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NbSi基合金HRS法制备研究

精密成形工程 2024年第10期16卷 41-49页

作者：曹丙谦陈森鸿戚诚康曾龙李飞夏明许李建国上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

目的满足高性能航空发动机高压涡轮叶片的制备需求,探索精密铸造方法制备NbSi基高温合金柱状晶和单晶铸件的可行性,并提出面临的主要问题。方法采用具有螺旋选晶器结构的氧化锆型壳进行了HRS法定向凝固实验,采用扫描电子显微镜观察引晶... 详细信息

目的满足高性能航空发动机高压涡轮叶片的制备需求,探索精密铸造方法制备NbSi基高温合金柱状晶和单晶铸件的可行性,并提出面临的主要问题。方法采用具有螺旋选晶器结构的氧化锆型壳进行了HRS法定向凝固实验,采用扫描电子显微镜观察引晶段纵剖面微观组织,采用EBSD技术测试引晶段纵截面及螺旋段不同高度处横截面的取向信息,分析了螺旋选晶器对铌硅基合金杂晶淘汰的效果及螺旋段的组织取向演变规律。结果因定向凝固温度较低,致使引晶段、螺旋段组织均为等轴晶组织,且Nbss晶粒与嵌入其中的γ-Nb_(5)Si_(3)晶粒并无普遍严格的取向关系。而螺旋选晶器并未起到取向淘汰作用,这一方面是由于炉膛温度过低(1720℃)不能达到合金液定向凝固的效果所致,但另一方面,对于初生相为γ-Nb_(5)Si_(3)(小平面相)的过共晶铌硅基合金,因小平面相生长具有强烈的各向异性和较弱的横向扩展能力,因此选晶器不能起到较好的取向淘汰作用。而进一步提高炉膛温度至1780℃,其余参数一致,浇注后型壳软化破裂,合金液漏出。结论目前,工业制备铌硅基合金定向凝固柱状晶乃至单晶零部件急需解决的是型壳材质耐温能力不足的问题,需开发一种能长时间(30 min以上)承受1800℃以上温度的型壳。选晶法对过共晶铌硅基合金不能起到较好的取向淘汰作用,建议选用籽晶法。

关键词：铌硅基合金定向凝固取向演变 HRS法选晶法

掺杂半导体β-FeSi_2电子结构及几何结构第一性原理研究

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物理学报 2005年第11期54卷 5308-5313页

作者：潘志军张澜庭吴建生上海交通大学材料科学与工程学院教育部高温材料及测试开放实验室

采用基于第一性原理的密度泛函理论全势线性缀加平面波法,使用广义梯度近似处理交换相关势能,首先计算了β-FeSi2的电子结构及其各元素各亚层电子的能态密度,β-FeSi2的电子能态密度主要由Fe的d层电子和Si的p层电子的能态密度确定;其次... 详细信息

采用基于第一性原理的密度泛函理论全势线性缀加平面波法,使用广义梯度近似处理交换相关势能,首先计算了β-FeSi2的电子结构及其各元素各亚层电子的能态密度,β-FeSi2的电子能态密度主要由Fe的d层电子和Si的p层电子的能态密度确定;其次通过计算不同掺杂系统的总能量确定了掺杂原子在β-FeSi2中的置换位置,在β-FeSi2中,Co置换FeⅡ位置的Fe原子,Al置换SiⅠ位置的Si原子,这种择位置换与现有的计算结果完全一致;最后计算了Fe1-xCoxSi2和Fe(Si1-xAlx)2的电子结构,对它们的电子结构特征进行了分析,并探讨了电子结构对其热电性能(塞贝克系数、电传输及热传输性能)的影响.

关键词：第一性原理,电子结构,热电性能,FeSi2 β-FeSi2 电子结构第一性原理几何结构掺杂半导体计算结果密度泛函理论能态密度

热处理和泡沫铁对A356-SiC_(p)/Fe干滑动摩擦学性能的影响

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功能材料 2024年第3期55卷 3035-3041,3101页

作者：黎若芸何国球刘晓山刘胤孚周志强廖逸平同济大学材料科学与工程学院上海201800

采用真空辅助熔渗工艺制备泡沫铁骨架作为增强SiC_(p)/A359复合材料A359-SiC_(p)/Fe,对比进行泡沫铁增强前后和T6热处理前后,两种材料的显微硬度和高温磨损性能,明确泡沫铁和T6热处理对A359-SiC_(p)/Fe复合材料高温磨损性能增强的效果,... 详细信息

采用真空辅助熔渗工艺制备泡沫铁骨架作为增强SiC_(p)/A359复合材料A359-SiC_(p)/Fe,对比进行泡沫铁增强前后和T6热处理前后,两种材料的显微硬度和高温磨损性能,明确泡沫铁和T6热处理对A359-SiC_(p)/Fe复合材料高温磨损性能增强的效果,并结合使用SEM与EDS对表面磨损形貌、磨屑形貌的观察表征,以探究该材料在不同温度下的高温磨损机理。结果表示,使用真空辅助熔渗工艺制备A359-SiC_(p)/Fe, Al-Fe界面结合良好,不仅形成了机械结合,还形成了化学冶金结合(靠近铝基体界面的相为Al_(12)Fe_(5)Si_(3);靠近泡沫铁基体处为Fe_(2)Al_(5)相;远离泡沫铁组织,呈游离状态的合金相为Al_(4)FeSi)。A359-SiC_(p)/Fe在300~500℃的磨损量仅为未增强合金的25%~75%,有效将高温环境下的使用温度提升50~100℃以上。T6热处理能够明显提高Al基体的硬度以及Al-Fe界面的冶金结合程度,且在300~500℃时效果更明显,有效提高材料的高温耐磨性能。材料的磨削形式受温度影响,100℃时为磨粒磨损,摩擦温度到达350℃时表面出现分层和剥落,500℃时,开始粘着磨损。

关键词： A356-SiC_(p)/Fe SiC_(p)/A359 T6热处理摩擦温度磨损机制

ReSi_(1.75)电子结构的第一性原理研究

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物理学报 2007年第8期56卷 4891-4895页

作者：邱安宁张澜庭吴建生上海交通大学材料科学与工程学院教育部高温材料及高温测试开放实验室上海200030

基于第一性原理全势线性缀加平面波方法和局域密度近似(LDA),对ReSi1.75的基态晶格属性进行了研究.结构优化的结果表明,ReSi1.75的基态平衡晶格常数比实验值小约0.6%.在LDA计算基础上,考虑局域的Re的d电子库仑作用,用LDA+U方法计算了ReS... 详细信息

基于第一性原理全势线性缀加平面波方法和局域密度近似(LDA),对ReSi1.75的基态晶格属性进行了研究.结构优化的结果表明,ReSi1.75的基态平衡晶格常数比实验值小约0.6%.在LDA计算基础上,考虑局域的Re的d电子库仑作用,用LDA+U方法计算了ReSi1.75的电子结构,发现当Ueff=U-J=4.4eV时,能带结构呈半导体性质.具有0.12eV的间接能隙和0.36eV的直接能隙.有效质量计算结果表明,ReSi1.75晶体具有强烈的各向异性.ReSi1.75的态密度在费米能级附近变化剧烈,通过掺杂改变材料的费米能级位置,有望提高材料的热电性能.

关键词： ReSi1.75 局域密度近似自相互修正作用电子结构

ZL109激光表面改性处理—激光表面合金化

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上海交通大学学报 1999年第7期33卷 799-803页

作者：杨晓豫卜小梅上海交通大学教育部高温材料及高温测试开放实验室

采用１０ｋＷ的连续横流ＣＯ２激光器在铸造Ａｌ－Ｓｉ合金基主氏上制备了厚度为２．０－２．５ｍｍ的镍合金化改性层。利用ＳＥＭ，ＸＲＤ，ＴＥＭ及ＥＤＸ等分析方法测试了其微观组织和结构。结果表明：合金化涂层是由α－Ａｌ，Ａｌ... 详细信息

采用１０ｋＷ的连续横流ＣＯ２激光器在铸造Ａｌ－Ｓｉ合金基主氏上制备了厚度为２．０－２．５ｍｍ的镍合金化改性层。利用ＳＥＭ，ＸＲＤ，ＴＥＭ及ＥＤＸ等分析方法测试了其微观组织和结构。结果表明：合金化涂层是由α－Ａｌ，Ａｌ３Ｎｉ２，Ｎｉ３Ａｌ，ＡｌＮｉ等Ａｌ／Ｎｉ相以及少量Ｓｉ相组成，涂层与基底之间界面两侧存在明显的成分变化，合金化改性层的平均显微硬度为１７９－２３３ＨＶ０．１。

关键词：激光表面合金化显微组织铝硅合金表面改性

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ZL109激光表面改性处理—激光表面重熔

上海交通大学学报 1999年第7期33卷 804-807,812页

作者：杨晓豫陈秋龙上海交通大学教育部高温材料及高温测试开放实验室

采用连续ＣＯ２激光器并选择不同激光束输出功率Ｐ和扫描速度ｖｂ，对ＺＬ１０９合金进行了激光重熔处理，通过ＳＥＭ，ＸＲＤ，ＥＤＸ，显微硬度试验及磨损试验等测试方法研究了工艺参数对改性层组织和性能的影响。结果表明，ＬＳＭ改... 详细信息

采用连续ＣＯ２激光器并选择不同激光束输出功率Ｐ和扫描速度ｖｂ，对ＺＬ１０９合金进行了激光重熔处理，通过ＳＥＭ，ＸＲＤ，ＥＤＸ，显微硬度试验及磨损试验等测试方法研究了工艺参数对改性层组织和性能的影响。结果表明，ＬＳＭ改性层的显微组织随着工艺参数的变化发生明显改变；随着Ｐ增大，呈现由树枝晶向胞状晶过渡的现象，且胞晶尺寸随ｖｂ的增大显著减小。

关键词：铝合金激光表面重熔显微组织激光表面改性

致密度对填充skutterudite化合物La_(0.75)Fe_3CoSb_(12)热电性能的影响

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物理学报 2004年第2期53卷 537-542页

作者：杨磊张澜庭吴建生上海交通大学材料科学与工程学院教育部高温材料及测试开放实验室上海200030

研究了致密度对填充skutterudite化合物La0 75Fe3CoSb1 2 热电性能的影响 .La0 75Fe3CoSb1 2 表现为p型传导 ,载流子迁移率随着致密度的增加而升高 .由于样品中空洞的散射作用 ,致使电阻率 ρ随着致密度的降低而升高 ,同时造成热导率... 详细信息

研究了致密度对填充skutterudite化合物La0 75Fe3CoSb1 2 热电性能的影响 .La0 75Fe3CoSb1 2 表现为p型传导 ,载流子迁移率随着致密度的增加而升高 .由于样品中空洞的散射作用 ,致使电阻率 ρ随着致密度的降低而升高 ,同时造成热导率κ的下降 ,但塞贝克系数α与致密度关系不大 ,致密度造成电阻率 ρ升高的比率与热导率κ下降的比率相当 ,致密度不同的样品具有相当的ZT值 .致密度对填充式skutterudite化合物La0 75Fe3CoSb1 2

关键词：致密度填充skutterudite化合物热电性能载流子迁移率散射作用电阻率塞贝克系数

放电等离子烧结NdFeB永磁材料的显微组织研究

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稀有金属材料与工程 2007年第12期36卷 2140-2143页

作者：莫文剑张澜庭单爱党吴建生上海交通大学教育部高温材料及测试开放实验室上海200030

采用放电等离子烧结技术制备了Nd15Dy1.2Fe余Al0.8B6永磁材料。通过扫描电镜和透射电镜观察和磁性能测试,研究了不同烧结温度和回火处理后的磁体显微组织及其对磁性能的影响。结果表明:在烧结温度为810℃时,可获得均匀细小的显微组织,... 详细信息

采用放电等离子烧结技术制备了Nd15Dy1.2Fe余Al0.8B6永磁材料。通过扫描电镜和透射电镜观察和磁性能测试,研究了不同烧结温度和回火处理后的磁体显微组织及其对磁性能的影响。结果表明:在烧结温度为810℃时,可获得均匀细小的显微组织,通过回火处理能优化磁体显微组织,改善富钕相分布,从而达到提高磁性能的目的。同时,选区电子衍射研究发现,回火处理使三角晶界处富钕相的晶体结构由近似双六方结构转变为面心立方结构。

关键词：放电等离子烧结 NdFeB 永磁材料显微组织

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机械合金化过程中粉末的形变及其能量转化

金属学报 1998年第10期34卷 1061-1067页

作者：杨君友吴建生曾振鹏上海交通大学教育部高温材料及高温测试开放实验室上海200030

从分析实际机械合金化（MA）过程的碰撞出发，引入了碰撞角度因子，建立粉末应变及热温升等物理量与球磨工艺参量和碰撞角度因子之间的理论关系．粉末的热温升可表示为：粉末正应变及切应变分别为：可见MA过程中粉末的热效应及其应变取... 详细信息

从分析实际机械合金化（MA）过程的碰撞出发，引入了碰撞角度因子，建立粉末应变及热温升等物理量与球磨工艺参量和碰撞角度因子之间的理论关系．粉末的热温升可表示为：粉末正应变及切应变分别为：可见MA过程中粉末的热效应及其应变取决于粉末材料，球磨工艺并和碰撞角度因子有关将Maurice模型与本文模型进行了比较．

关键词：机械合金化碰撞变形热效应球磨