Fe_(52)T_2(T=Cr,Mn,Co,Ni)合金bcc与fcc相结构的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究稀释掺杂的Fe_(52)T_2(T=Cr, Mn, Co, Ni)合金铁磁bcc相和反铁磁fcc相结构的晶格参数、磁性和两相的相对稳定性。结果表明:晶格参数和体模量随掺杂元素d壳层电子个数的变化关系不能用简单的d能带填充图像解释,说明FeT合金中存在较强的磁-结构耦合效应。FeT合金的铁磁bcc相比反铁磁fcc相稳定。反铁磁相呈四方结构,晶格常数c/a比值约为1.07,此相结构可能是一个亚稳态。晶格结构的变化引起电子的重新分布,导致不同磁结构和局域原子磁矩。

Al、Ti、V和Cr促进高熵合金BCC相形成能力的研究

定量研究了Al、Ti、V和Cr促进CoFeMnNi基高熵合金形成BCC相的添加量,结合元素周期表分析了相关规律。使用真空熔炼炉炼制了CoFeMnNi基高熵合金,使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计分析了合金的组织结构和硬度。结果表明,CoFeMnNi合金为单一FCC相结构,Al、Ti、V和Cr四种元素单独添加到合金中出现BCC相的添加量分别是0.6、0.6、1和2 mol;促进BCC相形成能力的顺序是Al>Ti>V>Cr;对于元素周期表第4周期的过渡族元素,序号小于25的元素是BCC形成元素,序号越小越有利于在高熵合金中形成BCC相。当合金有BCC相形成时,合金的硬度升高;随BCC相的增加,硬度增加,合金脆性变大。合金含钛2 mol后,合金抗腐蚀能力提升明显,即使在王水腐蚀120 s仍然没有明显的腐蚀痕迹。

板条状FCC/ BCC相界结构和长大机制

魏氏铁素体、上贝氏体和板条马氏体均是过冷奥氏体板条状相变产物，它们的ＦＣＣ／ＢＣＣ相界都接近（１１１）ｆ密排面。本文用高分辨电镜在原子尺度上观察证实了板条马氏体相界台阶—位错结构，结合相变晶体学改进了板条马氏体和魏氏铁素体相界结构模型，这两个模型代表了（１１１）ｆ／（０１１）ｂ原子界面外延匹配可能的位错配置类型，同它们各自的长大动力学相容。贝氏体不可能有上述二者之外的相界结构，应通过试验确定，它属于上述两种模型中哪一种。文中研究表明，结合相变晶体学精确地实验和分析贝氏体相界结构。

快淬对Ti-V基BCC相合金相结构和储氢性能的影响

研究了快淬作用对Ti-28V-15Mn-10Cr合金的相结构和储氢性能的影响。XRD实验结果表明,快淬处理使得合金由BCC和C14Laves两相结构转变为单一的BCC相结构,同时合金的晶格常数随着快淬冷速的增加而增大。快淬作用能显著改善Ti-28V-15Mn-10Cr合金的吸放氢平台特性,从而导致合金放氢量的增加。然而,快淬处理也使得合金的放氢平台压下降以及活化性能变差。

FCC:BCC部分共格界面台阶结构模型

用计算机研究了FCC:BCC部分共格界面结构随取向关系改变而发生的变化。据此建立了不同位向关系下两相界面台阶结构模型。分析表明,当 α^(f∝)/α^(b∝)=1.26,位向关系从K—S关系变化到N—W关系,表观惯习面与原子惯习面间偏转角随位向而变化,其值从约12°增大到约30°。研究发现,对于不同惯习偏转角的相界台阶模型,失配位错不是必不可少的的结构要素。

低碳铁素体钢中纳米富Cu相由9R向fcc结构的转变

低碳铁素体钢样品经880℃加热0.5 h水淬,660℃调质处理10 h,然后在400℃等温时效11000 h后,利用高分辨透射电镜(HRTEM)和能谱仪(EDS),分析低碳铁素体钢中析出的纳米富Cu相不同晶体结构的特征及联系。观察到长轴约9.5 nm,短轴约6.6 nm的短棒状9R结构的纳米富Cu相,并且均为单斜9R以及呈互为孪晶结构,说明Cu早期析出时优先转变成具有互为孪生关系的单斜9R结构,同时还观察到孪生结构的fcc结构的Cu,以及具有莫尔条纹的非孪晶fcc结构的Cu。表明9R结构除了退孪晶化转变成非孪晶fcc结构外,还可以直接转变成具有孪生关系的fcc结构的纳米富Cu相。

含BCC/B2共格结构多主元合金研究进展

引入共格析出相是强化合金的重要方式。近年来发现在BCC结构多主元合金中引入共格B2相可有效提升其力学性能,形成了一类重要的合金体系。本文综述了含BCC/B2共格结构多主元合金的研究现状,重点讨论这一系列新型合金在成分、组织形貌、结构稳定性以及力学性能等方面的特征,并指出此类合金在宽温域下强度较高、塑性因成分差异而不同的变化特点。目前,这类合金在高于500℃时的结构稳定性较差,无法满足工程应用的需求,而成分设计是解决此问题较为简单易行的方法。本文旨在为含BCC/B2共格结构多主元合金的设计提供参考。

减压渣油搀兑FCC油浆制备针状焦

将齐鲁石化胜利炼油厂的催化油浆和胜利减压渣油以不同的比例混合 ,然后在 4 90℃和 0 .8MPa的条件下炭化制备针状焦 ,所得针状焦的光学结构各不相同 ,可分为 4个等级 ,其中 ,粗镶嵌和细镶嵌结构随着减压渣油的增加而增加。这意味着FCC油浆修饰了减压渣油的反应性 ,降低了减渣的热解速率。由此可见 ,混合物料的炭化反应性及混合比例 ,很大程度上影响了大域融并中间相的性质 。

Ti_(1.0)V_xMn_(2-x)(x=0.6～1.6)合金的微结构和储氢性能

系统研究了V替代Mn对Ti1.0VxMn2-x(x=0.6～1.6)合金的相结构及吸放氢性能的影响。研究结果表明:随着x的增加,合金由Laves和bcc两相结构逐渐变化到bcc单相结构,吸氢量也随之增加;当V含量增加到x≥1.2时,合金具有bcc单相结构,合金最大吸氢量达到3.5%(质量分数),但是由于缺少脆性的Laves相,合金的活化性能变差,饱和吸氢时间也有所延长;随着V含量的增加,合金主相bcc相晶胞体积增大,从而导致合金PCT曲线平台压力降低,滞后效应也逐渐增大,但平台趋向于平缓。

真空熔炼Al_(x)Ni_(x)Ti_(x)CoCrCu_(0.5)FeMo双相高熵合金的研究

使用真空熔炼炉炼制了Al_(x)Ni_(x)Ti_(x)CoCrCu_(0.5)FeMo(x=10~13)高熵合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计分析了合金的组织结构和硬度。结果表明,随着x值的增加,合金由双FCC相逐渐过渡到FCC相+BCC相,再转向FCC+BCC+σ相,最后为BCC相+σ相。x=10和11时,合金具有明显的树枝状晶;而x=12时,FCC相不连续;而x=13时,σ相为网状结构。合金的硬度随x的增大,先减小,再增大。Al_(10)Ni_(10)Ti_(10)CoCrCu0.5FeMo的硬度最大,为790 HV。Al对BCC的促进作用比Ni对FCC的促进作用强。随着Al、Ni和Ti添加量的增加,BCC相含量越多,FCC相的晶格常数减小,并且随着σ相的析出,BCC相的晶格常数变化不大。Al、Ni和Ti的增加促进了σ相析出。σ相对合金硬度有促进作用。

机械合金化Fe_(100-x)Cu_x体系的结构

利用XAFS和XRD方法分别研究了机械合金化 80h制备的Fe10 0 -xCux系统的晶体结构及Fe和Cu原子的局域配位环境 .结果表明 ,当x>4 0时 ,样品中Fe原子的bcc结构消失 ,Cu原子的近邻结构基本不变 ,fcc晶格参数随x的增加而减小 ;当x <30时 ,Cu原子的fcc结构消失 ,Fe原子的近邻结构基本不变 ,bcc晶格参数随Cu原子的比例减小而增大 ;而x=30左右时 ,fcc和bcc结构共存 .研究结果还表明 ,Fe原子和Cu原子的比例不是相差很大时 ,Fe原子和Cu原子的近邻配位无序度会在很大的范围内变化 ,说明Fe -Cu二元体系不可能形成均匀的过饱和固溶体 ,存在Cu富集区和Fe富集区 。

Fe-Mn-Si基形状记忆合金中FCC相的电子结构与稳定性

利用基于第一原理的离散变分法研究了Fe-Mn-Si合金的电子结构与FCC相稳定性的关系.Si元素使Fe原子的d带空穴数减少,而Mn的影响较复杂.以此为基础,从电子浓度的角度解释了这两种元素对合金层错能的影响,并结合对合金结合能的计算结果——Si降低合金的结合能而Mn的作用相反,阐述了Mn降低而Si升高马氏体相变温度的物理原因.在不同方向上施加应力时,合金的电子结构发生变化,Fermi能级处的总态密度有明显提高.从Fermi能级附近的能谱变化可看出,应变使能隙减小,能级的简并性提高.在同一方向上施以不同的应变,中心原子的3d和4s轨道上的电子数减少,3d局域态密度变窄,且峰值增加.对比电子密度的变化,在应力方向上的成键轨道有减弱的趋势,而在垂直于应力的方向上出现增强,导致FCC结构的稳定性降低.这是外场(应力)作用下合金的马氏体相变温度提高的重要原因.

NiMn薄膜的无序有序转变

研究了 Ｓｉ／Ｔａ／ＮｉＭｎ／Ａｌ和 Ｓｉ／ＮｉＦｅ／ＮｉＭｎ／Ａｌ多层膜中 ＮｉＭｎ薄膜经 ３００℃ ５ ｈ不同次 数循环退火后的有序化情况，Ｘ射线衍射定量计算结果表明，高温循环退火能极大地促进ＮｉＭｎ 薄膜的有序化、ＮｉＭｎ 薄膜中有序相的含量随退火循环数的增加而持续增加，但含ＮｉＦｅ层的膜 有序化过程要比无ＮｉＦｅ层时级慢．显然，ＮｉＦｅ对ＮｉＭｎ的有序化有阻碍作用．

马氏体转变(十一)

4.3马氏体转变晶体学表象理论计算示例[10,17,41]应用BM方法,对Fe-31wt%Ni合金fcc→bcc马氏体相变进行计算。

Fe-30Mn-5Si-1Al形状记忆合金的原子力显微镜组织观察

自从日本开发了价廉且加工性好的Fe—Mn—Si系形状记忆合金以来，在考察其各种应用领域应用情况的同时，又开发了适合实用化的合金组成。相关的研究报告中，最具有代表性的合金组成是Fe-30Mn-6Si，其形状记忆效果是起因于fcc结构的γ奥氏体母相应力诱发了hcp结构的ε马氏体相，在加热时发生了逆相变。另外，Fe-30Mn-6Si合金中用Al置换部分Si的Fe-3Mn-3Si-3Al合金，具有缘于双晶变形的高延性，即显示了双晶诱发塑性的效应，该合金的强度与延伸率的积Rm-A值超过50000MPa％，作为强度、延性匹配优良的结构用钢而倍受关注。

Fe60.5-xPt39.5Ndx(x≤1.5)合金相转变和居里温度研究

采用X射线衍射,差热分析和居里温度测量等方法研究Fe60.5-xPt39.5Ndx合金的相转变、居里温度和有序度。结果表明:Nd的添加有利于稳定FCC相结构;随着Nd含量x的增加,Fe60.5-xPt39.5Ndx合金的有序度及有序FCT相的居里温度都逐渐减小。

增材制造钛合金微桁架夹芯板低速冲击响应

增材制造技术能够制造复杂点阵结构。相比于传统的加工工艺,可以一次成型,克服了低速冲击下传统工艺芯层与面层在连接点处易发生脱粘的问题。利用低速落锤试验装置对增材制造面心立方(FCC)夹芯板和体心立方(BCC)夹芯板进行了低速冲击试验,获得了两种微桁架点阵夹芯板的破坏模式和冲击响应曲线。低速冲击下,微桁架夹芯板上面层在冲击部位产生局部凹坑,并出现裂纹,其余部位没有大变形。试验结果表明在相同能量冲击下,BCC夹芯板的凹坑深度要小于FCC夹芯板,BCC夹芯板的抗冲击性能要优于FCC夹芯板;建立有限元模型,较好地表征了低速冲击过程中微桁架结构的损伤。发现在低速冲击过程中,对于两种微桁架点阵夹芯板,冲击能量主要由上面层和芯层吸收;冲击能量改变,夹芯板各部分吸能百分比变化较小。BCC夹芯板和FCC夹芯板结构稳定,整体性好;低速冲击下,FCC夹芯板最先发生破坏的部位是上面层与芯层连接处;而BCC夹芯板最先发生破坏的部位是中间竖直桁架。

AlxFeNiCrCo高熵合金

J．Cislak等人从纯金属粉末通过烧结制成高熵合金AlxFeNiCrCo（0≤x≤1.5），并借助XRD和中子衍射法对其结构特性进行研究，并用EDX和EBSD法测定其成分。这些方法测定出的bcc／B2和fcc相的数量非常接近。

AlxFeNiCrCo高熵合金

J．Cislak等人从纯金属粉末通过烧结制成高熵合金AlxFeNiCrCo（0≤x≤1．5），并借助XRD和中子衍射法对其结构特性进行研究，并用EDX和EBSD法测定其成分。这些方法测定出的bcc／B2和fcc相的数量非常接近。

扩散碳可使奥氏体钢的表面变硬

美国Bodycote Kolsterisng公司报道了他们以碳间隙式溶入FCC结构钢以产生剩余应力的工作。由于这是一种低温热处理工艺，因而在扩展的奥氏体σ相中不生成碳化铬。其结果是：在不损失抗腐蚀性能的前提下，表面硬度获得提高。