Cu_(50)Ni_(50)合金凝固过程中的空位捕获

通过分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟,研究了Cu_(50)Ni_(50)合金在不同温度下凝固及其退火过程的空位捕获.结果发现:凝固过程中的空位捕获效应,即被捕获空位浓度的过饱和现象非常明显;随着凝固温度的降低,空位浓度显著上升,与平衡浓度随温度的变化规律正好相反;Cu_(50)Ni_(50)存在一个特征温度T∗,在T>T∗浅过冷温度下,凝固速度随着凝固温度的降低快速增加,在T<T∗深过冷温度下,凝固速度随着凝固温度的降低缓慢下降,表明空位浓度并不是界面生长速度的单值函数;作为合金元素,Cu比Ni更倾向于形成空位原子(vacancy atom,VA).

Cu_(50)Zr_(50)合金不同过热度的冷却曲线分析

针对Cu_(50)Zr_(50)在大气中易被氧化,冷却曲线分析实验和检测困难等问题,采用覆盖渣技术,通过测量不同加热温度下Cu_(50)Zr_(50)的冷却曲线,应用热分析技术研究其凝固和生长过程,以揭示不同过热度熔体结构与凝固规律的关系。结果表明:Cu_(50)Zr_(50)合金不同温度的凝固曲线状态明显不同,形核开始温度和过冷度随温度的不同而发生改变;经历液-液结构转变的Cu_(50)Zr_(50)液态合金凝固时形核过冷度减小,但形核驱动力增大,凝固组织细化。

Cu_(50)Ni_(50)合金快速凝固的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法研究了Cu_(50)Ni_(50)合金在不同冷却速度下的凝固过程,利用均方位移、径向分布函数和结构可视化等方法分析其微观结构.并对凝固模型进行拉伸模拟,通过应力应变曲线和直观结构变化分析其性能.研究表明:冷却速度对Cu_(50)Ni_(50)合金凝固形成的结构有较大影响,随着冷却速度的升高,凝固形成的结构中晶体含量减少,在较低的冷却速度下,如冷却1×10^(12)K/s时,Cu_(50)Ni_(50)合金凝固形成晶体结构;在较高的冷却速度下,如1×10^(14)K/s时,Cu_(50)Ni_(50)合金凝固形成非晶体结构,且非晶Cu_(50)Ni_(50)合金的抗拉性能要优于晶体Cu_(50)Ni_(50)合金.

冷速对快凝Ni_(50)Zr_(50)合金团簇结构遗传与演化特性的影响

采用分子动力学方法,模拟研究6个不同冷速下液态Ni_(50)Zr_(50)合金的快速凝固过程,用双体分布函数、原子团类型指数、遗传跟踪等方法对快凝合金的微结构特征与演化特性进行表征和分析。结果表明:Ni_(50)Zr_(50)玻璃合金中数目最多的原子组态是Z11 Kasper团簇,而非二十面体。快凝合金中的特征团簇趋向于聚合在一起形成中程序,其数目随冷速的降低而增加。基本团簇的结构遗传均起始于T_(m)~T_(g)的过冷液相区,其中Z11 Kasper团簇在T_(g)以上的附近温区具有最高阶段遗传分数。提高冷速有利于过冷液相区中基本团簇的阶段遗传分数增加和遗传的起始温度升高。冷速诱导的Ni_(50)Zr_(50)合金玻璃形成能力(GFA)的提高可以归因于特征团簇(如Z11 Kasper团簇)遗传能力的增强。

Ti或Al添加对Zr_(50)Cu_(50)非晶合金/W润湿行为和界面特性的影响

采用座滴法研究了在真空条件下,Al或Ti对Cu_(50)Zr_(50)非晶合金与W基片之间的润湿行为和界面结合状态的影响.借助SEM和XRD分析了添加Al或Ti对Cu_(50)Zr_(50)非晶合金/W界面微观结构和界面结合机制的影响.结果表明:Al或Ti的添加有利于降低Cu_(50)Zr_(50)非晶合金熔体的表面张力,从而改善了其与W之间的润湿性;在实验范围内,Cu_(50)Zr_(50)非晶合金/W界面附近有新相ZrW_2生成,添加Al或Ti对Cu_(50)Zr_(50)非晶合金/W界面微观结构的影响不同,Al的添加促进了界面反应的进行,随着Al的添加量增加,界面反应产物ZrW_2相在界面处形成的连续反应层减小,而在熔体中富Al且贫Cu的相中析出的量增大.Ti的添加抑制了界面反应的进行,随着Ti的添加量增加,界面反应物ZrW_2逐渐消失,进而使界面结合机制由最初的溶解扩散和界面反应型混合机制转变为单独的溶解扩散型.

Mn_(50)Ni_(32–x)CuxCo_(8)Ti_(10)合金条带马氏体相变和磁热效应

本文主要研究了Cu取代和退火等因素对全过渡族Mn_(50)Ni_(32–x)CuxCo_(8)Ti_(10)(x=1, 2)合金条带马氏体相变行为和磁热性能的影响.研究发现, Cu取代后,合金马氏体相变温度往低温方向移动,且对Cu含量非常敏感;同时奥氏体铁磁性增强,导致相变前后磁化强度突变增大;发生明显的磁场驱动变磁性马氏体相变;磁熵变随着Cu含量的增加而逐渐增大,尤其是有效制冷能力相对于Cu取代前样品成倍增大.本文以x=1样品研究了退火对马氏体相变的影响,退火后,合金马氏体相变变得缓慢,奥氏体铁磁性减弱,相变前后磁化强度突变减小,磁场驱动变磁性变弱,由此导致磁熵变大幅度减小,但由于制冷温区成倍增大,致使有效制冷能力几乎不减小.本文从过渡元素取代导致3d电子之间相互作用的改变和退火导致γ相的析出分别讨论了Cu取代和退火影响合金马氏体相变的物理机制.