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.     

Pre-peak on the structure factor of liquid hypoeutectic Al-Fe alloy

Using a θ-θ X ray diffractometer the structure of liquid hypoeutectic Al Fe alloy at 675℃ and its change with different thermal histories are investigated . Liquid Al is used as a reference system. It is found that a pre peak appears on the small angle part of the structure factor of the nonsuperheated hypoeutectic Al Fe alloy, but disappears after superheating whereas the structure factors of liquid Al hardly change with the different thermal histories, and no pre peak can be observed on them. The appearance of a pre peak is a mark of the intermediate range order (IRO). The pre peak is taken as the correlation between Fe atoms on the IRO length scale. Assume that the crystalline structure is the first order approximation of the liquid structure. A model structure is constructed. The basic unit is a cube formed by 8 Al atoms on its corner and one Fe atom occupying its center. The translation of such a unit along its fourbody diagonals by the length of a diagonal can meet the requirement of the Fe_Fe distance and gives a DO 3 like structure. If the vacancy among the units is filled with fcc like Al cells, the composition of the entity is about Al 7Fe, close to that of the metastable phase Al 6Fe from rapid solidification. It is speculated that there are Al 6Fe like clusters in the liquid hypoeutectic Al Fe alloy.     

Ni-Al系合金中的逆马氏体相变

采用多功能内耗仪测量室温至400 °C过程中，油淬Ni 36Al二元合金以及Ni27Al-12Fe、Ni-21.2Al-20Fe和Ni-24Al-16Fe三元合金的内耗和相对动力学模量，并采用X射线衍射仪分析了合金的相组成.结果表明：油淬Ni-36Al合金具有完全马氏体结构，油淬Ni-21.2Al-20Fe合金中含少量马氏体和大量类似Ni3Al和Ni5Al3的金属间化合物；在相同的频率和升温速率条件下，油淬Ni-21.2Al-20Fe的内耗峰最高且最窄，其内耗峰所对应的温度最低，油淬Ni-36Al的内耗峰最低且最宽，其内耗峰所对应的温度最高，并随Fe含量的增加而降低，且与其当量Al（Aleq）含量有关；内耗峰高度与单位时间内马氏体（L10）转变为奥氏体（γ）的转变量有关，而总的转变量与转变时间（峰宽）有关.     

Atomic model of liquid pure Fe

Using a θ-θ X-ray diffractometer, the liquid structure of pure Fe was investigated and the diffraction intensity, structure factor, pair distribution function as well as the coordination number and atomic distance were obtained. The experimental results showed that there was also a pre-peak on the curve of the structure factor of liquid pure Fe. The pre-peak is a mark of medium-range order in melts. According to the characteristics of pre-peak, an atomic model of liquid pure Fe is constructed, namely, the structure of liquid pure Fe is a combination of clusters consisting of bcc cells with shared vertexes and other atoms with random dense atom distribution.     

Zr53Cu18.7Ni12Al16.3过冷熔体的原子结构以及动力学性质的研究

本文采用第一性原理分子动力学方法,模拟了Zr53Cu18.7Ni12Al16.3过冷液体的原子结构,以及其对动力学性质的影响.通过对Al原子周围的偏对分布函数的分析,发现该过冷液体的原子结构可用以Al原子为中心的团簇来表征.这种局域结构稳定程度的空间不均匀性,导致了过冷液体的动力学在空间分布上的不均匀性,即出现速度较慢的原子.这种慢原子的出现,使得该过冷液体在过冷相区内发生动力学迟缓,从而抑制了晶化.     

Cu-Ni-Al系合金铸态组织研究

对Cu-Ni-Al系合金的铸态组织进行研究,使企业更好地认识和了解Cu-Ni-Al系列合金,进而更好地开发利用该合金.采用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪,对Cu-Ni-Al和Cu-Ni-Al-Ti合金进行观察和分析.结果表明：Cu-9.0Ni-1.4Al合金铸态组织中枝晶组织与偏析区（Ni₃Al）界限十分明显,且枝晶组织比较粗大.而Ti的加入促使Ni和Cu的分布变得均匀,并且Ti的加入使合金中有魏氏体产生,致使合金的力学性能降低,减小了合金的变形能力,导致Cu-9.0Ni-1.4Al-0.5Ti合金在热轧时有开裂的现象发生.并且能谱分析显示Ni₃Al存在于枝晶中和枝晶间,说明Ni₃Ti的稳定性较好,在高温时就有Al₃Ti形成,在固溶扩散过程中,Ni₃Ti被排挤到枝晶之间,形成第二相.     

电场对Cu-Al合金活度及液态淬火组织的影响

通过对Cu-5Al合金施加直流、交流和脉冲电场，发现Cu液中溶质Al的活度系数随电场强度的增加，其趋势不同程度地减小。为研究溶质Al活度减小的原因，对合金在熔融状态下进行淬火。淬火后的金相组织观察表明，电场作用下溶质在合金溶液中沿某一个方向聚集，这为揭示活度的本质及活度在电场下变化的原因提供了可靠的证据，同时从另一个角度证明了液态金属中存在短程有序。     

电场作用下二元液态合金中溶质活度变化理论模型

通过对Cu-0.2%Al合金施加直流、交流和脉冲电场发现,Cu液中溶质Al的活度系数随电场强度的增加,呈不同程度的减小趋势.为了进一步研究溶质Al的活度减小的原因,对Al-5%Cu合金在熔融状态下进行了液态淬火.通过淬火后的金相组织观察发现,电场作用下液态金属的结构发生了明显的变化,溶质在合金溶液中的分布发生了沿某一个方向聚集的现象.从而揭示了电场作用下二元系合金中溶质活度变化的本质,并在此基础上建立了电场作用下二元系合金中溶质活度变化的理论模型.     

Wettability and pressureless infiltration mechanism in SiC-Cu systems

The wetting behavior of copper alloys on SiC substrates was studied by a sessile drop technique. The microstructure of SiC_p/Cu composites and the pressureless infiltration mechanism were analyzed. The results indicate that Ti and Cr are effective elements to improve the wettability, while Ni, Fe, and Al have minor influence on the improvement of wettability. Non-wetting to wetting transition occurs at 1210 and 1190℃ for Cu-3Al-3Ni-9Si and Cu-3Si-2Al-1Ti, respectively. All the copper alloys react with SiC at the interface forming a reaction layer except for Cu-3Al-3Ni-9Si. High Si content favors the suppression of interracial reaction. The infiltration mechanism during pressureless infiltration is attributed to the decomposition of SiC. The beneficial effect of Fe, Ni, and Al is to favor the dissolution of SiC. The real active element during pressureless infiltration is Si.     

快速凝固Cu-Al-Ni合金的记忆性能及时效稳定性

采用快速凝固淬火法获得Cu-Al-Ni合金带,并对其合金的转变特性、记忆性能、时效对临界点的影响以及应变与回复率的关系进行了研究,为了进一步开发和应用提供了依据。     

Ni-Mo四近邻作用能对Ni75Al14Mo11合金沉淀行为影响的微观相场

基于微观扩散方程,采用微观离散格点相场法研究Ni-Mo原子间四近邻相互作用能对Ni75Al14Mo11合金沉淀过程微观机制的影响。通过原子尺度的结构演化图、表征浓度和有序度的成分序参数和长程序参数分析沉淀相的有序化、簇聚、镍原子反向析出及粗化行为等。研究结果表明:最近邻、第三近邻原子间作用能增大,可促进沉淀相的簇聚及有序化,但抑制后期镍基原子团簇的反向析出及粗化;次近邻、第四近邻原子间作用能增大的影响则与之相反;在相同条件下,外层作用能对沉淀相的有序化和簇聚影响最大。     

稀土及其盐对铝硅合金变质作用的研究

用Al-8.5％RE中间合金和氯化稀土分别对ZL102合金进行变质处理。结果表明氯化稀土的变质效果和抗变质衰退能力均优于中间合金,在其变质后的合金液中稀土主要以单原子存在,所得变质组织要比中间合金变质后的组织理想。     

NiAl晶体中点缺陷的模拟

利用嵌入原子法（ＥＡＭ）势函数,通过分子静态弛豫方法ＮｉＡｌ合金中各种点缺陷的形成能进行了模拟计算。结果表明,从点缺陷的形成能来看,在ＮｉＡｌ晶格中很难形成Ｎｉ反位置缺陷,而Ａｌ原子亚点阵位置总是被占据。当合金富Ｎｉ时,Ｎｉ占据Ａｌ位置形成Ａｌ的反位置缺陷;当合金富Ａｌ时,形成Ｎｉ空位。点缺陷周围原子的位移情况及双空位形成能与空位之间间距的关系的研究表明,随着两个空位之间距离的增大,其交互作用逐渐     

Al-2.15％Mn合金的组织及摩擦学特性

采用搅拌法制备了Al-2.15 ％Mn合金,对其显微组织、强化机制及摩擦磨损性能进行了试验研究.结果表明:Al-2.15％Mn合金的组织为含Alu Mn4和Al6 Mn的α-Al固溶体;合金中Al6Mn的沉淀强化作用使其硬度较纯Al提高了60％;纯Al的冲击断口形貌为塑性断裂,Al-2.15％Mn合金的冲击断口形貌为准解理断裂;纯Al与Al-2.15％Mn合金在湿摩擦下的磨损量均大于干摩擦的磨损量;湿摩擦的腐蚀一机械磨损作用使磨痕为犁沟和蚀坑,干摩擦中磨屑的成片脱落由机械磨损中的黏着磨损引起;在干摩擦与湿摩擦中,纯Al的摩擦因数均大于Al-2.15％Mn合金的摩擦因数,Al-2.15％Mn合金较纯Al表现出更加优良的耐磨性.     

小AI-Ni合金团簇的结构

本文选用了基于紧束缚模型的Gupta多体势，采用遗传算法研究了团簇的原子数目为13和19以及21的Al—Ni混合团基的基态构形。将Al团簇中的一个或多个Al原子替换成Ni原子，Aln团簇的基态构形转化为象Ni团蔟一样规则的，具有高对称性的结构。当替换的Ni原子数目增加时，混合团簇会形成一些复杂结构。     

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.     

纯铜表面Al-Ni基自熔合金粉末共渗研究

用Al-Ni25自熔合金粉末共渗工艺，对纯铜进行了表面硬化处理。研究了渗层显微组织和Al,Ni,Cu的成分分布及硬化层的显微硬记度特性，并对渗层中各元素作用进行了分析。结果表明，渗层由沉积层和扩散层（过共析＋共折＋亚共折＋α固溶体）构成；同单元渗铝层相比，Ni的渗入降低了表层铝含量，改变了表层组织形貌，从而使表层脆性得到明显改善。     

液态Ca50Zn50合金快速凝固过程中微观结构的演变特性

采用分子动力学方法对液态Ca50Zn50合金的快速凝固过程进行了模拟研究.并采用双体分布函数、HA键型指数法、原子团类型指数法(CTIM)和可视化等方法对凝固过程中微观结构的演变特性进行了分析.结果表明：由于Ca，Zn原子的半径差异较大，导致总双体分布函数的第1峰明显分裂成为3个次峰，随着温度下降，半径较小的Zn原子互为近邻的几率明显增加.系统中1551键型所构成的二十面体基本原子团(12 0 12 0)的数量占绝对优势，对非晶态结构的形成起主导作用.系统中基本原子团的中心原子主要是原子半径较小的Zn原子.具有短程序的基本原子团之间大多以共顶点(VS)，共棱线(ES)，共面(FS)和相互交叉(IS)的方式相结合，在凝固形成非晶态的过程中，基本原子团大多以相互交叉(IS)的方式相结合，最后形成各种不同尺寸的、原子结合比较紧密、结构比较稳定的较大团簇.     

喷射成形制备La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金

采用喷射沉积成形方法制备了La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金. 结果表明,沉积态La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金比以往报道的采用甩带法制备的同成分非晶合金具有更大的约化玻璃转变温度和更宽的过冷液相区. 非晶的晶化实验表明,晶化初期多种晶相同时结晶析出. 483K退火时,在非晶基体中析出Al和AlNi. 503K退火时进一步析出La和未知相. La62Al15.7(Cu,Ni)22.3非晶合金在573K退火没有新相产生,合金晶化态组织由Al、AlNi、La和未知相组成.     

强磁场对铝硅合金变质效果的影响

为解决Al-Si合金存在的Na变质重熔失效和有效时间短及P变质处理后初晶Si偏聚问题,利用施加强磁场的方法,分别对亚共晶Al-6%Si合金和共晶Al-12.6%Si合金进行Na盐变质处理,对过共晶Al-18%Si合金进行P盐变质处理.结果发现对于亚共晶Al-6%Si合金,施加强磁场的条件下重熔,Na变质没有失效;对于共晶Al-12.6%Si合金,施加强磁场延长了变质有效时间;对于过共晶Al-18%Si合金,施加强磁场使凝固组织中的初晶Si相均匀分布.强磁场有助于改善Al-Si合金的变质效果.