微量元素La和Al-5Ti-1B复合细化Al-Cu机理

实验研究了复合添加微量元素La和Al-5Ti-1B对Al-Cu合金凝固组织的影响,发现与单独添加Al-5Ti-1B相比,复合添加Al-5Ti-1B和微量La可进一步细化Al-Cu合金凝固组织,降低α-Al的形核过冷度.结合高分辨透射电镜表征和理论计算,探明了复合添加微量元素La和Al-5Ti-1B对Al-Cu合金凝固组织的细化机理:经Al-5Ti-1B细化处理的Al-Cu合金凝固时, Cu富集于α-Al与TiB₂粒子的界面处,增加了α-Al与TiB₂粒子间的错配度,降低了TiB₂粒子对α-Al的异质形核能力;添加微量的La能有效降低α-Al与TiB₂粒子间的错配度,减小TiB₂粒子和α-Al间的界面能及接触角,从而提高TiB₂粒子促进α-Al的异质形核能力和Al-5Ti-1B对Al-Cu合金晶粒的细化效果.     

Sc在Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金中作用机理的电子理论研究

通过晶胞平移获得Al-Zn-Mg-Cu合金中α-Al,Al₃Sc及η相原子集团模型,采用自编软件建立α-Al/液态Al界面、α-Al/Al₃Sc界面原子团模型.用递归法计算合金中各组织的态密度、结合能、费米能级,合金元素Sc与空位相互作用能等电子参数.依据电子参数解释合金晶粒细化、腐蚀的物理本质.研究表明： Al₃Sc从液态金属析出时释放的能量比α-Al从液态金属析出时所释放的能量少,可先于α-Al从液态金属中析出;且α-Al 关键词： 电子结构 腐蚀 超高强Al合金     

铸造锌铝合金稀土变质机理的电子理论研究

根据分子动力学理论建立了液态锌铝合金ZA27的模型，结合计算机编程构造出了ZA27合金α 相与液相共存时的原子结构模型，利用递归方法计算了稀土固溶于晶粒内和富集于结晶前沿 时的电子结构.由此得出：稀土处于相界区比在晶内更稳定，从而解释了稀土在α相内溶解 度很小，结晶时富集于结晶前沿液体中的事实；稀土处于液态和晶态的结构能差相对于铝较 大解释了稀土在相界前的富集使α晶枝产生熔断、游离、增殖的观点.原子间的键级积分计 算也表明，稀土处于结晶前沿液体中与铝相比不容易结晶到晶体表面，起到阻碍晶粒长大， 细化晶粒的作用，这就从电子层次解释了稀土的变质机理. 关键词： 电子结构 液固相界原子结构模型 稀土变质机理     

深过冷液态Al-Ni合金中枝晶与共晶生长机理

在自由落体条件下实现了液态Al-4 wt.%Ni亚共晶、Al-5.69 wt.%Ni共晶和Al-8 wt.%Ni过共晶合金的深过冷与快速凝固. 计算表明, (Al+Al₃Ni)规则纤维状共晶的共生区是4.8–15 wt.%Ni成分范围内不闭合区域, 且强烈偏向Al₃Ni相一侧. 实验发现, 随液滴直径的减小, 合金熔体冷却速率和过冷度增大, (Al)和Al₃Ni相枝晶与其共晶的竞争生长引发了Al-Ni 共晶型合金微观组织演化. 在快速凝固过程中, Al-4 wt.%Ni亚共晶合金发生完全溶质截留效应, 从而形成亚稳单相固溶体. 当过冷度超过58K时, Al-5.69 wt.%Ni 共晶合金呈现从纤维状共晶向初生(Al) 枝晶为主的亚共晶组织演变. 若过冷度连续增大, Al-8 wt.%Ni过共晶合金可以形成全部纤维状共晶组织, 并且最终演变为粒状共晶.     

基于第一性原理的Si/SiC、Al/SiC界面成键特性和结合强度对比研究

采用半固态搅拌铸造法制备Al Si7-Si C复合材料,并利用真空压铸工艺实现了其近净成形,结合第一性原理计算方法研究了共晶Si对Si C颗粒和基体界面结合强度的影响.结果显示,在Al Si7-Si C复合材料中,发现较为严重的共晶Si偏析现象,当Si C颗粒同时处于共晶Si和α-Al边界时,形成了少量的共晶Si夹杂、被大量共晶Si包裹、完全被共晶Si包裹三种典型的界面.第一性原理计算结果显示,在C端和Si端的Si/Si C界面中,弛豫后top Si¹配位方式具有最大的粘附功,与Al/Si C界面相比,Si/Si C界面具有更高的结合强度.Si偏析相提高了界面处的电荷密度,因而具有更好的界面结构稳定性.     

急冷Al-Si合金超导电性的研究

本文研究了热处理对急冷Al-11.3at％Si合金的微观结构及超导电性的影响,结构分析表明,液态淬火的样品由两相组成:过饱和α-Al(Si)固溶体晶体相和Al,Si原子按统计分布的非晶相,经100℃/50小时热处理后,α-Al(Si)固溶体贫化,非晶相中析出Si的小颗粒,经200℃/100小时热处理的样品已趋向平衡态结构,测量了样品的临界温度,在研究磁场中的超导-正常转变时发现了反常的磁阻效应,它可以用样品中存在两个超导相的模型予以解释。 关键词：     

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向钨中添加稀土氧化物能显著细化晶粒和提高钨合金的高温稳定性,且具有弥散强化效应,在抑制晶粒长大、控制再结晶晶粒的形状以及提高材料的力学性能方面效果显著。从制备稀土氧化物弥散强化钨基复合材料(ODS-W)粒子方法出发,阐述了几种ODS-W制备工艺的研究现状并对其发展趋势进行展望。     

急冷Al-lat%Ge过饱和固溶体合金的正常-超导转变特性

本文研究了急冷Al-1at%Ge过饱和固溶体合金的结构和正常-超导转变特性。X射线结构分析表明,样品为单一的过饱和α-Al(Ge)固溶体。电阻-温度测量指出,急冷过饱和α-Al(Ge)合金的T_c≈1.44K,高于纯Al的T_c。 关键词：     

Mg合金晶粒细化机理的电子理论研究

采用递归法计算了α-Mg与α-Zr的结构能、原子结合能,Mg/Zr界面能与Mg/液态Mg界面能,Mg中Zr及Zr中Fe,Mn,Si等杂质原子相互作用能.计算发现α-Zr的结构能、原子结合能低于相应的α-Mg,且Mg/Zr界面能低于Mg/液态Mg界面能,从能量角度合理解释了Zr先于Mg从Mg熔体析出,并作为异质核心细化Mg晶粒的实验现象.原子相互作用能的计算结果显示,Zr在Mg中相互吸引形成团簇,并与杂质形成化合物,削弱晶粒细化效果. 关键词： 电子结构 晶粒细化 Mg合金     

强磁场对Al-Si合金凝固组织中硅分布的影响

为了揭示强磁场对金属凝固组织的影响规律，本文研究了Al-14.98%Si(质量分数)和Al-9.2%Si(质量分数)合金在强磁场作用下凝固组织的变化趋势，分析了强磁场对合金凝固组织中Si分布的影响.研究发现，均恒磁场和梯度磁场分别通过洛伦兹力和磁化力的作用对合金的凝固组织产生影响，强磁场可以显著改变初晶硅在合金中的分布状况.在均恒磁场作用条件下初晶硅在合金中均匀分布；在梯度磁场条件下，由于磁化力和浮力的共同作用，初晶硅在试样的上部或下部聚集.同时，磁化力也改变了共晶体在合金中的组织形态，使试样上部和下部共晶体的层片间距明显不同.理论和实验分析表明，Al-Si合金在强磁场中凝固时，磁场能作用于凝固过程，使共晶体中的Al含量增大，共晶点向左偏移. 关键词： 强磁场 凝固过程 共晶组织 Al-Si合金     

抽拉速度对SCN-DC共晶生长形貌的影响

本文采用类金属透明模型合金丁二腈-23.6 wt%樟脑 (SCN-23.6 wt%DC) 合金, 研究了棒状共晶定向凝固组织的演化行为, 考察了抽拉速度对棒状共晶合金组织形貌演化的影响规律. 结果表明, 在共晶生长初期, 共晶组织首先起源于晶粒晶界或者试样盒型壁处, 随后沿液/固界面和平行于热流方向生长; 在较小的抽拉速度 (0.064–0.44 μm/s)下, 棒状共晶界面前沿呈现平界面形态, 内部两相棒状组织平行生长, 并且随着抽拉速度的增大,棒状共晶逐渐细化, 棒状间距减小; 而在较大的抽拉速度 (0.67–1.56 μm/s)下, 共晶界面前沿呈现胞状生长形貌, 胞内的棒状共晶呈放射状生长, 同样, 随着抽拉速度的增大, 胞内棒状共晶逐渐细化, 棒状间距减小. 关键词： 定向凝固 共晶形貌 抽拉速度 共晶间距     

功率超声对Al-Si合金凝固过程中溶质偏析的抑制效应

研究了功率超声作用下，直径为10 mm Al-1%Si合金键合线水平连铸坯的微观组织形貌以及溶质元素在基体中的分布情况.实验结果表明：在功率超声作用下，铸坯的凝固组织得到了细化，Si元素在α(Al)基体中的固溶度及其分布的均匀性得到了提高，溶质偏析得到了抑制.从功率超声对Al-1%Si合金凝固过程中的溶质扩散，结晶温度间隔，液穴形态，温度场和流动场以及合金微观组织形貌的影响出发，尝试性地对功率超声抑制溶质元素微观偏析的机理进行探讨性的解释和说明. 关键词： 功率超声 水平连铸 Al-1%Si合金 溶质偏析     

低扩散系数对Pd77Cu6Si17合金易非晶化的影响

采用激光熔凝技术,研究了Pd₇₇Cu₆Si₁₇合金快速凝固组织的演变规律.研究表明:随着生长速度的增大,Pd₇₇Cu₆Si₁₇合金晶体生长组织形貌发生了Pd₃Si枝晶+共晶-ξ枝晶+共晶-共晶团簇-规则共晶-非晶的转变,共晶失稳即非晶形成的临界生长速度为6 mm/s,最小层片间距为35 nm.通过与Al-25 wt% Sm,Al-32.7     

Mg-Zr合金微观组织电子结构研究

用递归法计算了α-Mg与α-Zr的结构能、原子结合能,Mg/Zr界面能与Mg的表面能,Mg中Zr及Zr中Fe,Mn,Si,H等杂质原子相互作用能,Mg,Zr原子态密度及其在合金中的电荷变化. 计算发现,在晶体中与Mg态密度差别很大的Zr在Mg/Zr界面却与Mg趋于相近,从而界面电子环境与Mg相似,为Mg形核生长提供有利条件;α-Zr的结构能、原子结合能低于相应的α-Mg,且Mg/Zr界面能低于Mg的表面能,从能量角度合理解释了Zr先于Mg从Mg熔体析出,并作为异质核心细化Mg晶粒的实验现象. 原子相互作用 关键词： 电子结构 晶粒细化 Mg合金     

Al-Si、Al-Mn、Al-Fe中间合金光谱标样的应用研究

Al- Si、Al- Mn、Al- Fe等中间合金是铝熔铸过程中配制各种铝合金所必须的中间产品 ,其化学成分准确与否直接影响合金成分控制乃至产品质量。通过使用我们研制的 Al- Si、Al- Mn、Al- Fe等中间合金标样 ,在杂质元素光谱分析中 ,避免了第三元素影响 ,并可代替化学法分析样品中高含量的 Si(2 4 % )、Mn(19% )、Fe(15 % )等元素 ,实现了光谱全分析。     

纳米晶Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9晶间非晶相结构弛豫与模量的振荡变化

采用X射线衍射(XRD),杨氏模量测量方法研究了非晶态Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金500℃等温晶化时,纳米α-Fe(Si)晶相的平均晶粒尺寸(d),晶化体积分数(Vc),杨氏模量(E)随保温时间(t)的变化.d-t关系具有阶梯式长大特征,而E-t关系则呈现相应的周期性变化.分别计算了纳米α-Fe(Si)晶生长前沿非晶区的化学成分以及晶间非晶区平衡化学成分.由Fick扩散方程计算晶间非晶区成分均匀化的时间,与纳米α-Fe(Si)阶梯式长大周期相当.E-t关系的振荡性变化可能是由扩散控制的纳米α-Fe(Si)晶相的阶梯式长大与晶间非晶区周期性弛豫引起的.     

Si,Al对激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层组织性能的影响

为了提高材料表面的耐磨性和高温抗氧化性,利用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了MoFeCrTiW高熵合金涂层,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和磨损试验机等研究了Si,Al添加对高熵合金涂层组织、相结构、耐磨性和高温抗氧化性能的影响。结果表明:激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层组织为等轴晶,单独添加等物质的量的Si或Al时,涂层分别为共晶组织或树枝晶,同时添加等物质的量的Si和Al时,涂层组织为细小的等轴晶。各高熵合金涂层的主体相均为BCC相,随着Si,Al的添加,BCC相的晶格常数减小。添加等物质的量的Al有助于抑制涂层中金属间化合物的形成,使涂层耐磨性降低;添加等物质的量的Si则会形成含Si的金属间化合物和一些未知相,提高涂层耐磨性。激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层在800℃的抗氧化性较高,Si、Al的添加可使涂层的高温抗氧化性进一步提高。     

Sb2O3的丰度对（1-x）La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3/（x/2）（Sb2O3）电输运性质的影响

用固相反应法制备(1-x)La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3/x/2(Sb2O3)(x=0.00,0.02,0.15)样品,通过X射线衍射(XRD)图谱,扫描电子显微镜(SEM)照片及SEM能谱(EDS),ρ～T曲线研究样品的结构及电输运性质.结果表明:Sb离子没有进入Mn位,Sb2O3包覆在La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3颗粒表面,Sb2O3起助熔剂作用,使得复合样品的颗粒变大且大小相对均匀;复合样品的绝缘体-金属转变温度TP较纯的La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3的TP提高20K左右,对x=0.15的样品电阻高峰值比纯的La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3的峰值电阻率增大两个数量级,用自旋极化隧穿理论予以解释.     

Fe39.4-xCo40Si9B9Nb2.6Cux纳米晶合金的有效磁各向异性研究

采用多晶材料趋近饱和定律研究了非晶Fe39.4-xCo40Si9B9Nb2.6Cux(x=O.5,1,1.5)合金在不同温度纳米晶化后的有效磁各向异性常数(K).结果表明,Cu含量较低(x=0.5)时,纳米晶粒较大并且在较低的退火温度(550℃)下析出硬磁相,(K)随退火温度Ta升高显著增加;随着Cu含量的增加,有效地细化了晶粒,并且抑制了硼化物的析出,(K)明显减小.讨论了(K)与晶粒尺寸D及初始磁导率的关系.     

连续超短电脉冲对非晶Fe_(78)Si_9B_(13)合金软磁性能的影响

对非晶Fe78Si9B13合金进行了连续超短脉冲电流处理,测量了处理后试样的综合软磁性能.实验证明,当基体金属相αFe(Si)析出量为3%左右,αFe(Si)颗粒大小约为33nm时,可以获得较好的软磁性能.如最大磁导率提高、矫顽力明显降低.利用随机各向异性模型讨论了连续超短脉冲电流处理改善非晶Fe78Si9B13合金软磁性能的机理