Pt-Ir-M(Y, Zr, Mo)系相结构形成热力学的计算研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,计算了Pt-Ir-M(M=Mo, Y, Zr)合金中可能存在的各种合金相,讨论其合金相的稳定性。结果表明,在同等添加量下,Mo元素的相结构最为稳定。Pt-Ir-Mo系合金中,反应最容易发生的且生成的合金相也最为稳定的是IrMo3,Pt-Ir-Y系和Pt-Ir-Zr系合金中,则分别是Ir2Y和Ir3Zr合金相最为稳定。     

选择性激光烧结钼基复合粉末（TZM）制造金属零件

通过采用热熔胶包覆钼合金(TZM)粉末制备了选择性激光烧结用粉末材料,并利用间接SLS方法制备了钼合金粉末毛坯,经过脱脂、高温烧结和渗铜处理制造了致密的渗铜TZM合金材料,对零件毛坯的成型、后处理工艺及合金的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明:高温烧结中Mo、Zr、Ti、C能够通过固相扩散形成Mo2C、Mo2Zr间隙相,同时还可形成固溶体(Mo,Ti),熔渗铜后的室温组织由基体Mo、Cu、间隙相Mo2C、Mo2Zr和固溶体(Mo.Ti)构成;合金材料的拉伸强度超过480 MPa,延伸率为0.52%.     

Pd - Ru -Zr,Mo,Y)多元系稀贵金属合金相的研究进展

在铂族金属中,Ru对Pd的强化效果最显著,在Pd - Ru系中分别加入Zr、Mo、Y三种元素,在不改变二元系各种优越性能的前提下,可进一步提高其力学和电学性能.分别介绍了Pd - Ru -Zr、Pd - Ru - Mo、Pd - Ru -Y多元系稀贵金属合金相的性能及应用、国内外Pd - Ru -M(Zr,Mo,Y)多...     

(Pd,Mo)掺杂对钒基固溶体结构和氢渗透性能的影响

元素掺杂是改善金属钒的氢溶解度高、易氢脆的有效手段。本文研究了(Pd,Mo)掺杂对钒基固溶体结构和氢渗透性能的影响。结果表明：电弧熔炼制备的V_100-xPd_x和V_100-xPd_x/2Mo_x/2 (x=3.125,6.25)合金均为具有V-BCC相结构的钒基固溶体,与金属钒相比,(Pd,Mo)掺杂的固溶体有明显的晶格膨胀现象,双掺V_93.75Pd_3.125Mo_3.125固溶体具有最大的晶格膨胀率(0.251%)。掺杂降低了金属钒的氢溶解度,增大了氢化物形成焓,有利于改善金属钒的抗氢脆性能。双掺V_100-xPd_x/2Mo_x/2(x=6.25)合金表现出良好的氢渗透综合性能。V_93.75Pd_3.125Mo_3.125合金具有较高的氢扩散系数(6.37×10^-10 cm<...     

难熔（Mo1-x,Nbx）5Si3合金的制备与组织性能

为改善Mo5Si3的本征脆性,采用电弧熔炼/高温退火技术制备了(MO1-x,Nbx)5Si3)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)合金,并结合X射线衍射(XRE))、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计等分析设备,对合金试样进行了分析测试.结果表明,Mo有助于高温相β-Nb5Si3的稳定;合金更倾向形成(Mo,Nb)5Si3及β-(Nb,Mo)5Si3固溶体,能谱分析表明有少量Mo3Nb2Si3三元相生成;Nb在Mo3Si3中的固溶度远大于在MoSi2中的固溶度;随Nb含量的增加,合金硬度呈现先增高后降低的抛物线规律,最高硬度(HV)达1 616.7,试样退火后的硬度高于退火前的硬度;压痕断裂韧度较低,合金韧性没有明显改善.     

稀土系贮氢合金的生成焓计算

利用Miedema理论和几何模型计算了二元合金系La M ,Ni M和三元合金系LaNi5-xMx(M =Co ,Mn ,Al,Cr ,Fe,Cu)的生成焓。对二元合金系 ,计算结果与已有实验结果在xM ≥ 70 % (摩尔分数 )范围符合得较好 ;三元合金系计算结果表明 ,当分别添加合金组元Mn ,Co ,Cr,Fe和Cu时 ,LaNi5-xMx 的生成焓不同程度地增大 ,其中Cr ,Fe和Mn的影响较大 ,而添加Al时生成焓明显减小。讨论了生成焓对合金高温氢化时发生歧化反应的影响 ,合金的生成焓越大 ,越有利于歧化反应。     

Al基五元高熵合金的热力学研究

高熵合金具有高硬度、高强度、良好的耐磨性以及耐腐蚀性等优异性能。高熵合金一般由5种或5种以上金属元素组成,不同金属元素可以提高合金内部混乱程度,形成具有简单晶格结构的固溶体相。Miedema理论和几何扩展模型可以计算多组元合金固溶状态的混合焓,而混合焓对高熵合金的固溶相的形成有重要影响。本文利用扩展Miedema理论计算Alx(CuMgSi-T)1-x (T=Ag, As, Au, B, Ba, Be, Bi, C, Ca, Cd, Co, Cr, Cs, Fe, Ga, Ge, Hf, Hg,In, Ir, K, La, Li, Mn, Mo, N, Na, Nb, Ni, Os, P, Pb, Pd, Pt, Rb, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Sn, Sr, Ta, Tc, Ti, Tl, V, W, Y, Zn, Zr)五元合金体系固溶状态的混合焓,用已有高熵合金混合焓和原子尺寸判据来预测了Alx(CuMgSi-T)1-x五元高熵合金的成分范围。计算结果表明,Alx(CuMgSi-T)1-x(T=Ag, As, Au, Cd, Co, Cr, Fe, Ga, Ge, Hf, Hg, In, Ir, Li, Mn, Mo, Nb,Ni, Os, Pd, Pt, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Sn, Ta, Tc, Ti, V, W, Zn, Zr)五元体系合金混合焓和原子尺寸方均差δ参数满足相关判据,易于形成五元高熵合金。采用混合焓和δ参数判据可以预测高熵合金的成分,为高熵合金设计提供较为精确的热力学数据。     

高熵非晶合金形成规律的参数研究

高熵合金主要有三种物相,固溶体、金属间化合物和非晶相,之前的研究表明可通过混合焓和拓扑参数来预测具体成份可形成哪种物相,但这些研究所采用的高熵合金成份差异较大,非晶的数量较少,而且也没有考虑到合金的制备过程对成相的影响,更为重要的是这些研究中均采用单质元素的原子半径来计算合金的拓扑结构,而这可能并不合适。本文制备了92个Ti Zr Hf M、Ti Zr Hf MM、Ti Zr Hf MMM (M=Fe,Cr,V,Nb,Al,Ag,Cu,Ni)高熵合金薄带,其中约一半合金形成非晶,构成了一个具有足够数量的且成份变化很窄的高熵合金数据库,以此来验证之前报道的参数能否有效区分晶相(包括固溶体和化合物)和非晶相,结果表明现有的四种拓扑参数均完全无效,这说明采用单质元素的原子半径来计算合金的拓扑结构并不合适。为此提出了一种考虑局域电子环境变化的合金组元原子半径的修正值,采用此修正值计算的拓扑参数在区分晶态和非晶态合金时有效性明显提高。另外,本文还发现合金组元在单质时的晶体结构对合金是否形成非晶具有很大的影响,主要原因是密排六方与面心立方金属元素间的混合焓偏负,而与体心立方元素的混合焓偏正,这一规律不单在本文所用的金属元素中存在,而且在所有金属元素中均存在。本文的结果不仅为高熵合金的参数研究提供了全新的角度,并且还揭示了冶金学、晶体学和原子物理三个领域中几个重要物理量间的潜藏联系。     

纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结过程中的组织结构演变

用分段真空烧结、背散射扫描电镜、透射电镜和能谱分析等手段研究纳米Ti(CN)基金属陶瓷在烧结过程中的组织结构演变。结果表明:纳米Ti(CN)粉末金属陶瓷在1 200℃以后开始发生剧烈的固相反应,纳米Ti(CN)粉末与M反应形成富M(M=Mo,W,Ta)的(Ti,M)(CN)固溶体为核,贫M的(Ti,M)(CN)固溶体为环的“亮芯黑环结构”,在1 350℃即可获得致密的合金。而微米金属陶瓷中Ti(CN)粉末颗粒很少参与固溶反应而成为核,富钨和富Mo的固溶体为环,形成“黑芯亮环结构”,烧结温度在1 400℃以上才能获得致密合金。     

Nb对Cu-Zr-Al-Y块体非晶组织结构和力学性能的影响

利用铜模喷铸工艺制备了准2mm棒状(Cu45Zr45Al6Y4)100-xNbx(x=0,1 at%,2 at%,3 at%)合金试样。通过对试样进行XRD、DSC、单轴压缩、SEM及EDS分析,探究了Nb的添加对Cu45Zr45Al6Y4-合金非晶形成能力、组织结构以及力学性能的影响。结果表明:Nb降低该合金系的非晶形成能力(GFA),促进晶相析出;1at%Nb添加有利于在(Cu45Zr45Al6Y4)100-xNbx块体非晶基体内获取高体积分数的B2-Cu Zr强韧相,从而明显提高了合金的室温塑性。     

First-Principles Study on the Stabilities of the Intermetallic Compounds in Mg-Nd Alloys

Using the first-principle pseudopotential plane wave (PPW) method based on the density functional theory, structural optimization was conducted on various intermetallic compounds of the binary Mg-Nd alloy. With their ground-state energies obtained, the structural stabilities of these intermetallic compounds were studied in terms of formation heat and binding energy of the alloy. The results show that the absolute values of the binding energies of various intermetallic compounds increase with the increase of Nd content, among which the absolute value of the binding energy of MgNd is the greatest while that of Mg12Nd is the smallest. It is indicated that among all the intermetallic compounds formed in Mg-Nd, the structure of MgNd is the most stable while that of Mg12Nd is the most unstable. This result is consistent with the experiment data. The Mg12Nd phase does not exist in the phase diagram of Mg-Nd alloy. In addition, the densities of electronic state of these structures were calculated and an explanation was given in terms of the electronic structure.     

W, Co, Ni对时效合金强度和韧性的影响

研究了Ｗ,Ｃｏ,Ｎｉ对时效合金强度和韧性的影响。结果表明：高Ｃｏ的ＦｅＷＣｏ合金有强的时效硬化能力,但其韧性较低。以Ｎｉ取代部分Ｃｏ之后,合金的韧性得到大的提高。ＦｅＷＣｏ合金的Ｃｏ量约２３％,Ｗ,Ｍｏ总量超过１８％时,硬度增加甚少,韧性损害较大,而ＦｅＷＣｏＮｉ的Ｃｏ当量达２３％,Ｗ,Ｍｏ总量达２４％时获得最佳的强度和韧性的配合。萃取化合物的Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析表明,时效合金的主要金属间化合物是Ｆｅ３Ｗ２型,还有Ｆｅ７Ｗ６和Ｆｅ２Ｗ型化合物。淬火态、退火态萃取物的化学分析表明,时效合金中,Ｗ,Ｍｏ主要存在于化合物中,而Ｃｏ,Ｎｉ主要存在于固溶体中。时效硬化主要通过Ｗ,Ｍｏ金属间化合物的析出引起。而Ｃｏ,Ｎｉ主要通过影响析出相的数量、析出物形态及分布状态来影响时效硬化。     

Oxidation behavior of Mn and Mo alloyed Fe-16Ni-(5-8)Cr-3.2Si-1.0Al

Oxidation tests were conducted on a master alloy, Fe-16Ni-(5–8)Cr-3Si-lA1, to which (0–4) wt/o pct Mn and/or Mo were added. Tests were conducted at temperatures ranging from 1073–1273 K for times up to 1000 hr. Additions of Mn resulted in formation of a dual oxide structure and decreased oxidation protection. Addition of Mo significantly improved oxidation protection by formation of an intermetallic Fe(Mo)Si precipitate that eventually formed a protective SiO₂ oxide sublayer. Increasing the Cr concentration in an alloy containing both Mn and Mo resulted in a slight increase in weight gain. To first order, the apparent oxidation activation energy for all the alloys was nearly constant, 121 kJ/mol, suggesting that the same mechanism controlled the oxidation for all compositions. The oxidation protection was related to the alloy components and concentration.     

ZL102铝合金在3% NaCl溶液中的微区电化学特性

采用扫描电化学显微镜技术(SECM)深入研究了ZL102铝合金在3%NaCl(质量分数)溶液中的腐蚀行为,用光学显微镜和扫描电镜观察其腐蚀形貌,用能谱仪对夹杂物和腐蚀产物进行分析。结果表明:在3%NaCl溶液中,金属间化合物与ZL102铝合金基体形成微电池,金属间化合物的电位高于基体的,使基体优先腐蚀溶解;腐蚀过程中铝合金表面活性不稳定,是因为尺寸较小的金属间化合物因周围基体溶解容易脱落,并在其他区域沉淀,只有尺寸较大的金属间化合物周围基体产生持续腐蚀溶解,最终形成点蚀。     

Cr、Mo和W对FeAl金属间化合物电子结构和力学性能影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了B2型FeAl金属间化合物的Fe8Al8和Fe8XAl7(X=Cr,Mo和W)超晶胞系统总能量、结合能、晶格常数、弹性常数、态密度和差分电荷密度,研究了合金元素对B2型FeAl金属间化合物晶体结构、电子结构和力学性能的影响。根据系统驰豫和几何优化确定了合金系统的稳定晶体结构;计算结果表明:随着加入元素原子半径的增大,合金的晶格常数相应增大,Fe8WAl7的晶格常数最大,Fe8CrAl7的晶格常数最小。Cr、Mo和W的加入均提升了FeAl的体模量、剪切模量和弹性模量以及改善了FeAl的脆性,其中Mo的加入对FeAl的脆性改善作用最大。根据电子结构和Cauchy压力参数计算结果的分析,FeAl金属间化合物为脆性相,主要原因是其电子结构中Fe的s、p、d态与Al的s、p态存在电子轨道杂化,呈明显的共价键特征。合金元素改善FeAl脆性的微观机理为:合金元素原子以d轨道电子为主参与了FeAl金属间化合物的电子杂化,增强了FeAl合金的结合能力;合金元素原子的加入使电荷转移量增加,增强了原子间离子键成分的作用,提高了FeAl合金的稳定性。     

Structural Transformations Occurring upon Explosive Welding of Alloy Steel and High-Strength Titanium

Features of the structure of a layered material welded by explosion of high-strength titanium alloy and tool roller steel with an intermediate layer of the structural low-carbon steel have been studied. The structural transformations occurring in materials upon their dynamic interaction have been analyzed. Particular attention is paid to the structure of vortex zones formed at the interfaces of billets of various steels, as well as structural steel and titanium-based alloy. The structural analysis methods made it possible to fix stable and metastable joints appearing upon the explosive welding of various metals. To reveal features of structural transformations caused by prolonged heating, billets of titanium alloy and structural steel were also joined by diffusion welding. It has been shown that, in the course of the diffusion welding process, a continuous layer of stable brittle intermetallic compounds is formed along the entire interface of the welded materials. In the explosively welded materials, the intermetallic phases are distributed locally and, thus, they have a weaker embrittlement effect.     

Ti/Al合金化对U-5.5Mo合金组织与力学性能的影响

采用感应熔炼法在U-5.5Mo合金中引入Ti/Al元素,通过淬火与时效热处理来调控材料的组织与性能,获得不同热处理状态下的U-Mo-Ti/Al合金。分析析出相的组成、分布与性能的关系,探讨Ti/Al合金元素对U-5.5Mo合金力学性能的调控机制。发现在U-5.5Mo合金中加入微量Ti元素对U-Mo合金有明显固溶强化效果,使合金强度大幅提升;低温时效热处理可大幅提升U-Mo-Ti三元合金的力学性能;添加微量Al元素,促使U-Mo-Ti-Al四元合金中形成高温稳定的富钛与富铝的多元复合金属间化合物,其在基体与晶界上呈大量不规则连续分布,对合金具有显著沉淀强化效果,使U-Mo-Ti-Al四元合金的强度大幅提升,而塑性几乎降为零。     

金属间化合物NiAl-Cr(Mo,Hf)合金的研究

简要介绍了金属间化合物NiAl-Cr(Mo,Hf)合金（JJ－3）的最新研究进展。重点报道了其物理性能、微观组织、高温拉伸性能、蠕变性能和持久性能及高温氧化性能。结果表明：JJ－3合金具有密度低、熔点高、导热率大、组织稳定。1000－1150℃力学性能优异和抗氧化性能良好等优点，适于制造高推比先进航空发动机的涡轮导向叶片。     

316L表面制备Ni-Al系金属间化合物层的耐铅铋腐蚀性能

利用激光熔覆技术在316L不锈钢表面熔覆一层Ni60合金粉末,采用热喷涂技术在Ni60合金涂层表面制备纯Al涂层,再通过620 ℃×5 h高温扩散试验,使Ni60合金涂层和纯Al涂层中间生成Ni-Al金属间化合物。最后把制备有Ni60合金和Ni-Al金属间化合物涂层试样置于液态铅铋合金中进行400 ℃×500 h腐蚀试验。采用SEM,XRD对金属间化合物涂层腐蚀前后的表面、截面的形貌、物相组成及元素分布进行测试,分析Ni60合金涂层和金属间化合物涂层在400 ℃液态铅铋合金中的腐蚀情况。试验结果表明,经过高温扩散试验,试样表面生成了一层由Ni3Al,NiAl等组成的Ni-Al系金属间化合物;经过400 ℃液态铅铋合金腐蚀试验,Ni60合金涂层表面腐蚀较为严重,表面大量金属元素被氧化、溶解,在试样表面形成了不连续金属氧化物和腐蚀坑;Ni-Al金属间化合物涂层被氧化成为稳定的金属氧化物涂层,可以有效阻止Pb,Bi,O等元素渗透进入基体,提高316L的耐液态铅铋腐蚀性能。创新点： 利用激光熔覆、热喷涂、高温扩散相结合的方法制备了金属间化合物,并研究了金属间化合物涂层在液态铅铋合金中的腐蚀情况。