等离子原位合成Ni-Al金属间化合物涂层的组织与性能研究

利用等离子激发原位反应在碳钢表面合成了Ni—Al金属间化合物涂层。借助金相显微镜、扫描电镜、 X射线衍射仪和显微硬度计对涂层的组织和性能进行了研究。结果表明:当Ni和Al的质量百分比为4:1时,涂层与基体呈冶金结合,无裂纹和气孔等缺陷;涂层的主要组成相为Ni3Al和NiAl;涂层组织为细密的树枝晶;涂层的硬度高于基体,硬度可达630HV;涂层耐蚀性能良好。

L1_0型TiAl和TiAl+Mn金属间化合物的室温变形结构

TiAl金属间化合物呈面心四方结构,Ti和Al原子分别在相邻的(002)晶面上排列,其轴比(c/a)为1.02,TiAl作为高温结构材料具有优异的性能:比重低,弹性模量高,高温拉伸和爬变性能好,以及优良的抗氧化性能。但是,TiAl在低于900K时是十分脆的,防碍它的实际应用。本研究旨在Mn对Ll_0型TiAl金属间化合物延性改善基础上,对比TiAl,TiAl+Mn的室温变形结构,以阐明Mn在改善TiAl延性中的作用。在微变形的TiAl试样中观察到长条层错带,当操作反射为221时,只显示层错条中各个重迭层错条纹衬度;当操作反射转到202时,重迭层错的条纹衬度全部消失,重迭层错周界的偏位错全部出现。

Nd(Fe_(1-x)Co_x)_9Si_2C_y化合物的穆斯堡尔谱研究

利用真空熔炼法制备了 Ba Cd11结构的 Nd(Fe1-x Cox) 9Si2 Cy 化合物 ,X射线衍射的结果表明 C原子加入后 ,单胞体积膨胀 .室温下测量了样品的穆斯堡尔谱 ,发现随着 Co含量的增加 ,化合物中 Fe的平均超精细场先增大后减小 .而 C原子的加入 ,则使 Fe的平均超精细增加 。

金属间化合物电催化剂Pt_1Te_1/XC-72的制备及其电催化氧化甲醇性能

以氯铂酸和亚碲酸钠为前驱体,采用两步法在醇水体系下得到负载型Pt1Te1金属间化合物前驱体,通过热处理得到负载型金属间化合物电催化剂Pt1Te1/XC-72.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、电子能谱(EDS)和循环伏安方法(CV)对催化剂进行表征.结果表明:所得产物呈有序金属间化合物Pt1Te1结构,平均粒径4.5nm,在碳载体上具有很好的分散性;负载型金属间化合物电催化剂Pt1Te1/XC-72具有较高的电催化氧化甲醇活性,其优秀的催化氧化甲醇活性与Pt形成金属间化合物后所带来的几何及电子结构改变密切相关.

Fe_3(Si_(1-x),Al_x)金属间化合物的制备及其力学性能研究

采用真空电弧熔炼退火制备了Fe3(Si1-x,Alx)(x=0.2,0.4,0.6)Fe3Si基金属间化合物.通过XRD和SEM对制备出的试样进行表征,同时对其显微硬度、压缩强度及弯曲强度等力学性能进行了综合分析.结果表明,Fe3(Si1-x,Alx)金属间化合物仍然保持Fe3Si物相不变.Al的合金化改性降低了Fe3Si金属间化合物的显微硬度,有利于改善Fe3Si的脆性.Fe3(Si0.67,Al0.33)表现出较Fe3Si高的抗压和抗弯强度,这是其适中的有序度值与变形过程中加工硬化作用的综合结果.Fe3(Si1-x,Alx)表现出明显的二次解理特征,这利于断裂过程中裂纹能量的释放,从而提高其强度.

Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE无铅钎料为研究对象,借助扫描电镜和X衍射等检测方法研究了Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu无铅微焊点界面IMC和力学性能的影响.结果表明,添加适量Ni元素能显著细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金初生β-Sn相和共晶组织,抑制焊点界面区(Cu,Ni)6Sn5金属间化合物的生长和表面粗糙度的增加,提高无铅焊点抗剪强度.当Ni元素添加量为0.1%时,钎料合金组织细小均匀,共晶组织所占比例较多;焊点界面IMC薄而平整,(Cu,Ni)6Sn5颗粒尺寸小,对应焊点抗剪强度最高为45.6 MPa,较未添加Ni元素焊点提高15.2%.

TA1/X65钛/钢复合板对焊工艺及焊缝组织和性能

采用MAG+TIG焊接方法对TA1/X65爆炸冶金复合板(复层Ti厚2mm,基层X65管线钢厚14mm)试件进行了板-板对接焊实验。利用有限元模拟计算、金相显微镜、X射线衍射、EDS能谱线扫描、显微硬度和弯曲实验,研究了焊缝临界熔深、组织特征、界面元素分布、主要物相、显微硬度分布及焊缝背弯性能。结果表明,钛复层搭接焊质量严重影响复合板对焊接接头全壁厚背弯性能。随未焊透尺寸增大,背弯曲角度减小。钛焊缝区显微组织为锯齿状α-Ti+针状α-Ti+晶界β-Ti,热影响区组织为多形态粗大α-Ti。显微硬度较高区域出现在焊缝熔敷金属区,硬度值达200HV10。临界熔深1.25mm≤dL≤1.75mm、单边热影响区长度Cd≤2.83mm和焊接热输入W≤0.57kJ/mm可作为TA1/X65复合板搭接焊工艺参数设计的具体量化指标,是焊接接头全壁厚背弯实验成功的基本条件。因此,精确控制熔深,降低热输入,减小热影响区尺寸,细化晶粒,是提高钛焊缝塑韧性和安全性的重要方法。

Gd对Mg-6Al-1Nd合金高温蠕变行为与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM),X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM)和力学性能测试等方法研究了Gd添加对Mg-6Al-1Nd合金显微组织、高温压缩蠕变行为(150℃、90 MPa)以及高温拉伸力学性能(150℃)的影响。结果表明:在Mg-6Al-1Nd合金中加入稀土元素Gd后,Mg-6Al-1Nd-xGd合金的物相组成为α-Mg相、β-Mg17Al12相以及金属间化合物Al2Nd和Al2Gd相,组织中的β-Mg17Al12相由连续网状分布逐渐变得不连续;当Gd添加量为1.5%时,合金的蠕变量及稳态蠕变速率分别为1.95%和1.946×10^-8,较Mg-6Al-1Nd合金的3.25%和3.209×10^-8分别降低了40%和39.3%,合金的高温压缩蠕变性能大幅提高;当Gd添加量为0.5%时,合金在室温及高温下具有最大的抗拉强度,分别为183.13 MPa和181.45 MPa,较Mg-6Al-1Nd合金的130.54 MPa和114.11 MPa分别提高了40.3%和59%。

热处理对Mg-6Al-1Nd-1Gd合金组织和蠕变行为的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、EDS能谱分析等研究了Mg-6Al-1Nd-1Gd合金固溶与时效处理后的显微组织及在200℃和70 MPa条件下的高温压缩蠕变行为。结果表明:固溶+时效处理后Mg-6Al-1Nd-1Gd合金的β-Mg_(17)Al_(12)相几乎完全消失,金属间化合物为Al_(2)RE(Nd、Gd)相,且在晶界产生偏聚。蠕变后,热处理后合金的金属间化合物有所增加,T4态合金金属间化合物体积分数增加最多,高温蠕变抗力最好,蠕变量及稳态蠕变速率分别为1.8%及2.333×10^(-8) s^(-1),较铸态时的4.45%及5.817×10^(-8) s^(-1)分别降低了59.6%和59.9%。

TA1/X65复合板焊接工艺及焊缝组织和性能研究

采用TIG+MIG+MAG焊接工艺对TA1/X65复合板进行了以V/Cu作为中间过渡填充金属的板-板对接焊试验。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、EDS能谱面扫描和显微硬度试验,研究了焊缝区组织特征、界面元素分布、主要物相与显微硬度分布。研究结果表明,坡口设计和过渡金属纯度及各元素间物理、化学特性差异对焊接质量有较大影响。探讨了焊缝区裂纹缺陷的形成及脆硬金属间化合物的产生等问题,为TA1/X65钛钢复合板工程化焊接及焊接中易出现问题的规避和解决积累了经验。

Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Cu(Ni)焊点的抗时效性能

采用扫描电镜(SEM)研究在150℃等温时效下Cu/Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Cu与Ni/Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Ni焊点的界面扩散行为.结果表明,在时效过程中,随着时效时间的增加,Cu/Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Cu焊点界面金属间化合物(intermetallic compound,IMC)形貌由开始的细针状生长为棒状,IMC层厚度增加,界面IMC主要成分为(Cu,Ni)6Sn5. Ni/Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Ni焊点的界面IMC形貌由细小突起状转变为较为密集颗粒状,且IMC层厚度增加,界面IMC主要成分为(Cu,Ni)3Sn4.经过线性拟合,两种焊点的界面IMC层生长厚度与时效时间t1/2呈线性关系,Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Cu界面间IMC的生长速率为7.39×10^-2μm^2/h,Sn5Sb1Cu0.1Ni0.1Ag/Ni界面间IMC的生长速率为2.06×10^-2μm^2/h.镀镍层的加入可以显著改变界面IMC的形貌,也可降低界面IMC的生长速率,抑制界面IMC的生长,显著提高抗时效性能.

TA1/X65复合板对焊工艺及焊缝组织和性能分析

为了提高钛/钢复合板对焊接头性能,选择3种工艺方案进行焊接试验,采用金相显微组织分析、显微硬度和焊缝背弯试验,研究了钛/钢复合板对接焊缝组织特征、显微硬度分布及焊缝背弯性能。结果表明,工艺方案3成功实现了薄覆层钛/钢复合板对焊连接,焊接接头背弯角度可达100°,拉伸面完好,焊缝性能达到项目预期指标要求。钛覆层搭接焊质量严重影响复合板对焊接头全壁厚背弯性能。钛焊缝区显微组织为锯齿状α-Ti+针状α-Ti+晶界β-Ti,热影响区组织为多形态粗大α-钛。显微硬度较高区域出现在钛焊缝熔敷金属区,硬度值达200HV10。精确控制熔深、降低热输入、减小热影响区尺寸及细化晶粒,是提高钛焊缝塑韧性和安全可靠性的有效方法。

时效处理对Mg-6Al-1Nd-xGd合金组织及高温力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、EDS能谱分析等手段研究了Mg-6Al1Nd-xGd(0,0.5,1,1.5)合金的时效硬化行为及时效处理(T6)对合金高温拉伸性能的影响,结果表明:Gd元素的加入使Mg-6Al-1Nd合金的时效过程延长,随Gd含量的增多,合金在200℃时效时的硬度峰值从28 h延迟到36 h附近,且Gd含量为1%时合金峰值硬度最大,达到HV51.1。T6处理后,合金的强度及塑性都有所提升,Mg-6Al-1Nd-1Gd合金在200℃的抗拉强度为146 MPa,伸长率为22.3%,较铸态分别提高27.5%和29.7%,合金表现出良好的综合高温拉伸性能。

(Nd_(1-x)Er_x)_3Fe_(27.3)Ti_(1.7)化合物的结构与磁性

通过x射线衍射分析和磁性测量对 (Nd1 -xErx) 3Fe2 7 3Ti1 7化合物的结构与磁性进行了研究 .单相 (Nd1 -xErx) 3Fe2 7 3Ti1 7化合物的成相范围为x =0 0— 0 5之间 ,所有化合物均属于单斜晶系、Nd3(Fe ,Ti) 2 9型结构和A 2 m空间群 .着Er含量的增加 ,(Nd1 -xErx) 3Fe2 7 3Ti1 7化合物的晶胞体积、居里温度TC 和 5K下的饱和磁化强度Ms 均单调减小 ,而 5K下的饱和磁化强度Ms 和Er含量的关系与稀释模型所描述的结果相一致 .(Nd1 -xErx) 3Fe2 7 3Ti1 7化合物从室温的易面转变 5K时的易锥 .室温磁晶各向异性场Ba 随Er含量的增加而减小 ,基于磁晶各向异性的结果 ,给出了 (Nd1 -xErx) 3Fe2 7 3Ti1 7化合物的磁相图 .

金属的焊接性

Ni60合金真空烧结组织及M7C3形成机理；含铌细晶粒钢的热影响区组织性能；镁合金变极性等离子缝焊接头微观组织分析；高温回火热处理对9Cr-1Mo钢焊缝组织韧性的影响；Fe3Al金属间化合物手弧焊连接的界面研究；焊缝金属中的二次相析出及其对双相不锈钢焊管性能的影响。

L1_(2)型Al_(67)Cu_(8)Ti_(25)细化剂的制备及其对铝合金组织的影响

采用单质粉末通过高能球磨和真空烧结制备了L1_(2)型Al_(67)Cu_(8)Ti_(25)金属间化合物,并将其破碎后与Al粉进行混合制备了Al-25Al_(67)Cu_(8)Ti_(25)复合细化剂。研究了球磨时间、烧结温度对制备L1_(2)型Al_(67)Cu_(8)Ti_(25)金属间化合物的影响。以纯铝和Al-5Cu-Mn铸造铝合金为对象,研究了复合细化剂对α-Al宏观和微观组织的影响及作用机制。结果表明,球磨粉末在600℃下烧结可制备单相的L1_(2)型Al_(67)Cu_(8)Ti_(25)化合物颗粒,随着球磨时间增加,烧结形成的化合物颗粒的平均尺寸减小至11μm,形貌趋于球形。Al-25Al_(67)Cu_(8)Ti_(25)复合细化剂对α-Al具有较好的细化效果,加入0.25%的Al_(67)Cu_(8)Ti_(25)细化剂后,纯铝及Al-5Cu-Mn合金的晶粒尺寸分别细化至224μm和137μm。L1_(2)型Al_(67)Cu_(8)Ti_(25)化合物是α-Al的有效形核质点,与α-Al的错配度为2.35%,相比于Al3Ti,其错配度更小,异质形核能力更强。

TiAl双层辉光离子渗Cr的工艺研究

利用双层辉光离子渗金属技术（DGPSAT）对TiAl金属间化合物进行渗Cr处理。研究了主要工艺参数对渗层表面合金含量CA和渗层厚度δ这两个目标函数的影响。结果表明,表面合金含量CA和渗层厚度δ随源极电压Vs、有效功率密度比κ的增加而增加;随阴极电压Vc的增加而减少。气压存在一个峰值,太高或太低都不利。工艺参数的最佳值:源极电压Vs为1200V～1300V,阴极电压为200V～300V,有效功率密度比κ为4～5,气压为25Pa～30Pa。

(α_2+O+B2)三相Ti_3Al基合金的微观组织与力学性能

研究了一种(α2+O+B2)三相Ti3Al基合金环锻件的微观组织和力学性能,结果表明:在(α2+B2)两相区充分变形的、具有均匀分布的等轴初生α2相和片状O相的锻件能够获得良好的高温强度性能和室温塑性;β单相区变形的、具有粗大片状组织形貌的锻件拉伸强度和延伸率都很低;(α2+B2)两相区少量变形的、具有短棒状初生α2相的锻件除了拉伸塑性差以外,高温持久性能也很差;锻件微观组织中异常的长片O相存在会降低合金的塑性性能。控制锻件在(α2+B2)两相区变形前的β晶粒的尺寸以及保证在(α2+B2)两相区足够的变形量非常关键,以避免晶界α2相和长片初生O相,提高微观组织的均匀性和锻件的拉伸塑性性能。提高(α2+O+B2)三相Ti3Al基合金的Mo含量有助于蠕变性能。

EBSD技术对大晶粒Ni-42Al合金超塑变形过程组织演变的研究

采用EBSD分析技术研究1075℃、初始应变速率为1×10^-3S^-1试验条件下大晶粒Ni-42A1合金超塑变形过程中的组织演变。研究发现，变形前大晶粒Ni-42A1合金中小角度晶界比例极低，均以大角度晶界为主，且某几个特定角度的大角度晶界占有明显优势。在超塑变形过程中，持续有取向差5°以下的小角度晶界产生。随变形量的增大，新形成的小角度晶界取向差增加，转变为取向差较大的5～15°小角度晶界，进而转变为15°以上的大角度晶界。小角度晶界的产生速率与小角度晶界转变为较大角度晶界的速率趋向一动态平衡。小角度晶界向较大角度晶界不断转变的结果使大角度晶界数量不断增加，最终导致晶粒显著细化。

Ni_3Al中择优替位的第一原理势研究

从第一原理结合能曲线反演得到同种及异种原子间相互作用势,并以此对Ni_3Al中合金元素的择优替位行为进行了系统地研究。考虑长程作用,并利用对多个弛豫样本求平均的方法,对不同含量合金下的择优替位行为进行了定量计算。以不同组态下结合能的相对大小作为合金元素选择性替位的判据,计算结果与实验符合良好。对实验上尚不存在的一些合金元素的替位行为及表面、界面上部分元素的择优替位行为给出了理论预言。