NiAl晶体中点缺陷浓度的模拟计算

利用嵌入原子法（ＥＡＭ）势函数,采用分子静态弛豫方法得到了ＮｉＡｌ合金中Ａｌ空位、Ｎｉ空位、Ａｌ反位置缺陷和Ｎｉ反位置缺陷的形成能．通过平衡方程的建立及求解得到了各种点缺陷浓度随温度与组分的变化规律．研究结果表明,在ＮｉＡｌ合金中,当偏离化学计量比时,均存在“组分缺陷”．“组分缺陷”浓度基本不随温度变化,约在１０－２～１０－１数量级,而由原子热振动引入的“热缺陷”浓度随温度变化明显．ＮｉＡｌ合金的屈服强度和扩散系数随化学成分的变化,主要与不同化学成分合金的“组分缺陷”种类及浓度有关．     

NiAl合金(B_2结构)的偏析现象

采用ＬＭＴＯ ＣＰＡ方法,计算了ＮｉＡｌ合金(Ｂ２结构)在成分无序情况下的热力学性质,并讨论了ＮｉＡｌ合金的偏析现象·理论结果表明,当Ｎｉ的成分小于３５％(原子分数)时,则ＮｉＡｌ合金表面出现Ａｌ的偏析现象,当Ｎｉ的成分大于３５％(原子分数)时,则出现Ｎｉ的偏析现象·     

NiAl金属间化合物的缺陷强化

研究了ＮｉＡｌ金属间化合物由化学成分偏离化学计量成分所造成的缺陷强化，并与其他Ｂ２型金属间化合物的结果进行了比较．结果表明：ＮｉＡｌ化合物的缺陷强化不能单纯用传统的稀薄合金固溶强化理论来解释．对Ｂ２型结构稳定的二元系合金来说，化学成分偏离量越少，产生的缺陷强度越大．说明ＮｉＡｌ化合物中由于化学成分偏离化学计量成分所造成的缺陷不是均匀分布的，而是在一定的原子尺寸范围内形成了短程或长程有序的规则排列．这可能是比溶质原子均匀排列时产生附加强化效应的原因．     

Cu-Ni-Al-Ti合金的时效特性

通过电阻率、应力松驰性能和硬度的测定以及差热分析方法，研究了Ｃｕ－Ｎｉ－Ａｌ－Ｔｉ合金的时效特性。结果表明：该合金时效动力学符合Ａｖｒａｍｉ方程，其ｌｎｌｎ１／（１─Ｘ）与ｌｎｔ之间的关系，可用两条不同斜率的直线段来描述，５５０℃时效时两直线交于ｌｎｔ＝６．４处，相应于时效时间１０ｍｉｎ，时效初期相变速率极高，随后逐渐降低；连续加热时，较低温度下形成的富溶质原子区在８００～９００℃区间可能重溶，γ相［Ｎｉ＿３（Ａｌ，Ｔｉ）］在高温下形成，并且可能向热力学更稳定的状态转化；除形成γ相外，还可能形成其它化合物；Ｃｕ－Ｎｉ－Ａｌ－Ｔｉ合金时效稳定性极高，过时效倾向很小。     

B2型TiSi合金点缺陷结构和力学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了B2型TiSi合金各种点缺陷结构的晶格常数、形成能、形成热和弹性性质。结果表明：Ti空位缺陷(VTi)和Si反位缺陷(SiTi)的形成能和形成热较小,在合金过程中较易产生;合金缺陷结构具有小的体弹模量和剪切模量;相对TiSi合金完美结构,缺陷结构的韧性较低。     

钛铝合金热力学性质的研究

采用快速ＬＭＴＯＣＰＡ方法分别计算成分有序和无序的ＴｉＡｌ合金（Ｌ１０结构）的热力学性质,通过比较可以发现,有序情况下的ＴｉＡｌ合金的晶格常数理论值与实验值符合很好,而无序情况下的晶格常数理论值与实验值偏差大于３％．理论结果表明有序的γＴｉＡｌ相在富Ａｌ区,多余的Ａｌ原子占据Ｔｉ的格点后,系统能量降低,有利于γＴｉＡｌ相的稳定性,而在富Ｔｉ区,多余的Ｔｉ原子占据Ａｌ的格点后,将使所有的Ｔｉ原子的能量增大,使系统能量升高,不利于γＴｉＡｌ相的稳定性,而有利于新相的形成．     

静电场时效处理温度对GH4169合金点缺陷的影响

将静电场时效处理应用于GH4169镍基高温合金,以研究静电场对合金内部点缺陷的影响.结果表明:500℃无电场时效处理所提供的能量不足以使一些处在正常点阵位置上的原子跳出能垒而形成新的单空位,但可促进大量处于畸变位置上和邻近空位的原子实现再次的跃迁.强静电场的施加使合金内部不带电原子产生梯度力,加速了原子的振动.在600,700和800℃时效20 h过程中施加8 kV/cm强静电场,其平均正电子湮没寿命提高6%~7%,增大了合金内部平均空位尺寸.     

微量硼对形变TiAl合金显微组织和力学性能的影响

以形变Ｔｉ－４７Ａｌ－２Ｍｎ－２Ｎｂ合金为对象,在７７～１３７３Ｋ和１０－５～１０－１ｓ－１应变速率范围内研究微量硼（ａ（Ｂ）＝１．０％）对ＴｉＡｌ合金显微组织和拉伸性能的影响．发现,１．０％Ｂ能有效地细化形变Ｔｉ－４７Ａｌ－２Ｍｎ－２Ｎｂ合金的近全片层组织,显著提高其中低温强度,改善中低温塑性,但不损害其高温强度,是提高ＴｉＡｌ合金综合性能的有效途径．还发现,除延脆转变温度附近外,１．０％Ｂ对形变ＴｉＡｌ合金断裂方式无明显影响．部分固溶于形变ＴｉＡｌ合金的硼原子可能与空位结合形成复合体,硼原子－空位复合体在一定温度下释放出空位,促进位错攀移,从而促进合金的延脆转变．     

Al含量对Fe-Al合金中微观缺陷和价电子密度的影响

测量Ｆｅ２８Ａｌ和Ｆｅ４０Ａｌ合金的正电子寿命谱参数,计算合金基体和缺陷处的价电子密度。Ｆｅ２８Ａｌ和Ｆｅ４０Ａｌ合金基体的价电子密度（ｎｂ）分别为４１０×１０－２ａｕ和２３６×１０－２ａｕ,表明当Ａｌ和Ｆｅ结合形成Ｆｅ２８Ａｌ或Ｆｅ４０Ａｌ合金时,Ａｌ原子提供价电子与Ｆｅ原子的３ｄ电子形成局域的共价键,Ｆｅ２８Ａｌ和Ｆｅ４０Ａｌ合金中金属键和共价键共存。两种合金均有开空间大的缺陷,晶界缺陷处价电子密度（ｎｄ）〔１３２×１０－３ａｕ（Ｆｅ２８Ａｌ）,４７０×１０－３ａｕ（Ｆｅ４０Ａｌ）〕比基体的低,表明晶界处的键合力较弱。Ｆｅ４０Ａｌ合金晶界缺陷的开空间比Ｆｅ２８Ａｌ的大。     

HEDP表面处理 对Ni3Al氧化行为的影响

利用高能量密度等离子体（ＨＥＤＰ）对金属间化合物Ｎｉ３Ａｌ进行了表面处理，在合金表面获得了纳米级微晶层。该微晶层可以通过增加Ａｌ２Ｏ３优先形核位置和提高Ａｌ的向外扩散促进Ｎｉ３Ａｌ氧化时形成表面Ａｌ２Ｏ３，消除了生长速度较快的ＮｉＯ相。     

用符合正电子湮没技术研究Zr、Nb对NiAl合金的d电子影响

采用双探头符合技术测量Ni、Al、Zr、Nb、NiAl及Ni50Al48Zr2、Ni50Al48Nb2样品的正电子湮没辐射的多普勒展宽谱.从谱线提取正电子与样品中d电子湮没的信息,发现正电子与NiAl样品的d电子湮没信号因Ni3d-Al 3p电子杂化而相对降低,Zr、Nb的添加导致合金样品中d-d电子作用增强、谱线d电子信号增大,添加Nb的样品谱线峰高于添加Zr样品,说明Nb的加入比Zr抑制d-p电子作用效果更佳.     

Influence of nickel and copper on liquid structure of CuAlNi shape memory alloys

Liquid structure of molten pure Cu, Cu-12Al, Cu-12Al-4Ni (mass fraction, %) alloys has been investigated using the X-ray diffraction method. It is found that the main peak of the structure factor of pure Cu is symmetrical. In the front of main peak, the curve takes on a shape of parabola, whereas a distinct pre-peak has been found around a scattering vector magnitude of 18.5 nm^?1 in the structure factor of the liquid Cu-12Al alloy. This pre-peak increases its intensity with the addition of Ni in the liquid Cu-12Al-4Ni alloy. The appearance of a pre-peak is a mark of the mediate-range order. Based on Daken-Gurry theory and according to mutual interaction between unlike atoms, the analysis of correlation between different composition and liquid structure was done: the strong interaction exists between Cu and Ni, so Cu-Al can form strong chemical bond which causes compound-forming behavior. Therefore, the medium-range size clusters can form in melt. The presence of the pre-peak corresponds to these clusters. The addition of Ni can strengthen the interaction between unlike atoms and increase the sizes of clusters, thus result in the height of pre-peak increasing.     

Influence of nickel and copper on liquid structure of CuAINi shape memory alloys

Liquid structure of molten pure Cu, Cu-12Al, Cu-12Al-4Ni (mass fraction, %) alloys has been investigated using the X-ray diffraction method. It is found that the main peak of the structure factor of pure Cu is symmetrical. In the front of main peak, the curve takes on a shape of parabola, whereas a distinct pre-peak has been found around a scattering vector magnitude of 18.5 nm^-1 in the structure factor of the liquid Cu-12Al alloy. This pre-peak increases its intensity with the addition of Ni in the liquid Cu-12Al-4Ni alloy. The appearance of a pre-peak is a mark of the mediate-range order. Based on Daken-Gurry theory and according to mutual interaction between unlike atoms, the analysis of correlation between different composition and liquid structure was done: the strong interaction exists between Cu and Ni, so Cu-Al can form strong chemical bond which causes compound-forming behavior. Therefore, the medium-range size clusters can form in melt. The presence of the pre-peak corresponds to these clusters. The addition of Ni can strengthen the interaction between unlike atoms and increase the sizes of clusters, thus result in the height of pre-peak increasing.     

晶格常数变化与有序无序转变类型的关系

利用EAM势计算了Ni-Al系合金的有序无序转变，发现Ni3Al为一级相变，其晶格常数随长程有序度呈线性变化，而NiAl为二级相变，品格常数则呈非线性变化，此不同的转变规律是与相变类型有关，而不是完全由有序无序转变中原子构型力学平衡条件所决定。一级相变晶格常数变化是线性的，二级相变为非线性的。     

Re对Ni和Ni3Al 结构稳定性影响的分子动力学模拟研究

应用分子动力学方法模拟研究了Re在Ni和Ni3Al中的分布及其对材料微结构的影响.研究发现,Re的添加量影响Ni和Ni3Al晶体中空位的产生,但Re在Ni中对体系结构的破坏程度小于其在Ni3Al中占据Ni位时的程度.在Ni中,Re添加量较少且增大空位比时,其结构依然能保持稳定;随着Re数目的增多,空位比的增大,其影响逐渐变得明显.Re在Ni3Al中占据Ni,Re含量或空位比较小时,结构皆会出现局部不稳定.随着Re添加量的增多,结构的破坏程度加剧.然而Re占据Ni3Al中的Al位时其结构并未发生明显的变化,直至Re的添加量大至1%和空位比增至1%～1.5%时体系中才出现局部不稳定.相比而言,Re置换Al比置换Ni时对体系结构的影响较弱,在Ni3Al中Re占据Al位比占据Ni位更稳定.     

Effects of C impurities on the elastic properties of NiAl intermetallics

The atomic configuration and ductility of Ni Al intermetallics affected by C impurity have been studied with a first-principles pseudo-potential method. The calculation results indicate that for the substitutional cases, C prefers to replace Ni other than Al in most of the cases except for the Ni-rich case. As compared with the interstitial cases, the C atom can be more easily occupy the Ni-rich octahedron position in both of the Ni-rich and Al-rich cases. The brittleness will be decreased and the ductility will be increased after the Ni Al intermetallics doped with the impurity C atom.     

点缺陷对B2-NiAl力学与热学性能影响的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,计算了反位缺陷与空位对B2-NiAl力学与热学性能的影响．采用杨氏模量、剪切模量、弹性常数、Cahchy压力、泊松比、Debye温度、比热、热膨胀系数等参数评判反位缺陷与空位对B2-NiAl合金的延性、硬度及热学性能的影响．结果表明：NiAl,VNi均能提高B2-NiAl晶体的硬度而降低其本征延性,AlNi与vAl对晶体力学性能的影响可以忽略不计．点缺陷对晶体比热的影响均集中在Debye温度以下,在此温度范围内,4种点缺陷均能降低晶体的比热,降幅从高到低依次为VNi〉NiAl〉A1Ni〉VAl．而当温度高于1000K时,4种点缺陷对晶体比热的影响基本消失而使比热趋于同一数值25J／mol·K．当温度高于600K时,对晶体相对热膨胀系数影响较明显的点缺陷是vAl,与NiM前者使晶体的相对热膨胀系数提高,而后者使晶体的相对热膨胀系数降低．