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.     

Ag对Al-Cu-Mg合金固溶体价电子结构及时效惯序的影响

基于EET理论(empirical electron theory of solids and molecules),计算了Al-Cu-Mg-Ag合金α-Al,α-Al-Mg,α-Al-Ag,α-Al-Cu固溶体和时效初期α-Al-Mg-Ag,α-Al-Mg-Cu固溶体的价电子结构,用最强共价键的共价电子数n1和结构单...     

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…     

(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     

Fe-C共晶合金的液态结构和粘度

用θ-θ液态金属X射线衍射仪研究了Fe-4,30C共晶合金的液态结构。结果表明,温度在1200～1400℃范围内时,液态Fe-4.30C共晶合金原子间的最近邻距离为0.259～0.260nm。径向分布函数的高斯分解曲线表明,液态Fe-4,30C共晶合金在1200℃具有类似面心立方结构的特征。采用回转振荡粘度仪测试的结果表明,随着温度的降低,该合金的粘度有规律地增加;而且在1150℃（熔点附近）,粘度变化异常,这种异常与碳聚集成石墨原子团有关。     

Fe-Ni-Si基奥氏体时效合金的马氏体相变和形状记忆效应

It is well known that the morphologies of the α martensite formed from the γ phase in ferrous alloys are classified into five types of lath, butterfly, (225)A type plate,lenticular and thin-plate. Among those α martensites, onlythe thinplate martensite, which is characterized by containing a high density of transformation twins, has a potential of exhibiting a perfect shape memory (SM) effect.Recently the present authors found in Fe-Ni-Si alloys that the thin-plate martensite is formed by the introduction of fine and coherent γ-(Ni,Fe)3Si particles with a L12 ordered structure in the austenite matrix due to ausaging. In the present study, the SM properties of the ausaged Fe-Ni-Si alloys with the thin-plate martensite are investigated by a conventional bending-test. The effects of the addition of Co to the Fe-Ni-Si alloys on the martensitic transformation and the SM properties are also investigated. It is shown that while the ausaged Fe-Ni-Si ternary alloys exhibit an imperfect SM effect due to reverse transformation from stress-induced thin-plate martensite to austenite, the SM properties are improved by the addition of Co. An almost perfect SM effect is confirmed in the Fe-Ni-Si-Co alloys by heating to 1 100 ℃ after deformation at -196 ℃.     

添加钨对γ-TiAl价电子结构和性能的影响

采用固体与分子经验电子理论(EET)计算了TiAl基合金中W原子在不同占位比时价电子结构,并分析了W的溶入量在0～5.4%之间变化对相结构因子σN,F,ρvl,ρcv,nA以及合金性能的影响变化规律。结果表明:W含量在0～5.4%之内变化时,各原子的杂阶变化比较小,W原子仅升高了1～3个杂阶。随着W溶入量的增加,合金相的稳定性增强,强度、硬度和耐磨性提高,塑性则下降,而且这些性能的变化具有良好的连续性并能通过相结构因子来表征。这些关系对于制备梯度材料具有重要的意义。各相结构因子之间有着密切的关系,在实际合金设计时需综合考虑,从而提出改善γ-TiAl合金性能的有效途径。     

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。     

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。     

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.