在Ni_3Al中硼的非平衡晶界偏聚

在１０２３～１３７３Ｋ的初始温度范围和０．０５～２６８．９１Ｋ／ｓ的冷速范围内，用俄歇剖层分析确定了含硼Ｎｉ_３Ａｌ合金中硼的非平衡晶界偏聚行为。基于由空位在晶界湮灭所产生的体系自由能下降驱动可动的溶质－空位复合体向晶界迁移、从而产生溶质非平衡晶界偏聚的模型，导出了定量描述非平衡偏聚行为的解析表达式。理论计算结果与硼非平衡偏聚的试验数据相符。通过模拟实测确定Ｎｉ_３Ａｌ－Ｂ合金中硼及硼－空位复合体的扩散系数分别为：Ｄ＝１×１０￣（－６）ｅｘｐ［－１．９６（ｅＶ）／ｋＴ］和Ｄ_（Ｐ（Ｂ））＝１×１０￣（－）４ｅｘｐ［－１．９６（ｅＶ）／ｋＴ］（ｍ￣２／ｓ）；硼－空位复合体的结合能为Ｅ_（ｂ（Ｂ）＝０．５ｅＶ。     

硼在金属间化合物Ni3Al晶界的平衡偏聚

应用扫描俄歇探针研究了硼在金属间化合物Ｎｉ３Ａｌ晶界的平衡偏聚特性。研究结果表明，硼在Ｎｉ３Ａｌ晶界的偏聚符合Ｌａｎｇｒｎｕｉｒ一ＭｃＬｅａｎ平衡偏聚理论；实验得到硼在Ｎｉ－２４ａｔ．－％Ａｌ合金中晶界偏聚自由能△Ｇ＝－２２１５９－２４．７４Ｔ（Ｊ／ｍｏｌ）：硼在Ｎｉ３Ａｌ晶界的偏聚受晶界结构和晶界化学环境的影响。不同结构的晶界存在着硼偏聚的不均匀性，硼在富镍晶界的偏聚比在富Ａｌ晶界更为显著，合金元素对硼在Ｎｉ３Ａｌ晶界偏聚的影响与其在Ｎｉ３Ａｌ中占据的亚阵位置有关。     

A NEWLY DISCOVERED DIFFUSION MECHANISM IN SOLIDS──COMPLEX DIFFUSION MECHANISM

置换溶质原产可以以溶质原子－空位复合体形式扩散，这一扩散机制可以圆满的说明非平衡偏聚现象发生的规律，密排晶体中溶质原子的异常快速扩散现象，Ｂ在γ－Ｆｅ中快速扩散和晶界非平衡偏聚，溶质原子在Ａｌ表面空位坑中的聚集以及Ｓｉ在Ａｌ晶界处析出等问题．     

固体中一种新发现的扩散机制──复合体扩散机制SCIEI

置换溶质原产可以以溶质原子－空位复合体形式扩散，这一扩散机制可以圆满的说明非平衡偏聚现象发生的规律，密排晶体中溶质原子的异常快速扩散现象，Ｂ在γ－Ｆｅ中快速扩散和晶界非平衡偏聚，溶质原子在Ａｌ表面空位坑中的聚集以及Ｓｉ在Ａｌ晶界处析出等问题．     

Ni3Al中B和Mg的非平衡晶界共偏聚

在1023－1373K的初始温度和0.05-268.91K/s的冷速范围内，用Auger剖层分析确定含B和Mg的Ni3Al合金中B和Mg的非平衡晶界共偏聚行为，按照溶质－空位复合体迁移机制所导出的描述非平衡晶界偏聚的扩散速率方程解析表达式，很好地模拟了本实验结果，并确定了Ni3Al-B-Mg合金中B及B－空位复合体，Mg及Mg-空位复合体的扩散系数及复合体激活能。     

MECHANISM OF NON-EQUILIBRIUM SEGREGATION OF SOLUTE TO GRAIN BOUNDARIES

本文以空位-溶质原子拖曳机制为基础,并考虑了空位、溶质原子和复合体三者的反应平衡及晶界平衡偏聚的作用,得到了溶质原子的非平衡晶界偏聚动力学方程。对硼在奥氏体中等温及连续冷却时所产生的非平衡晶界偏聚现象进行了理论计算,得到了与实验较为一致的结果。     

Zr对Ni3Al晶界及力学性能的影响

对不同Ｚｒ含量Ｎｉ３Ａｌ的力学性能及晶界的研究结果表明：随Ｚｒ含量的增加，合金的屈服强度和抗张强度不断提高；当Ｚｒ≤０．７ａｔ．－％时，塑性随Ｚｒ含量的增加而提高；但Ｚｒ含量达１．２ａｔ．－％时，Ｚｒ的增塑效果下降．Ａｕｇｅｒ能谱分析表明：Ｚｒ在晶界有偏聚，偏聚因子约为３．断口观察显示：不含Ｚｒ或Ｚｒ含量为１．２ａｔ．－％的Ｎｉ－２４．０Ａｌ合金均为沿晶断裂，其余含Ｚｒ合金的断裂方式为穿晶、沿晶混合断裂．这表明：含Ｚｒ的Ｎｉ３Ａｌ塑性和Ｚｒ在晶界的偏聚有密切关系．     

晶界非平衡偏聚的发生与发展过程

采用硼（Ｂ）径迹照相法和透射电镜从实验上观察了连续冷却过程中Ｂ在晶界非平衡偏聚的发生发展过程。测定了晶界偏聚的富集因子、富集带宽度、贫Ｂ区宽度和贫化因子等偏聚特征参量 实验结果表明，对于Ｂ含量（质量分数）为１０×１０－４％的 Ｆｅ－４０％Ｎｉ合金体系，以 ２℃／ｓ的冷速从 １１５０ ℃冷却到 ６４０℃的时候，Ｂ在晶界上的偏聚经历了 ３段式的发展．并在８６０ ℃时开始向非平衡析出转化。 可以用晶界及晶界附近扩展畸变区对于溶质原子的吸附作用解释上述现象     

硼在体心立方Fe—3%Si合金中的晶界偏聚行为

利用硼径迹显微照相(PTA)技术研究了体心立方Fe—3%Si合金试样在冷却和淬火等温过程中硼向晶界的偏聚行为结果表明:Fe-3%Si合金中硼的晶界平衡偏聚趋势高于奥氏体合金,也不存在淬火诱导硼向晶界的非平衡偏聚.硼原子与晶界结合能Q=55.7 kJ/mol用淬火诱导非平衡偏聚的复合体机制解释了硼在Fe-3%Si合金与奥氏体合金中偏聚行为异同的原因.     

Li对Ni3Al力学性能的影响

本文研究了含微量Ｌｉ的Ｎｉ３Ａｌ合金力学性能，结果发现Ｌｉ能提高Ｎｉ３Ａｌ的屈服强度，适量Ｌｉ能改善Ｎｉ３Ａｌ室温塑性，其断口形貌由Ｎｉ３Ａｌ合金的沿晶断裂变为混晶断裂；但Ｌｉ不能改善Ｎｉ３Ａｌ合金的中温脆性，对Ｎｉ３Ａｌ＋Ｂ合金室温塑性影响也不大。ＸＰＳ研究表明，Ｌｉ偏聚于Ｎｉ３Ａｌ合金晶界。本文给出了Ｌｉ提高多晶Ｎｉ３Ａｌ塑性的初步解释。     

两种含硼Ni3Al合金的微观组织与力学性能

本文研究了两种不同硼含量Ｎｉ３Ａｌ合金的微观组织、室温拉伸及高周疲劳性能，Ｎｉ３Ａｌ（０．６ａｔ．－％Ｂ）合金为单相组织，Ｎｉ３Ａｌ（１．０ａｔ．－％Ｂ）合金中除γ相外，还有微量共晶体，虽然Ｎｉ３Ａｌ（１．０Ｂ）的拉伸强度较Ｎｉ３Ａｌ（０．６Ｂ）的高，但在相同的循环应力水平下，后者的疲劳寿命显著高于前者的，疲劳断口观察表明两种合金的疲劳裂纹萌生和扩展行为各不相同。     

共晶NiAl—9Mo合金的超塑性行为

研究了共晶 ＮｉＡｌ－９Ｍｏ合金的超塑性行为及其变形机制．该合金的微观组织由 ＮｉＡｌ以及 ＮｉＡｌ和α－Ｍｏ共晶体组成．在 １３２３－１３７３ Ｋ温度区间,以 ５.５５×１０－５－１．１１×１０－４ ｓ－１的应变速率拉伸变形时,表现出超塑性行为,最大延伸率达到 １８０％,应变速率敏感性指数达到 ０．５６．超塑性的变形机制为初生 ＮｉＡｌ基体的晶界滑动,断裂起源于超塑性变形过程中产生的孔洞．     

固体中一种新发现的扩散机制—复合体扩散机制SCIEI

置换溶质原子可以以溶质原子-空位复合体形式扩散,这一扩散机制可以圆满的说明非平衡偏聚现象发生的规律,密排晶体中溶质原子的异常快速扩散现象,B在γ-Fe中快速扩散和晶界非平衡偏聚,溶质原子在Al表面空位坑中的聚集以及Si在Al晶界处析出等问题。     

Mg，RE复合微合金化Ni_3Al（B）－Cr基合金的中、高温性能SCIEI

研究了Ｍｇ，ＲＥ复合微合金化Ｎｉ_３Ａｌ（Ｂ）－Ｃｒ基合金（合金Ⅱ）和加Ｚｒ的Ｎｉ３Ａｌ（Ｂ）－Ｃｒ基合金（合金Ⅰ）的中、高温性能．发现加入Ｍｇ，ＲＥ仍能保持合金反常的强度－温度特性．该两种合金在中、高温下的延伸率都有缓降区．剧降区及平稳区三个阶段，分别由位错阻碍，氧扩散及氧浓度稳定三种机制控制．合金Ⅱ比合金Ⅰ在更低的温度进入塑性剧降区可能和Ｍｇ，ＲＥ在晶界偏聚促进了氧的扩散有关．     

Mg，RE复合微合金化Ni_3Al（B）－Cr基合金的中、高温性能

研究了Ｍｇ，ＲＥ复合微合金化Ｎｉ_３Ａｌ（Ｂ）－Ｃｒ基合金（合金Ⅱ）和加Ｚｒ的Ｎｉ３Ａｌ（Ｂ）－Ｃｒ基合金（合金Ⅰ）的中、高温性能．发现加入Ｍｇ，ＲＥ仍能保持合金反常的强度－温度特性．该两种合金在中、高温下的延伸率都有缓降区．剧降区及平稳区三个阶段，分别由位错阻碍，氧扩散及氧浓度稳定三种机制控制．合金Ⅱ比合金Ⅰ在更低的温度进入塑性剧降区可能和Ｍｇ，ＲＥ在晶界偏聚促进了氧的扩散有关．     

THE MECHANISM OF NON-EQUILIBRIUM SEGREGATION OF BORON TO AUSTENITE GRAIN BOUNDARIES

业已证实,淬火硼钢中硼向奥氏体晶界的偏聚,是在冷却过程中发生的一种非平衡的晶界偏聚。本文通过解变温扩散方程,导出了非平衡晶界偏聚的理论公式,建立了晶界贫硼区宽度与淬火加热温度、冷却速度以及非平衡晶界偏聚扩散激活能与扩散常数之间的关系,理论预言与实验结果较好地吻合。 根据实验结果和理论分析,提出这种非平衡晶界偏聚的机制,是在冷却过程中,过饱和空位或双空位带着硼原子向晶界(空位阱)迁移的结果。 基于这种非平衡晶界偏聚的新概念,可以较完满地说明影响硼钢淬透性的众多复杂因素。     

硼向奥氏体晶界非平衡偏聚的机制

业已证实,淬火硼钢中硼向奥氏体晶界的偏聚,是在冷却过程中发生的一种非平衡的晶界偏聚。本文通过解变温扩散方程,导出了非平衡晶界偏聚的理论公式,建立了晶界贫硼区宽度与淬火加热温度、冷却速度以及非平衡晶界偏聚扩散激活能与扩散常数之间的关系,理论预言与实验结果较好地吻合。根据实验结果和理论分析,提出这种非平衡晶界偏聚的机制,是在冷却过程中,过饱和空位或双空位带着硼原子向晶界(空位阱)迁移的结果。基于这种非平衡晶界偏聚的新概念,可以较完满地说明影响硼钢淬透性的众多复杂因素。     

Ni3Al＋Ni7Hf2共晶合金的微观结构及凝固行为研究

利用金相、扫描电镜、透射电镜观察了Ｎｉ３Ａｌ＋Ｎｉ７Ｈｆ２共晶合金的微观组织结构,并利用高梯度定向凝固技术研究了该合金的凝固行为：Ｎｉ－５．８Ａｌ－３２Ｈｆ Ｎｉ３Ａｌ＋Ｎｉ７Ｈｆ２共晶组成,是Ｎｉ３Ａｌ／Ｎｉ７Ｈｆ２共晶复合材料的合适成分。由于不平衡凝固,有害相β－ＮｉＡｌ与金属间化合物Ｎｉ７Ｈｆ２以共晶体的形式存共晶胞间,在一定的温度梯度下,可以通过降低生长速度的方式予以消除。Ｎｉ－５．８Ａｌ     

在Ni3Al中钙的平衡晶界偏聚和硅的平衡晶界反偏聚

在 1 0 2 3～ 1 373K的初始温度和 4 48K s及 2 69 91K s的冷速下 ,用俄歇剖层分析确定含硼和钙的Ni3 Al合金中钙的平衡晶界偏聚和含硼和硅的Ni3 Al合金中硅的平衡晶界反偏聚行为。按照多组元平衡偏聚理论对实验结果进行了描述和分析 ,并确定出钙的平衡晶界偏聚自由能和硅的平衡晶界反偏聚自由能。实验证实在Ni3 Al B Ca合金中存在钙和硼的平衡晶界共偏聚 ,而在Ni3 Al B Si合金中存在硅对硼平衡晶界偏聚的促进作用     

定向凝固Ni_3Al－Mo基合金高温氧化研究SCIEI

利用热天平连续称重，研究了Ｎｉ３Ａｌ－Ｍｏ基合金（ＩＣ－６）在１２７３，１３７３Ｋ的空气中恒温３００ｈ的氧化行为．用ＥＰＭＡ及ＸＲＤ分析了氧化层的结构和成分，；ＩＣ－６合金的氧化层中包括ＮｉＡｌ２Ｏ４，ＮｉＭｏＯ４，ＭｏＯ２相．氧向内扩散及ＭｏＯ２氧化形成挥发性ＭｏＯ３同时影响着ＩＣ－６合金的氧化进程，氧化反应方程式可表示为：理论方程与实验数据吻合较好．ＭｏＯ３在１２７３、１３７３Ｋ的挥发速率常数分别为３．２７×１０－５和２．５５×１０－４ｍｇ／ｃｍ２·ｓ．