高氮高速钢的性能和合金马氏体价电子结构关系的研究

本文运用余瑞璜的“固体与分子经验电子理论”建立了Fe-C系、Fe-N系合金马氏体晶胞的价电子结构,研究了高氮高速钢中合金元素C、N、w、Mo、Cr、V对强度、韧性、红硬性和抗回火稳定性等各项性能的作用机制。研究结果表明:在高氮高速钢中形成了较Fe-C系合金马氏体具有更强键合力的和对C、N原子扩散具有更高阻力的Fe-N系合金马氏体偏聚结构单元,增加了具有较强键合力偏聚结构单元的权重,同时N原子促进了合金元素W、Mo、Cr、V原子间的交互作用,并使合金马氏体中的共价电子对空间分布更为均衡,进而使高氮高速钢的各项性能均优于传统高速钢。     

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。     

NiTi合金的价电子结构分析及结合能计算

应用固体与分子经验电子理论对ＮｉＴｉ合金的价电子结构进行了分析，并计算了该合金的理论晶格常数和理论结合能，计算结果与实验结果完全一致，为研究ＮｉＴｉ合金的宏观性能提供了理论参考。     

Mn含量对Fe-Mn合金组织及力学性能的影响

利用扫描电镜、透射电镜、背散射电镜及拉伸和冲击试验研究了锰对含锰量为3%~12%的Fe-Mn合金组织和力学性能的影响。结果表明,当锰含量介于3%~9%时,随着锰含量的上升,高温相变产物(多边形铁素体和准多边形铁素体)受到抑制,合金的屈服强度和抗拉强度逐渐增加而均匀延伸率和总延伸率逐渐下降;当锰含量增加至12%时,合金中残留的少量亚稳ε马氏体和奥氏体在形变初期发生相变,产生的相变塑性使合金呈现出屈服强度下降的假象,但合金的抗拉强度、均匀延伸率和总延伸率均上升。由于晶界锰原子浓度的增加会减弱界面的结合力,故合金的冲击韧性随锰含量的增加而显著下降。为使Fe-Mn合金获得较好的综合力学性能,应控制锰含量小于7%或在基体中引入适量的亚稳相。     

Al-Zn合金GP区的价电子结构分析

运用固体经验电子理论(EET)计算了Al-Zn合金GP区的价电子结构。计算结果表明，由于GP区晶胞的最强键上的共价电子数远比纯Al晶胞的最强键共价电子数多，M原子与Zn原子形成较强的共价键，因此，在Al-Zn合金中即使以较快的速度淬火，也容易在淬火过程中形成GP区。由于GP区的共价键络较强，使得合金硬度在GP区一开始形成时就稳步地提升，合金的硬度到中间相形成时达到最大值.     

Cr17铸造合金的显微组织结构

观察到Cr17铸造合金晶轴间普遍分布着大尺寸块状M7C3，分析研究了其中含有的大量面缺陷；观察到该合金在800℃加热时小尺寸粒状M23C6沉淀，分析研究了马氏体基体主要是位错马氏体。讨论了该合金材料制成的导位装置具有良好耐磨性能和使用寿命的主要原因；分布在晶轴间的块状M7C8使合金表面具有由这种共晶组织所构成的连续网状耐磨骨架以及塑性较好的位错马氏体基体与之良好配合。     

Cu-Cr合金GP区价电子结构分析

应用“固体与分子经验电子理论”（EET），采用“硬球模型”．对Cu-Cr合金GP区的价电子结构进行计算。结果表明：合金中Cu原子与Cr原子结合成共价键，形成Cr原子偏聚的区域——GP区，而GP区的最强键和次强健均比。一固溶体晶胞最强键要强，可提高合金整体共价键络的强度，从而使合金的强度明显提高。     

Al-Fe-Si合金基体及强化相Al12(Fe,X)3Si价电子结构分析

基于EET理论,计算了Al-Fe-Si合金基体与强化相Al12Fe3Si,Al12(Fe,X)3Si的价电子结构,探讨了价电子结构与合金强化、合金相稳定性的关系及合金元素X对强化相稳定性的影响.结果表明:与基体α-Al相比,强化相Al12Fe3Si,Al12(Fe,X)3Si的n(A)值分别增强了248%,208%～231%,位错运动阻力分别增大2.48倍和2.08～2.31倍,从合金相价电子结构参数n(A)看,溶质原子固溶强化作用弱于析出相的强化作用;合金元素V,Cr,W,Mo,Mn的加入改变了Al12FeSi的价电子结构,使其原子状态组数σ(N)增加了2个数量级,使合金相的稳定性增强,进而延缓了粗化速度;V,Cr,W,Mo,Mn对Al12Fe3Si相稳定性影响的强弱顺序为Cr(Mn)→W(Mo)→V.     

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。     

锰钢奥氏体组织与性能的价电子结构分析

锰钢奥氏体的价电子结构和原子组态计算表明,在含Ｃ、Ｍｎ晶胞中,Ｃ－Ｍｎ键的共用电子对数最多,异类原子间的结合力大于同类原子间的结合力：一个晶胞含一个锰原子的几率最大。通过价电子结构的主要数据,从微观结构方面揭示了锰钢奥氏体的成分偏聚、组织稳定性、塑韧性和加工硬化及其变化的本质。     

TiC1-xNx固溶体的价电子结构及其性能研究

根据固体与分子经验电子理论,对ＴｉＣ１－ｘＮｘ固溶体的价电子结构进行分析,结果表明：固溶体中最强键上的共价电子数ｎＡ随ｘ增加而减少,硬度随ｘ的增加而降低的实质是ｎＡ的减少。并从电子结构层次上证实在ＴｉＮ中以Ｃ原子取代部分Ｎ原子可以提高其稳定性。     

高Co—Ni二次硬化马氏体钢中合金元素对相变的影响

利用“固体与分子经验电子理论”（ＥＥＴ）分析了高Ｃｏ－Ｎｉ二次硬化马氏体钢中几种主要合金元素在不同状态下的价电子结构，认为Ｃｏ、Ｎｉ在奥氏体中与Ｃ相互作用较强，它们能降低Ｃ的扩散能力，推迟马氏体相变。在马氏体回火过程中，Ｃｏ 和Ｎｉ溶入渗碳体形成的合金渗碳体，在较高的温度下分解，使固溶于基体中的Ｍｏ 与位错充分结合。在渗碳体分解后，Ｍｏ 与Ｃ形成富Ｃ、Ｍｏ的溶质簇，或以Ｍ２Ｃ的形式析出，在基体内弥散分布，形成二次硬化。     

Analysis of Valence Electron Structure of RE in Solid Solution in Medium and Low Carbon Steel

According to EET theory, the valence electron structures of RE in the solid solution of austenite, pearlite and martensite were calculated. The influence of RE in solid solution on phase transformation of pearlite and recrystallization of martensite was explained by the valence electron structure data of phases. Calculating results indicate that C element is favorite to enhance the number of RE in the solid solution. RE in the solute solution shortens the incubation period of proeutectoid ferrite, increases its quantity and carbon content, decreases the quantity of pearlite and thickness of its lamellas and lamellar spacing, then the strength and hardness of pearlite are improved and granular pearlite can be obtained. RE dissolved in martensite intensifies martensite, enhances tempering stability of martensite, increases its recrystallization temperature and prolongs the holding time needed during tempering.     

(C+N)复合强化的Fe-Cr-Mn(W,V)钢高温性能的研究

研究了用于核反应推低放射性结构材料Ｆｅ－Ｃｒ－Ｍｎ（Ｗ,Ｖ）奥氏体钢。通过（Ｃ＋Ｎ）复合强化有效地提高Ｆｅ－１２％Ｃｒ０１５％Ｍｎ（Ｗ,Ｖ）钢高温强度和蠕变断裂寿命,并改善高温塑性。在温度６７３Ｋ以下,合金比ＳＵＳ３１６钢和ＪＰＣＡＳ钢强度和塑性优良。合金强度和塑性与形变的相互关系是和合金形变组织变化;密切相关。对６７３Ｋ以上塑性降低的原因进行断口和显微组织分析,控制晶界碳化物粗化是进一步提高高温     

Effect of Primary Factor on Cavitation Resistance of Some Austenitic Metals

Thecavitationerosionisasolidsurfacedamageattributedtomechanicaleffectsofmicro jet′sshock ingloadingresultedfrom gaseousand orvaporouscavityimplosion .Cavitationdamageisaseriousprobleminhydraulicmachines ,resultinginlossesofefficiencyandreductionofpower .Soapplicationofmorecavitationerosionresistantmaterialsisveryim portantto preventorreducecavitationdamage .Manymetalsandalloyshavebeenresearchedundercavitationerosionconditions[1-12 ] .Thecrystalstruc ture ,martensitictransformation ,workharden…