Mn含量对铸造高铌TiAl合金组织和性能的影响

选择两种Mn含量不同的高铌TiAl合金Ti46Al8Nb2Mn0.2B和Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B,通过热等静压(HIP)及后续热处理,结合组织和力学性能的分析,研究了Mn含量对高铌TiAl合金的组织和性能的影响.XRD和SEM背散射电子实验结果表明:Mn含量较高的Ti46Al8Nb2Mn0.2B合金,经热等静压及循环热处理,得到的双态组织较粗大,并且有少量脆性β相存在;Mn含量较低的Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B合金,经热等静压后直接在双相区长时间保温处理,得到了细小的双态组织,并且完全消除了β相.室温拉伸实验表明,Mn含量的降低提高了Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B合金的力学性能,其延伸率、屈服强度和断裂强度分别达到2.4%、548MPa和660MPa.断口形貌分析表明,室温下两种合金都属于解理断裂.     

Nb-Ti-Ni体系合金的结构及其氢渗透性能

以Ni30Ti31Nb39为成分基点,通过合金成分的规律性调整(5%,原子数分数),研究系列Nb-Ti-Ni体系合金的相结构与氢渗透性能。研究结果表明:制备的Nb-Ti-Ni合金有两相和三相共2种相结构;两相合金由bcc-Nb(Ni,Ti)固溶体和(bcc-Nb(Ni,Ti)+β2-NiTi)共晶相构成;三相合金除上述两相外,还有少量NiTi2相;两相结构合金的氢渗透性能优于三相结构合金性能,合金中Nb含量越多,bcc-Nb(Ni,Ti)固溶体相含量越大,合金的氢扩散系数(D)增大;Ni和Ti含量增大,则降低了固溶体相的比例,不利于合金氢扩散性能提高;Nb-Ti-Ni体系合金的氢扩散系数为10-9数量级,Nb49Ni25Ti26合金的氢扩散系数最大(5.260 5×10-9 m2/s)。     

铌、钽、钛及其合金抗蚀性与电化学行为的研究——化纤纺丝喷丝头选材研究报告(一)

本文系针对化纤纺丝喷丝头的用材问题,而开展的对铌(Nb)、钽(Ta)、钛(Ti)以及Nb—10Ta、Nb—25Ta、Nb—50Ta、Nb—50Ti等七种金属和合金材料在热碱与硫酸溶液中的电化学特性的研究。试验结果表明,Nb—Ta系与Nb—Ti系二元合金的钝化性能及耐腐蚀性能优于纯铌,有希望作为喷丝头用材而替代昂贵的Au—Pt系合金。     

γ'-(Ni1-xCox)3Al1-yTiy合金的力学性能的第一原理研究

通过密度泛函理论计算,研究了γ′-(Ni1-xCox)3Al1-yTiy(0x1,0.05y0.25)合金体系。合金体系的组分无序性采用相干势近似处理。分析合金在任意化学配比下Ti(5-25at.%),Co(0-100at.%)元素对合金力学性能、磁性以及相稳定性的影响。结果表明:随着Ti含量增加,晶格膨胀,弹性常数增大,形成焓降低,使L12结构更加稳定。Al位的Ti组分增加可以提高剪切模量和杨氏模量,Co组分增多会降低二者的数值。计算结果表明Co元素增强合金延展性,Ti元素增强L12相的稳定性。     

铌对高钢级管线钢中第二相析出与奥氏体晶粒长大行为的影响

基于双亚点阵模型,计算了两种不同铌含量的高钢级管线钢在不同温度下Nb、Ti和Al的析出量,测定了不同加热温度和保温时间下奥氏体晶粒尺寸,建立两种钢奥氏体晶粒长大模型.发现Nb含量增加提高了其全固溶温度,并且温降过程中Nb析出量显著增多,在晶界两边析出的细小碳氮化物对奥氏体晶粒长大有显著的阴碍作用.高铌钢加热温度为1250℃时奥氏体晶粒显著粗化,预测模型也不同于1050～1200℃的模型,但相同保温温度下晶粒尺寸明显小于低铌实验钢.通过数据拟合计算出高铌钢的长大激活能远远高于低铌钢,再次证明高Nb的管线钢在1200℃以下能够有效地细化奥氏体晶粒,预测模型与实验值吻合较好.     

X70管线钢中含Nb相的析出行为

以首钢生产的某X70管线钢成分为基础,利用Thermo--Calc软件计算了不同温度下钢中析出相的组成、相的析出温度及Nb元素的析出规律,研究了钢中Nb和C含量对Nb析出规律的影响,利用热模拟和扫描电镜等手段分析了钢中Nb合金相的析出温度.结果表明,平衡态下该X70管线钢中的析出相主要为Ti、Nb的碳氮化物、合金渗碳体、Ti4C2S2、MnS、AlN、M7C3和Mo碳化物.Nb析出相主要以Nb和C元素为主,其中固溶Ti和N元素.随Nb和C含量的增加,Nb合金相的析出温度升高,在同一温度下Nb的析出量增加.     

利用第一性原理计算方法对NbMoTaWV_x高熵合金的研究

为了分析NbMoTaWV_x高熵合金中V组元对材料特性的影响,利用第一性原理计算方法对其进行了研究,该方法是一种基于密度泛函理论框架下的精确糕模势轨道结合相干势近似模型的方法。首先,对NbMoTaWV_x高熵合金的相与结构性质进行了研究,结果表明:当0≤x≤1.5时,NbMoTaWV_x高熵合金在平衡态中的最稳定构型为体心立方结构;V组元物质的量比的增加会减小NbMoTaWV_x高熵合金的密度、晶格尺寸和体心立方相的稳定性。其次,计算了NbMoTaWV_x高熵合金的弹性力学性质,结果表明:随着V组元物质的量比的增加,合金的内在塑性会提高,理论强度会降低,弹性各向异性几乎不变。     

均热时间对含Ti、Nb微合金元素高强钢固溶规律的影响

采用相分析和X射线衍射技术,研究了含Ti、Nb等微合金元素的高强钢中碳氮化物的溶解行为. 结果表明,加热到1 250 ℃,未均热时,主要是面心立方结构的Ti(CN)、(TiNb)(CN)、TiC析出相;均热时间为45 min,部分Ti和Nb继续溶解,析出相转为Ti(CN)、TiC为主,平均颗粒尺寸由300 nm增大为323 nm,此时Ti、Nb固溶已经达到平衡,固溶率分别为64.2%和85.8%. 当保温80 min时,析出相含量基本没有变化,但颗粒尺寸有所增加.     

部分bcc和fcc金属点缺陷性能的第一原理计算

缺陷对金属及合金的物理和机械性能有显著的影响.点缺陷如空位和间隙性能有助于理解金属和合金的热力学及动力学行为.使用第一原理软件CASTEP模块计算了体心立方结构金属V,Cr,Fe,Nb,Mo,W和面心立方结构金属Ni,Rh,Pd,Cu,Zn,Ag的单空位形成能、结合能、自间隙形成能.计算结果表明:所有结合能的计算值均高于实验值,空位形成能的结果与其他计算方法的结果比较接近;对于bcc结构,110或111哑铃间隙构型能量最低,结构最稳定,与其他计算方法结论一致;fcc结构的100哑铃或八面体间隙构型能量最低,结构最稳定;空位形成能的值大约是结合能的1/3-1/4;间隙形成能与体弹性模量B有关,随着B的增大而增大.     

压力下HfCr2合金的电子结构和弹性性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对实验上发现的HfCr_2合金立方和六角相在0～20GPa范围内的稳定性、电子结构和弹性等进行了研究.计算结果表明,在研究的压力范围内2种结构在力学上都是稳定的,但从能量上看,立方相结构能量更低,从而六角相以亚稳态存在,这与实验结果相符.随压力增加,HfCr_2合金的体模量B、剪切模量G和杨氏模量E的值均增加,但剪切模量值始终最小,表明合金抗剪切能力较差.对合金的弹性各向异性研究发现,在研究压力范围内2结构都展示出较强的各向同性,但随压力增加,立方相各向同性增强,而六角相则减弱.对各向异性的进一步研究表明,立方相和六角相的体模量总体上呈现出较强的各向同性,而杨氏模量则呈现一定的各向异性.对HfCr_2合金泊松比和G/B值的研究表明,2个相在0 GPa下均表现出延展性,且随压力增加延展性增强.最后,研究HfCr_2合金的应力-应变关系,结果表明对于立方相结构,理想的拉伸强度和剪切强度分别发生在[1 0 0]方向和(1 1 1)■方向,而对于六角相结构,则分别发生在[0 0 0 1]方向和■方向.     

Microstructural evolution and performance of hydrogen storage and electrochemistry of Co-added La0.75Mg0.25Ni3.5−xCox (x = 0, 0.2, 0.5 at%) alloys

Microstructure, hydrogen storage and electrochemical performances of Co-added La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.5_x)Co_x(x = 0,0.2, 0.5 at%) alloys are studied. XRD and rietveld refinement results suggest that the samples are mainly composed of(LaMg)Ni_3,(LaMg)_2Ni_7 and LaNi_5 phases, Co substitution for Ni changes the phase abundance,but not the phase composition. With the rising of Co content, the amount of(LaMg)_2 Ni_7 phase decreases, but the amount of LaNi_5 phase increases, while the amount of(LaMg)Ni_3 phase firstly increases and then decreases.The alloys reversibly absorb and desorb hydrogen at 298 K smoothly. When Co content is 0.2 at%, the hydrogen absorption capacity reaches the maximum value of 1.14 H/M, and the absorption capacities reach 1.09 H/M and 1.03 H/M in the first minute at 298 K and 323 K, respectively. Electrochemical performance measurement results show that La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.5-x)Co_x alloys are completely activated within 2 cycles, and the cyclic stability of La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.3)Co_(0.2) alloy approaches 63.7% after 100 charge/discharge cycles, which is higher than that(S_(100) = 60%) of La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.0)Co_(0.5) alloy. Thus, the La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.3)Co_(0.2) alloy exhibits optimum comprehensive properties of hydrogen storage and electrochemistry.     

低碳Nb--Ti二元微合金钢析出过程的演变

建立规则溶液亚点阵模型计算了不同温度(1073～1523 K)下低碳Nb--Ti二元微合金钢(Nb质量分数为0.023%,Ti质量分数为0.012%)中碳氮化物析出相的平衡摩尔分数、化学驱动力和各组元摩尔分数,对微合金钢中析出粒子演变规律进行研究,并利用透射电镜观察及能谱分析验证这种析出模式.计算结果表明,1523 K下析出粒子化学式组成为(Nb0.15Ti0.85)(C0.16N0.84),由富Ti的析出物逐渐过渡至Nb--Ti均匀析出,析出粒子演变顺序为(Nb0.15Ti0.85)(C0.16N0.84)、(NbxTi1-x)(CyN1-y)和(Nb0.5Ti0.5)(C0.56N0.44),与实验结果符合较好.随着温度降低,Ti/Nb质量比逐渐减小,得到的TiC比NbC更难溶.对均匀形核及位错处形核的临界核心尺寸和相对形核速率进行计算,得到最大形核率即可获得最细小第二相尺寸的温度.     

Microstructure s and mechanical properties of Ti3Al/Ni-based superalloy joints arc welded with Ti –Nb and Ti– Ni – Nb filler alloys

Dissimilar joining of Ti3Al-based alloy to Ni-based superalloy has been carried out using gas tungsten arc(GTA) welding technology with Ti–Nb and Ti–Ni–Nb filler alloys.The joint welded with the Ti–Nb filler alloy contained much less interfacial brittle phases than the one using the Ti–Ni–Nb filler alloy.The average room-temperature tensile strength of the joint welded with Ti–Nb was 202 MPa and the strength value of the one welded with Ti–Ni–Nb was 128 MPa.For both fillers,the weak links of the dissimilar joints were the weld/In718 interfaces.The presence of TiNi,TiNi3 and Ni3Nb intermetallic compounds in the joint welded with Ti–Ni–Nb induced microcracks at the weld/In718 interface and deteriorated the mechanical properties of the joint.And the adoption of the Ti–Nb filler alloy decreased the formation tendency of interfacial brittle phases to some extent and thus enhanced the tensile strength of the joint.     

第一性原理研究Mg(16-x)Tix(x=1-16)合金的晶体结构和力学性质

设计力学性能良好的新型镁钛合金对于促进汽车工业、固态储氢材料以及生物复合材料具有重要的意义. 本文基于第一性原理计算, 以能量为判据, 筛选出了Mg(16-x)Tix(x=1~16)每个组分下最稳定的晶体结构, 同时通过形成能、声子谱以及弹性常数对相对稳定的Mg15Ti1, Mg2Ti2, Mg1Ti15晶体结构进行了详细的研究. 研究结果表明镁钛合金是不相溶的, 形成的结构均为亚稳态结构且是热力学稳定的, 此外钛含量的增加有利于增加镁钛合金的硬度以及延展性, 这与实验结果一致, 但是会降低共价键的强度.     

Effects of yttrium on the formation and magnetic properties of bulk metallic glassy(Fe,Co)-B-Si-Nb alloys

The bulk metallic glassy(BMG) rods of [(Fe0.5Co0.5)0.72B0.192Si0.048Nb0.04]100-xYx(x=0-6) and [(FexCo1-x)0.72B0.192Si0.048Nb0.04]96Y4(x=0.5-0.8) were prepared by copper mold casting.The structure,thermal stability,and magnetic properties of the samples were studied by X-ray diffraction(XRD),differential scanning calorimetry(DSC),and vibrating sample magnetometer(VSM).Adding 1at% to 6at% of yttrium,the bulk glassy alloy rods of [(Fe0.5Co0.5)0.72B0.192Si0.048Nb0.04]100-xYx(x=0-6) with the diameter of 3 mm were not formed,and the sample with 4at% of yttrium showed less crystalline phase than others.When the Fe/Co atomic ratio was between 5:5 and 7:3,the bulk glassy alloy rods of [(Fe1-xCox)0.72B0.192Si0.048Nb0.04]96Y4(x=0.5-0.8) with the diameter of 2 mm were fabricated.In the(Fe,Co)-B-Si-Nb-Y BMGs,when the Fe content increased,the thermal stability,the supercooled liquid region,and the glass-forming ability(GFA) decreased,but the saturation magnetization(Ms) increased.     

Cu-Zr,Cu-Ti非晶态合金原子近邻结构的EXAFS研究

本工作用EXAFS技术测定了非晶态合金Cu_XZr_(1-X)(X=33,50)和Cu_(80)Ti_(20)中Cu原子K吸收EXAFS谱,得出了原子间距和配位数等结构参数。本文通过对上述非(?)态合金EXAFS数据的分析,给出了Cu_XZr_(1-X)和Cu_XTi_(1-X)体系中化学短程有序的研究结果。当Cu原子含量为50％时,体系中不显示化学短程有序,Cu原子的含量增加,此类非晶态合金中异类原子趋子互相结合;Cu原子的含量低于50％时,同类原子倾向于互相结合。     

合金成分对Nd2Fe14B/α-Fe纳米双相复合稀土永磁材料结构和性能的影响

采用熔体直接快淬(DRQ)工艺制备了成分为NdxFe94-xB6(x=7,8,9,10at%)和Nd8Dy1Fe85-xNbxB6(x=0,0.5,1,1.5at%)两组合金的最佳快淬薄带.用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)测量了薄带的相结构和磁性能.结果表明:NdxFe94-xB6(x=7,8,9,10)合金在x=8时综合磁性能最佳;同时添加少量的Dy和Nb元素,可有效的提高纳米双相复合永磁合金的磁性能.     

烧结温度对PSBN铁电陶瓷介电性能的影响

用普通的电子陶瓷工艺制备了ＰｂＯ－ＳｒＯ－ＢａＯ－Ｎｂ２Ｏ５（ＰＳＢＮ）系统民陶瓷，研究了ＰＳＢＮ系统铁电陶瓷的介电性能与烧结温度的关系，ＸＲＤ分析表明：ＰＳＢＮ系统铁电陶瓷的主晶相是Ｐｂ０．７Ｂａ０．３Ｎｂ２Ｏ６（ＰＢＮ）、Ｓｒ０．５Ｂａ０．５Ｎｂ２Ｏ６（ＳＢＮ）和Ｂａ０．２７Ｓｒ０．７５Ｎｂ２Ｏ５．７８（ＢＳＮ），将这一复杂的化学系统看作三元系固熔体，其中ＰＢＮ、ＳＢＮ和ＢＳＮ各相比例随烧结温     

元素掺杂对镁基储氢合金电化学性能的影响

利用氢化燃烧合成复合高能球磨法制备镁基储氢电极合金Mg2NiH4,并对合金进行不同元素(Cr、Co、Nb、Ti和V)掺杂处理。使用X线衍射仪(XRD)和电化学工作站对材料结构性能进行表征,并考察不同元素掺杂对电极合金的结构和电化学性能的影响。结果表明:少量金属元素掺杂处理并没有改变合金的主相结构。元素掺杂降低了合金电极的最大放电容量和动力学性能,但是合金电极的电化学循环稳定性均得到不同程度的提高,其中Ti掺杂处理对于改善合金电极电化学循环性能最为明显。     

Thermoelectric properties of phase separated Ti substituted Zr_(0.75)Hf_(0.25)NiSn_(0.985)Sb_(0.015) half-Heuslers

Sb is a very effective dopant for ZrNiSn based half-Heusler alloys.The effect of Ti substitution on Zr_(0.75)Hf_(0.25)NiSn_(0.985)Sb_(0.015) half-Heusler(HH) semiconductor alloys has been investigated to explore the structural modifications and composition variation.TixHf_(0.25) Zr_(0.75-x)NiSn_(0.985)Sb_(0.015)(x=0,0.15,0.30,0.45) alloys were synthesized by induction melting.A set of samples was also annealed for comparative studies.The samples were then sintered using plasma activated sintering(PAS) technique.XRD results confirmed the existence of ZrNiSn type HH compounds.Backscattered electron(BSE) images showed phase separations in the samples.Ti substitution improved the carrier concentration and electrical conductivity of the alloys.Moreover,thermal conductivity was also significantly reduced due to the enhanced phonon scattering.Consequently,a ZT value of 1.11 at 873 K was obtained for 30% Ti substituted(annealed) sample.