Phase stability among the α(A1), β(A2), and γ(D83) phases in the Cu-Al-X system

The phase equilibria among the α(A1), β(A2), and γ(D8₃) phases in the Cu-Al-X systems (X: Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Sn, and Sb) at 700 and 800 °C were investigated, and the effects of these alloying elements on the phase boundaries, homogeneous solid solution ranges, and tie-lines among the α, β, and γ phases were accurately determined by the diffusion couple method. The phase stabilities among α, β, and γ phases are discussed in terms of the partition coefficient. In addition, a modified Guillet’s method, which is used to estimate the effect of alloying elements on microstructure, is proposed by taking into account the change of equivalent coefficient with the phase fraction, and applied to predict the effect of alloying elements on the microstructure of the Cu-Al base alloy.     

Mo添加对Al19Fe20- x Co20- x Ni41Mo2 x 共晶高熵合金摩擦学性能的影响

研究了Al₁₉Fe_20-xCo_20-xNi₄₁Mo_2x（x=0,1,2,3,4,5）共晶高熵合金（EHEAs）的摩擦学性能。结果表明,添加微量Mo的EHEA可形成面心立方（fcc）+B2共晶组织,而添加相对较高含量Mo的EHEAs可形成fcc+B2+μ树枝状组织。Mo元素有利于提高L1₂相的强度和B2相的延性。然而,随着Mo含量的增加,生成的富Mo μ相降低了EHEAs的强度和塑性。Al₁₉Fe₁₈Co₁₈Ni₄₁Mo₄ EHEA具有高强度和高延展性的最佳组合。增加Mo含量可以提高EHEAs的抗氧化性。随着Mo含量的增加,EHEA在滑动过程中形成了抗氧化性增强的摩擦氧化物层,摩擦系数单调下降。本研究为Al₁₉Fe_20-xCo_20-xNi₄₁Mo_2x EHEAs的摩擦学性能研究提供了指导。     

γ/α 2 相界面对TiAl合金超音速微粒轰击影响的分子动力学模拟

为探究γ/α₂相界面对TiAl合金在轰击过程中的变形机制和轰击后力学性能的影响,通过分子动力学来模拟超音速微粒轰击双相TiAl合金的过程。结果表明：γ/α₂不同厚度比模型的冲击变形机制不同,变形主要集中在γ相和界面处。随着γ相厚度的减小,与相界面接触的位错首先被界面处的失配位错网络吸收,然后在相界面处成核,最终穿过相界面进入α₂相。冲击过程中产生的位错以Shockley位错为主,试样中形成了不完全层错四面体。冲击之后分别使用单轴拉伸模拟和纳米压痕模拟,测定了试样的强度和表面硬度。拉伸过程中相变、孪晶和层错是不同厚度比试样的主要变形机制。与其他试样相比,厚度比为1:3的双相TiAl合金在冲击后具有最高的屈服强度、硬度和弹性模量。     

MgB2线带材工艺及性能研究进展

MgB_2线带材的加工经历了近15年的研究与发展,生产出的线带材可以在制冷机、较低磁场下使用,另外生产MgB_2线带材的原材料相对低廉,应用前景十分广泛。本文从MgB_2传统线带材加工和后续工艺方法的优化出发,概述了MgB_2线带材研究的进展,详细介绍了内部镁扩散法,即用中心镁棒代替传统镁粉,使用铜镍材料为包套,钽或铌为阻隔层并与镁之间填充硼粉,热处理后得到致密的MgB_2相。论述了未来MgB_2线带材加工的研究重点。     

Cu/Y2O3掺杂MgB2的组织控制及动力学分析

观察并研究了不同Y2O3含量的Cu/Y2O3共掺杂MgB2的体系,样品通过传统的固相烧结法制备。结合扫描电镜和X射线衍射技术的分析发现,只有在5%Y2O3掺杂的样品中获得了层状组织。选择5%Y2O3含量的体系结合热分析曲线对固相反应阶段进行了动力学分析,得出最概然机理函数为Avrami-Erofeev,n=2,表达式为2[-ln(1-α)]1/2。其意义是随机形核和随后的瞬时生长。最后对动力学参数进行了计算,结果表明反应的活化能和指前因子均先趋于稳定后减小。     

纳米柱状多孔WO3- x /TiO2 薄膜的电致变色性能

采用反应磁控溅射在掠射角度α=0°和α=80°的条件下制备氧化钨（WO_3-x）薄膜,然后在其表面沉积二氧化钛（TiO₂）。利用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）对WO_3-x/TiO₂薄膜的晶体结构、表面/断面形貌以及表面化学成分进行表征。在三电极体系1 mol/L LiClO₄/PC溶液中,采用电化学工作站和紫外-可见分光光度计测试了WO_3-x/TiO₂薄膜的电致变色性能。XRD结果表明,WO_3-x/TiO₂薄膜为非晶态结构,与掠射角度无关。当掠射角度为80°时,获得了纳米柱状多孔薄膜。从 W 4f和Ti 2p的XPS谱图确认氧化钨为亚化学计量比的WO_3-x,而氧化钛为满足化学计量比的TiO₂。与致密薄膜相比,纳米柱状多孔薄膜需要较低的驱动电压且具有较快的响应速度。纳米柱状多孔薄膜的电荷容量为83.78 mC,是致密薄膜电荷容量30.83 mC的2倍以上。在±1.2 V驱动电压下,注入和脱出离子扩散速率分别为D_in=5.69×10^-10 cm²/s和D_de= 5.08×10^-10 cm²/s。与纯WO₃薄膜相比,WO_3-x/TiO₂薄膜的电致变色循环稳定性更好。纳米柱状多孔薄膜在可见光范围内具有较大的光调制幅度,因此其光密度变化（ΔOD）大于致密薄膜。     

2LiBH4+MgH2体系放氢过程中MgB2的形成机理（英文）

对2LiBH4+MgH2体系放氢过程中MgB2的形成条件及机理进行研究。结果表明:在较高的4.0×105Pa初始氢背压下放氢时,会抑制2LiBH4+MgH2体系中LiBH4的自行分解,进而使其与MgH2分解放氢后生成的Mg发生反应生成MgB2,同时在450°C、9.6h内释放出9.16%(质量分数)的氢气;而在较低的1.0×102Pa初始氢背压下放氢时,体系中LiBH4会先行发生自行分解,从而不能与Mg发生反应生成MgB2,在450°C、5.2h内只能放出7.91%的氢气。2LiBH4+MgH2体系放氢生成MgB2可以使放氢反应进行得更彻底,并释放出更多的氢气。2LiBH4+MgH2放氢时MgB2的形成过程是一个孕育?长大的过程,随着氢背压的增高,孕育期缩短;而随着反应温度的降低,孕育期延长。     

空气气氛下碳热还原筛分法制备Magnéli相Ti n O2 n -1

介绍了一种在空气气氛中通过碳热还原筛分法制备Magnéli相（Ti_nO_2n-1,4＜n＜10）低价钛氧化物的方法,研究了还原温度和还原时间对还原产物的物相、电阻率的影响。结果表明,提高还原温度和延长还原时间有利于将TiO₂还原为Magnéli相Ti_nO_2n-1。将Magnéli相Ti_nO_2n-1 (n=4,5) 粉末在1350 ℃下干燥20 min,通过扫描电子显微镜观察,其粒径为0.5~8 μm。在还原温度为1350 ℃时,还原产物的电阻率随还原时间的延长而显著降低。在1350 ℃下还原50 min的产物的电阻率最小,为79.3 Ω?cm,其物相组成几乎全部为Ti₃O₅。     

La0.4Sr0.6Co0.7Fe0.2Nb0.1O3- δ -Gd0.2Ce0.8O2- δ 应用于可逆固体氧化物电池对称电极

为制备一种高催化性的对称型固体氧化物电池电极,采用一步法合成了La_0.4Sr_0.6Co_0.7Fe_0.2Nb_0.1O_3-δ-Gd_0.2Ce_0.8O_2-δ（LSCFN-GDC）。以LSCFN-GDC为电池阳极和阴极,La_0.8Sr_0.2Ga_0.83Mg_0.17O_3-δ（LSGM）为电解质,采用流延和丝网印刷工艺制备了结构为LSCFN-GDC||LSGM||LSCFN-GDC的电解质支撑型固体氧化物电池。分别采用固体氧化物燃料电池（SOFC）及固体氧化物电解池（SOEC）2种模式对对称电池性能进行了测试。在850 ℃测试温度下,分别采用湿H₂（3% H₂O）、H₂（0.01% H₂S）、CH₄和C₃H₈为燃料气,电池最大功率密度分别为1.036、0.996、0.479和0.952 W/cm²,电解H₂（50% H₂O）时,1.3 V电解电压下电池电流密度为0.943 A/cm²。LSCFN-GDC具有良好的耐积碳、抗硫和氧化还原稳定性能,能够在湿H₂（0.01% H₂S）、CH₄、H₂（3% H₂O）及H₂（50% H₂O）环境中稳定运行700 h。实验结果表明,一步合成法是一种简便而优化的电极制备方法,LSCFN-GDC||LSGM||LSCFN-GDC固体氧化物电池（SOC）具有广阔的应用前景。     

基于基团贡献法估算(富锂)锂离子电池正极材料Li1+ xM 1- x O2 的热力学性质

富锂Li_1+xM_1-xO₂材料的研究主要集中在其结构和电化学性能上,而很少关注其热力学性能。开发具有高能量密度和容量的新型富锂材料取决于这种材料的结构、热力学性质和电化学性质之间的固有关系。对富锂材料Li_1+xM_1-xO₂的热力学性质了解不足,使得新型Li_1+xM_1-xO₂材料的开发和利用受到限制。鉴于Li_1+xM_1-xO₂材料缺乏热力学数据,根据基团贡献方法的原理对LiAlO₂进行拆分。基于热力学原理,提出了用于估计LiAlO₂的ΔG^θ_f,298、ΔH^θ_f,298和C_p的数学模型。采用基团贡献法估算了56种固体无机化合物的ΔG^θ_f,298和ΔH^θ_f,298以及54种固体无机化合物的C_p,298,以检验该模型的可靠性和适用性。利用基团贡献法估算了固体无机化合物的数学模型。利用基团贡献法拟合的基团参数选择的实验数据准确可靠。在结果令人满意的基础上,建立了用于估算3种类型的Li_1+xM_1-xO₂材料的ΔG^θ_f,298,ΔH^θ_f,298和C_p的数学模型,并估算了63种常见Li_1+xM_1-xO₂材料的ΔG^θ_f,298、ΔH^θ_f,298和C_p,298。     

内生型(Ti0.474Zr0.34Cu0.06Be0.126)100 - x Fe x (x=0, 2)金属玻璃基复合材料的动态力学行为

为了解内生β-Ti相的Zr/Ti基金属玻璃复合材料的动态力学性能和热力学稳定性,采用力学弛豫谱研究了(Ti_0.474Zr_0.34- Cu_0.06Be_0.126)_100-xFe_x（x=0,2）金属玻璃复合材料。通过引入Fe元素,提高了β-Ti相的稳定性。此外,还发现了一个异常的内耗峰,这是由于在亚稳的β-Ti相中析出ω-Ti所引起的。在玻璃化转变温度T_g以下,由于相变和非晶基体部分结晶的耦合效应,2种金属玻璃复合材料的储能模量均表现出异常过冲行为。所得结果为更好地理解内生亚稳β-Ti型金属玻璃复合材料的复杂动态力学弛豫行为提供了借鉴。     

基于内聚力模型的 γ-TiAl合金中 γ/γ 界面裂纹扩展的多尺度模型

通过建立多尺度模型预测γ-TiAl合金中裂纹的扩展行为。利用分子动力学（MD）建立了真孪晶（TT）γ/γ界面模型,得到了界面内聚力区域（CZM）的本构参数;采用Voronoi方法生成了多晶γ-TiAl合金介观模型,将CZM本构参数耦合到该模型中,得到了对应的不含缺陷、含钝裂纹和钝裂纹+中心空洞缺陷的临界应力断裂云图,利用几何相似性平均了多晶模型和整体裂纹拉伸关系曲线并分析了γ-TiAl合金的损伤机理;根据连续介质假说建立了宏观有限元模型（FEM）,通过对紧凑拉伸试样模拟给出了力-位移曲线并得到了材料的断裂韧性。最后,将宏观有限元模拟得到的裂纹扩展行为与实验结果进行比较,验证了该模型的有效性。结果表明：在晶粒数比例相同的情况下,缺陷对整个近γ结构的强度有着显著的敏感性,同时该多尺度方法可以有效地连接不同尺度并预测裂纹的扩展。     

双相Mg-Li合金的 α→β 相变及热加工性能研究

在温度为250-400℃、应变速率为0.1-10 s^-1条件下进行了热压缩试验,研究了双相Mg-Li合金的热加工性能、显微组织演变和相组成。建立了整合加工和α-Mg相含量的最佳热加工窗口。结果表明,所建立的Arrhenius本构模型能够准确预测软化过程中的应力流动行为。通过对合金显微组织的观察,发现动态回复(DRV)、动态再结晶(DRX)和α-Mg相变是主要的软化机制。α-Mg相以球化和α-Mg相内析出的形式转变为β-Li相,尤其是在300℃以上相变现象显著。同时,DRX行为容易在β-Li相中发生,而在α-Mg相中会被抑制。基于动态材料模型和微观结构分析,获得最佳加工窗口：温度300-350℃/0.1-1 s^-1和温度250℃/0.1 s^-1。     

Modeling and simulation of grain growth in Si3N4-II. The α–β transformation

The anisotropic Ostwald ripening model has been developed for completely faceted crystals. This model has been applied to the simulation of grain growth in β-Si₃N₄ with a highly anisotropic rod-like grain shape developed in the liquid phase. The reduction of aspect ratio after the phase transformation observed by previous studies is proved to be a consequence of the anisotropic Ostwald ripening. This model predicts a growth exponent n=3 for totally interfacial reaction controlled kinetics, and higher values when the diffusion constant approaches the interfacial reaction constants. This would explain the puzzling results reported by previous works that growth exponents n=3 or higher have been observed in the grain growth of faceted crystals. While the length distribution becomes wider with time, the reduced radius distribution approaches the shape that is known as the asymptotic distribution function derived from the LSW theory.     

不同碳/氮比的Ti(C x , N1- x )基金属陶瓷的显微组织与性能

Ti(C_x,N_1-x)基金属陶瓷是用不同碳氮比制造的。研究了碳/氮比对芯-环结构和金属陶瓷性能的影响。结果表明,由于孔太多, Ti(C_0.5,N_0.5)基金属陶瓷的性能较差。随着碳/氮比的增加,白核/灰环的形成率降低,并且微观结构的均匀性增强。因此,基于 Ti(C_0.7,N_0.3)的金属陶瓷显示出优异的力学性能,但有少量的孔隙和较低的相对密度。与Ti(C_0.7,N_0.3)基金属陶瓷相比,TiC基金属陶瓷在没有N元素的情况下具有较高的相对密度且无孔隙,但其晶粒较粗大。为了获得细晶粒和高密度的显微组织,将0.25%Cr₃C₂-0.75%VC（质量分数）引入到TiC基金属陶瓷中,获得了优异的硬度、横向断裂强度和韧性。另外,在Ti(C_0.7,N_0.3)基金属陶瓷中也添加了0.25%Cr₃C₂-0.75%VC,但其力学性能低于Ti(C_0.7,N_0.3)的金属陶瓷,这是因为细颗粒和反应颗粒与Ti(C,N)发生了急性固溶反应。研究了基于不同C/N比的Ti(C_x,N_1-x)基金属陶瓷的切削性能和摩擦性能。结果表明,具有0.25%Cr₂C₃-0.75%VC的TiC基金属陶瓷在室温下的摩擦系数最低,为0.15,在1000 r/min的高速切削过程中,使用寿命最长。     

TiC掺杂12芯MgB2线材微观结构以及超导电性

采用PIT工艺,以分步法粉末为装管前驱粉,选用中心铜铌复合棒增强的导体结构制备了TiC掺杂MgB2多芯线材,研究了不同热处理温度对于粉末相组成、线材的微观结构以及超导电性的影响,结果表明分步法粉末能够有效提高C原子的取代水平,同时芯丝中MgB2晶粒尺寸达到亚微米级,MgB2晶粒连结性较好,制备多芯线材在4.2K,5T时,其Jc仍高达3×104A/cm2。     

Ni48Co1Mn37In14- x Al x 磁性记忆合金马氏体相变、力学性能和耐腐蚀性能

采用电弧熔炼的材料制备方法,研究了微量的主族元素Al掺杂对Ni₄₈Co₁Mn₃₇In_14-xAl_x (0≤x≤2)磁性形状记忆合金显微组织、晶体结构、马氏体相变、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：用Al替代部分In,合金的晶粒尺寸明显减小,掺杂2at%的Al元素,平均晶粒尺寸缩小到10 μm左右,大约为未掺杂样品的三十五分之一;当Al掺杂量在0.25at%~2at%时,金属Al完全固溶到基体中,而且Al在合金中的固溶度随掺杂量的增加有所提升,当Al掺杂量为2at%时,Al在基体中的固溶度接近2at%;随着Al对In的取代,室温下合金由L2₁立方奥氏体与单斜6M马氏体的两相结构转变为单一的6M调制马氏体相结构,晶胞体积逐渐减小,马氏体相变温度呈现上升趋势;合金抗压强度不断增大,Ni₄₈Co₁Mn₃₇In₁₂Al₂的抗压缩断裂强度与Ni₄₈Co₁Mn₃₇In₁₄相比提高了160%,压缩应变也由5.46%增加到6.36%;适量的Al替代In后,合金在人工海水中的耐腐蚀性能总体呈现不断增强的趋势,Ni₄₈Co₁Mn₃₇In₁₂Al₂合金的耐腐蚀性能明显高于Ni₄₈Co₁Mn₃₇In₁₄合金,且其耐腐蚀性接近于304不锈钢。     

MgB2/Mo多层膜的制备与超导性质的研究

本文采用磁控溅射技术(MS)和混合物理化学气相沉积法(HPCVD)在单晶Al₂O₃基底上制备MgB₂/Mo多层膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和标准四线法对样品的表面形貌、晶体结构和超导特性进行了测量研究。实验结果表明随着后续MgB₂沉积温度的增加各膜层结晶程度进一步提高,晶粒尺寸不断增大,各自保持着良好的物质稳定性。在730℃温度下生长的MgB₂薄膜的超导转变温度T_con和零电阻温度T_c0分别为39.73K~39.53K,剩余电阻率~0.77μΩcm,表明样品处于干净极限。     

冷却介质对商业纯钛 β→α 相转变组织及织构的影响

利用OM、ECC、EBSD、TEM等表征技术和显微硬度实验研究了经β固溶处理的商业纯钛板材在β→α相变过程中不同冷却介质对其组织演变、变体选择、织构遗传及力学性能的影响。结果表明：随着冷却速率的降低,相变组织依次呈细针状α′马氏体（水冷和液氮冷）、Widmanst?tten组织（空冷）及粗大晶粒（炉冷）,且冷却速率越快,则转变组织越细,进而其硬度值越高。在β→α冷却过程中,只有炉冷条件下由于出现了部分不满足Burgers关系的取向,导致其并不严格遵循Burgers取向关系。与原始组织相比,水冷和液氮冷条件下由于出现新的织构成分（<0001>//TD、<110>//ND）,导致其织构分布更分散;炉冷条件下由于发生了强烈变体选择而出现织构遗传现象,导致更强的相变织构。因此可以通过提高冷却速率来抑制变体选择,进而弱化相变织构。