热压烧结制备Cu/FeCoCr复合材料的显微组织及热物理性能

利用相图计算的CALPHAD方法和超音雾化制粉技术,在CuFeCoCr体系中设计并制备了一系列微米级复合粉体。通过热压烧结方法在烧结温度为950℃,烧结压力为45 MPa的工艺条件下成功获得块体复合材料。研究了块体复合材料中Cu含量对显微组织,热导率,热膨胀系数以及显微硬度的影响。结果表明:CuFeCoCr块体复合材料均由fcc富铜相和fcc富铁钴铬相组成。该系列复合材料经600℃时效处理8 h后,其热膨胀系数变化范围为5.83×10-6~10.61×10-6 K-1,热导率变化范围为42.17~107.53 W·m-1·K-1。其中Cu55(Fe0.37Cr0.09Co0.54)45复合材料表现出良好的综合性能,即其热膨胀系数和热导率分别为9.08×10-6K-1和91.09 W·m-1·K-1,与电子封装半导体材料的热膨胀系数相匹配。

Co-Ti合金中γ相粗化动力学的实验研究和相场模拟（英文）

本研究结合实验和相场法研究了反相Co-19.7Ti合金中无序γ析出相的组织演变和粗化行为。实验和模拟结果皆表明γ相的形貌随时效时间增加由近球形转变成条状。γ相平均粒径的粗化动力学遵循r^3=kt,可获得如下■texp[-349890RT]。γ相平均粒径随时效时间的变化分为两个阶段,阶段I增长快速而阶段II增长速度减缓。时效温度由700℃增至750℃,γ相粒径分布的峰值变大以及粒径分布的宽度变窄,模拟结果与实验结果取得良好的一致性。

Mo-Ru-Ti三元系相平衡的实验研究

利用电子探针成分分析和X射线衍射分析等技术建立了Mo-Ru-Ti三元系的1100和1300℃等温截面相图。结果表明:在1100℃等温截面相图中存在3个三相区,而1300℃等温截面相图中存在2个三相区;在1100℃等温截面中,由于Ti的加入,σ-Mo5Ru3相被稳定化并形成一个小单相区;在1100和1300℃等温截面相图中,β(Ti,Mo)相均从富Mo侧一直延伸至富Ti侧,并且具有较大的固溶度。Mo-Ru-Ti三元系相平衡的测定为Ti基合金热力学数据库的建立提供了基础理论信息。

Co-Cr-V三元系富Co侧fcc相的互扩散及原子迁移率参数研究（英文）

本研究制备了一系列Co-Cr-V合金,在1200℃下扩散处理259 200 s。利用电子探针显微分析(EPMA)技术测定了各扩散偶的浓度-距离曲线,并根据测得的浓度-距离曲线用Whittle and Green方法计算了Co-Cr-V三元系在1200℃下的互扩散系数。基于本研究的实验数据和文献报道的热力学信息和相关子二元系的动力学参数,利用DICTRA软件优化得到Co-Cr-V体系fcc相的原子迁移率参数。运用优化得到的原子迁移率参数计算互扩散系数,并与实验数据比对,取得较好的一致性,从而验证了所得迁移率参数的可靠性。同时运用该迁移率参数计算了各扩散偶的浓度-距离曲线和扩散路径,计算结果与实验数据均符合良好,进一步验证了参数的合理性和准确性。

Ni-Cr-W三元系富Ni侧fcc相的互扩散及原子迁移率研究

利用电子探针微量分析与Whittle-Green方法确定了在1200℃下退火72 h的Ni-Cr-W三元合金体系的互扩散系数。通过DICTRA软件包对实验互扩散系数进行评估以确定原子迁移率。通过全面分析比较模型预测的扩散特性和实验数据的良好一致性验证了原子迁移率的合理性。Ni-Cr-W三元体系中的扩散现象,如扩散路径和浓度-距离曲线可以通过获得的原子迁移率合理地描述,进一步证明了本研究所获得的原子迁移率参数的可靠性。

Ni-Al-Sn三元系在800和1000℃时的相平衡（英文）

采用电子探针显微分析和X射线衍射分析等方法研究了Ni-Al-Sn三元系在800和1000℃时的相平衡。结果表明:(1) Ni-Al-Sn三元系在800和1000℃时均未发现三元化合物;(2) Ni-Al侧存在Ni Al、Ni3Al、Al3Ni和Al3Ni2 4个化合物,800℃时,Sn在Ni Al和Ni3Al中的固溶度分别为3.1 at%和14.7 at%,在1000℃时分别为3.0 at%和8.0 at%。而Sn在Al3Ni和Al3Ni2中几乎没有固溶度;(3) Ni-Sn侧有Ni3Sn(r)、Ni3Sn(h)和Ni3Sn2(h) 3个化合物。800℃时,Al在Ni3Sn(r)相的固溶度为4.2 at%,1000℃时,Ni3Sn(r)相转变为Ni3Sn(h)相,拥有5.5 at%Al的固溶度。另外,800℃时,Al在Ni3Sn2(h)相中的固溶度为8.4at%,1000℃时为12.1at%;(4)Ni-Al-Sn三元系Al-Sn侧为相互贯通的液相区域,Ni在Al-Sn侧的溶解度约为1 at%。

预变形对Ti-6Al-4V合金时效行为和力学性能的影响

研究了固溶处理后预变形对Ti-6Al-4V合金时效行为和力学性能的影响。结果表明:在940和955℃固溶处理后进行预变形,可以提高时效过程中第二相α的析出。在940℃固溶处理后,随着预变形量的增加,时效处理后第二相α含量增加,α相尺寸减小,合金的强度和硬度增加。在时效处理之前进行预变形可以明显提高合金的抗拉伸强度和硬度,也能同时保持比较好的韧性。相对固溶温度为940℃,Ti-6Al-4V合金在955℃固溶处理后进行预变形对于提高合金的强度和硬度的效果不显著。采用扫描电镜对不同预变形和时效处理后的合金断口形貌进行了分析。

Ni-Nb-Ti三元系富Ni侧fcc相的互扩散及原子迁移率研究（英文）

利用EPMA技术测定了Ni-Nb-Ti三元系富Ni侧合金在1273K下的扩散数据,并使用Whittle和Green方法计算了Ni-Nb-Ti三元系在1273 K下的互扩散系数。通过DICTRA软件优化得到Ni-Nb-Ti三元系的fcc相的原子迁移率,运用优化得到的的原子迁移率计算出的互扩散系数与实验数据具有较好的一致性,从而验证了所得的原子迁移率的可靠性。同时通过运用原子迁移率拟合各扩散偶的的浓度-距离曲线和扩散路径,进一步验证了原子迁移率的合理性。

Co-Nb-W三元系的热力学评估（英文）

采用CALPHAD方法对Co-Nb-W三元系合金开展了热力学评估。为了统一Co-Nb-W三元系中μ相的热力学模型,首先对Co-W二元系的热力学进行了优化,并采用文献报道的1273、1373和1473 K 3个等温截面的相平衡实验数据开展了模型参数的优化。优化过程中采用亚正规溶体模型描述αCo和bcc等固溶体相,而λ、χ和Co_3Nb相则采用双亚点阵模型来描述,Co_7W_6和Co_7Nb_6相所用的点阵模型为(Co,Nb)_1(Co,Nb,W)_2(Co,Nb,W)_4(Co)_6。计算的等温截面和纵截面相图与实验结果取得了很好的一致性。

Cu-Fe64Ni32Co4合金显微组织及热物理性能（英文）

利用相图计算的CALPHAD方法和真空电弧熔炼技术,设计并制备了Cux(Fe0.64Ni0.32Co0.04)100-x(x=30,45,60,质量分数,%)系列合金。实验研究了该系列合金在不同热处理工艺时的显微组织,热导率以及热膨胀系数。结果表明:Cu-Fe64Ni32Co4系列合金在600和800℃时效处理后均为fcc富铜相和fcc富因瓦(铁镍钴)相组成的各向同性的多晶合金。该系列合金在1000℃淬火并在600℃时效处理50 h后,其热膨胀系数变化范围为6.88×10^-6~12.36×10^-6 K-1;热导率变化范围为22.91~56.13 W·(m·K)-1;其热导率明显高于因瓦合金,其中Cu30(Fe0.64Ni0.32Co0.04)70与Cu45(Fe0.64Ni0.32Co0.04)55合金的热膨胀系数可以与电子封装中半导体材料的热膨胀系数相匹配。

Mo-RE二元合金相图的热力学数据库

利用CALPHAD方法,选择和建立合理的热力学模型,并结合相平衡及热力学性质的相关信息,对Mo-RE(RE:Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Tb,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)各二元系相图进行了热力学优化与计算。其中,液相和端际固溶体相的Gibbs自由能采用亚正规溶体模型描述,气相的Gibbs自由能采用理想气体模型描述。计算结果与实验数据取得了良好的一致性,最终得到了一组自洽的合理描述Mo-RE二元系各相自由能的热力学参数,建立了Mo-RE二元合金相图的热力学数据库。该热力学数据库可以提供相平衡及热力学性质等多种信息,为外推计算三元以及更多组元体系的相平衡提供理论基础,并为相关体系的合金设计及制备提供重要的理论指导。

Ge元素的添加对Co-V-Si高温形状记忆合金的组织和热稳定性能的影响

对Co(64)V(16)Si(20)形状记忆合金中的硅元素用锗元素取代进行了研究。系统研究了Co(64)V(16)Si(20-x)Gex(x=2,4,6,8,at%)系列合金在热循环过程中的组织、马氏体转变、热循环稳定性和微观结构演化。当x=2时,合金为具有D0(22)结构的单相马氏体组织。随着Ge含量增加到4 at%和6 at%,观察到(αCo)相和D0(22)马氏体相的两相组织。当Ge含量达到8 at%时,合金呈现(αCo)相+D0(22)马氏体相+R相的三相组织。结果表明,与Co(64)V(16)Si(20)基体合金相比,加入锗元素进行合金化可使可逆马氏体转变温度提高近50℃。虽然在热循环过程中伴随着(αCo)相或R相的析出,但是可逆马氏体相变峰仍然出现在10次热循环中。结果表明,锗元素的添加可以改善Co-V-Si高温形状记忆合金的热循环稳定性。