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ZA62镁合金中AB2型金属间化合物的结构稳定性与弹性性能的第一原理计算

周惦武徐少华张福全彭平刘金水

金属学报

采用基于密度泛函理论Castep和Dmol程序软件包, 计算了ZA62镁合金中AB2型金属间化合物 MgZn2, Mg2Sn和MgCu2的结构稳定性、弹性性能与电子结构. 合金形成热和结合能的计算结果显示:  Mg2Sn具有最强的合金化形成能力, 而MgCu2结构最稳定; 体模量(B)、弹性各向异性系数(A)、Young's模量(E)、剪切模量(G)和Poisson比(ν)的计算结果表明: MgZn2和MgCu2为延性相, 而Mg2Sn为脆性相, MgZn2的塑性最好; 采用弹性常数、体模量和结合能的经验公式计算金属间化合物的熔点, 实验值均在采用弹性常数(±300 K)和体模量(±500 K)计算熔点预测的范围内, 采用弹性常数比采用体模量和结合能预测熔点的平均相对误差小, 其中采用弹性常数计算Mg2Sn的熔点与对应的实验值十分接近, 相对误差仅为0.31%. 不同温度下热力学性质的计算结果表明, 在298-573 K温度范围内, MgCu2的Gibbs自由能始终最小, 其结构热稳定性最好, 结构稳定性的强弱顺序并不随温度的升高而消失; 而对MgZn2和Mg2Sn, 以475 K为临界, 结构稳定性的强弱顺序随温度的升高发生了变化; 态密度和Mulliken电子占据数的计算结果表明: MgCu2 结构最稳定的原因主要在于体系在Fermi能级以下区域成键电子存在强烈的离子键作用.

关键词: 镁合金 , intermetallics , electronic structure , structural stability , elastic property

应变速率对近全片层组织γ-TiAl合金韧脆转变温度的影响

王瑜 , 林栋梁 , 刘俊亮 , C.C.LAW

金属学报

采用拉伸试验,研究了不同应变速率(10-5-10-1s-1)下温度对具有近全片层组织的γ+α2双相Tial合金的屈服强度和延伸率的影响,得到Tial合金韧脆转变温度随应变速率升高而升高的变化关系,随后确定Tial合金韧脆转变激活能为324kJ/mol.这一激活能数值与Tial合金中原子自扩散激活能相当.结合断口分析和理论计算结果,认为Tial合金韧脆转变过程可能受位错攀移机制控制.

关键词: TiAl , intermetallics , brittle-to-ductile transition , strain rate

Ti-Al-Cr三元系相图1000℃等温截面的研究

郝士明 , 曾宁华

金属学报

应用多元扩散偶-电子探针微区分析技术及X射线衍射分析方法,测定了Ti-Al-Cr三元系相图1000℃等温截面的含Al量达75at.-%,含Cr量达70at.-%的大部分区域。确定了Ll2结构的三元化合物相及其成分范围,完整地测定了TiAl,Ti3Al,TiAl2及TiAl3的相区范围及相平衡关系,明确了β-Ti相与TiCr2相的平衡关系及TiCr2相的成分范围

关键词: Ti-Al-Cr系 , phase diagram , isothermal section , intermetallics

大晶粒含钛Fe-36.5Al基合金的超塑性研究

郦定强 , 刘毅 , 单爱党 , 林栋梁

金属学报

通过对未加Ti及加有不同量Ti的Fe-36.5Al(原子分数,%)基合金的高温变形行为的研究,发现加Ti的合金在900—1000℃,初始应变速率为2.08×10 ̄(-4)-8.33×10 ̄(-2)s ̄(-1)范围内比未加Ti的FeAl合金的延伸率有较大幅度提高,且应变速率敏感性指数m值普遍超过0.3。随含Ti量的增加,m值及延伸率也普遍提高,最高值分别达到0.43和297%.金相及TEM分析表明,变形过程中出现了明显的晶粒细化及亚晶形成过程,并由此导致了大晶粒含钛FeAl基合金的超塑性。

关键词: FeAl , intermetallics , large grains , superplasticity

大晶粒Fe_3Al基合金的超塑性

单爱党 , 林栋梁 , 陈明伟 , 郦定强

金属学报

本文研究了大晶粒Fe_3Al基合金Fe—28Al—2Ti合金的高温变形行为。发现该合金在750℃到900℃应变速率为1×10~(-3)/s时以及在850℃一个较宽的应变速率范围内具有超塑性,最佳延伸率可超过500%。850℃不同应变速率下,m值可以从0.22变化到0.41金相及TEM观察表明变形过程中发生了明显的动态再结晶,并由此导致了大晶粒Fe_3Al合金中的超塑性。

关键词: Fe_3Al , intermetallics , large grains , superplasticity

Fe—40Al及其含Mn或Ti合金的Mossbauer谱

郦定强 , 林栋梁 , 李培恩 , 孙德芳

材料研究学报

用Mossbauer谱研究了B2结构金属间化合物Fe-40Al及其加Mn或Ti量分别为1,5,10at.-%的合金.在室温下,Fe-40Al及其合金的Mossbauer谱均接近单峰谱线,Fe原子无明显磁矩对加入第三组元的Fe—40Al合金的Mossbauer谱用最小二乘法拟合为两条洛仑兹曲线之和,认为Mn原子既占据Fe原子位置,也占据Al原子位置;而Ti原子优先占据Fe原子位置,超过5at.-%时,才有少量Ti原子占据Al原子位置.

关键词: FeAl , intermetallics , Mossbauer spetrum , sublatticce occupancy

PST双相TiAl类单晶高温变形位错特征

刘毅 , 林栋梁 , 汪德宁 , 陈达 , 陈世朴 , 刘治国 , 孟祥康

金属学报

利用透射电子显微镜研究了PST双相TiAl晶体高温变形后的位错组态。发现微孪晶变形、1/2<110]单位位错、<011]超点阵位错、1/2<112]超点阵位错均参与了变形。螺型<011]超点阵位错可在{100}面上分解,构成Kear-Wilsdorf锁。400℃,600℃变形时由1/2<112]位错分解形成的层错偶极子仍然存在,但数量减少。850℃变形时未发现层错偶极子,但这时1/2<112]刃型可动位错数量增加。原位加热观察表明,层错偶极子在650℃时完全消失。本文讨论了这些位错特征对TiAl合金韧脆转变特征的影响。

关键词: PST晶体 , TiAl , intermetallics , dislocation; high temperature deformation , null

YAl2p/Mg-14Li-1Al复合材料时效行为

吴国清 , 张涛 , 沙维 , 王素洁 , 黄正

稀有金属材料与工程

采用搅拌铸造的方法制备了YAl2p/Mg-14Li-1Al复合材料,并使用硬度试验、差热分析和X射线衍射等方法对该材料的时效行为进行了研究.结果表明,基体合金及其复合材料硬度的变化均与θ-MgLi2Al相的析出和分解有关.复合材料的强化效果来自于YAl2颗粒的加入以及基体合金的析出行为.其中,加入YAl2颗粒所产生的强化效果是稳定的,而基体合金的析出强化则是不稳定的且依赖于它自身的时效行为.此外,YAl2颗粒的加入延缓了时效行为的发生.

关键词: 镁锂合金 , 复合材料 , 金属间化合物 , 时效行为 , 硬度

Mg-Al-Si-Ca合金系金属间化合物的电子结构和力学性能的第一性原理计算

傅利 , 赵宇宏 , 杨晓敏 , 王楠 , 文志勤 , 韩培德

稀有金属材料与工程

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算了Mg-Al-Si-Ca合金系金属间化合物Mg2Si,Mg2Ca,Al2Ca以及Si2Ca四相的形成焓,结合能,弹性常数及态密度.形成焓和结合能的计算结果表明:Al2Ca的合金化能力最强,Si2Ca相的结构最稳定;体模量(B)、剪切模量(G)、杨氏模量(E)和泊松比(v)的计算结果表明:四相均为脆性相,且Mg2Si相的塑性最差,结合弹性模量和态密度分析,得出Mg2Ca的塑性最好;态密度和Mulliken布居分析表明:四相中均存在离子键和共价键,共价键由强到弱顺序为Si2Ca,Al2Ca,Mg2Si,Mg2Ca;而离子键强弱顺序按Mg2Si,Al2Ca,Si2Ca,Mg2Ca依次递减;而Si2Ca最稳定的原因是其共价键比其他三相更强.

关键词: 第一性原理 , 镁合金 , 金属间化合物 , 电子结构 , 弹性常数

ADVANCE IN Ti_3 Al AND TiAl INTERMETALLICS RESEARCH IN CISRI

ZHONG Zengyong , ZO U Dunxu , LI Shiqiong (Central Iron and Steel Research Institute , Beijing 100081 . China)

金属学报(英文版)

Recent work on Ti_3Al base alloy,TAC-1, developed in CISRI, including investigations of effects of modification in alloying and TMP on microstructural characteristics and mechanical behaviour,indicates that alloy TAC -1 is very promising structural material for a number of elevated temperature applications. Stuody dealing with a reverse relation between RT ductility and toughness found on TiA base alloy, TAC-2, led to development of a special heat treatment technique for producing a fine filly lamellar microstructure (FFL), which gives a high and balancing ductility and toughness. This is also of significance for promoting engineering applications of this alloy.

关键词: : Ti_3Al , null , null

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