V-5Cr-5Ti合金弹性和力学性质的第一性原理研究

V-5Cr-5Ti合金作为核聚变堆第一包层的主要候选结构材料之一，但对其力学性质的理论研究相对较少.采用随机固溶体模型，利用第一性原理方法计算出V-5Cr-5Ti合金的弹性常数、体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比和柯西压力等，并与计算出的纯钒的相关数值进行对比，结果表明V-5Cr-5Ti合金具有良好的塑性和强度，但其塑性要略低于纯钒的.并对加入氧原子后的V-5Cr-5Ti合金进行了相关计算，通过对比计算结果发现，由于氧原子的加入，使V-5Cr-5Ti合金的塑性和强度都出现了不同程度的降低.最后对V-5Cr-5Ti合金和纯钒的理论强度进行了计算，并绘制出两者的应力-应变关系图，通过对比再次验证了上面的结论.     

冷轧和退火对V-5Cr-5Ti合金组织结构和抗辐照硬化性能的影响

钒合金(V-5Cr-5Ti)是聚变堆第一壁以及包层的重要候选结构材料。不同加工工艺会对钒合金在聚变堆中的服役性能产生影响。本文利用兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的337 MeV的高能Fe离子对不同程度冷轧(冷变形量分别为40%、60%和80%)以及冷轧后退火(1 273 K退火1 h)的V-5Cr-5Ti合金样品进行了辐照,研究了不同的冷轧和退火处理过程对材料抗辐照硬化性能的影响。电子背散射衍射技术(EBSD)测试结果显示,随着冷变形量的增加,样品中细小破碎晶粒比例增大,晶粒平均尺寸减小。退火处理后,细小破碎晶粒出现一定程度的长大,大晶粒几乎全部消失,晶粒尺寸分布更加均匀。维氏硬度结果表明随着冷变形量的增加,硬度随之增加,退火后硬度降低。辐照之后,材料硬度升高,出现了辐照硬化效应。在冷轧样品和退火样品中都观察到了辐照硬化效应随冷变形量的增加显著减弱的现象,这表明冷变形可以显著提高材料的抗辐照硬化能力。结合EBSD和硬度数据,对冷变形和退火处理引起钒合金抗辐照硬化性能变化的机理进行了讨论。讨论结果显示,冷轧使材料总的吸收尾闾增大,引起辐照硬化程度降低,退火处理使材料中晶界密度和位错密度降低,材料的总吸收尾闾降低,辐照硬化效应增加。     

递归法研究Pt对Ti合金腐蚀影响

采用递归法计算了Ti及Ti合金的电子态密度、环境敏感镶嵌能、费米能级和格位能等电子结构参量.计算发现Pt在晶体中环境敏感镶嵌能和格位能高于表面,从电子层面证实Pt易在 Ti合金表面偏聚.偏聚在表面的Pt有序能为正值,故Pt以有序相（Pt与Ti的化合物）形式分布在合金表面.晶体表面Pt 与Ti的化合物电极电位较低,它与Ti形成微电池.在腐蚀介质的作用下,Pt与Ti的化合物分解,Pt沉淀到晶体表面造成Pt在合金表面形成凹凸不平的Pt电催化层.Pt电催化层加强Ti钝化作用,从而提高了Ti合金的抗腐蚀能力. 关键词： 电子结构 Ti合金表面 钝化     

Ni4Ti3沉淀相对NiTi形状记忆合金相变行为的影响

采用第二近邻修正型嵌入原子势的分子动力学方法，建立了共格沉淀相与半共格沉淀相块状/柱状模型，模拟了温度诱发相变和应力诱发相变，分析了Ni₄Ti₃沉淀相对Ni Ti形状记忆合金相变行为的影响．结果表明，Ni₄Ti₃沉淀相本征应变诱发的弹性应力场对相变中马氏体变体类型、形核位置、分布等有重要影响.在温度诱发相变时，共格沉淀相促进部分马氏体变体的形核生长，能显著提高Ni Ti超弹性形状记忆合金的马氏体相变开始温度;在应力诱发相变时，Ni₄Ti₃沉淀相使马氏体早于无沉淀相区域形核，导致了相变应力降低、抑制了马氏体解孪，减小了应力-应变曲线的滞回环.     

Nb-Ti超导合金中ω相及其对临界电流密度的影响

用高压透射电镜对时效Nb-Ti合金的析出相类型和形态及其对临界电流密度的影响进行了研究.在Nb-65％Ti合金中,高温淬火后350℃时效观察到ω相的大量析出,其大小为100—300A,ω相的析出明显地提高合金的临界电流密度和硬度.在Nb-65％Ti和Nb-50％Ti合金中,450℃时效观察到存在二种析出相——ω相和α相.α相呈粗大针状,同时合金的J_c和H_r值显著降低.     

氢对钒合金拉伸性能的影响

作为聚变堆结构材料，钒合金具有许多显著的性能优势。一方面，它是一种较典型的低活化结构材料，可显著地降低因中子辐照而产生的诱生放射性污染。另一方面，它具有高的高温强度、耐中子辐照和抗液态金属腐蚀，使用寿命长。但是，就目前而言，钒合金应用仍然存在几个关键问题。主要是中子辐照脆性、氢脆和高温氧化等。已有的研究结果表明，钒合金的韧性受合金成分及组织结构的影响较大。目前世界上普遍认为V－Cr-Ti合金具有较好的性能，而其中以V－4Cr-4Ti的韧性最好，且有较好的高温蠕变性能，其韧脆转化温度被认为在液氮温度以下，并具有较好的抗氢脆性能。为认识钒合金的氢脆行为和氢脆断裂机理，本文研究了自行研制的两种钒合金在渗氢后的拉伸性能，通过比较和断口微观分析，掌握其氢脆断裂机理。     

铂族及过渡金属对Ti合金钝化影响机理研究

采用递归法计算了Ti合金的电子结构,从电子层面证实了Ni, Co, Pt, Ru, Ir在合金表面偏聚．聚集的Ni, Co以团簇的形式分布在合金表面,Pt, Ru, Ir与钛形成有序相．合金元素团簇与不含合金元素的Ti区形成微电池,在腐蚀介质的作用下使Ti优先分解,留下难溶的合金元素的颗粒在合金表面形成富集层．有序相中Ti的活性高于合金元素,Ti溶解,同样留下合金元素的颗粒在合金表面形成富集层．合金元素的富集层通过电催化作用促进Ti合金的钝化,从而提高Ti合金的抗腐蚀能力．同时添加贵金属和过渡元素（Ru和 关键词： 电子结构 表面偏聚 电催化 钝化机理     

Nb-17at%Si合金的压力温度相图

我们知道,Nb3Si有三种同素异构体,其中L12相(Cu3Au型)是由粉末烧结得到的[1],A15相Nb3Si可能是一种高温超导体,但一般只能得到偏离化学配比的化合物[2,3],在常压下往往是Ti3P型结构[4]。 高压有利于形成高密度相.Ti3P结构Nb3Si的平均原子体积为 16.79埃3/原子,稍大于 A15相Nb3Si的平均原子体积(16.39埃3/原子),其晶格常数a大约为5.08埃[5].在高压下,Ti3P结构是转变为A15相还是发生其他何种转变?这是一个值得研究的课题. 实验表明,Nb-1 7 at% Si合金比较容易形成Ti3P型结构.而按照化合物成分配制Nb-2 5at% Si合金一般得不到 Ti3P…     

The Mechanical Properties of V-4Cr-4Ti in Various Thermo-mechanical States

V-4Cr-4Ti is the leading candidate vanadium alloy as structural material of a V-Li blanket. Due to the interaction between Ti and interstitial solutes of C, N, and O, precipitation occurs at 600--700℃, increases the alloy strength significantly but reduce its ductility. As the ductility reduction is in an acceptable level, the strengthening might be utilized for the components that are subjected to high stress levels. Although cold work （CW） is known as an effective way to strengthen an alloy, so far few reports were found on strengthening a vanadium alloy by cold rolling.     

添加Ti对Al-Bi难混溶合金组织和性能的影响

难混溶合金在凝固过程中极易发生液-液相分离,造成第二相的宏观偏析,失去了合金的应用价值.本文将第三组元Ti添加到Al-Bi难混溶合金中,研究了Ti的添加对合金的凝固组织和性能的影响,探索了原位生成的金属间化合物的存在形式,分析了第二相Bi颗粒的分布.研究结果表明,凝固过程中原位生成的长针状Al_3Ti化合物,均匀分布在Al基体中,穿插在Bi相颗粒之间,阻碍了Bi相颗粒的沉降及凝并,防止了Bi相颗粒的碰撞及长大,制备了Bi相弥散分布在Al基体中的难混溶合金;同时弥散分布在基体中的硬质相Al_3Ti还增强了基体的强度,提高了合金的硬度,使合金表现出优异的耐磨性能.     

时效对Ni-14.5Cr-1.5Si(wt%)合金某些性能的影响

本文研究了Ni-14.5Cr-1.5Si(wt%)合金淬火后时效发生的无序向有序转变对合金电阻率、对铂热电势、比热的影响。结果表明:电阻率显著增加,热电势、比热增加很小。X射线衍射分析表明,这是由于Ni₂Si化合物型δ第二相的形成所致。 关键词：     

Ti、Cr对钒抗氧化性能影响的第一性原理研究

高温氧化是限制钒合金应用的主要原因之一。利用第一性原理计算了Ti、Cr杂质原子掺入钒基体后，O在钒合金中的杂质形成能的变化。结果表明：O杂质原子在钒中占据八面体间隙位更稳定，且杂质形成能为-4.65eV，Ti掺杂会降低O的杂质形成能，使O在晶体内部扩散更容易，Cr掺杂的情况与Ti掺杂相反。并且还计算了体系电子结构、布局分布和电荷密度，进一步分析所得到的结论与杂质形成能的计算结果一致。     

V-Ta合金力学行为的计算与实验研究

用第一性原理方法计算V-Ta合金体系的弹性常数并对其力学性能进行评估.计算得到的杨氏模量、剪切模量、柯西压力及体模量与剪切模量等表明当合金中Ta的含量在10 wt.%左右时,合金具有较高的强度和良好的塑性.为了检验计算结果,合成了V-10 wt.%Ta,V-15 wt.%Ta,V-20 wt.%Ta等不同Ta含量体系,并对其力学性能进行表征,实验所得结果与计算相吻合,为通过计算设计合金提供了一种可行思路.     

NiTi合金势能面的第一性原理研究

采用模守恒赝势(Lin方案)和平面波超软赝势对两种NiTi异构体超晶胞势能面进行了理论研究，结果表明：由于在绝对零度下B19′相总能量低于B2相总能量，B19′相更为稳定.对于B2相，合金化元素Au和Fe在Ni原子位处于势能面平衡点而Ni(Ni位)及位于Ti原子位的Ti，Zr 和Al并非处于平衡位置.在B19′相，Ni，Au，Fe，Ti，Zr，Al均处于势能面平衡点.NiTi合金的马氏体相变应该主要是来自Ni、Ti原子位于势能面非平衡位置所致. 关键词： 密度泛函 势能面 NiTi 合金     

Nb-Ti-Al合金高温氧化机理电子理论研究

采用递归法计算了Nb合金的电子态密度、原子镶嵌能、亲和能和团簇能等电子结构参数,研究Nb合金高温氧化机理.研究表明,氧在Nb合金表面的吸附能较低,易在合金表面吸附,并逐渐扩散到Nb合金的基体中.氧在合金基体中镶嵌能为负值,氧的态密度和Nb相似,在Nb中具有很高的溶解度.Ti,Al在合金晶内的镶嵌能均高于各自在合金表面的镶嵌能,Ti,Al从合金内部向合金表面扩散,最终在Nb合金表面偏聚,形成富Ti,Al的表层.团簇能计算结果表明Nb合金表面的Ti,Al原子各自均有聚集倾向,分别形成Ti和Al原子团.氧与合金     

镍基高温合金热机械疲劳应力的中子衍射

中子衍射法能够在不破坏样品的条件下准确地获取材料的应力状态，已用于测量某些单质单晶体的应力状态，但用于具有两相结构的镍基单晶高温合金的研究工作还很少。沉淀强化的镍基单晶高温合金主要包括两个共格合金相，一相为面心立方（fcc）结构的γ基体相，另一相为均匀镶嵌在谨体中的立方L12结构的γ＇沉淀强化相。     

Ti掺杂对α″-Fe16N2相稳定性的影响

研究了掺杂Ti对α″-Fe₁₆N₂相稳定性的影响，发现适量Ti掺杂有利于α″-Fe₁₆N₂相的形成．理论分析表明，掺杂适量Ti元素后含Ti的α″-(Fe,Ti)₁₆N₂相的生成焓降低，使α″相的稳定性提高，也使α″相更易制备．Ti浓度为3—15at％的(FeTi)-N薄膜具有高饱和磁化强度，μ₀M_s=2.3—2.5T． 关键词：     

Zr-Cu-Ni-Al-Nb大块非晶合金的晶化行为、力学性能及电化学腐蚀行为的研究

利用水冷铜模铸造法成功制备了Zr_65-xCu_17.5Al_7.5Ni ₁₀Nb_x (x=0，2，5)大块非晶合金. X射线衍射、热分析研究结果表 明，Nb的添加显著改变了非晶合金的晶化行为，促进了二十面体准晶相的形成. 各合金的准 静态压缩实验表明，Nb的适量添加有利于提高大块非晶合金的强度和塑性. 其中x=5的大块 非晶合金的抗压强度σ_b和塑性应变量ε_p 关键词： Zr基大块非晶合金 晶化行为 力学性能 耐腐蚀性能     

Al-Zn-Mg-Cu合金时效过程的小角度x射线散射研究

通过同步辐射小角度x射线散射方法（SAXS），研究了三种Al_Zn_ Mg_Cu合金沉淀析出过程显微结构参数（析出相尺寸和体积分数），随时效温度和时效时间 的演化，同时分析了Zn含量对合金沉淀析出过程的影响.结果表明，三种合金（A，B，C） 在实验条件下析出相均属于纳米尺度，析出相的最大体积分数随Zn含量的增加而增加，最大体积分数分别为0.023—0.028，0.052—0.054和0.04.在一定时效温度下，体积分数随时效时间的变化规律，符合析出相的形核、核长大和粗化动力学过程.  关键词： 小角度x射线散射 Al_Zn_Mg_Cu合金 时效 析出相尺寸 析出相体积分数     

Pd对Ti合金钝化影响的电子理论研究

采用递归法计算了Ti合金的电子态密度、环境敏感镶嵌能、费米能级等电子结构参量.计算发现Pd在晶体体内比在其表面的环境敏感镶嵌能高,说明Pd易于在 Ti合金表面偏聚.Pd在表面时,原子团簇形成能为负值,说明Pd以团簇形式分布于合金表面.态密度计算结果表明,Pd的局域态密度局限在很窄的能量范围内(-20—-15 eV),使Ti合金的总态密度在此区出现尖峰.该尖峰的存在降低了Ti合金的费米能级,于是表面含Pd较多的区域费米能级较低,含Pd少或不含Pd的区域费米能级较高.费米能级不同的两区域接触会形成微电池,在腐 关键词： Ti合金 钝化 电子结构 表面