Ti-Sn和Ti-Ni二元系中bcc相互扩散系数的实验测定及动力学计算

通过制备Ti/Ti-7%Sn、Ti/Ti-9%Sn和Ti/Ti-6%Ni扩散偶(7%,9%,6%均为原子分数),利用EPMA(electron probe micro-analyzer)技术测定了扩散偶的摩尔分数-距离曲线,根据摩尔分数-距离曲线用Den Broeder方法计算了TiSn和Ti-Ni二元系中bcc相在1 273,1 373和1 473K下的互扩散系数.利用DICTRA(diffusion controlled transformation)软件分别优化了Ti-Sn和Ti-Ni二元系中bcc相的扩散迁移率参数,计算结果和实验数据取得了良好的一致性.运用优化得到的扩散迁移率参数计算了扩散偶的摩尔分数-距离曲线,通过计算结果和实验数据比较表明,所优化的扩散迁移率参数具有良好的准确性与有效性.     

Cu-Zr-Al三元非晶合金形成范围的热力学预测

用基于热力学观点的定量预测三元合金形成非晶成分范围的方法,对Cu-Zr-Al三元合金系形成非晶的成分范围进行了计算.该方法通过比较晶态固溶体的自由能和相应的非晶态的自由能来确定成分范围,在自由能的计算中,三元系的热力学数据由相应的3个二元系的热力学数据根据Toop模型外推得到,二元合金系的形成焓则通过Miedema理论的计算得出.结果表明,理论预测的形成非晶的成分范围与已有的实验结果符合得比较好.     

基于CALPHAD方法的多元合金杨氏模量的计算

基于纯金属杨氏模量的实验信息,本研究对纯金属的杨氏模量随温度变化的半经验模型中的参数进行了优化.借鉴相图计算的CALPHAD(calculation of phase diagram)方法,构建了多元合金杨氏模量计算的模型.基于二元合金的杨氏模量实验信息,对Fe-Ni和Ta-Mo二元系的杨氏模量计算参数进行了优化,计算了合金在不同温度和成分时的杨氏模量,计算结果与实验数据取得了良好的一致性.基于二元合金的优化参数,运用三元合金的计算模型,预测了TaNb-W和Ta-Nb-Mo在不同温度和成分时的杨氏模量.     

预测多元合金形成焓的三组元作用模型

研究了合金中的二元子系中的两组元的性质受到子系外组元的影响而引起形成焓的改变.模拟发现子系中组元的电负性和电子密度的改变与其和子系外组元电负性之和成比例,计算中可将此影响等效到对组元体积的影响,当子系外有多个组元时,其电负性的作用可等效到一个组元.对三元系合金形成焓的计算结果表明:考虑三个组元作用可大大提高预测的精度,结果与实验符合较好,优于几何模型预测结果.提出的合金形成焓建模的思路对于研究多元系合金的热力学性质也具有实际意义.     

状态方程法预测四元系超额体积

利用ＦＲＫＳ立方状态方程和改进的ＬＬ混合规则，拟合二元系超额体系的实验数据，得到二元参数。在不引入任何多元参数的情况下，直接用二元参数预测四元系的超额体积。对四元系的计算结果表明，该方法能给出较好的预测结果。     

稀土系贮氢三元合金的生成焓计算

利用 Miedema理论和几何模型计算了合金 La- M,Ni- M( M=La,Ni,Co,Mn,Al,Cr,Fe,Cu,Ga)和稀土系贮氢三元合金系统 La Ni5- x Mnx( M=Co,Mn,Al,Cr,Fe,Cu,Ga)的生成焓 ,计算结果与已有实验结果符合得较好 .结果表明 ,添加合金组元 Mn,Co,Cr,Fe和 Cu,三元合金 La Ni5- x Mx 的生成焓有不同程度的增大 ,而添加Al,Ga生成焓则明显减小 .讨论了生成焓对高温氢化时合金发生歧化反应的影响 ,合金的生成焓愈大 ,对歧化反应愈有利 .计算得到的生成焓数据与实验获得的合金歧化反应趋势和程度相符合     

Be—Cr二元体系热力学优化

在评估现有文献实验相图数据的基础上,采用Calphad技术优化和计算了Be--Cr二元合金体系平衡相图.液相和端际固溶体相采用替换式溶体溶液模型,化学计量比中间化合物CrBe2和CrBe12采用Neumann--Kopp规则描述它们的热力学函数.利用优化所得的热力学参数计算相图,结果能很好地解释大部分实验数据.本工作还采用Miedema模型估算了中间化合物CrBe2和CrBe12的摩尔生成焓,并与热力学计算值比较,所得结果符合良好.     

合金熔体活度数据的模型计算及非对称性组元在计算中的应用

根据最基本的物性参数及热力学基本关系式建立了计算任意三元合金系活度数据的通用模型;通过与实验推荐值进行比较,发现其吻合程度良好,且预测值随原子序数的增大而有一定的变化规律,计算精度随着实验可靠性的提高而提高;在三元系Feij中按以下顺序优先选取非对称组元:B,N,C→Si,P→i,j中与Fe元素性质相差大的金属     

三元合金体系金属玻璃成分区域的初步预测

在用热学计算方法计算评估二元合金非晶形成能基础上,利用早期曾经提1/x参数预估了Zr-Cu-Al三元合金形成成分范围.步结果表明,当1/x〉1.28时Zr-Cu-Al三元合金成分范围大致与前期大量实验到Zr-Cu-Al三元大块金属成分相符.在此基础上,计算Nd-Al-Fe和Nd-Al-Co三元合金中1/x值,分别为1/x〉2.7和1/x〉2.9;与早期研究结果相比较,表明1/x可以有效确定Nd-Al-Fe和Nd-Al-Co三元金属大致形成范围.最终,认为1/x可以有效确定三元金属大致形成成分范围.     

Al-Zr二元合金的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理方法,计算了Al-Zr二元合金系金属间化合物的晶格常数、体弹性模量和形成焓,计算结果与已有的实验值和其他理论结果符合得很好.     

Ti3Al基合金中氢扩散动力学研究

本文研究了Ｔｉ－２４Ａｌ－１１Ｎｂ－３Ｖ－１Ｍｏ合金在５００—６５０℃温度范围内的气相充氢过程．结果表明：在一定温度下，合金中的氢浓度随充氢时间的变化呈抛物线关系．通过求解扩散方程，得到氢在合金中的表观扩散激活能为９０．４０ｋＪ／ｍｏｌ．研究还表明合金中的平衡氢浓度与充氢温度有关．     

Cu在Al－1．17％Cu合金表面的非平衡偏聚

Ｘ光电子能谱表明，在Ａｌ－１．１７％Ｃｕ合金氧化膜下的过饱和空位造成的空位坑中，有较大的Ｃｕ的偏聚。这种偏聚可用空位－Ｃｕ原子复合体扩散导致的非平衡偏聚理论来解释。     

Fe-Ni磁性材料机械合金化的成分及组织特征研究

用扫描电子显微镜、X射线能谱仪及X射线衍射仪考察分析了Fe和Ni混合粉末的机械合金化过程及其组织特征,得出结论Fe和Ni粉末的机构合金化是通过片层间的扩散进行的;球磨10h后,Fe和Ni粉末发生合金化;进一步球磨,已合金化的粉末又会发生相变。     

球墨铸铁热浸镀铝的扩散行为

为了提高铸铁模具的抗高温氧化性能,通过制备热浸镀铝试样、对试样进行扩散退火,采用扫描电镜（SEM）观察Al元素的扩散行为,观察700℃下,不同扩散时间和3h下不同扩散温度的试样截面形貌.研究和探讨在不同温度下和不同保温时间条件下Al的扩散情况.结果表明：对热浸镀铝试样进行扩散,温度越高,Al的扩散速度越快;在相同扩散温度时,增加保温时间有利于Al元素在合金层中扩散,随扩散时间的增加,Al层逐渐变薄直至消失,Fe-Al合金层明显增厚.     

钛合金与不锈钢真空扩散焊接的研究

对铁合金TC4与不锈钢ICrl8Ni9Ti异种金属扩散焊接头的结合性能进行了试验研究，利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针仪等对接头进行了微观分析．结果表明：TC4/1Cr19Ni9Ti直接扩散焊时，由于母村组元的相互扩散和迁移，在交界面附近形成了金属间化合物层，而导致接头脆断．采用钒十铜作中间过渡金属，则有效地防止了Ti与Fe、Cr、Ni的相互扩散和迁移，保证了钛合金TC4与不锈钢1Cr18Ni9Ti的良好连接．接头的强度与软质中间层铜的厚度有关，最高强度可接近母材不锈钢的下限．     

循环伏安法测定氢在贮氢合金中的扩散系数

利用循环伏安法测定了氢在钒基固溶体V3TiNi0.56Cr0.1贮氢合金中的扩散系数.氢的氧化峰峰值电流IP与扫描速度的平方根υ1/2之间有较好的线形关系,说明整个反应受氢原子的扩散控制.扩散系数为DH=9.8×10-8cm2/s.结果表明:钒基固溶体V3TiNi0.56Cr0.1贮氢合金电极的大电流放电性能较差.     

铁铝原子在金属间化合物形成中的扩散

采用铁铝扩散偶,研究铁铝原子在化合反应中的扩散和金属间化合物的形成机理,扩散偶在铁铝低共熔反应温度上下进行热处理,结果表明,扩散偶在低于共熔反应温度处理时,在扩散偶铁－铝界面铁的一侧,通过铝原子的扩散,形成了富铝相金属间化合物ＦｅＡｌ２;而在高于共熔反应温度处理时,则在铁－铝界面上,通过铁、铝原子的互扩散形成了金属间化合物Ｆｅ３Ａｌ５,并随时间向两旁生长,两种化合物均为多孔体。研究发现铁、铝原子的     

基于热力学的PCD刀具加工ZL109铝合金的扩散磨损

PCD刀具高速切削时温度有时高达800-1 000℃,刀具材料元素的扩散有可能对PCD刀具的磨损产生重要影响.为此,从热力学角度研究了PCD刀具的扩散磨损规律,利用热力学理论求出了碳元素在铝中的活度,推导出了金刚石刀具中碳元素在工件材料铝中的溶解度模型,在该热力学模型基础上用Matlab计算出不同温度下PCD刀具加工铝合金时刀具材料元素扩散溶入工件材料中的浓度值.结果表明,刀具材料元素在工件材料中的扩散以指数函数的形式发生,随着切削温度的升高略有降低,变化平稳.XPS测试还表明,金刚石刀具中的碳元素与工件材料中的硅元素发生化学反应生成了硬度很高的碳化硅,对刀具的磨损产生影响.研究结果可对刀具材料的研究和设计提供参考,并可实现对刀具磨损状态的预报.     

陶瓷涂层/GH202合金界面显微组织的演化

航天发动机工作时,要求燃气通道内表面具有优越的抗高温、抗氧化性能和良好的机械性能.作者在GH202合金制备的火箭发动机关键零件表面加涂高温无机涂层,并通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析及硬度测试,观察和分析了涂层/GH202合金界面显微组织的演化.研究结果表明GH202合金表面高温无机涂层经历了1000℃25℃的50次热循环后,涂层无崩裂、脱落现象,涂层与基体结合牢固,性能良好.在1000℃时的扩散退火过程中,合金中的Cr元素向涂层/基体合金界面扩散,在涂层一侧形成富Cr元素的化合物层,在基体一侧形成富Ti,Al元素的晶间氧化物层;涂层中主要元素Si向金属基体中扩散.为提高涂层与基体合金的结合强度以及涂层的热腐蚀性能提供了依据.