

Al-Fe-Ce合金熔体结构及主要强化相形成的EET分析

在较慢冷却条件下,Al-Fe合金熔体中面心立方结构的近程有序原子集团占主导地位。基于EET(empirical electron theory of solids and molecules)理论,计算了Al-Fe-Ce合金熔体中fcc结构近程有序原子集团Al-Fe,Al-Ce,Al-Fe-Ce,α-Al和主要析出相Al3Fe,Al6Fe,Al8Fe4Ce和Al4Ce的价电子结构,分析了Ce对Al-Fe合金熔体和主要强化相形成的影响。研究发现:Al-Fe最强键的n1α-Al--Fe(n1为共价电子对数)比α-Al的n1α-Al大14.2%,Al-Fe近程有序原子集团为二元AlFe相的形成提供了形核条件。Al-Ce,Al-Fe-Ce最强键的n1α-Al-Ce,n1α-Al-Fe-Ce分别比AlFe的n1α-Al-Fe大38.2%,39.3%,Ce添加促进了Al-Ce,Al-Fe-Ce原子集团的形成,减少了Al-Fe原子集团,为AlCe,AlFeCe相的形成提供了形核条件。对于Al-Fe合金,由于FAl6Fe(F为结构单元总成键能力)小于FAl3Fe,所以Al6Fe相优先形成。对于Al-F...     

Al-Cu合金亚稳相的价电子结构分析

应用固体电子理论(EET)，对A1-Cu合金时效析出的若干亚稳相的价电子结构进行计算。结果表明，在时效初期，θ”相中Cu原子处于第七杂阶，比金属Cu的原子杂阶低，而最靠近Cu原子的A1原子则处于第五杂阶；由θ”相溶解形成相θ’时，Al原子处于第四杂阶，而Cu原子状态发生较大变化，从基体的第九杂阶上升到第十三杂阶，使得Cu原子的共价电子数有较大幅度的提高，因此形成的θ’亚稳相的最强共价键较θ”亚稳相的要强l倍，这就从价电子结构层次上解释了θ”和θ’亚稳相的热稳定性。     

Al-Er二元合金的价电子结构与固溶度研究

利用固体与分子经验电子理论(EET),计算分析了Al-Er合金的价电子结构。计算了不同温度下Er在基体铝中的平衡固溶度,同时结合界面前的溶质原子再分配原理,研究了在凝固过程中溶质原子Er的分配问题。结果表明:在Al3Er晶胞中最强Al-Er共价键的共价电子数为0.35798,表明Al-Er之间存在强烈的相互作用,在合金凝固过程中存在较大的形成金属间化合物Al3Er的趋势。固溶体中3种晶胞中最强键键能的关系为:EErEAl-ErEAl。因此Er元素的加入可以提高Al基体的结合强度,从而提高合金的抗高温性能。Er在基体铝中平衡固溶度很低,共晶温度928K下铒的固溶度仅为0.017%,平衡分配系数K约为0.00281,运用sheil模型计算表明当铒含量很低的情况下,凝固过程溶体中也会存在较大的成分过冷,随着凝固过程的进行,固液界面铒原子偏聚与铝结合生成Al3Er,起到异质形核的作用,细化了铸态晶粒组织。     

亚微米晶TiAl合金的机械合金化及其机械性能

最近几年的广泛研究表明,可以通过机械合金化来制备晶粒尺寸范围为10～100nm的纳米晶体材料.由于晶粒边界密度特别高,这些材料显示出极好的机械性能.例如,与粗晶材料相比,硬度提高2～7倍.因此,似乎可以认为,机械合金化是制备能够作为高温结构材料的TiAl合金的颇有竞争力的方法.就粉末冶金工艺而言,除了能够获得近成品形状和避免显微组织不均匀性之外、非常细小的晶粒度还会改善其热加工性.因此,还可以继续通过等温热锻来细比TiAl合金的晶粒,甚至可以利用超塑性成形来达到大约5μm的晶粒尺寸.德国GKSS研究中心材料研究所的M.Ochring及其同事报道了借助机械合金化工艺制取晶粒度为30nm～1μm的TiAl合金及其性能检测结果.     

黄金的微合金强化工艺研究

通过微量对黄金微合金性能影响的研究，获得了微量元素特别是它们之间相互作用对金的微合金化行为的影响及规律；确定与弥散强化金基微合金性能直接相关的合金组织结构和工艺制度，研究了黄金微合金微观组织与性能间的关系。     

Al-Ag合金η型GP区的强化作用和界面能分析

考虑温度对晶格常数的影响，运用固体与分子经验电子理论，对Al-Ag合金的Ⅵ型GP区的价电子结构进行计算；在此基础上，运用Beeker推广模型，对该体系的η型GP区与基体之间的界面能进行预测。从计算得到的各种价电子成键结果中发现，η型GP区的Ag-Ag原子之间的结合倾向最大，表明时效过程中，Ag原子容易以η型GP区的形式出现偏聚；与原合金的均相过饱和固溶体相比，η型GP区有较强的共价键络，是Al-Ag合金时效硬化的重要原因；η型GP区与基体的共格界面能较基体晶粒间的界面能低，是η型GP区形成和生长的有利条件，同时计算结果体现了温度对界面能的影响。     

喷射成形钛铝合金的研究

喷射成形是一种快速凝固近终成形材料制坯技术，利用该技术制备的材料具有优异的性能，喷射成形技术产品在特定的领域正在逐步取代一些传统材料。简要阐述了喷射成形技术制备钛铝合金的研究发展现状，并指出制备喷射成形钛铝合金未来的方向。     

TiAl基合金的表面处理方法

概述了TiAl基合金的气体渗碳、等离子渗碳、碳元素激光表面合金化、渗铝、气体渗氮、离子渗氮、氮元素激光表面合金化、离子注入B,C,N,O、酸处理、低氧压处理、涂层、渗硼等多种表面处理方法,对渗碳、渗氮以及涂层处理方法进行了详细的分析和讨论,并对TiAl基合金表面处理方法的发展作了展望。     

金属间化合物TiAl合金的缺口断裂机制研究

通过TiAl基合金两种组织的四点弯曲断裂实验，研究了TiAl基合金的缺口断裂机制。实验结果表明：缺口试样的断裂过程为几个沿层裂纹直接起裂于缺口根部，并沿着缺口根部的层间扩展；当遇到位向不利的晶粒时，裂纹便停止在这一晶粒前方，随着外加载荷的增加，即应力的增加，裂纹彼此连接并通过穿层裂纹而扩展；裂纹尖端超钝化、裂纹分叉、沿着层间偏转，形成显微裂纹区，裂纹停在障碍晶粒前的边界上为这种材料的韧化机制；裂纹扩展的驱动力是拉伸应力，缺口的存在增加了缺口前沿或者裂纹尖端的应力。     

TiAl基合金的熔炼与铸造成形工艺研究现状

综述了TiAl基合金的发展现状,介绍了TiAl合金的铸锭熔炼工艺(主要有凝壳感应熔炼、真空电弧熔炼、等离子束熔炼、电子束熔炼)及将铸锭铸造成TiAl基合金的工艺方法(主要介绍了熔模精密铸造和金属型铸造)。最后总结了TiAl基合金熔炼与铸造工艺中需要解决的问题和今后研究的重点。     

β相稳定元素对TiAl合金高温变形行为的影响

利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了Ti-44Al、Ti-44Al-6Nb和Ti-44Al-6Nb-1Cr-2V合金在1 100～1 250℃和0. 01 s-1条件下的热变形行为。研究结果表明,添加β相稳定元素可降低TiAl合金的流变应力,在相同变形条件下Ti-44Al-6Nb-1Cr-2V合金具有更低的峰值应力。高温变形时,TiAl合金主要发生片层弯曲和拉长协调变形,以及片层团晶界处动态再结晶和B2相协调变形。动态再结晶程度随着变形温度的升高以及β相稳定元素含量的提高而增加,B2相协调变形和促进动态再结晶是TiAl合金的主要软化方式。添加β相稳定元素和控制B2相含量能有效改善TiAl合金热加工性能。     

热暴露对铸造TiAl合金表面完整性及拉伸性能的影响

分析了热暴露温度、时间对TiAl合金表面完整性及室温拉伸性能的影响。结果表明,热暴露温度为700℃时,热暴露后试样表面残余压应力有所降低,温度升高至750和800℃时,试样表面残余压应力变化不大。经750和800℃热暴露后,试样表面生成厚度均匀的多重表面层;观察热暴露后试样断口可以观察到沿表面层和基体界面的连续裂纹和表...     

纤维增强TiAl基复合材料的研究

介绍了纤维增强TiAl基复合材料在制备、界面和力学性能等方面的研究和进展。指出纤维增强TiAl基复合材料是发挥TiAl基合金潜力的一个重要方面。同时，也讨论了纤维增加TiAl基复合材料所面临的一些问题。     

TiAl合金中的TiB2相生长形态及其对力学性能的影响

研究了B含量分别为0.2％和1.0％(原子分数)两种TiAl合金中TiB2相的生长机制,结果表明G2(Ti-47.5Al-5( Cr,Nb,W,Si)+1.0B％)合金中少量TiB2相是由于成分起伏从液相中生成的初生块状TiB2相,大部分TiB2相是在凝固过程与β相共同耦合生长的次生带状、杆状TiB2相;G1( Ti-47.5Al-5( Cr,Nb,W,Si)+0.2B％)合金中TiB2相是由共晶反应生成的次生带状TiB2相.G2合金全片层组织和网篮组织室温塑性均优于G1合金,网篮组织室温强度与Gt合金相当,而全片层组织室温强度却不如G1合金.在760 ℃/100 MPa/200 h蠕变条件下G2合金全片层组织残余蠕变量和蠕变速率均低于G1合金.     

Study on Rare Earth-Containing Phases in TiAl Based Alloys Prepared by Non-Equilibrium Solidification Processing

Ｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｐａｉｄｔｏｒａｐｉｄｓｏ ｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ (ＲＳ)ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｓｉｎｃｅＤｕｗｅｚｉｎ ｖｅｎｔｅｄ“ｇｕｎ”ｍｅｌｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗｈｉｃｈｏｂ ｔａｉｎｅｄｃｏｏｌｉｎｇｒａｔｅｓａｓｈｉｇｈａｓ 1 0 7Ｋ·ｓ-1ｉｎ1 96 0ｓ[1] .Ａｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌｕｓｅｄａｔｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ,ＴｉＡｌｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｈａｖｅｂｅｅｎｌａｉｄｍｕｃｈｅｍｐｈａｓｉｓｉｎｔｈｅｌａｓ…     

机械合金化和微量添加剂对TiAl基合金显微组织及高温抗氧化性能的影响

研究了采用机械合金化方法制备TiAl基合金的工艺及其对显微组织的细化作用，概述了一系列添加剂对TiAl基合金高温抗氧化性能的影响。