Ir_3Y_5金属间化合物相结构稳定性的第一性原理研究

采用密度泛函理论的平面波方法,对Ir3Y5金属间化合物的相结构稳定性从晶体结构、生成焓、晶胞能、电子结构和弹性模量等方面进行了理论分析研究。结果发现,Ir3Y5处于低温下的α相和高温下的β相其生成焓均为负值,说明其体系是稳定的。从晶胞能和电子结构的计算证实了Ir3Y5合金的α相比β相要稳定。而弹性模量的计算显示这两种Ir3Y5合金相结构具有良好的延展性。     

压力浸渗法制备Si_3N_(4p)/2024Al复合材料的时效和热膨胀行为(英文)

采用压力浸渗法制备Si3N4p/2024Al复合材料,并研究其时效和热膨胀行为。2024铝合金和Si3N4p/2024Al复合材料的峰时效时间及硬度均随着时效温度的升高而降低。激活能计算结果表明,在Si3N4p/2024Al复合材料中s′相析出比在2024铝合金中容易。Si3N4的加入,未改变析出相的析出顺序,但是加速了析出。在低于100℃时,Si3N4p/2024Al复合材料的热膨胀系数接近Kerner模型(即Schapery模型的上限)和Schapery模型的下限的平均值。由于低的内应力、弥散分布的Al2MgCu析出相对位错的强钉扎作用以及高密度缠绕的位错,时效处理后的Si3N4p/2024Al复合材料具有最好的尺寸稳定性。由于具有良好的力学性能和钢匹配的热膨胀数系以及优异的尺寸稳定性,Si3N4p/2024Al复合材料在惯性导航领域具有广阔的应用前景。     

Zr_(57)Cu_(15.4)Ni_(12.6)Al_(10)Nb_5非晶合金的高温压缩性能研究

通过高温压缩试验,研究了Zr_(57)Cu_(15. 4)Ni_(12. 6)Al_(10)Nb_5非晶合金在温度为411～461℃,应变速率为0. 0005～0. 1 s-1条件下温度和应变速率对流变应力的影响,并分析了应变速率敏感系数随温度和应变速率的变化趋势。运用示差扫描量热法(DSC)确定合金在各温度下的可加工时间,根据试验数据绘制出真实应力-应变曲线,计算得到应变速率敏感性指数,并利用X射线衍射(XRD)分析了热压后样品的组织。结果表明:合金在热压过程中的流变应力与温度负相关,与应变速率正相关,且符合"自由体积"理论。经过热压后的样品组织基本保持了非晶态。当温度为446～456℃、应变速率为0. 001～0. 01 s-1时,应变速率敏感性指数约等于1,可作为Zr57Cu15. 4Ni12. 6Al10Nb5非晶合金在过冷液相区的最佳成形条件。     

杂质元素(S,P)含量及热处理工艺对4Cr5MoSi1V低温冲击韧度的影响

通过控制杂质元素S、P含量及热处理工艺的变化,研究了其对4Cr5Mo Si1V(H13)钢冲击韧度的影响。实验结果表明:降低合金中的杂质元素S、P的含量,随温度升高,材料的低温冲击性能、常温冲击性能均大幅度提升。其中杂质元素S、P元素含量低的优质级H13模具钢性能明显高于普通级H13模具钢。     

Zr_(55)Cu_(30)Ni_5Al_(10)大块金属玻璃的等时和等温晶化(英文)

采用差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)研究Zr55Cu30Ni5Al10大块金属玻璃的非等温晶化转变动力学和在过冷液相区的等温晶化动力学行为。在非等温过程中,采用不同方法(Kissinger,Flynn-Wall-Ozawa和Augis-Bennett)得到的Zr55Cu30Ni5Al10大块金属玻璃平均激活能彼此之间吻合很好。此外,采用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)模型描述Zr55Cu30Ni5Al10大块金属玻璃的等温转变动力学。研究结果表明:Zr55Cu30Ni5Al10大块金属玻璃的Avrami指数n介于2.2和2.9之间,表明其晶化机制主要是扩散控制过程。在等温晶化的过程中,晶核长大主要是三维的长程有序扩散控制的过程,平均激活能为469kJ/mol。     

热处理对Fe61Co10Zr5W4B20块体非晶合金显微硬度与压缩强度的影响

通过铜模吸铸法获得直径为2mm的Fe61Co10Zr5W4B20块体非晶合金.采用X射线衍射（XRD）、示差扫描量热（DSC）、显微硬度及压缩试验等方法研究了非晶合金的结构、热稳定性,特别是等温热处理对其显微硬度与压缩强度的影响.结果表明,Fe61Co10Zr5W4B20非晶合金的显微硬度为1207HV0.2,压缩强度σbc为1707.6MPa.当等温热处理温度低于晶化起始温度时,硬度不随热处理时间的增长而变化;但在高于晶化峰值温度时,硬度值随时间变化先升后降.在热处理时间相同的条件下,随着处理温度的升高,合金的硬度增大,但压缩强度会逐步减小.     

Li_4Ti_5O_(12)的溶胶-凝胶合成及其电化学性能

以乳酸(LA)为配位剂,Ti(OC4H9)4和LiAc.2H2O为原料,通过溶胶-凝胶法制备具有优良电化学性能的电极材料Li4Ti5O12。采用热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电以及循环伏安(CV)等方法对合成的材料进行结构表征和电化学性能测试。结果表明:在800℃烧结18 h制备的样品颗粒分布均匀、结晶度良好、电化学性能优良。0.5 C倍率的首次放电比容量为184.32 mA.h/g,50次循环后仍然保持在155.62mA.h/g。     

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的原位水解合成与表征

以TiCl_4水溶液和LiOH·H_2O为原料,采用原位水解与后续热处理相结合的方法制备尖晶石型锂离子电池用负极材料Li_4Ti_5O_(12).结果表明:从TiCl_4水溶液原位水解合成Li_4Ti_5O_(12)经历由TiCl_4→TiO_2→Li_2TiO_3→Li_4Ti_5O_(12) 3个阶段的原位相转变过程;TiCl_4水溶液的浓度及稳定性对合成Li_4Ti_5O_(12)的结构有较大的影响;随着TiCl_4浓度的增加,合成纯Li_4Ti_5O_(12)所需的水解时间延长;以0.5 mol/L TiCl_4水溶液水解1 h、以添加1.0 mol/L LiCl的0.5 mol/L TiCl_4水溶液水解3 h、以1.0 mol/L与1.5 mol/L TiCl_4水溶液水解5 h均可获得纯Li_4Ti_5O_(12);由低浓度TiCl_4水溶液合成的Li_4Ti_5O_(12)循环性能优良.     

氧含量及过热度对铸态Zr_(52.5)Cu_(17.9)Ni_(14.6)Al_(10)Ti_5大体积玻璃合金微观组织结构及力学性能的影响

利用射流成型法制备了厚度为２ｍｍ的Ｚｒ５２．５Ｃｕ１７．９Ｎｉ１４．６Ａｌ１０Ｔｉ５金属玻璃薄板,通过控制氧含量和过热度来改变 玻璃薄板中淬态结晶相的体积分数。研究表明：低的氧含量水平和高的过热度有利于提高该合金的玻璃形成能力,形 成完全非晶的合金;完全非晶的 ２ｍｍＺｒ５２．５Ｃｕ１７．９Ｎｉ１４．６Ａｌ１０Ｔｉ５大体积金属玻璃薄板其断裂应力为 １７１０ＭＰＳ,弹性模量为 ８０ＧＰａ,弹塑性为２．２％。提高合金中的氧含量水平或者降低熔体过热度都有利于结晶相析出。基体中出现２％和６％的结晶相时,断裂应力分别降为１５８ＭＰａ和１２２０ＭＰａ．淬态结晶相的析出改变了Ｚｒ５２．５Ｃｕ１７．９Ｎｉ１４．６Ａｌ１０Ｔｉ５大体积金属玻 璃剪切流变的变形方式,使材料脆断。     

杂质对Gd_5(Si_xGe_(1-x))_4(x≈0.5)合金结构与磁熵变的影响

采用纯度分别为99.94%和99.2%的稀土金属Gd,配制了Gd5Si1.9Ge2.1和Gd5Si1.72Ge2.28两组合金,研究杂质对Gd5(SixGe1-x)4合金磁熵变的影响原因。粉末衍射结构分析表明,所研究的合金中都有Gd5Si2Ge2相,而采用低纯Gd配制的Gd5(SixGe1-x)4合金中还出现了明显的Gd5(Si,Ge)3相。磁性测量表明,杂质不改变合金中主相的居里温度,即没有改变合金中主相磁性原子的相互作用,但由于低温反铁磁性Gd5(Si,Ge)3相对室温Gd5Si2Ge2相的磁熵变没有贡献,导致Gd5(SixGe1-x)4合金在室温附近的磁熵变下降。     

YBa2Cu3O7能隙及低温电子比热容的第一性原理计算

用电子密度泛函方法(DFT)对YBa2Cu3O7晶胞39个原子模型系统计算了其能隙随温度的变化规律,并在能隙计算基础上,应用电子比热的双极化和热激发的极化子模型计算了电子比热及其系数随温度的变化关系.计算结果表明:超导能隙在超导临界温度点93 K附近有不为零的极小值;能隙曲线中的几个转折温度点依次分别与Tc,T*和T0相对应;在Tc～T*温度范围,超导态消失,但有反铁磁自旋相干引起的自旋能隙的存在;在T*～T0温度范围,有周期性条纹相产生的电子密度波引起的能隙的存在;在T=T0,电子比热系数发生了从增大到减小的转折变化.     

取向偏离度对镍基单晶高温合金DD10低周疲劳行为的影响

本文研究了特定试验条件下,镍基单晶DD10取向偏离[001]的程度对其低周疲劳行为的影响。结果表明：取向偏离度对DD10合金的低周疲劳行为影响明显。疲劳寿命随取向偏离度的增加而明显降低,在同等偏离度下,晶体取向靠近[001]-[011]的合金低周寿命优于取向靠近[001]-[11]的合金;分析发现：不同取向偏离度合金DD10低周疲劳寿命的差异源于其每循环周次的可累计塑性变形的差异。另一方面,取向偏离度对疲劳总应力幅和塑性应变幅的影响却截然相反,但对疲劳裂纹萌生和扩展方式影响不大。     

4Cr5MoV1Si钢压铸模热处理工艺研究

压铸模服役条件较为苛刻,工作时反复承受高速、高压、高温合金液的热冲击和喷刷脱模剂的冷冲击.要求有较高的冷热疲劳抗力、良好的耐磨性、耐蚀性、冲击韧度、红硬性和抗咬合性,4Cr5MoV1Si钢压铸模经钢坯锻造后的球化退火处理、机加中的消除应力退火处理、淬火处理、同火处理、深冷处理、精加工后的补充回火处理、成型零件的表面强化处理、压铸模使用过程中的消除应力处理等热处理工艺后,可以很好地满足其使用要求.延长压铸模使用寿命.     

真空热处理对4CrMoV1Si模具特种性能的影响

用透射电镜、扫描电镜、光学显微镜和体视显微镜，观察分析了挤压铝合金钐４Ｃｒ５ＭｏＶ１ Ｓｉ钢模具经不同真空热处理后的显微组织和热磨损、热疲劳的表面形貌，从而优选出合理的真空热处理工艺。用工具显微镜和块规测量了真空热处理的变形量，试验结果表明，经１０４０℃真空加热，０．１３３～８００００Ｐａ气压下真空油淬，６００℃＋５８０℃两次电炉回火的４Ｃｒ５ＭｏＶ１Ｓｉ钢模具，具有良好的综合性能，均匀致密的组织     

两种热处理对镍基单晶高温合金CMSX-4微观组织和持久性能的影响

研究了第2代镍基单晶高温合金CMSX-4的标准多级预处理+固溶热处理(多级固溶)和一种超初熔点固溶热处理工艺对其组织、元素偏析和持久性能的影响。结果表明:合金经1280℃/1 h+1290℃/2 h+1300℃/6 h,AC+1140℃/4h,AC+870℃/16 h,AC多级固溶热处理(工艺1)后,元素偏析得到较明显改善,在980℃/250 MPa和1070℃/140 MPa条件下的持久寿命分别为207.50 h和280.84 h。工艺1的固溶热处理过程中形成较多固溶微孔,铸态微孔尺寸增大,这些显微孔洞在持久实验中成为合金的裂纹源,使合金发生微孔聚集型断裂,是CMSX-4合金发生持久断裂的关键原因。合金经1320℃/3 h,AC+1140℃/4 h,AC+870℃/16 h,AC超初熔点热处理(工艺2)后,改善合金元素偏析情况不如工艺1,但采用的固溶处理制度形成的微孔数量较少,持久寿命更高,在980℃/250 MPa和1070℃/140 MPa条件下的持久寿命分别为293.08 h和310.10 h。     

热处理对一种镍基单晶高温合金微观组织和持久性能的影响

研究了不同热处理工艺对一种镍基单晶高温合金的组织和持久性能的影响。结果表明：固溶处理时间越长，合金中的γ′相尺寸越均匀，有利于合金持久性能的提高。1080℃，4h和1150℃，4h时效后空冷获得的γ′相具有尺寸适合、立方度高的特点。2种时效处理对合金中温高应力的持久性能影响不明显，在高温低应力下，经1080℃时效处理的持久寿命略长。     

固溶时效处理工艺对一种四代镍基单晶高温合金组织、性能的影响

研究了固溶时效处理对一研制的Re、Ru含量分别为4.0%(质量分数)的第四代镍基单晶高温合金DD476的组织及持久性能的影响。铸态试样存在明显的成分偏析,由于Al、Ti元素较少,枝晶间的γ/γ’共晶组织含量偏低。固溶处理过程中,共晶组织在1310℃下基本消除,但直到1340℃才完全消除枝晶干和枝晶间的差异且此时除了Re其他元素偏析有明显的改善。四代单晶的优势在于提高了合金在高温下的力学性能尤其是持久性能,固溶时效后单晶合金在950℃/300MPa下持久寿命约为二代单晶的两倍,而在1150℃/100MPa下持久寿命与二代单晶MC2相比更是提高了10倍以上。整个固溶时效处理过程中没有出现TCP相,合金中Ru元素的添加可能是抑制TCP相析出的主要原因。     

(0001)面氧化锌单晶微纳米尺度划痕特性实验研究

目的 对(0001)面ZnO单晶微纳米尺度划痕特性进行实验研究,为ZnO单晶器件性能提升及ZnO单晶精密加工工艺优化等提供必要的科学依据。方法 采用Berkovich金刚石压头棱向前和面向前2种划痕方式,在不同划痕速度下对(0001)面ZnO单晶进行了纳米划痕实验,分析了划痕速度和划痕方式对其微纳米尺度划痕特性的影响。结果 当划痕速度从2 µm/s增加到100 µm/s时,棱向前划痕方式下的深度从352.9 nm降到了326.9 nm,面向前划痕方式下的深度从352.7 nm降到了289.9 nm;棱向前划痕方式下的切向力从4.15 mN降到了3.93 mN,面向前划痕方式下的切向力从5.12 mN降到了4.45 mN;棱向前划痕方式下的摩擦因数从0.21降到了0.19,面向前划痕方式下的摩擦因数从0.25降到了0.2;棱向前划痕方式下的残余划痕深度从162.2 nm降到了138.4 nm,面向前划痕方式下的残余划痕深度从148.3 nm降到了129.9 nm;棱向前划痕方式下的残余划痕两侧塑性堆积高度从23 nm降到了17 nm,面向前划痕方式下的残余划痕两侧塑性堆积高度从18 nm降到了11 nm。结论 随划痕速度的增加,(0001)面ZnO单晶的划痕深度、切向力、摩擦因数、残余划痕深度及划痕两侧塑性堆积高度均在下降。在相同划痕速度下,棱向前划痕方式下的划痕深度、残余划痕深度及划痕两侧塑性堆积高度都比面向前划痕方式下的要大,而棱向前划痕方式下的切向力和摩擦因数都比面向前划痕方式下的要小。     

(Mn1-xFex)5Sn3合金晶体结构和居里温度

用粉末冶金法(磁场压制烧结)制备(Mn1-xFex)5Sn3(x=0.1～0.5)合金,对其晶体结构、居里温度进行研究。室温XRD分析表明,该系列合金均保持Mn5Sn3的InNi2型相结构,计算发现合金的晶格常数随着x量增大而减小。通过M-T曲线测量结果表明:居里温度TC在室温附近244～391K连续可调,且随着Fe含量的增加而提高,居里温度随成分近似呈线性变化;成分为(Mn0.70Fe0.30)5Sn3合金的居里温度为295K,在外加磁场为0～1.5T下,最大磁熵变约为0.87J·(kg·K)-1,是一种成本低廉的室温磁制冷候选材料。