Ti_3Al基合金(0001)_(α_2)//(110)_β界面价电子结构分析

基于固体与分子经验电子理论,以改进的TFD理论提出的电子密度连续的量子力学条件为判据,计算了Ti3Al基合金中(0001)α//(110)β2界面的价电子结构。对比分析了单相Ti3Al基合金2-Ti3Al2-(Ti)Al(0001)//(0001)ααxMy界面与多相Ti3Al基合金(0001)α2-Ti3Al//(110)β-Ti0.5xAl0.5M0.5y,(0001)α2-(TixMy)Al//(110)β-Ti0.5xAl0.5M0.5y界面电子结构。从电子结构层次上初步解释了延性β相改善合金薄弱的相界面电子结构与键结合,增加界面稳定性与连续性,提高合金强韧性的微观本质。     

Ti3Al基合金(0001)α2∥(110)β界面价电子结构分析

基于固体与分子经验电子理论,以改进的TFD理论提出的电子密度连续的量子力学条件为判据,计算了Ti3Al基合金中(0001)a∥(110)β界面的价电子结构.对比分析了单相Ti3Al基合金(0001)a2-Ti3Al∥(0001)a2-(TiMy)Al界面与多相Ti3Al基合金(0001)a2-Ti3Al∥(110)β-Ti0.5xAl0.5M0.5y,(0001)a2-(TixMy)Al∥(110)β-Ti0.5xAl0.5M0.5y界面电子结构.从电子结构层次上初步解释了延性β相改善合金薄弱的相界面电子结构与键结合,增加界面稳定性与连续性,提高合金强韧性的微观本质.     

延性β相稳定性与合金元素合金化行为的研究

基于余氏固体与分子经验电子理论，利用平均原子晶胞模型计算了Ti3Al基合金中延性β相的价电子结构，给出了其价电子结构信息——相结构因子nA，σN，F。用相结构因子nA，σN，F分析讨论了β相价电子结构与稳定性的关系及合金元素的合金化行为。认为β相及含不同合金元素的β相的精细价电子结构是金属间化合物α2-Ti3Al合金化与Ti3Al基合金选择Nb，V，Mo3种合金元素作为常用合金化元素的微观本质原因。     

高Nb-TiAl合金/Ni-Cr-W高温合金扩散连接界面相演化（英文）

在1000℃-50 MPa-60 min条件下对高Nb-Ti Al和Ni-Cr-W高温合金进行了扩散连接,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对扩散连接界面处显微组织及相组成进行了分析。研究结果表明,未添加中间层时,高Nb-Ti Al合金/Ni-Cr-W高温合金扩散连接接头处的相组成为γ-Ti Al、Ni2Al Ti、Ni3Ti、(Ni Cr)ss相、γ相。而高Nb-Ti Al合金/Ti/Cu/Ni-Cr-W高温合金扩散连接接头处的相组成为Ti3Al、Tiss、Ti2Ni、rich Cu-Ni Al Ti、α2-Wss、Ni2Al Ti、(Ni Cr)ss相、γ相。此外,由于Cr和W的扩散速度较慢,Cr和W原子主要偏聚在靠近Ni-Cr-W高温合金的区域。Ti/Cu箔的加入有利于界面处元素的扩散和反应,可以有效避免微裂纹的产生。     

XD反应合成Al3Ti,α-Al2O3和TiB2/Al复合材料的界面结构

借助于SEM和TEM研究了Al—TiO2-B2O3系热扩散反应法合成铝基复合材料的界面结构。结果表明：在B2O3与TiO2摩尔比小于1时，增强相由棒状的Al3Ti及颗粒状的TiB2和α-Al2O3组成。Al3Ti与基体的界面干净、相容性好，在基体中分布均匀；TiB2与铝基体界面干净，并存在以下位向关系：[231^-]Al∥[0001]TiB2，（204^-）Al∥（2420^--）TiB2，可成为基体结晶时的核心，细化基体晶粒；口一Al2O3与铝基体的润湿性差，被推挤到基体颗粒的界面呈偏聚状态，并存有孪晶现象，其孪晶面为（111），孪生方向为[112^-]。     

合金化和热处理对难熔金属硅化物基合金组织和性能影响的研究现状

综述了合金化和热处理对硅化物基合金组织和性能的影响。在铌硅化物基合金中添加Mo，W或Al后，电弧熔炼态组织中的硅化物相为βNb5Si3；添加Cr或者V后，硅化物相为αNb5Si3：加入Ti后，硅化物相是Nb3Si。添加Ti，Hf和B可提高铌硅化物基合金的室温断裂韧性，添加W或Mo后合金的高温强度显著提高，而添加Cr，Al和Ti明显改善其高温抗氧化性能。在MoSi2中加入W，Nb和Ge等合金化元素后分别形成（Mo，W）Si2，（Mo，Nb）Si2或Mo（Si，Ge）2等硅化物，但在钼硅化物基合金中添加B后生成α—Mo，Mo3Si和T2相（MoSiB2），并且T2相所占的体积百分比与B的含量成正比。α-Mo相的含量对合金的断裂韧性和抗氧化性有重要影响。Nb或Mo的硅化物基合金的热处理温度都比较高，经过再结晶退火后合金中的组成相及其所占的体积百分比均发生变化，并且组织粗化，但分布更加均匀，从而对力学性能有显著的影响。     

合金γ-TiAl价电子结构的计算及其力学性能

利用固体与分子经验电子理论计算了合金γ-TiAl及γ-TiAl、α—Ti、β-Ti、α2-TiAl的价电子结构；利用价电子结构给出的信息-相结构因子αN、F、ρL/V、ρC/V和键络的空间分布nα，讨论了γ-TiAl、合金γ-TiAl的价电子结构及其与力学性能的关系，分析了合金元素的合金化行为，提出了改善γ合金力学性能的有效途径。     

TiAl合金与镍基高温合金的扩散连接

采用钛为中间层,对TiAl合金与镍基高温合金（GH99）进了扩散连接.研究了扩散连接接头的界面结构和连接温度对界面结构及连接性能的影响,并对连接界面反应层的形成机制进行探讨.结果表明,GH99/Ti/TiAl的界面结构为：GH99/（Ni,Cr）ss/富Ti-（Ni,Cr）ss/TiNi/Ti2Ni/α-Ti＋Ti2Ni/Ti（Al）ss/TiAl＋Ti3Al/TiAl;随着连接温度的升高,各反应层厚度增加,接头的抗剪强度先增加后减小;在连接温度1 173 K,连接时间30 min,连接压力20 MPa时,抗剪强度最高为260.7 MPa.     

Ti6Al4V合金等温压缩时的扩散相变（英文）

利用Compu ThermPandat?软件及其自带的Ti数据库完成对双相Ti合金的热力学计算。对Ti6Al4V(5级)合金进行等温压缩,合金的初始组织为由层片状的(α+β)和β相组成的层片团结构。采用X射线衍射分析、扫描电镜和透射电镜表征材料的显微组织演化和相转变。用吉布斯自由能-温度和相含量-温度关系图预Ti_3Al或α_2 (hcp)相的存在、稳定性和相变温度。等温压缩后,(α+β)相区的特征为α/β片层的重新定向和局部扭曲以及在α/β界面区的开裂。而在α→β相变区,β相和α/β相界发生变形,大量的α相转变为β相,板条状α相发生马氏体相变和球化。在β相区,α相完全转变为β单相。结果表明,变形Ti6Al4V合金中形成Ti_3Al或α_2(hcp)、β(bcc)和α(hcp)相以及密排六方α'和斜方α'相。变形温度对屈服应力水平、动态回复和动态球化均存在影响。     

Ti—15Al—7C合金热处理过程中碳化物形态变化研究

用熔铸法制备了TiCp/Ti-15Al复合材料，并通过SEM，XRD，EDX等手段，对合金铸态及热处理态的相组成及碳化物形态进行了研究，结果表明：合金在β－Ti(1300℃）区域热处理时，TiC枝晶首先从根部溶断，并逐步成为颗粒状，在α－Ti- βTi TiC三相区（1100℃）域热处理时，TiC枝晶部分溶解成为秃枝状同时析出了大量板片Ｔi3AlC,均匀分布在基体中，（0001）a-Ti面与（111）Ti3AlC面的晶格错配度很小，可形成共格界面，因此{0001}a-Ti面的层错形成的ABC…堆垛层，可成为Ti3AlC的晶胚，Ti3AlC晶胚生长时会以自动分支的方式调节Ti3AlC片的厚度和片间距。     

冷轧热处理钛-铝箔制备微叠层Ti-Al系金属间化合物板材

通过钛箔、铝箔叠加烧结制备出微叠层Ti-Al系金属间化合物合金板材。对不同烧结条件下获得的板材组织和相组成进行分析。结果表明,当烧结温度到达到Al的熔点以上时,高温自蔓延反应（SHS）在Ti箔和Al箔之间发生,生成α-Ti、Ti3Al、TiAl、TiAl2和TiAl3等相;随着烧结时间的延长,α-Ti、TiAl2和TiAl3逐渐消失,最终获得包含Ti3Al和TiAl的叠层结构板材。由于铝的熔化,柯肯达尔效应和反应前、后摩尔体积的变化在烧结过程中产生大量的孔洞,随后的热压处理将孔洞消除并获得致密的合金板材。     

针状α_2相对Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo合金拉伸断裂机制的影响

研究了显微组织中含针状α2相的Ti3Al－Nb（Ti－24Al－14Nb－3V－0．5Mo）（摩尔分数,％）合金的拉伸断裂行为。结果表明,合金经α2＋β两相区较低温度940℃固溶1h水冷处理后,会从基体B2相中析出针状的α2相。裂纹通常萌生于针状α2相内部．穿过针状α2相扩展。等轴状初生α2相对裂纹的扩展有钝化作用,而针状α2相的存在对合金的塑性不利。     

原位生成TiC对Al-8Fe合金显微组织的影响

通过XRD，SEM，TEM等手段研究了Al-8Fe常规铸态合金原位生成不同TiC粒子含量时相组成及显微组织的变化，以及Ti同α（Al）基体及Al3Fe相之间的界面关系。结果表明：随着TiC含量的增加，Al-8Fe合金中Al3Fe相及缩松的形貌及尺寸明显发生了变化，TiC与α（Al）基体之间界面干净，而与Al3Fe之间则存在一过渡层。     

Mg-Al-Ca合金中第二相价电子结构计算与强化机制分析

基于EET理论及其与程氏改进的TFD理论的结合,计算并分析了Al2Ca、Mg2Ca价电子结构及Al2Ca(111)//α-Mg(1121)、Mg2Ca(001)//α-Mg(0001)界面电子结构.Al2Ca最强键(nA=0.397 06)与Mg2Ca最强键(nA=0.302 45)的键合强度均远大于基体α-Mg(nA=0.111 99)的键合强度,极大地阻碍了位错运动和晶界滑移,提高了合金的强度;第二相Al2Ca和Mg2Ca的单位体积成键能力FV值分别为99.25和47.66,与γ-Mg17Al12(Fγ-Mg,17Al12V=44.22)相比较,Al2Ca的自身的稳定性更好,促进了合金高温性能的提高,Mg2Ca自身的稳定性较差,对合金高温性能的提高作用不大:第二相与基体形成的界面的电子密度差大于Mg17Al12与基体形成的界面γ-Mg17Al12(110)//αa-Mg(0001)电子密度差,界面强化效果更好,能有效地提高合金的工作温度:第二相与基体界面电子密度差较大,阻碍晶粒长大的效果较好,从而使基体的组织得以细化,并增加了γ-Mg17Al12的析出形核率,提高了合金的力学性能.     

Al、Ti掺杂对Mg2Ni合金相结构稳定性的影响及其微观机理

采用第一性原理赝势平面波方法,研究元素Al和Ti掺杂对Mg2Ni储氢合金相结构稳定性的影响及其微观机理.结果显示:在掺杂浓度x＝0～0.5范围内,所形成的Mg2Ni型Mg2-xMxNi(M＝Al,Ti)固溶体合金的相结构稳定性随Al掺杂浓度的增大而增强,随Ti掺杂浓度的增大而减弱,且Mg2-xMxNi(M＝Al,Ti)固溶体合金相对于立方结构的Mg3MNi2(M＝Al,Ti)化合物呈现热力学不稳定性,极易分解成由立方结构Mg3MNi2(M＝Al,Ti)和六方结构Mg2Ni组成的复合相,计算结果与实验结果吻合.电子结构分析表明,Al、Ti掺杂Mg2Ni储氢合金的相结构稳定性与体系在低能级区的成键电子数密切相关.     

TC4/TNM钎焊接头界面组织及性能

采用Ti-25.65Zr-13.3Cu-12.35Ni-3Co-2Mo(wt.%)非晶箔带钎料在900 ℃~1020 ℃/10 min工艺下真空钎焊连接TC4和TNM合金,并系统研究了TC4/TNM钎焊接头的界面组织和形成机理以及钎焊温度对界面组织和剪切强度的影响规律。结果表明：钎焊温度900～980 ℃时接头的组织为TC4/细小网篮状(α+β)-Ti/γ-(Ti,Zr)2(Cu,Ni) + α-Ti/Ti3Al/TNM,随钎焊温度升高,钎缝中硬脆的γ相减少、韧性的α-Ti增加。钎焊温度1000 ℃和1020 ℃时,接头的界面反应层由三层演变成两层且对应的物相分别是韧性差的粗针状(α+β)-Ti和Ti3Al,粗针状(α+β)-Ti随温度升高进一步粗化。钎焊接头剪切强度随温度升高先增加后减小,钎焊温度980 ℃时剪切强度达到最大值494.83 MPa。剪切测试的钎焊接头均脆性断裂于TNM侧的钎缝中。     

钛硅共晶系合金结晶过程与微观形貌

观察和分析了钛硅共晶系合金的共晶结晶过程以及微观组织中Ti5Si3相的典型形貌.结果表明,亚共晶与共晶钛硅合金中Ti5Si3相在共晶析出时均生长成棒状甚至颗粒状.更细致的观察发现,Ti5Si3相的截面形貌为六角形,具有光滑的120°夹角界面,而且中心部位嵌有非共格的球形α-Ti颗粒.同时,Miedema理论计算结果表明,Ti5Si3相比β-Ti相具有更负的生成热,是钛硅共晶系合金中两相共晶时的领先相.     

Al2O3／Al2（1-0．2）Mg0．2Ti（1＋0．2）O5基复相陶瓷的制备及其性能

以工业级α-Al2O3、金红石型TiO2和轻质MgO粉体为原料，过量配置α-Al2O3，采用固相反应法于1400℃煅烧实现了Al2O3／Al2（1-0．2）Mg0．2Ti（1＋0．2）O5基复相粉体的原位合成，实现两相的均匀混合，原位制备出性能良好的Al2O3／Al2（1-0．2）Mg0．2Ti（1＋0．2）O5基复相陶瓷。利用XRD对原位合成的复相陶瓷粉体的相组成进行了表征，利用FESEM观察了复相陶瓷的断口形貌，测量了复相陶瓷的烧结密度、抗弯强度和热膨胀系数，研究了第二相Al2O3的引入量对钛酸铝基陶瓷的微观结构、抗弯强度和热膨胀性能的影响。结果显示，当复相Al2O3的引入量为15％（质量分数）时，钛酸铝基复相陶瓷的抗弯强度提高到108MPa，并且具有较低地热膨胀系数0．7×10^-6／℃。     

MgO/Mg2Si增强Mg-Li基复合材料的界面结构

通过液态原位反应合成制备MgO/Mg2Si增强Mg-Li基复合材料,利用TEM对增强相形态及界面结构进行了观察.实验结果表明,复合材料中增强粒子与基体界面结合良好,无反应物生成.确定了增强粒子与基体的界面取向关系,MgO与基体α相的晶体学关系为[100]MgO//[40（￣4）3]α,（011）MgO//（（￣1）2（￣1）0）α;Mg2Si与基体β相的晶体学关系为[310]Mg2Si//[411]β,（1（￣3）（￣1））Mg2Si//（001）β.     

TiZrNiCu非晶钎料钎焊TiB_w/TC4复合材料和Ti60合金（英文）

使用TiZrNiCu非晶钎料成功实现了TiB_w/TC4复合材料和Ti60合金的钎焊连接。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及万能材料试验机表征钎焊接头的组织及性能。在940°C保温10 min下,钎焊接头的典型界面组织为Ti Bw/TC4复合材料/β-Ti+Ti B晶须/(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层/β-Ti层/Ti60合金。钎焊过程中元素向母材中的扩散过程直接影响接头界面结构。钎焊温度的升高使(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层的厚度减小,当钎焊温度超过1020°C时,(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)金属间化合物层消失。钎焊温度较低时,生成的脆性相(Ti,Zr)_2(Ni,Cu)不利于接头性能。接头剪切强度随钎焊温度的升高呈先增加后降低的趋势,在1020°C下获得最大的剪切强度368.6 MPa;而当钎焊温度达到1060°C时,接头强度降低,这是由于形成了粗大的层状(α+β)-Ti组织。