TiAl化合物反常屈服行为的键本质研究

应用余氏理论计算了不同温度下有序与无序ＴｉＡｌ化合物的价电子结构,分析了温度升高而引起的晶格膨胀,长程有序度Ｐ和短程有序度ｒ下降对ＴｉＡｌ强度的影响。结果表明,ＴｉＡｌ化合物的Ｒ现象是温度直接影响价电子结构导致的强化与弱化综合作用的结果,而ｒ下降导致的“无序畴”形成将起到主要的强化作用。     

全片层TiAl基合金的屈服强度与显微组织关系

通过特定的热处理工艺,分离出全片层组织的晶粒尺度和片层厚度两个主要的显微组织参数,研究了晶粒尺度和片层间距对全片层组织合金的强化效果,研究结果表明：合金的屈服强度随着晶粒尺度和片层厚度的减小而增加,符合Hall-Petch强化关系,同时用屈服强度模型解释了晶粒尺度和片层厚度的强化效果。     

铸态TiAl-Nb合金的组织结构与蠕变性能

通过蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了铸态TiAl-Nb合金在近890~910℃温度区间的蠕变行为。结果表明,铸态TiAl-Nb合金的组织结构主要由层片状γ/α_2两相组成,不同取向γ/α_2两相层片状组织之间存在不规则锯齿状形态的晶界,该锯齿状非层片晶界由单一γ相组成。在高温蠕变期间,合金具有较好的蠕变抗力和较长的蠕变寿命;合金在蠕变期间的变形机制是大量位错以位错列的形式剪切层片状γ/α_2两相,其中,大量位错在基体中滑移,发生反应可形成位错网,可促进位错的攀移,减缓应力集中,改善合金的蠕变抗力。与α_2-Τi_3Al相比,γ-TiAl相有较弱的强度。因此,蠕变期间合金中的裂纹易于在与应力轴呈45°角、且与层状结构相平行的晶界处萌生与扩展,直至蠕变断裂是合金在蠕变期间的断裂机制;其中,与层状结构相平行的断口呈光滑表面,而与层状结构呈一定角度的断裂表面存在撕裂棱,为较高强度的α_2-Ti_3Al相阻碍裂纹扩展所致。     

Al-Li合金时效初期的价键分析

运用固体经验电子理论(EET),对Al-Li合金时效初期的若干偏聚晶胞的价电子结构进行了计算.计算结果表明:不包含空位的偏聚晶胞的键络最强键为Al-Al键,其中Al原子的共价半径较Li原子的共价半径要大;而含空位的偏聚晶胞的最强键为Al-Li键,Al原子的共价半径要比Li原子的共价半径要小;在空位存在的情况下,由于Al原子与Li原子的电负性相差明显,促使Al和Li原子结合,倾向形成Al-Li短程序结构偏聚区,这种含空位的短程序结构很可能就是δ′(Al3Li)亚稳相的前兆结构和生长胚胎;由于Al-Li-空位有序偏聚晶胞的Al-Li键络比基体键络要强许多,因此,淬火过程中合金生成的Al-Li-空位偏聚晶胞对合金过饱和固溶体起主要强化作用;后续析出的δ′(Al3Li)亚稳相键络各项异性显著,键络强度明显提高;由于Al3Li与基体共格,其大量均匀弥散析出起到提升基体整体键络强度,同样对合金产生强化作用.     

喷砂预处理对HVOF喷涂TiAl-Nb/NiCrAl涂层结合强度的影响

采用不同的喷砂压力对基体表面进行喷砂预处理,研究了基体表面状态的变化对HVOF喷涂TiAl-Nb/NiCrAl涂层结合强度的影响。结果表明：随着喷砂压力的增大,基体粗糙度及表面凹坑的深度和宽度增大,NiCrAl层与基体结合界面处孔洞等缺陷增多,同时基体表面残余砂粒的面积分数增加;涂层结合强度随基体粗糙度的增大,先增大后减小,当基体粗糙度为8.33μm时,结合强度达到最大值44.5 MPa。     

磁控溅射Cu膜屈服强度的有限元计算

采用离子辅助轰击共溅射设备，在Si基体的(111)晶面上制得了所需的铜膜。采用纳米压入实验，获得不同退火温度下Cu膜的弹性模量和硬度。再在纳米压入实验的基础上，结合有限元模型计算不同退火温度下磁控溅射得到的Cu膜屈服强度。发现Cu膜的屈服强度远高于整体Cu材料的屈服强度，并且退火温度对薄膜的屈服强度影响很大。通过XRD测量发现其主要原因是退火改变了晶粒尺寸和多晶Cu膜的晶粒取向分布，而导致Cu膜屈服强度的降低。     

屈服强度参数对10Ni5CrMoV钢焊接残余应力数值计算结果的影响

为了研究低合金高强钢在焊接过程中屈服强度参数变化对焊接数值计算结果的影响,测定了在稳态和冷却条件下10Ni5CrMoV钢在不同温度时的屈服强度和焊接接头的焊接残余应力,并采用有限元软件分别根据两种条件下所测屈服强度参数对10Ni5CrMoV钢焊接接头的焊接残余应力进行了数值计算.结果表明,冷却条件下不同温度的屈服强度测试值低于稳态条件下相应温度屈服强度测定值,根据冷却条件下测定的屈服强度曲线计算所得焊接残余应力分布与实测值具有更好的吻合度.     

TiAl合金全片层组织的热稳定性研究

研究了Al含量、冷却速率和添加硼元素对TiAl合金全片层组织在1150℃的热稳定性的影响。研究表明：Al含量在46％～48％（原子分数,下同）范围的二元TiAl合金的Al含量越高,γ偏析程度越严重,铸造片层组织的热稳定性越差;Ti-48AI合金α单相区固溶处理后炉冷的粗片层组织的稳定性远远优于空冷的细片层组织,空冷细片层组织容易在晶界处发生不连续粗化转变,并且空冷片层晶粒内的魏氏片层（LW）与基体的界面往往与晶界一同成为片层组织发生分解的起始部位;Ti-48A1合金中添加0．8％B因晶界TiB2相的存在能有效抑制细片层组织的晶界不连续粗化,但γ相从TiB2／基体界面和晶界重新形核生长可使片层组织转变为均匀的细晶近γ组织。     

大塑性变形-反应烧结TiAl合金的高温压缩屈服强度

研究了大塑性变形-反应烧结TiAl合金的高温压缩屈服强度。结果表明：高能球磨显著改善了烧结TiAl合金的压缩性能，同时其压缩性能还取决于烧结工艺。球磨1h粉末挤压坯经1250℃烧结4h后，800℃时的压缩屈服强度最高，达到620MPa，且与其实温值相当：而经1250℃烧结不同时间的未球磨粉末烧结体，800℃时压缩屈服强度最高仅为485MPa。因此，采用大塑性变形-反应烧结工艺制备高性能TiAl合金是可行的。     

TiAl-Nb基合金高温抗氧化研究进展

TiAl-Nb基合金具有优异的综合性能,在先进飞行器及武器等耐高温部件中有巨大的应用潜力,但其高温抗氧化性能无法满足实际使用需求。综述了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护方面的研究进展,包括TiAl-Nb基合金的多元合金化、表面合金化、抗氧化涂层及其抗氧化机理,通过分析不同氧化防护措施的特性,展望了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护的发展趋势。国内外研究结果显示,通过多元合金化方法改善合金组织,并在氧化过程中促进形成保护性Al_2O_3而抑制形成TiO_2,是提高TiAl-Nb基合金高温抗氧化性能的有效手段。利用表面合金化对合金表面的显微组织和成分进行改善,氧化时促进抗氧化性能优良的Al_2O_3或SiO_2保护膜形成,显著提高了TiAl-Nb基合金的抗氧化性能。但高温下合金化层与基体之间的Al、Si、Ti等元素的互扩散会加剧合金化层的退化,进行表面多元合金化,特别是添加微量活性元素,对促进保护性氧化膜的形成及抑制互扩散有良好效果。通过制备表面抗氧化涂层,在氧化时生成保护性氧化膜,阻碍O的内扩散,能够起到良好的高温抗氧化作用,但需要解决涂层/基体合金的结合力较差和反应扩散等问题,制备复合涂层或扩散阻挡层是解决上述问题的有效途径。     

高强钛合金抗拉强度的理论计算

利用高强钛合金相及相界面电子结构参数的统计值、结合制备工艺及相变,提出高强钛合金抗拉强度理论计算公式,即高强钛合金的抗拉强度应为基体b-Ti的强度与合金元素的固溶强化、界面强化（涵盖析出强化）产生的强化强度增量之和。以西北有色金属研究院设计的高强亚稳b钛合金Ti-B20的实验研究为基础,分别计算Ti-B20合金在b相区固溶处理、a+b相区固溶处理及780 ℃固溶+时效处理后的抗拉强度,计算结果与实验研究符合较好。     

全层状TiAl合金室温拉伸性能的影响因素

研究了显微组织和应变速率对全层状Ti-47Al-2Cr(at%)合金室温拉伸性能的影响，结果表明，全层状TiAl基合金的室温拉伸强度和室温延伸率随晶团尺寸和层片间距的减小而提高；其室温拉伸强度随应变速率的加快而提高；而应变速率对其室温延伸率的影响与显微组织相关，低延性全层状TiAl基合金的室温延伸率对应变速率不敏感，而高延性全层状TiAl基合金的室温延伸率对应变速率敏感，并随应变速率的加快而提高。     

合金元素对锆合金相变温度影响的价电子结构参数分析

基于固体与分子经验电子理论（余氏电子理论）,采用自洽键距差法计算了表征合金相性质的价电子结构参数,并利用该参数讨论了合金元素（Al、Sn、Ti、Hf、V、Mo、Nb、Cu、Fe、Cr、Ni、Pd、Re等）对锆合金相变温度的影响。结果表明：合金元素对锆合金相变温度的影响可以用α和β相的结合能之和（）与结合能之差（）来表征。溶入锆基体后结合能之和较小的Cr、Al、Sn、Fe、Cu、Ni、Ti等元素会抑制α→β相转变,提升相变温度;而溶入锆基体后结合能之和较大的Hf、V、Mo、Pd、Nb、Re等元素会促进α→β相转变,降低相变温度。在锆合金相变过程中,具有正结合能之差的元素（Al）将促进β→α相转变,提升相变温度;具有负结合能之差的元素（Cr、Sn、Fe、Cu、Ni、Ti、Hf、V、Mo、Pd、Nb、Re等）将抑制β→α相转变,降低相变温度。α相稳定元素（Al）和β相稳定元素（Mo、Nb、Re、V、Pd）可用和来解释,但是β相稳定元素（Cr、Fe、Cu、Ni、Ti）主要通过来解释;此外,α相稳定元素（Sn、Hf）可以用较小的来描述。     

高强度、高电导率双相Cu-Ag合金

运用加工和热处理方法使Ｃｕ－Ｎｂ合金和Ｃｕ－Ａｇ合金具有均匀细微的双相纤维组织,其电导率高达８０％ＩＡＣＳ（ρ＝２．１５μΩ．ｃｍ）强度高达１ＧＰａ以上,文中介绍了ＭＭＳｃ双相Ｃｕ合金的组织特征及变形程度,热处理制度对Ｃｕ－Ｎｂ合金和Ｃｕ－Ａｇ合金的纤维组织,电导率,强度的影响。     

经验电子理论中与温度相关的价电子结构计算模型

通过合金平均线膨胀系数,建立起与温度相关的合金价电子结构计算模型,对该模型的理论基础进行了分析,研究了Cu和钢中γ-Fe-C含碳奥氏体晶胞价电子结构与温度的相关性。结果表明,温度可以显著影响合金价电子结构,温度升高时,其晶格常数增加,原子向较低杂阶迁移,各键的共价电子对数na及价电子结构中的相结构因子（nA、∑nc和FC^D）均出现了不同程度的下降。     

注射模型腔强度计算

大型塑料模具型腔侧壁强度是模具设计中的一项重要工作。通过对蓄电池槽模具型腔受力分析,根据模具型腔的强度,危险截面校核,变形量验证等进行了计算,对型腔设计中不足之处,提出了型腔凹模锁模块结构设计,能防止型腔的变形,并进行了验证,保证了模具型腔设计的安全、可靠、经济。