用正电子湮没技术研究Cr和Nb对TiAl合金中缺陷和d-d电子相互作用的影响

测量Al,Si,Ti,Cr,Nb等纯元素以及Ti50Al50,Ti50l48Cr2,Ti50Al48Nb2合金的符合正电子湮没辐射多普勒展宽谱和寿命谱,获得金属及合金中d电子和缺陷的信息.结果表明,二元TiAl合金的电子密度和3d电子的信号较低,晶界缺陷的开空间较大.在TiAl合金中加入Cr或Nb,合金中的d-d电子作用增强,基体和晶界处的电子密度均增加.Ti50Al48Cr2合金的多普勒展宽谱的d电子信号高于Ti50Al48Nb2合金.讨论了Cr和Nb对TiAl合金中缺陷和d-d电子相互作用的影响.     

非晶软磁合金薄带纳米晶化过程中缺陷变化的正电子湮没研究

用正电子湮没多普勒展宽能谱测量和分析了若干急冷淬火制备的薄带，表明软磁Fe基纳米晶合金中的缺陷(自由体积)远多于其晶化前的非晶态；能够晶化成纳米晶的Fe基非晶制备态材料中的缺陷也多于类似成分但又不能晶化成纳米晶的非晶态材料中的缺陷；Fe73.0Cu1.0Nb1.5Mo2.0Si13.5B9.0合金的急冷淬火制备态在热处理过程中，低温退火时缺陷减少，高于200℃的退火导致缺陷增加，纳米晶化后的进一步退火缺陷基本不增加；Fe73.0Cu1.0Nb1.5Mo2.0Si13.5B9.0合金纳米晶化后，在所选定的测量条件下没有发现正电子湮没参数随时间、温度的变化，说明该材料缺陷结构相当稳定。     

正电子湮没技术在某些金属功能材料研究中的应用

本文介绍了正电子湮没方法在若干金属功能材料研究中的一些应用。     

掺V和Ag的TiAl合金中缺陷和电子密度的正电子湮没研究

测量了Ti50Al50，Ti50Al48V2，Ti50Al48Ag2合金和充分退火的Ti，Al，Ag，V金属的正电子寿命谱，利用正电子寿命参数分别计算了合金基体和缺陷态的自由电子密度。TiAl合金的脆性与其基体和晶界缺陷处的自由电子密度较低有关。在富Ti的TiAl合金中加入V，V原子比Al和Ti原子能提供较多的自由电子参与形成金属键，因而提高了合金基体和晶界缺陷处的自由电子密度；在TiAl合金中加入Ag也有类似的效应。在TiAl合金中加入V和Ag，有利于提高合金的韧性。     

用正电子湮没技术研究锌液对钛铝基合金的腐蚀

研究了Ti-50AI和Ti-45Al-8Nb合金在锌液中的腐蚀行为，并测量Ti-50Al和Ti-45Al-8Nb合金的正电子寿命谱，利用正电子寿命参数分别计算了合金基体和缺陷态的自由电子密度。TiAl合金自由电子密度比金属Ti和金属Al基体的低，当Ti和Al组成TiAl合金时，Ti原子和A1原子的部分价电子被局域化，TiAl合金中金属键和其价键共存。TiAl合金晶界缺陷的开空间较大，晶界缺陷处的自由电子密度较低，金属键结合力较弱。在TiAl合金中加入Nb元素，Ti-45A1-8Nb合金基体和晶界的自由电子密度增大，明显减慢了锌液对钛铝基合金的溶解速度。     

正电子湮没技术研究Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金的结构自由体积

采用X射线衍射(XRD)仪、正电子湮没光谱(PAT)研究Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金的结构特性。结果表明:原始制备的Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金其正电子湮没寿命为176ps(大于正电子在纯铁中点阵空位上湮没的寿命τVFe=165ps)。在过冷液区(T=400℃)等温退火中,正电子湮没寿命随着退火时间的增加而减小。在过冷液区退火,导致Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金的结构更致密。     

用慢正电子束研究H/He中性束辐照W-ZrC合金中的缺陷演化

利用GLADIS中性粒子束辐照设备对W-ZrC(W-0.5%ZrC,质量分数)合金进行纯H中性束辐照、H+6%He(原子分数)中性束辐照。采用Doppler展宽慢正电子束分析(DB-SPBA)和SEM表征样品的空位型缺陷和表面形貌。在相同纯H中性束辐照功率与注量下,Doppler展宽结果表明,辐照表面温度为850℃时,样品中缺陷类型主要为空位与H之比较大的H-V复合体;1000℃的样品不存在缺陷损伤层,这主要是由于缺陷在高温下进行了恢复。SEM结果表明,辐照表面温度为1000℃的样品比850℃的样品表面光滑,表面损伤得到恢复。在相同H+6%He中性束辐照功率与注量下,辐照表面温度为800℃的样品相比700℃的样品,S参数更大,表明辐照表面温度为800℃时,空位型缺陷迁移合并更为明显,空位型缺陷体积更大,样品中的缺陷损伤层更宽,损伤更为严重。     

Positron annihilation lifetime (PAL) studies of the variations of microstructure during isochronal annealing of Cu-Zn (60/40) alloy

The microstructure variations during isochronal annealing of the as-received and quenched Cu-Zn (60/40) alloy were studied in the temperature range from room temperature range (RT)-1173 K. The experimental information was basically obtained by means of positron annihilation lifetime spectroscopy and Vickers microhardness. The microstructure was studied by optical and scanning electron microscopy observations. The Arrhenius plot of the data produced by the analysis of the positron annihilation spectra according to the simple trapping model is valid only at certain temperatures. Two regions were selected. The first region was at lower temperatures and its activation energy was 0.55±0.02 eV, which may be attributed to the energy of vacancy formation. The second region (at higher temperatures) was characterized by an activation energy (1.23±0.03 eV) that suggested it was related to the activation energy of recrystallization in the bulk material. The analysis of positron lifetime indicated clear evidence of the existence of three-dimensional defects in addition to one-dimensional defects, thus it needs a modification to the simple trapping model to consider the inhomogeneous trapping.     

铁基含TiC陶瓷粉电弧喷涂粉芯丝材的研究

采用电弧喷涂含TiC陶瓷粉末的粉芯丝材，在低碳钢基体上制备了铁基复合涂层。用MLS-225型湿砂橡胶轮磨损试验机测试了涂层的抗磨粒磨损性能。利用光学显微镜、SEM、XRD分析技术对涂层的显微组织结构、磨损表面和相组成进了研究。结果表明：采用电弧喷涂工艺可制备含TiC陶瓷硬质相的复合涂层，在铁基体上弥散分布着一定量的TiC硬质颗粒，使整个涂层得到强化，涂层显微硬度平均值约为1137HV0.1，涂层的抗磨粒磨损性能较好，相对Q235钢提高T6倍。涂层磨损机制主要为犁沟切削和脆性断裂。     

Positron annihilation spectroscopy in the evaluation of microstructure of cast copper and copper-aluminum alloys during isochronal annealing

Isochronal annealing was carried out for cast Cu, Cu-5wt.% Al, Cu-10wt.% Al, and Cu-20Wt.% Al alloys in the range of 423–1173 K. The annealing behavior was followed by positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS). Microhardness (H _v) has been measured and used for comparison. The microstructure variations were observed by optical and scanning electron microscopy. Three stages were distinguished for all samples in the behavior of average lifetime (τ _av) and H _v. In the first stage (room temperature to 573 K), τ _av and H _v reach extremely high values for Cu-20wt.% Al compared with other alloys. The analysis of the first stage indicates anneal softening for cast Cu and Cu-5wt.% Al and anneal hardening for Cu-10wt.% Al and Cu-20wt.% Al. The second stage (573–873 K) is characterized by a maximum of τ _av at 673 K followed by a decrease up to the end of the stage for cast Cu, Cu-5wt.% Al (the highest maximum), and Cu-10wt.% Al; a slight change is observed for Cu-20wt.% Al. The change in H _v is notable only for Cu-10wt.% Al and Cu-20wt.% Al, and indicates that τ _av is sensitive to the change that occurred in the bulk material, while H_v shows the general behavior of the surface of the material. The third stage (873–1173 K) is characterized by near saturation for both τ _av and H _v, indicating complete recrystallization for cast Cu, Cu-5wt.% Al, and Cu-10wt.% Al and complete softening for Cu-20wt.% Al. Recrystallization is shifted to higher temperatures by increasing the amount of Al in Cu. The analysis of positron lifetime presents evidence of the existence of three-dimensional (3D) defects in addition to one-dimensional defects, so a modification to the simple trapping model is needed when considering inhomogeneous trapping.     

W-Ni/TiC复合材料的制备与组织

采用化学活化预处理对Ti C粉体进行镀前预处理,预处理后通过化学镀制备Ni-W包覆Ti C复合粉体,再将2%Ni-W包覆Ti C复合粉体与W粉混合,采用不同压力压制后烧结获得了W-Ni/Ti C复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)观察和分析了Ti C陶瓷粉体预处理前后形貌、包覆后复合粉体的形貌和成分、以及不同压力压制W-Ni/Ti C烧结体形貌和成分,探讨了Ni-W包覆Ti C复合粉体和W-Ni/Ti C复合材料形成过程,压制压力对烧结体的影响规律。结果表明,化学镀方法能够制备Ni-W包覆Ti C复合粉体,粉体包覆均匀性良好,所获得的W-Ni/Ti C复合材料与相同工艺下烧结的纯钨相比具有较好的致密性,且随着压制压力的增大,致密性更高。     

TiC弥散强化2A50铝基复合材料性能的研究

采用原位合成法制备了TiC颗粒弥散强化2A50铝基复合材料.研究了TiC对材料力学件能及耐磨损性能的影响.结果表明,加入TiC颗粒后.合金铸态组织细化,室温抗拉强度和屈服强度得到一定程度提高;高温下.合金的拉伸性能随TiC加入量增加而变化的规律与室温相似.合金中TiC颗粒的引人大大提高了合金的耐磨性能.在油润滑条件下,TiC/2A50材料的耐磨损性能远远优于其母合金以及其他典型的金属耐磨材料.     

简化预处理辅助化学镀制备Cu包覆TiC复合粉末

研究了一种简化预处理辅助化学镀工艺制备Cu包覆TiC复合粉末.利用场发射扫描电子显微镜和能谱仪分析了原始TiC粉末,预处理之后的TiC粉末,Cu包覆TiC复合粉末的表面形貌和成分,同时也阐述了Cu镀层的生长机理.结果表明,经过简化预处理之后的TiC出现了很多表面缺陷,Cu能够均匀的包覆在TiC颗粒表面.其生长机理如下:经过预处理之后的TiC出现很多表面缺陷,成为化学镀过程中的活性点;化学镀过程中,Cu在TiC表面的各个缺陷处形核长大;Cu与Cu之间相互接触相互作用形成密集的网状结构最终形成致密的Cu镀层.     

纳米晶合金Fe73.0 Cu1.0 Nb1.5 Mo2.0 Si13.5 B9.0中缺陷的正电子湮没寿命谱研究

用正电子湮没寿命谱仪测量和分析了Fe73.0Cu1.0Nb1．5Mo2．0Si13．5B9．0纳米晶合金，该合金纳米晶化后有两类组织结构：一类是非晶结构，另一类是纳米晶结构；从缺陷形式上讲也有两种，一种是类空位．另一种是含有十来个单空位的空位团。类空位缺陷位于非晶区，空位团位于纳米晶区和晶粒的界面。     

STUDIES OF Nb–TiAl ALLOY BY POSITRON ANNIHILATION TECHNIQUES

利用正电子湮没寿命谱(PALS)和符合Doppler展宽(CDB)技术研究了Ti51Al49合金中Nb的掺杂效应.结果表明:低含量掺杂时,Nb原子主要偏聚在合金晶界处,提高了晶界位置的自由电子密度,有利于改善合金的室温韧性;而较高含量的Nb掺杂时,由于形成了新的晶体结构,合金基体及晶界处的自由电子密度减少,导致合金的脆性增加.     

Effect of Process Conditions on the Synthesis of TiB2/TiC Nanocomposite Powders by Mechanical Alloying

采用机械合金化的方法利用工业纯Ti粉和B4C粉末合成了TiB2/TiC 纳米复合粉末。结果表明,球磨过程中保护气氛的纯度对合金化过程有着非常重要的影响。在纯氩气保护的情况下球磨5 h,Ti和B4C粉末发生了固相反应,形成了复合TiB2/TiC相,随着球磨时间增加,合成的TiC相的晶粒尺寸减小至10 nm,而TiB2晶粒尺寸略大;如果球磨过程中混入空气,合金化产物中将会出现大量的TiN和TiO     

Age-Hardening Behavior in the Spray Formed Ni-based Superalloy

主要研究了喷射成形镍基高温合金的微观组织特征和时效硬化行为。合金经1140 ℃,8 h固溶处理,然后在780 ℃,2~12 h时效处理。分别测试了合金显微硬度、析出相大小及形态、电导率和正电子湮没寿命与时效时间的关系。结果表明,在时效8 h时,显微硬度达到最大值,此时γ'' 长大到临界尺寸56 nm。然而,时效时间超过8 h,合金显微硬度降低,这是由于γ'' 长大超过了其临界尺寸。随着时效时间延长至6 h,电导率快速增加到其最大值32%IACS,但是正电子湮没寿命则降低到最小值149 ps,在时效时间为10 h时,正电子湮没寿命达到最大值297 ps。这是由在时效过程中γ'' 尺寸的变化以及缺陷浓度的变化引起的     

反应铸造TiC/Fe复合材料过程中高温化学反应的热力学研究

提出了一种不同于现有的反应铸造工艺的一种新工艺，一方面通过试验制备得到TiC/Fe复合材料，另一方面结合制备过程温度的测试结果，通过对合金液中原位合成TiC高温化学反应的热力学计算与分析，从理论上验证了本工艺方法的可行性，同时，也为控制过程提供理论指导。     

TiC陶瓷先驱体制备和裂解研究

以钛酸四丁酯和二乙烯基苯(DVB)为原料,制备了TiC先驱体,并采用红外(IR)、热重-差热(TGA-DSC)、X射线衍射(XRD)等方法对先驱体和裂解产物进行了表征.结果表明:在283～296℃温度段,由于有机物分解出小分子导致TGA-DSC曲线上大的失重;在445～461 ℃之间,先驱体分解生成TiO_2.更高温度下,TiO_2与DVB裂解生成的碳发生碳热还原反应,生成TiC,且随着裂解温度的提高,TiC的结晶度也随之提高.XRD分析表明随着DVB用量的增加,同一温度下制备的产物结晶度提高.1200 ℃裂解的陶瓷产率均在30%左右.     

Application of positron annihilation spectroscopy to study the recovery of commercial pure Al and Al-0.96 wt.% Si alloys

Isochronal annealing of quenched commercial pure Al (99.95%) and Al-0.96 wt.% Si was investigated between room temperature (RT) and 550 °C. The annealing of defects was studied using positron lifetime and Doppler broadening (DB) techniques. The retardation of annealing defects in the two alloys is interpreted in terms of precipitation of impurities and Si atoms, as well as defect properties (size and concentration) in the framework of the two state trapping model.