α-Ti晶粒尺寸的EBSD技术测定方法及分析

用EBSD技术中的自动晶粒尺寸计算方法测定了六方结构α-Ti的晶粒尺寸。结果表明,对EBSD技术获取的数据,用面积法测量时能准确测出晶粒的平均尺寸。但EBSD方法测量晶粒尺寸时会受到标定率及误标的明显影响。影响最大的是伪对称性,即当因大量误标造成小"晶粒"出现时,平均晶粒尺寸明显降低。通过调整测试参数和后续处理可以去除该影响。比较不同级别降噪后的数据可知,标定率越高,降噪前后结果越接近;标定率越低,降噪前后差别越大。

α-Ti中a型位错的运动及相互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究α-Ti中a型刃位错和螺位错的运动特点及其相互作用。对于独立的刃位错和螺位错,发现刃位错滑移时位错芯形态保持不变,而螺位错芯存在两种不同的分解方式:三维分解和基面分解,并导致不同的滑移特征;三维分解的螺位错沿基面滑移时需转变为基面分解,而基面分解的螺位错沿柱面滑移时需转变为三维分解状态,从而导致其开动困难。刃位错与螺位错之间存在多种不同形式的相互作用,其位错反应可形成其他形式复杂的缺陷。

阳极溶解促进α-Ti位错发射、运动导致SCC微裂纹形核

用激光云纹干涉法原位测量了应力腐蚀（ＳＣＣ）前后缺口前端位移场的变化并进行ＴＥＭ原位观察，结果表明，阳极溶 解能使块状试样缺口前端塑性区及其变形量增大当溶解促进的局部塑性变形发展到临界条件，就会导致ＳＣＣ微裂纹在无位错区中形 核α－Ｔｉ在甲醇溶液中表面钝化膜形成和保持过程中会在内界面产生较大的拉应力，它能协助外应力促进局部塑性变形，进而促进

拉伸与疲劳载荷下α-Ti中裂纹扩展机制的原子模拟

采用分子动力学方法模拟研究含3种不同裂纹取向的α-Ti在拉伸载荷和疲劳载荷作用下裂纹扩展的微观机制.研究表明:B(0001)[1-210]裂纹构型通过产生变形孪晶的方式来实现垂直于基面方向的变形,单向拉伸过程中裂尖处有无位错区出现;A(1-210)[10-10]和C(1-210)[0001]裂纹构型的失效过程表明基面位错比柱面位错更容易发射;C裂纹构型循环加载时基面滑移系优先开动,使位错快速发射而释放了裂尖应力,导致裂纹出现止裂现象;含微裂纹α-Ti材料的失效过程是位错形核与发射、缺陷扩展、孪晶变形等共同作用的结果.

Ti-Al-Zr单相α-Ti合金高温持久性能

测出了厚度为2mm的Ti Al Zr单相α Ti合金板材在350℃下的σb和σ0.2值。据此结果,确定了6个实验应力点。在350℃下进行了高温持久强度实验,用最小二乘法对实验数据进行了处理,得到该种钛合金的lgσ—lgτ双对数关系曲线。对试样的持久断口进行SEM观察后,再用OM和TEM对该种钛合金板材高温持久实验前的原始显微组织和实验后试样的均匀塑性变形区与集中塑性变形区的显微组织进行了观察,探讨了Ti Al Zr合金在350℃和高应力条件下的蠕变变形特征。

α-Ti在甲醇溶液中应力腐蚀敏感性和钝化膜应力随电位变化的一致性

利用α—Ti在甲醇溶液中恒电位腐蚀形成钝化膜前后流变应力之差可直接测量钝化膜引起的平均应力.用X射线光电子能谱(XPS)研究了钝化膜的成分.结果表明,当腐蚀电位V≥-240mV时,钝化膜产生拉应力,且随电位下降,膜致拉应力逐渐下降;当电位V≤-280 mV时,钝化膜引起压应力.α—Ti在甲醇溶液中应力腐蚀(SCC)敏感性随外电位的变化和膜致应力的变化相一致.当膜致应力是压应力时,不发生SCC;随膜致拉应力升高,SCC敏感性也升高.

α-Ti在甲醇中应力腐蚀及膜致应力的研究

一边保护的α-Ti薄片试样在甲醇溶液中自然腐蚀时会发生弯曲,从而可测出在钝化膜和基体界面的拉应力。随甲醇溶液中含水量的升高,膜致拉应力不断下降,当含水增至10％时,膜致应力为零,与此同时用慢应变速率拉伸所测出的应力腐蚀敏感性也从97％降为零。α-Ti在无水甲醇溶液中应力腐蚀时,透射电子显微镜观察表明,腐蚀过程本身促进位错发射和运动。

α-Ti_3O_5薄膜的制备及氧敏性能的研究

α-Ti3O5是TiOx材料中相对较稳定的晶型,是一种潜在的氧敏材料.与传统的TiO2、ZrO2材料相比,具有阻温特性好的优点.本文通过H2还原TiO2来制备α-Ti3O5薄膜,研究了不同还原温度和保温时间对薄膜晶相组成的影响以及薄膜的导电性、电阻-温度稳定性和在氧化气氛中的晶格稳定性.同时对α-Ti3O5薄膜的氧敏性能进行了初步研究.

α-Ti中氢含量对冷加工工艺性能的影响

本文阐述了α-Ti中的纯钛管在热加工过程中随着加热温度的升高和加热时间的延长及炉内气氛控制不当造成的吸氢将严重影响冷加工工艺的执行,提出控制吸氢的措施及改进建议,为纯钛管冷加工生产提供依据。

微量元素(Hf/Ta/Nb)添加对近α-Ti合金高温抗氧化性能的影响

利用"团簇加连接原子"结构模型解析典型高温近α-Ti合金Ti 1100成分,进而在此基础上添加Hf、Ta和Nb元素进行合金化,形成成分通式[Al-(Ti_(13.7)(Zr/Hf)_(0.3))](Al0.69Sn_(0.18)Si_(0.12))(Mo/Ta/Nb)_(0.03))。合金组织结构分析和高温抗氧化性结果表明:Hf元素的添加并未改变合金的结构和组织,在此基础上,不同配比的Ta和Nb替代Mo时合金由片层转变β组织转变为等轴α组织;系列合金在800℃下,Hf替代Zr后合金的抗氧化能力显著提高,Ta和Nb进一步合金化后合金的抗氧化能力进一步增强,其100 h后的氧化质量增加约为(2.2±0.2)mg/cm^2。

Nb/α-Ti_3Al体系的互扩散行为

采用反应扩散偶的方法,研究了Nb元素在α-Ti3Al中的扩散行为.反应扩散偶经过120 h扩散退火,在高温(1 573 K)下生成了均匀的β-(Ti,Nb)扩散层;低温(1 273,1 423 K)下生成不均匀的扩散区,相组成为Ti3Al(Nb),β-(Ti,Nb)及Nb2Al.采用Dayananda方法计算了体系的扩散系数,即根据一个扩散偶的浓度分布曲线计算体系的扩散系数.采用平均扩散系数来表征体系的扩散系数,得出扩散模型和相关扩散机理.结果表明:Ti和Al的主扩散系数比Nb的主扩散系数大5个数量级;Ti的主扩散系数约是Al的2倍.Nb通过占据Ti的空位进行扩散,Nb的掺入阻碍了Ti元素扩散,从而提高了α-Ti3Al体系的高温抗氧化性能.

α-Ti(HPO_4)_2微球负载型催化剂的合成及其烯烃聚合催化性能（英文）

2种茂金属催化剂及1种后过渡金属催化剂分别被固载于经过甲基铝氧烷处理后的α-Ti(HPO_4)_2微球表面,制备得到3种微球负载型催化剂。在烯烃聚合反应过程中,3种负载型催化剂均表现出比硅胶负载型催化剂更高的催化活性。2种茂金属负载型催化剂在乙烯、丙烯聚合反应中的活性分别高达6.8×10~7 gPE·(molZr·h)^(-1)和5.0×10~7 gPP·(molZr·h)^(-1),所产生的烯烃聚合产物分子量分布较窄(Mw/Mn<2.3),表现出良好的单中心催化特性,而且丙烯聚合产物的等规度高达96.5%。负载型后过渡金属催化剂在乙烯聚合反应中的活性稍低,但也能够达到8.3×10~6 gPE·(molFe·h)^(-1)。3种负载型催化剂催化烯烃聚合产物均成微球型,能够很好地复制载体的形貌。

含孔洞缺陷的单晶α-Ti单轴拉伸下的微观变形机理及力学性能

采用分子动力学方法模拟了含球形孔洞的单晶α-Ti在单轴拉伸载荷作用下孔洞的生长过程和微观力学特性。研究表明,低应变率作用下,材料应力-应变曲线出现四个不同响应阶段:初始线性阶段、急剧下降阶段、快速增长阶段、快速下降至平稳阶段。由模拟结果原子构型图观察得知,对于孔洞赤道附近的锥面〈a〉型滑移系{1101}〈1120〉和{1011}孪生是孔洞生长的主要形式。通过研究模型尺寸、应变率、孔洞体积分数对单晶α-Ti材料力学性能的影响,结果表明:该材料的初始屈服应力随着模型尺寸、孔洞体积分数的增加而减小,随着应变率的增加而增大;杨氏模量只与孔洞体积分数有关,并随着孔洞体积分数的增大而减小。

α-Ti(HPO_4)_2负载型茂金属催化剂的合成及其催化乙烯聚合性能

将茂金属催化剂Cp_2ZrCl_2负载在层状材料α-Ti(HPO_4)_2上,研究了负载型茂金属催化剂α-Ti(HPO_4)_2/MAO/Cp_2ZrCl_2对乙烯的聚合行为,并将其与以硅胶为载体的负载型茂金属催化剂SiO_2/MAO/Cp_2ZrCl_2的催化性能及MAO/Cp_2ZrCl_2的均相催化性能相比较.结果发现,在相同聚合条件下,α-Ti(HPO_4)_2/MAO/Cp_2ZrCl_2对乙烯的聚合催化活性更高,且聚合产物的相对分子质量更高.α-Ti(HPO_4)_2具有作为茂金属催化剂载体的潜在应用价值.

间隙原子对α-Ti理论强度和体积模量影响的第一性原理理论研究

采用第一性原理的离散变分原子簇方法计算了α-Ti+间隙原子体系的电子结构、总能及结合能.研究了结合能随单胞体积的变化规律,依据此规律研究了间隙原子对α-Ti体积模量和理论强度的影响.计算结果显示结合能随间隙原子B,C,N及O的固溶而降低,但随H原子的固溶而增加.C,N及O增加体积模量和理论强度,而H和B则降低体积模量和理论强度.

基于第一性原理的涂层WC/α-Ti界面结合能、稳定性及电子结构的研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对WC/α-Ti界面性能进行了研究。研究内容包括:界面结合能、界面稳定性、界面电子结构及界面结合机制。结果表明:WC(001)与α-Ti(001)各自拥有较小的表面能,且两者之间错配度较小,γ角也互相一致,故建立了WC(001)/α-Ti(001)界面;其次考虑到α-Ti(001)与WC(001)堆积方式以及WC用以构成界面终端原子(C-终止,W-终止)种类的不同,总共建立了6种界面模型。研究结果还表明,以C原子为终端原子,且堆积方式为空心位点方式堆积的界面,拥有最高的结合能(9.53 J/m^(2))、最小的界面距离和最大的界面稳定性;差分电荷密度图以及分波态密度图(Pdos)表明,以C-终止、空心位点方式堆积的界面处,形成了强烈C-Ti共价键。

含氧纳米多晶α-Ti拉伸力学性能与变形机制的分子动力学模拟

纳米纯Ti对间隙O原子具有强烈的敏感性,O含量可以很大程度上改变其力学性能和变形机制。采用分子动力学方法分别研究了O含量、变形温度、应变速率对纳米多晶α-Ti拉伸性能及变形机制的影响。结果表明,纳米多晶α-Ti的屈服应力随间隙O含量增加而升高。在O含量小于0.3%(原子分数)时,观察到变形孪晶{1010}<1012>,该孪晶通过孪晶面上的“带状位错”协调长大;O含量大于等于0.3%时,被激活的滑移系类型向多元化转变,柱面、基面和锥面滑移系被激活,位错类型转变为以刃型位错为主。在含O纳米多晶α-Ti中,位错机制和晶界机制辅助塑性变形。晶界迁移率随变形温度和应变速率的增加明显增大。新晶粒形成过程伴随着不稳定的T_(ihcp)→T_(ibcc)→T_(ihcp)相变,这种相变由晶粒的相对旋转所致,且生成新晶粒的数量随着应变速率的增大而增多。通过探索间隙O原子强化的本质,为优化纳米尺度纯Ti力学性能,拓展纯Ti应用范围提供理论依据。

α-Ti_2Zr高压物性的第一性原理计算研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算获得了α-Ti2Zr的晶体结构、弹性常数、德拜温度和电子分布情况,研究了它们与压力的关系.计算得到的晶体结构参数与实验值一致.运用有限应变方法计算得到了α-Ti2Zr的体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E和泊松比σ.B和E的零压值分别为101.2和35.6GPa.G/B的值较小,并且随着压力的增加而减小,表明α-Ti2Zr具有优异的延展性.基于弹性常数得到平均声速,从而获得了德拜温度Θ=321.7K.通过解Christoffel方程获得的压缩波和剪切波数据揭示α-Ti2Zr具有较强的各向异性.此外,压力诱导电子从s轨道到d轨道的转移说明在一定压力下α-Ti2Zr将转变为β相.

拉伸载荷下α-Ti孔洞生长的机制研究

利用分子动力学方法,对含有预置微裂纹α-Ti模型施加不同方向拉伸载荷,通过观察模型内孔洞及位错的变化情况,揭示了孔洞生长的机制与初始缺陷对材料吸收能量在不同划分区域的规律。研究发现:当拉伸载荷沿着垂直于密排面的[0001]方向时,预置裂纹愈合,α-Ti会从hcp晶格转换为fcc晶格,从而使晶体中的位错种类更多、密度更大、能量吸收率更高;当拉伸载荷沿着[1230]方向拉伸时,位错种类主要为1/3[1210]类型,裂纹则生长为一定尺寸的孔洞,孔洞与滑移带对模型体系吸收能量区域有划分作用,转换的晶格主要为非晶结构,滑移带方向取决于材料晶格,位置取决于初始裂纹;α-Ti沿[0001]晶向拉伸后模型明显颈缩,裂纹缺陷空位被两侧团簇占据,α-Ti沿[0001]晶向拉伸比沿[1230]方向拉伸时拥有更好的塑性和延展性。

Al-Ti-C晶粒细化剂的形核与衰减机理研究

通过SEM、XRD、EPA等分析手段,研究了液固反应法制备的AlTiC晶粒细化剂中间合金的组织特征,并结合热力学分析探讨了TiC粒子的形核与衰减机制。试验结果表明:TiC的形核机理是Ti原子以某种机制扩散至TiC粒子的表面形成富Ti层,并接近TiAl3的成分,在凝固过程中TiAl3与周围Al液发生包晶反应形成αAl;保温过程由于C从TiC向Al熔体中的扩散,使其稳定性降低及TiC向Al4C3转化,使αAl晶格失配是细化效果衰减的主要原因。