Si对TiAl合金高温抗氧化性能的影响

利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪等手段研究了TiAl-Si(原子数分数为0~20%)合金在1 173 K大气中24 h的恒温氧化.结果表明:Si元素可以有效地提高TiAl合金的高温抗氧化性能;随着Si含量的增加,氧化膜厚度依次减薄,TiO₂的含量逐渐减少,Al₂O3的含量逐渐增加,添加到10%左右时就有连续致密的Al₂O₃保护膜形成;Si在0~20%的添加过程中并没发现Si的氧化物生成.分析表明:Si对抗氧化性能的贡献可归结于Si与Ti有很好的亲和力,可以有效地降低Ti离子的活度、阻碍Ti离子的向外扩散, 相对来说增强了Al离子的活度,促进连续致密的Al₂O₃保护膜生成.      

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研究了Nb离子注入的γ-TiAl合金在1123K和1173K空气中的高温循环氧化行为,用配有能谱仪的扫描电子显微镜对氧化层的形貌、显微结构进行了分析,用俄歇谱仪分析了注入元素和氧化层中各元素的分布.结果表明:Nb离子注入可以提高γ-TiAl合金的抗循环氧化性能.提高其抗氧化性能的主要原因归结于Nb离子在TiO₂中的掺杂作用.高价Nb的掺杂,降低了TiO₂的缺陷浓度,使TiO₂的生长受到抑制,在氧化初期形成了Al₂O₃保护层,从而推迟了氧化层的剥落时间.但Nb离子注入的γ-TiAl合金不具有长期的抗循环氧化性能.     

Nb离子注入γ-TiAl的高温循环氧化行为

研究了Nb离子注入的γ-TiAl合金在1123K和1173K空气中的高温循环氧化行为,用配有能谱仪的扫描电子显微镜对氧化层的形貌、显微结构进行了分析,用俄歇谱仪分析了注入元素和氧化层中各元素的分布.结果表明:Nb离子注入可以提高γ-TiAl合金的抗循环氧化性能.提高其抗氧化性能的主要原因归结于Nb离子在TiO₂中的掺杂作用.高价Nb的掺杂,降低了TiO₂的缺陷浓度,使TiO₂的生长受到抑制,在氧化初期形成了Al₂O₃保护层,从而推迟了氧化层的剥落时间.但Nb离子注入的γ-TiAl合金不具有长期的抗循环氧化性能.      

Nb/α-Ti3Al体系的互扩散行为

采用反应扩散偶的方法,研究了Nb元素在α-Ti₃Al中的扩散行为.反应扩散偶经过120 h扩散退火,在高温(1 573 K)下生成了均匀的β-(Ti,Nb)扩散层;低温(1 273,1 423 K)下生成不均匀的扩散区,相组成为Ti₃Al(Nb),β-(Ti,Nb)及Nb₂Al.采用Dayananda方法计算了体系的扩散系数,即根据一个扩散偶的浓度分布曲线计算体系的扩散系数.采用平均扩散系数来表征体系的扩散系数,得出扩散模型和相关扩散机理.结果表明:Ti和Al的主扩散系数比Nb的主扩散系数大5个数量级;Ti的主扩散系数约是Al的2倍.Nb通过占据Ti的空位进行扩散,Nb的掺入阻碍了Ti元素扩散,从而提高了α-Ti₃Al体系的高温抗氧化性能.     

W掺杂对TiO2中氧空位形成能的影响

为研究Ti合金中常用的基体强化元素W对合金抗氧化性的作用,利用第一性原理方法计算了W掺杂对Ti合金氧化产物金红石TiO₂中氧空位形成能的影响。计算发现,W可以显著增大其近邻位置的氧空位的形成能,使其增大将近0.7 eV,这将有效抑制氧空位的产生以及环境中氧的渗透,对Ti合金的抗氧化性是有益的。同时研究了2个氧空位组成的不同构型的空位对,发现W同样可以增大氧空位对的形成能,但增加的数值平均到每个氧空位只有0.2 eV,即随着氧化的加剧和氧空位浓度的增加,W对抗氧化性能提高的效果减弱。电子态密度分析表明,对于不同构型的氧空位对,体系内的未配对电子分布在不同的能级水平,这导致了不同的空位形成能。     

Nb／α-Ti Al体系的互扩散行为

采用反应扩散偶的方法,研究了Nb元素在a-Ti3 Al中的扩散行为.反应扩散偶经过120 h扩散退火,在高温（1 573 K）下生成了均匀的阶（ Ti , Nb）扩散层;低温（1273,1 423 K）下生成不均匀的扩散区,相组成为Ti3Al（ Nb） ,β-（Ti , Nb）及Nb2Al.采用Dayananda方法计算了体系的扩散系数,即根据一个扩散偶的浓度分布曲线计算体系的扩散系数.采用平均扩散系数来表征体系的扩散系数,得出扩散模型和相关扩散机理.结果表明：Ti和A1的主扩散系数比Nb的主扩散系数大5个数量级;Ti的主扩散系数是Al的2倍.Nb通过占据Ti的空位进行扩散,Nb的掺入阻碍了Ti元素扩散,从而提高了a-Tip A1体系的高温抗氧化性能     

一种面向航天器发动机的新型铌钨合金制备及其抗氧化涂层设计

航天器发动机的热端材料选用高温合金并增加防护涂层是当前主要发展趋势.随着空间探测技术的高速发展,针对航天器发动机推重比和工作温度提升的应用需求,提出一种面向航天器发动机的新型铌钨合金制备及其抗氧化涂层设计.通过控制Nb,W,Zr及其他元素配比,调节C含量进行烧结,利用电子束炉熔炼得到具有优良高温力学性能的新型铌钨合金Nb521-1.以Nb521-1合金为基体,通过料浆熔烧法获得硅化物涂层,利用截面微观形貌分析涂层结构,并对制备的涂层进行高温测试,测试结果显示在1700℃下涂层静态抗氧化寿命超过50h,1800℃下静态抗氧化寿命超过9 h,室温至1600℃热循环寿命大于2500次,达到抗高温氧化的要求,产品已成功应用于各类航天飞行器发动机.     

Zr含量对Mg-Zr合金组织和性能的影响

研究了镁锆合金的晶粒细化机理,制备了不同锆含量的镁锆合金,在制备过程中采用了含有SF₆的混合气进行气体保护.研究了镁锆合金凝固组织与性能,以及应变、频率、温度和锆含量对合金阻尼性能的影响,利用减振实验验证了合金的阻尼性能.结果表明:随着合金锆含量的增加,晶粒尺寸细化为30 μm,同时合金力学性能得到了改善.研究还表明,合金阻尼性能和频率无关,但随着应变量的增加而不断提高,并且在ε=1×10-4时,损耗因子达到5.3×10-2高阻尼水平.采用Mg-Zr合金制作的仪表基座对振动信号的传递比为1.88,显著低于ZM6和LY12合金基座的传递比.      

硅溶胶在镁合金阳极氧化反应中的成膜作用

采用溶胶化学与电化学相结合的新型表面处理方法——将自制的硅溶胶添加到电解质溶液中进行阳极氧化.以AZ91D镁合金及镁锂合金为研究基材,研究体系分别为硅酸钠和氢氧化钠溶液,通过对不同溶胶添加量下的溶液电导率、反应击穿电压、氧化膜层厚度及微观形貌、膜层表面成分及XRD结果分析,来探讨溶胶粒子在成膜过程中的作用.结果表明:溶胶粒子的加入增大了阳极表面的电阻,使得反应的击穿电压升高,从而导致了膜层厚度增加;同时硅溶胶粒子参与了阳极氧化反应,其在高温高压的条件下与MgO生成了Mg₂SiO₄.      

Cosmogenic 44Ti in meteorites and century scale solar modulation.

The galactic cosmic ray (GCR) flux is modulated by solar activity: 11 and 22 year cycles are well established. Meteorites offer the possibility of studying longer cycles in the interplanetary space, due to GCR nuclear interactions. 44Ti cosmogenic isotope produced in meteorites is suitable for detecting a century scale modulation. So far reliable measurements of 44Ti in the samples are scarce, the radioisotope concentration being very low. A gamma-ray sensitive spectrometer has been set up in the underground laboratory of Monte dei Cappuccini. The system consists of a 2 kg HPGe detector inside a 28 kg NaI well. The system has a background of approximately 1 count/day (in coincidence mode) in the 44Ti region. We present here the results obtained on the Rio Negro meteorite, which fell in the year 1934.     

Production of nitrogen oxides by lightning and coronae discharges in simulated early Earth, Venus and Mars environments.

We present measurements for the production of nitrogen oxides (NO and N2O) in CO2-N2 mixtures that simulate different stages of the evolution of the atmospheres of the Earth, Venus and Mars. The nitrogen fixation rates by two different types of electrical discharges, namely lightning and coronae, were studied over a wide range in CO2 and N2 mixing ratios. Nitric oxide (NO) is formed with a maximum energy yield estimated to be ~1.3 x 10(16) molecule J-1 at 80% CO2 and ~1.3 x 10(14) molecule J-1 at 50% CO2 for lightning and coronae discharges, respectively. Nitrous oxide (N2O) is only formed by coronae discharge with a maximum energy yield estimated to be ~1.2 x 10(13) molecule J-1 at 50% CO2. The pronounced difference in NO production in lightning and coronae discharges and the lack of formation of N2O in lightning indicate that the physics and chemistry involved in nitrogen fixation differs substantially in these two forms of electric energy.     

N2O单组元微推力器性能分析及试验

N₂O单组元微推进是当前微推进领域的一个热点问题.在N₂O催化分解热力计算的基础上开展了对N₂O单组元微推力器比冲性能影响因素的分析,分析结果表明微推力器比冲与N₂O分解效率及喷管扩张比有密切关系.所开展的亚牛级N₂O单元微推力器催化分解试验结果表明所设计N₂O单元推力器能在250℃初温条件下启动,初步验证了N₂O单元微推力器的可行性;也揭示了推力室结构及床载大小对亚牛级N₂O单元微推力器性能的影响,为进一步的结构及试验设计提供了参考.     

Century scale solar variability imprinted in the 44Ti activity in meteorites.

The measurements of gamma-activity of the 44Ti (T1/2 = 66.6 years) produced by spallation reaction of galactic cosmic rays (GCR) in Alfianello, Olivenza, Rio Negro, Dhajala and Torino meteorites, which fell in the time interval 1883 AD (Alfianello)-1988 AD (Torino), show a century scale modulation, connected to long-term solar-wind flux variations in the interplanetary space. The variation of the 44Ti activity with the time of fall of meteorites is qualitatively consistent with the Gleissberg solar cycle, but the amplitude is three-four times higher than expected (about 5%) for GCR flux modulated by solar activity, as determined solely by the sunspot number. The cosmogenic 44Ti is a suitable radioisotope for this investigation, but its activity in meteorites is very low. We performed these measurements in the underground low level counting station of Monte dei Cappuccini in Torino, by means of a big hyperpure Ge crystal (approximately 2 kg) in selective coincidence with a heavy NaI (T1) scintillation detector (approximately 28 kg). This system allows a reliable and non destructive measurement of 44Ti (44Sc) in meteorites of 200-1200 g in weight. The background is about 1 count per day in the gamma-peak at 1157 keV of 44Sc in equilibrium with its parent 44Ti. The high stability of the performance allows long-lasting runs (approximately 10(7) s) in order to attain results with a standard deviation up to about 10%.     

电沉积烧结薄膜高温氧化性能研究

用电沉积烧结方法在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢表面形成铬、钇氧化物薄膜，通过研究比较不同沉积条件试样氧化层的高温氧化行为，发现１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ表面经铬、钇氧化物改性后抗高温氧化性能得到提高。