钛氢合金改进嵌入原子势能的第一原理计算

用第一原理方法计算了钛氢合金的弹性常数、形成热和电子密度因子,在此基础上计算了钛氢合金的体积模量、统一方程中的结构因子、黏附能和平衡距离等改进嵌入原子势能参数.计算结果符合现有的试验值和其他作者的计算值.并进行了相应的分子动力学计算用以验证所得的参数.模拟了氢原子占据∑7(123-0)晶界附近的八面体间隙中心位置的力学行为.对钛氢合金势能中的其他参数也用相同的分子动力学模拟进行了验证.

氢对TC4钛合金扩散焊影响的机理初探

通过开展不同置氢量的TC4钛合金扩散焊试验,探讨了氢对TC4钛合金扩散焊加工影响的机理。结果表明:氢元素主要通过加速原子扩散、增大再结晶驱动力、促进塑性变形以及蠕变这三方面来改善TC4钛合金扩散焊加工性。

置氢改性钛合金扩散连接机理研究

利用置氢技术改善TC4钛合金的扩散连接性,优化扩散连接工艺参数。在Gleeble1500D热模拟机上,采用固态置氢技术进行了不同氢含量的置氢TC4钛合金的真空扩散连接试验;采用扫描电镜对界面孔洞弥合率和界面组织形貌进行了分析。结果表明:由于氢的扩散系数大,可显著提高置氢TC4钛合金的扩散系数,降低α+β→β相转变温度,稳定合金中β相,促进晶界扩散,提高晶界活性,使材料热加工变形得到改善;当置氢钛合金中氢的质量分数为0.25%、扩散连接温度为840℃、压力为15 MPa、保温时间为60 min时,界面结合良好,此时焊接区无扩散孔洞,钛合金基体组织仍为等轴α+β双相组织,且晶粒无明显长大。

切削置氢TC4钛合金切削力及切削温度的有限元分析

利用有限元技术,研究了氢含量对TC4钛合金切削力及切削温度的影响规律,并对高速切削时的切削力、切削温度的规律进行了预测。利用电子万能材料试验机及霍普金森压杆装置获取了不同应变速率及温度时置氢钛合金的流变行为,通过数据的拟合得到了Johnson-Cook(J-C)本构方程,据此建立了切削数值模型。切削力及切削温度的模拟结果与试验数据对比表明,所建立的有限元模型能够较准确地反映切削过程。切削力及切削温度均随着氢含量的增加而呈现先减小后增加的相似规律,氢含量为0.3%时其所对应的切削力及切削温度均最低;高速切削下氢含量对切削力及切削温度的影响较低速时弱。

置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结组织性能研究

采用置氢TC21钛合金粉末模压成形+保护气氛烧结工艺,研究置氢TC21钛合金粉末模压成形-烧结合金的组织性能的变化规律。结果表明:置氢量0.22%(质量分数,下同)和0.39%的TC21粉末烧结体组织较细,致密化程度也较高,置氢量0.39%的TC21粉末烧结体退火后的抗压强度和屈服强度最高。随着置氢量的增加,置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体片层组织尺寸变薄、针状的组织变细,晶粒尺寸变小;置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体退火后组织较退火前发生了明显的均匀化和细化;烧结体真空退火后氢含量达到安全状态,其中,置氢量0.39%的TC21钛合金粉末烧结体致密效果较好、综合力学性能较高。

置氢TC4钛合金粉末模压成形烧结机构及其动力学

通过建立正四面体的烧结模型,数学推导了置氢钛合金粉末烧结颈与烧结体相对密度的表达式,结合动力学实验研究了置氢TC4钛合金粉末模压成形固结加工过程中的动力学问题。结果表明:置氢TC4钛合金粉末烧结过程中的物质迁移机构由体积扩散为主的迁移机制向体积扩散和晶界扩散共同作用的物质迁移机制过渡,并由此得到了置氢TC4钛合金粉末材料模压成形固结过程的动力学方程,置氢量是影响置氢TC4钛合金粉末烧结体相对密度的最重要因素之一。

置氢TC4钛合金与TiAl合金的扩散连接研究

分别对Ti Al合金与TC4钛合金、置氢0.5 wt%的TC4钛合金进行了扩散焊接试验。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪、能谱分析仪对接头界面进行了分析,并开展了抗剪强度试验。结果表明,在焊接温度为850℃,连接压力为15 MPa的工艺参数下,当保温时间为5 min时,连接界面存在细小孔洞;当保温时间为15 min时,置氢TC4钛合金的界面孔洞消失,并且产生一定厚度的反应层:保温时间达到30 min时,置氢TC4钛合金与Ti Al合金接头的连接强度平均可达290 MPa。断口分析表明,界面组织主要由Ti Al、Ti_3Al、Ti Al_2和Ti_3Al_5相组成。在相同的扩散焊接工艺规范下,置氢TC4钛合金与Ti Al合金的扩散接头连接强度明显高于未置氢TC4钛合金与Ti Al合金的扩散接头连接强度。

钛钒铬基合金的贮氢性能研究

钛钒铬基贮氢合金贮氢量大,吸放氢条件温和,是国内外贮氢材料研究的热点之一。为此研究了钛钒铬基合金中V、Cr含量对贮氢性能的影响,结果表明:随着金属元素V含量的增加,合金的放氢平台压力略有降低和吸放氢量略有增大。而随着金属元素Cr含量的增加,合金的放氢平台压力升高,放氢量则明显提高。随着放氢温度提高放氢的平台压力升高,放氢量则增大。

置氢TC4钛合金粉末烧结材料高温流变行为及组织演变

采用热压缩试验研究了置氢量0.42%（质量分数）TC4钛合金粉末烧结材料在温度850~1000℃和应变速率0.001~0.10 s-1范围内的流变行为和组织演变,分析了该合金烧结材料在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得置氢TC4钛合金粉末烧结材料高温压缩变形的应力指数和变形激活能分别为3.97和507.35 kJ/mol,表明置氢TC4钛合金粉末制品在高温变形过程中均发生了动态再结晶。组织观察发现,在β相区变形时,β晶粒随金属流动方向明显被拉长、变形;在α＋β相区变形时,β相的组织变化基本同其在β相区变形时一样,只是β相再结晶过程加剧;在α相区变形时,原始的双态组织中α相组织发生再结晶,初生的α相含量逐渐减少。

快速凝固钛钒系贮氢合金电化学性能研究

研究了快速凝固处理对钛钒系贮氢电极合金Ti0.8Zr0.2V2.4Mn0.48Cr0.72Ni0.9的相结构、特别是电化学性能的影响规律。XRD研究表明:合金主要由六方结构的C14 Laves相和体心立方结构的钒基固溶体相所组成,快速凝固减少了合金中C14 Laves相的含量。电化学性能分析表明:快速凝固降低了合金电极的最大放电容量,增加了电极的活化次数,提高了电极表面的反应阻抗,恶化了电极的动力学性能,但是却大大改善了合金电极的循环稳定性。

置氢TC4钛合金与C/SiC复合材料钎焊接头界面组织和结构

采用AgCu箔片对不同置氢含量的TC4钛合金与C/SiC复合材料进行了钎焊连接.借助SEM,EDS,XRD等分析手段对接头的微观组织、界面结构进行研究,并分析了钎焊工艺参数的影响.结果表明,钎焊温度810℃,保温时间10 min时,置氢含量0.3%的接头界面结构为置氢钛合金/针状韦德曼组织/Ti(s.s)+Ti2Cu过共析组织/Ti2Cu+TiCu+Ti3Cu4扩散带/Ag(s.s)+Cu(s.s)/Ti2Cu+Ti5Si3/TiC/复合材料.不同氢含量下接头的界面产物基本相同,但接头反应层总厚度随置氢含量的增加而增大.随着钎焊温度升高或时间延长,复合材料侧Ti5Si3等化合物逐渐增多,TiC反应层变得连续且厚度增加.

氢化钛镍合金阴极真空弧放电离子特性研究

本文将氢化钛镍合金材料应用于强流长脉冲(200 A/270μs)真空弧放电实验中,该材料能在强流长脉冲真空弧放电产生的高温条件下保持较好的稳定性。使用飞行时间谱仪获得了氢化钛镍合金阴极真空弧放电产生的离子电荷态分布和离子成分。结果表明:Tin+和Nin+电荷态为1+、2+和3+,在放电过程的早期(0~30μs),H+成分随时间逐渐增加,在30μs时达到最大比例57%,而Tin+和Nin+(n=1,2,3)离子成分随时间逐渐减少,在30μs时达到最小比例43%;在放电过程的后期(30~270μs),H+成分迅速下降且在75μs后保持在总离子流的12%左右直至放电结束,Tin+和Nin+(n=1,2,3)含量随时间逐步增加,且在75μs后保持在总离子流的88%左右直至放电结束。

Tc4钛合金焊接接头氢致软化和硬化脆化

进行了母材氢含量为0.008%和0.023%的Tc4钛合金氩弧焊焊接头力学性能试验,发现在变形开始阶段氢引起的软化和后期阶段的硬化和脆化现象.室温下,变形速度在10-2-10-3s-1范围内面缩很低,出现脆性.分析认为,软化是由于氢减弱晶格结合强度、加快位错运动所致,硬化和脆化则是由于氢在晶界附近富集和位错堆积难以运动所致.为恢复因氢降低的力学性能,应进行真空去氢处理.

T52YL钛合金的吸氢行为及组织结构

本文研究了在氢压为0.05 MPa、保温100 min时的T52YL钛合金吸氢行为和组织结构变化及氢环境对其机械性能的影响.结果表明:吸氢温度在374-715℃范围内,盘材和棒材的变化规律相似,先随温度的提高吸氢量逐渐增加,并且在500℃左右有一个吸氢峰,含氢量约为2.0%(质量分数),然后随温度继续提高吸氢量变化不大,基本维持在(1-1.5)%;微量氢已使α相中析出γ氢化物,随氢含量的增加氢化物不断增多、增大;在氢环境中氢脆敏感性很弱.

单相和双相钛-钒合金的吸氢行为

研究了Ti-10V α+β双相合金与Ti-30Vβ单相合金的温度-平衡氢压关系以及吸氢动力学,测定了吸氢速率常数和激活能,并对吸氢的速率控制过程进行了讨论.实验结果表明,随着温度升高,吸氢后的平衡氢压升高,而合金中平衡氢浓度则下降.Ti-10V与Ti-30V合金吸氢反应的激活能分别为57.3和84.4 kJ/mol.Ti-10V合金吸氢由氢在α相中的扩散过程所控制,而氢穿过表面氧化膜则是Ti-30V合金吸氢的速率控制步骤.

铸态和快淬Ti基贮氢合金的放电容量与显微结构

快淬工艺能明显地提高Ti0 .8Zr0 .2 Mn0 .5V0 .5Ni1.0 贮氢合金的放电容量 ,而且淬速与放电容量之间在一定情况下出现峰值。XRD、SEM、TEM分析结果表明 :快淬合金由细小的枝晶组成 ,随着淬速增加 ,晶粒更加细小 ;快淬合金很难形成非晶 ,当淬速达到 32m/s时仅有少量非晶出现 ,主体仍是微晶和纳米晶 ;Ti0 .8Zr0 .2 Mn0 .5V0 .5Ni1.0 合金是多相结构 ,低淬速快淬态合金和铸态合金由大量的六方C14Laves相和少量的TiNi非Laves相组成 ,当淬速达到 8m/s时 ,合金中开始出现立方C15Laves相。快淬合金中能大量吸氢的C14、C15相的总含量更多 ,从而使快淬钛基合金的放电容量有较大的提高。合金中各个相的相对含量随着淬速的改变而改变 ,使C14。

超化学计量比Ti-Zr-V-Mn-Cr-Ni贮氢电极合金相结构及电化学性能研究

研究了超化学计量比对钛基贮氢俣金相结构及电化学性能的影响 XRD及EDS分析表明,超化学计量比贮氢合金(Ti0.8Zr0.2)(V0.533Mn0.107Cr0.16Ni0.2)x(x=2,3,4.5,6)均主要由六方结掏的C14型Laves相和体心立疗结构的钒基固溶体相构成,随着x值的增大,两相的晶胞参数及晶胞体积均减小.电化学性能测试表明,当x的值在2-5范围内时,随着x值的增大,合金的最大放电容量、放电电位、高倍率放电性能(HRD)、循环稳定性、交换电流密度,I0以及极限电流密度,IL均提高.但继续增大x值后,除放电电位、高倍率放电性能和循环稳定性继续有所提高外,最大放电容量、交换电流密度I0以及极限电流密度,IL均减小.此外,随着化学计量比的增大,合金电极的活化渐趋困难.