中国贵金属合金相图研究现状概述

中国贵金属合金相图的研究工作自1980年以来发展迅速。主要工作集中在银合金相图和铂族金属合金相图的研究;预测并合成一些新的金属间化合物:对合金化元素在银中固溶度的亚稳扩展作了系列研究。近年来对贵金属—稀土合金相图研究特别受到重视。已研究的银合金相图包括:Ag-Cu-Me(Me=Al,Cu,In,P,Zr),Ag-Zr,Ag-Al-Sn和Ag-Sb-Sn系。在Ag-Cu-Zr三元系中发现了一个高硬度的三元中间相,成分为Cu_(66.6)Ag_(16.7)Zr_(16.7)。已研究的铂族金属合金相图包括Pd-RE(RE=Ce,Nd,Pr,RE≤50 at％),Pd-Gd-Me(M=Ag、Pt),Ru-Te及Os~-Ru-Te系。合成了一些新金属间化合物并测定它们的晶格常数,它们是:NdIr_3,GdIr_3,DyIr_3,SmPd_5,EuPd_5,PrPd_5,LaPd_5,RuTe_2,M-OsTe_2,GdPtIn_2及RuS·RuS_2·10H_2O。对Pt_(83.34)Cu_(16.66)研究确定,这种合金发生有序Spinodal分解。研究了微量Y在Pt中的固溶度。研究了三类合金化元素在银中固溶度的亚稳扩展,这些元素是:①简单金属,包括Al、Bi、Cd、Ga、Go、In、Pb、Sb、Sn、Zn;②稀土金属,包括Y,La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Er;③过渡金属,包括Fe、Co、Ni、Cr、Mn、Zr。讨论影响亚稳扩展的因素和相图类型的关系及规律。并出版了《贵金属合金相图》(中英文),和行将出版《贵金属合金相图第一补编》(中英文)。     

金属间化合物CePd5，PrPd5和NdPd5的晶体结构

稀土金属对富Pd合金的氢化性能、磁学性能和催化性能有显著的影响，对Pd-RE台金系中最富Pd的化合物的研究是有意义的。本工作通过恰当的熔炼和热处理工艺制备出单相的金属间化合物CePd5，PrPd5和NdPd5，并应用X射线衍射分析确定了它们的晶体结构和晶格参数。研究发现：在Pd-Ce二元系中，最富Pd的化合物是具有CaCu5型六方结构的CePd5；而在Pd-Pr和Pd-Nd二元系中最富Pd的化合物分别是具有SmPt5型正交结构的PrPd5和NdPd5。报道了经指标化的这3种金属间化合物的X射线衍射数据，确定CePd5的晶格参数a=0．5372nm，c=0．4178nm；PrPd5和NdPd5的晶格参数分别是a=0．5278nm，b=0．9239nm，c=2．575nm和a=0．5265nm，b=0．9219nm，c=2．570nm。并对Pd-RE合金系和Pt-RE合金系中最富Pd化合物的化学计量和晶体结构进行了对比。     

PHASE DIAGRAM OF Nd-Pd(Nd≤50at.-％) BINARY SYSTEM

采用X射线衍射,示差热分析和金相等方法研究了Nd-Pd系相图中含0—50at-％Nd的区域。发现在该区域内存在6个金属间化合物:NdPd_5,NdPd_3,NdPd_2,Nd_2Pd_3,Nd_1Pd_5和NdPd。其中,NdPd_3,Nd_4Pd_5和NdPd是固液共熔化合物。还测出NdPd_5为SmPt_5型结构,NdPd_?为AuCu_3型结构,低于708±4℃的NdPd为CrB型结构。在该区域内共有3个共晶反应和3个包晶反应。     

Nd-Pd(Nd≤50at.-％)二元相图SCIEI

采用X射线衍射,示差热分析和金相等方法研究了Nd-Pd系相图中含0—50at-％Nd的区域。发现在该区域内存在6个金属间化合物:NdPd_5,NdPd_3,NdPd_2,Nd_2Pd_3,Nd_1Pd_5和NdPd。其中,NdPd_3,Nd_4Pd_5和NdPd是固液共熔化合物。还测出NdPd_5为SmPt_5型结构,NdPd_?为AuCu_3型结构,低于708±4℃的NdPd为CrB型结构。在该区域内共有3个共晶反应和3个包晶反应。     

Al对低中子吸收截面Ti-Zr-Nb高熵合金的微观结构和腐蚀行为的影响

针对Al对低中子吸收截面Ti-Zr-Nb系高熵合金的微观结构和腐蚀行为进行了研究。比较了不含Al和含15at%Al的Ti-Zr-Nb合金的相图、微观结构、氧化行为和腐蚀行为。相图计算结果表明,在熔点下Ti-Zr-Nb三元合金为bcc相,添加的Al会倾向于在合金中形成不同的金属间化合物,而缩小相图中bcc单相区的温度区。XRD和TEM结果表明,熔炼获得的Ti-Zr-Nb三元合金为简单的bcc结构,而Al会导致晶体结构转变为有序的B2结构。通过热重分析和高压釜试验对Ti-Zr-Nb系高熵合金的腐蚀行为进行了研究。结果表明,在腐蚀过程中,Ti-Zr-Nb三元合金的氧化膜容易发生剥落,而添加Al会提高氧化层的稳定性,但不会改变腐蚀氧化层的主要氧化物种类。通过计算反应速率常数和激活能对氧化动力学进行了研究,发现添加Al的Ti-Zr-Nb系合金的高温氧化性能与Zr合金接近。     

Nb-Ni-Ti系低Ni侧1000℃相平衡研究

利用SEM、EPMA、XRD、DSC对Nb-Ni-Ti系低Ni侧1000℃的液相相关相平衡进行了研究。结果表明,1000℃时,在Nb-Ni-Ti系低Ni侧存在着一个可与(Nb,bTi)连续固溶体和TiNi化合物相平衡的液相区;该液相区源自Ti-Ni二元系,延伸至Nb含量3.7%(原子分数)。而二元化合物TiNi在1000℃时则可以溶解约8.0%Nb。1000℃时,Nb-Ni-Ti系低Ni侧等温截面相图中存在2个三相区Liquid+(Nb,bTi)+TiNi和(Nb,bTi)+TiNi+XB,XB是成分为34.0Nb-44.9Ni-21.1Ti的六方结构化合物;这2个三相区之间则是宽阔的(Nb,bTi)+TiNi两相区。在该两相区内,连续固溶体(Nb,bTi)中的Ni含量变化不大、约为3%,Ti含量的变化范围为6.6%~39.9%。而3.7%Nb的溶入未能使二元化合物Ti_2Ni相的稳定存在温度提高到1000℃。     

铸钛叶轮气孔,缩孔缺陷的消除

应用多元扩散偶－电子探针微区成分分析技术，研究了Ｔｉ－Ｎｉ－Ｎｂ三元系相图８００℃下的相平衡关系，确定了该三元系相图８００℃等温截面的１２个单相区，２２个两相区和９个三相区。首次给出了Ｔｉ－Ｎｉ－Ｎｂ三元系相图的８００℃等温截面，此外，还确定了４种三元化合物的存在，其中ＸＢ为作者首次发现，其化学计量式为Ｔｉ３Ｎｉ９Ｎｂ８。     

Nb—Ti—Si三元系1473K等温截面的测定

运用扩散偶技术结合电子探针微区成分分析方法对Nb-Ti-Si三元扩散偶进行相分析，测得Nb-Ti-Si三元系1473K下所生成的7个扩散层，分别是TiSi2,TiSi,Ti5Si3,Nb5Si2和M3Si，此扩散偶中未发现三元化合物，并根据扩散偶中的相区分布和相图中相区分布的关系，得出Nb-Ti-Si三元系1473K下的等温截面。     

热力学优化Bi-Ni二元系

基于文献报导的实验数据,采用相图计算（CALPHAD）方法,热力学优化了Bi-Ni二元系相图。该二元系的液相、fcc_A1（Ni）相和rhombohedral_A7（Bi）相用替换溶液模型来描述,其过剩吉布斯自由能用Redlich-Kister多项式来表达。考虑到晶体结构（NiAs型）以及与多组元体系热力学数据库的兼容性,中间化合物BiNi相采用亚点阵模型：（Bi）（Ni,Va）（Ni,Va）;Bi3Ni相处理为化学计量比化合物。最后,通过优化该二元系实测的相图和热力学数据,获得一组能够表达各相吉布斯自由能的自洽的热力学参数。根据这些热力学参数计算的相图和热力学数据与报导的实验数据吻合良好。     

锇铱铑钌二元合金相图的研究进展(1976～1985)

1.前言在文献[1]中,由Ir、Os、Rh、Ru组成的二元系相图有105个,其中Os二元系只有15个。十年来,铂、钯二元系相图的研究仍然很少。Ir、Os、Rh、Ru二元系相图新增加14个,其研究有所发展的17个,由国际相图协会组织评价的有14个。这些体系的具体分属和文献[1]的比较见表1。     

V-5Cr-5Ti合金电弧熔炼制备技术

采用"二次真空自耗电弧熔炼+锻造+温轧+退火处理"的工艺制备了V-5Cr-5Ti合金材料,并采用化学分析、光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸测试方法表征了合金的质量.结果表明,经二次电弧熔炼后,合金中O含量可控制在500～600/μg/g范围内,但铸锭晶粒粗大.经1 150℃锻造开坯、450℃温轧及1 000℃/1 h退火处理后,合金为细小等轴晶组织,晶粒小于100/μm,其屈服强度为356 MPa,抗拉强度为449 MPa,伸长率约为31.5%,断面收缩率为71.5%.     

V-5Cr-5Ti合金变形抗力的数学模型

用热压缩实验研究了不同变形温度、变形程度和应变速率对V-5Cr-5Ti合金的变形抗力的影响。通过对实验数据分析,采用非线性回归方法建立了V-5Cr-5Ti合金的变形抗力模型。再经理论计算与实测值的比较,证明模型具有较好的线性拟合性。     

GS-20MnMoNi5-5上刀架的热处理

一重集团公司为某厂生产的轧机上刀架,材质为GS-20MnMoNi5-5,对强度,尤其对冲击韧性要求很高.由于其结构比较复杂,调质容易变形,通过采取特殊措施进行正火+回火处理,满足了性能要求,同时防止了工件变形.     

WorkNC Auto5——全新模具5轴加工编程技术

5轴加工的一个主要特征就是在切削过程中使用短刀具,从而显著降低刀具的受力弯曲,提高加工表面质量,防止返工并大量减少了电极的运用.5轴编程中人们往往十分关注对干涉和碰撞的检测及回避,但是对CAM系统而言,仅有这些是远远不够的,系统必须充分考虑到机床的运动学与几何学的限制条件,这对CAM系统是一个强有力的挑战.     

盾构刀具用5Cr5MoSiV1钢淬火组织

研究了盾构刀具用5Cr5MoSiV1钢淬火时,不同的加热温度、保温时间和冷却方式对其显微组织的影响.结果表明,该钢在1000～1150℃加热保温30 min油冷后,其组织主要由马氏体、残留奥氏体和未溶碳化物组成.随加热温度的提高,碳化物逐渐溶入基体,组织中的针状马氏体逐渐转变成板条马氏体,且板条逐渐粗化,残留奥氏体的数量不断增加.试验钢在1050℃下保温20～ 60 min油冷后,随着保温时间的延长,针状马氏体逐步被板条马氏体所取代.推荐淬火工艺为1050℃保温30 min,油淬.     

V-5Cr-5Ti合金的热加工性能

通过Gleeble-1500热模拟试验机进行铸态V-5Cr-5Ti合金的高温压缩和拉伸试验,研究压缩过程中变形温度对合金临界变形量和临界变形抗力的影响和在拉伸过程中变形温度对合金屈服强度和断面收缩率的影响规律,并用金相显微镜分析了合金的压缩变形组织。结果表明:V-5Cr-5Ti合金的热加工变形抗力大、塑性低,欲改善其加工性能,加热温度的选择及控制尤为重要。合金的加工温度应严格控制在1150～1250℃,变形量控制在30%以内,才能得到满足要求的合金。     

LaNi5的电子结构

采用总体能量平面波赝势方法, 并结合超软赝势技术, 计算了金属La、 Ni及合金LaNi5的总体能量、能带结构、电子态密度以及Mulliken布居值. 根据计算结果, 分析了La、 Ni和LaNi5的电子结构. 结果表明: 形成合金后费米面能量位置漂移, 介于Ni和La的费米面之间, 费米面上主要是Ni 3d电子; 费米面附近导带的电子结构变化较大; 合金中La和Ni间存在电子转移, 形成了弱的La-Ni键, 且带部分离子性; 与纯金属相比, 形成合金后La的稳定性增强, 而Ni的稳定性减弱. 计算了LaNi5的理论生成热, 结果能较好地符合实验值.     

Isothermal compression behavior and constitutive modeling of Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe alloy

Hot compression behavior of Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe alloy with an equiaxed (α+β) starting microstructure was investigated by isothermal compression test and optical microscopy. Based on the true strain–stress data with temperature correction, constitutive models with a high accuracy were developed and processing maps were established. Strain inhomogeneity at different locations in the compressed sample is reduced by raising temperature, leading to a uniform distribution of α phases. For the temperature range of 800–840 °C with a strain rate of 10 s^?1, the transformed volume fraction of α phase increases and the average grain size of α phase decreases slightly with increasing the temperature, indicating co-existence of dynamic recovery and dynamic recrystallization. Flow localization and faint β grain boundaries are observed at the strain rate of 10 s^?1 in the temperature range of 860–900 °C. The processing map analysis shows that hot working of Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe alloy should be conducted with the strain rate lower than 0.01 s^?1 to extend its workability.