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  • 2023年第52卷第11期文章目次
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    • >鈦合金
    • 雙連續(xù)相Mg-Ti復(fù)合材料的制備與力學(xué)性能

      2023, 52(11):3715-3722. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230229

      摘要 (511) HTML (176) PDF 3.18 M (1043) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用增材制造與熔體滲透相結(jié)合的工藝制備了具有雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)的Mg-Ti復(fù)合材料。研究了增材制造成形Ti-6Al-4V(TC4)多孔骨架增強(qiáng)體的孔結(jié)構(gòu)類型和尺寸參數(shù)對(duì)孔隙率與力學(xué)性能的影響,使其兼具高孔隙率與良好力學(xué)強(qiáng)度。通過(guò)分析Mg-Ti復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)與界面結(jié)合機(jī)制,探究了鈦合金骨架對(duì)其力學(xué)性能的強(qiáng)化作用。結(jié)果表明:Mg-Ti復(fù)合材料的抗壓縮強(qiáng)度達(dá)到400 MPa,而其密度僅為2.56 g/cm3,具有用作輕量化結(jié)構(gòu)材料的潛力。Mg-Ti復(fù)合材料的強(qiáng)度與未復(fù)合的Mg-9Al-1Zn(AZ91)合金基體相比提高了51%,這得益于Mg-Ti兩相緊密的冶金結(jié)合界面,促進(jìn)了載荷的有效傳遞。此外,雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)引起的相互約束效應(yīng)及鈦合金骨架中超細(xì)針狀α'-Ti馬氏體引起的細(xì)晶強(qiáng)化對(duì)力學(xué)性能提升也做出了重要貢獻(xiàn)。本研究采取的策略為復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)輕量化發(fā)展提供了新思路。

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    • 大規(guī)格鈦-鋼復(fù)合板的制備及性能

      2023, 52(11):3723-3729. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230180

      摘要 (397) HTML (88) PDF 1.61 M (997) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用爆炸焊接技術(shù)制備尺寸為4260 mm×4260 mm×(6.5+32) mm的鈦-鋼復(fù)合板。采用超聲波無(wú)損檢測(cè)、相控陣波形顯微鏡、金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡對(duì)復(fù)合材料板材的力學(xué)性能和界面形態(tài)進(jìn)行分析。結(jié)果表明,當(dāng)爆速、密度、炸藥高度和間隔距離分別為2200~2270 m/s、0.80~0.82 g/cm3、45.0~46.0 mm和8.0~11.0 mm時(shí),制備出的板材各項(xiàng)力學(xué)性能滿足技術(shù)指標(biāo)ASTM B898-2020。界面的波形為典型波紋狀結(jié)合,界面清晰均勻,波形在漩渦區(qū)存在少量熔化,波幅和波長(zhǎng)的比值為0.15~0.25,且在比值為0.2左右時(shí),產(chǎn)品的剪切強(qiáng)度最高。本研究為大規(guī)格鈦-鋼復(fù)合板的制備提供工藝方法,并發(fā)現(xiàn)大規(guī)格鈦-鋼復(fù)合板的界面特點(diǎn),為后續(xù)優(yōu)化復(fù)合板爆炸焊接工藝提供理論指導(dǎo)。

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    • 環(huán)境氧含量對(duì)激光定向能量沉積TC4合金組織及性能的影響

      2023, 52(11):3881-3892. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220858

      摘要 (280) HTML (0) PDF 26.53 M (975) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:研究了環(huán)境氣氛氧含量對(duì)激光定向能量沉積TC4鈦合金組織及力學(xué)性能的影響,通過(guò)OM、SEM和TEM及硬度實(shí)驗(yàn)、拉伸實(shí)驗(yàn)對(duì)成形試樣的顯微組織、力學(xué)性能和斷口進(jìn)行分析。結(jié)果表明:當(dāng)成形氣氛氧含量從50ppm、500ppm、2000ppm到5000 ppm逐漸提高,試樣表面氧化程度增加,TC4鈦合金試樣表面顏色由由銀白色逐漸過(guò)渡到黃色、藍(lán)色和深灰色,XRD衍射圖譜結(jié)果表明,試塊表面氧化物種類增多,氧化層的厚度也逐漸增加;試樣顯微組織逐漸由網(wǎng)籃狀組織轉(zhuǎn)變?yōu)獒槧铖R氏體α′組織,板條粗化,長(zhǎng)寬比減小;TC4鈦合金試樣的硬度和室溫抗拉強(qiáng)度隨成形氣氛氧含量的增加逐漸提高,受金屬晶格畸變及冷卻速度的影響,沉積態(tài)成形試樣的抗拉強(qiáng)度由920 MPa增加到982 MPa,延伸率由12.4%減小到10.9%。

    • 葉片用小規(guī)格TC4棒材的組織和織構(gòu)研究

      2023, 52(11):3909-3914. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220869

      摘要 (245) HTML (0) PDF 1.60 M (934) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用徑鍛加工方式制備葉片用?30mm的小規(guī)格TC4棒材,并使用金相顯微鏡、XRD衍射儀及電子背散射(EBSD)技術(shù)研究棒材邊部到心部的顯微組織、物相組成和微觀織構(gòu),并分析組織和織構(gòu)對(duì)棒材力學(xué)性能一致性以及超聲探傷雜波水平的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,徑鍛棒材內(nèi)部晶粒得到充分細(xì)化,從邊部到心部晶粒尺寸逐漸增大,徑鍛棒材的β轉(zhuǎn)變片層組織被破碎。棒材中含有少量等軸狀β相晶粒,分布在αp的晶界和β轉(zhuǎn)變組織中。棒材邊部為{0001}<10-10>板織構(gòu),R/2和心部為 <10-10>//軸向的絲織構(gòu),且棒材的織構(gòu)強(qiáng)度從邊部到心部逐漸減弱。棒材抗拉和屈服強(qiáng)度的變異系數(shù)僅為0.24%和0.29%,具有優(yōu)異的一致性。徑鍛加工小規(guī)格TC4棒材的超聲波雜波水平為?0.8-9dB,相對(duì)于軋制棒材雜波升高,這與徑鍛棒材顯微組織不均勻區(qū)域的晶體取向變化有關(guān)。

    • 鈦合金低成本化技術(shù)的研究與發(fā)展

      2023, 52(11):3981-4001. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220794

      摘要 (518) HTML (0) PDF 2.48 M (1224) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:鈦合金因具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、可焊接等性能特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于航空航天、艦船、兵器、核工業(yè)等重要的工業(yè)領(lǐng)域。但是鈦合金的成本限制了其進(jìn)一步推廣和大規(guī)模應(yīng)用,是目前鈦合金總體用量不高的核心原因。本文從原材料、合金制備技術(shù)、鈦產(chǎn)業(yè)鏈單位的協(xié)作等三個(gè)方面對(duì)鈦合金低成本化技術(shù)研究與發(fā)展進(jìn)行了歸納和評(píng)述,在此基礎(chǔ)上,提出了未來(lái)低成本鈦合金發(fā)展的趨勢(shì)和建議。

    • 粉末冶金制備TiAl合金研究進(jìn)展

      2023, 52(11):4002-4012. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220809

      摘要 (382) HTML (0) PDF 1.21 M (949) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:輕質(zhì)高強(qiáng)耐高溫的TiAl合金一直是備受矚目的先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料,在航空航天、汽車等領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。但TiAl合金熱加工性差,采用傳統(tǒng)方法熱成形難度大。而粉末冶金由于近凈成形的特點(diǎn),在制備復(fù)雜TiAl合金零部件上具有顯著優(yōu)勢(shì)。近年來(lái),科研工作者在TiAl合金粉末燒結(jié)技術(shù)上展開(kāi)了大量工作,并取得一定進(jìn)步。本文結(jié)合TiAl合金粉末成形技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,綜述了放電等離子燒結(jié)(SPS)、熱等靜壓、熱壓燒結(jié)、噴射成形、金屬注射成形等方法制備TiAl合金的工藝、顯微組織、力學(xué)性能和零部件,論述了上述制備方法的特點(diǎn)以及目前存在的不足,并提出了粉末冶金成形TiAl合金零部件的建議與未來(lái)發(fā)展方向。

    • >表面防護(hù)
    • Mo元素對(duì)激光熔覆AlCoCrFeNiMo x 高熵合金涂層組織性能的影響

      2023, 52(11):3685-3690. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20230007

      摘要 (597) HTML (142) PDF 2.64 M (1041) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用激光熔覆的方法制備AlCoCrFeNiMox高熵合金涂層。研究Mo元素含量對(duì)涂層微觀結(jié)構(gòu)、硬度及耐腐蝕性的影響。結(jié)果表明,隨著Mo含量的增加,微觀組織從富(Al, Ni)的體心立方(bcc)相和富(Mo-Cr-Fe)的σ相,轉(zhuǎn)變?yōu)楦?Fe, Ni)的bcc相、富(Mo-Cr-Fe)的σ相、富(Al-Fe-Mo)的σ相與少量AlN相。此外,涂層的顯微硬度(HV1)從6154.4 MPa增加到10652.6 MPa。隨著Mo含量的添加,涂層在3.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氯化鈉溶液中的自腐蝕電位升高,當(dāng)Mo含量為x=1.0時(shí),涂層的耐腐蝕性能最好。

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    • 高溫空氣氧化作用下低鋁含量FeCrAl涂層的組織演變

      2023, 52(11):3691-3696. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230022

      摘要 (189) HTML (113) PDF 1.60 M (865) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:通過(guò)磁控濺射技術(shù)在Zr-4合金基體上沉積了厚度約為18 μm的FeCrAl涂層,以提高Zr合金的高溫抗氧化性能。通過(guò)空氣氧化實(shí)驗(yàn)研究了低Al含量的FeCrAl涂層抗氧化性能。為了評(píng)估涂層界面演變和元素遷移之間的關(guān)系,采用了場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、能譜儀和掠入射X射線衍射儀進(jìn)行了深入分析。結(jié)果表明,盡管FeCrAl涂層在1000 ℃空氣氧化后會(huì)出現(xiàn)分層剝落,但該涂層仍然有效地保護(hù)了Zr-4合金基體不被氧化。FeCrAl涂層性能下降的主要原因是高溫下Al元素嚴(yán)重向外擴(kuò)散以及Fe、Cr元素向內(nèi)擴(kuò)散,最終導(dǎo)致涂層內(nèi)部分層和剝落。此外,還討論了FeCrAl涂層在800、900和1000 ℃時(shí)的空氣氧化行為。

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    • 309不銹鋼表面CeO2 改性鋁化物涂層的循環(huán)氧化行為

      2023, 52(11):3707-3714. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230205

      摘要 (128) HTML (71) PDF 2.75 M (822) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:以NH4Cl為活化劑,采用包埋法在309不銹鋼上制備了納米CeO2改性鋁化物涂層。采用X射線衍射分析儀、掃描電子顯微鏡和能譜儀對(duì)涂層以及循環(huán)氧化50次后的表面和橫截面進(jìn)行了分析。微觀結(jié)構(gòu)研究表明,改性涂層中包含F(xiàn)e4Al13相,由于基底金屬的向外擴(kuò)散,改性涂層捕獲了少量的CeO2納米顆粒。與不添加CeO2納米顆粒的普通鋁化物涂層相比,在900 ℃的大氣環(huán)境下,分散CeO2改性鋁化物涂層表現(xiàn)出更好的防氧化剝落性能;在50次循環(huán)氧化后,CeO2改性鋁化物涂層上仍然可以發(fā)現(xiàn)一些Fe2Al5相,并存在向外擴(kuò)散的Al層、中間的FeAl層和外部的Fe2Al5+FeAl混合層,這表明CeO2納米顆粒可以延緩鋁化物涂層的降解。

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    • 700℃新型涂層雙管系統(tǒng)關(guān)鍵特征參數(shù)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

      2023, 52(11):3757-3766. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230244

      摘要 (214) HTML (0) PDF 628.10 K (938) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:以含雙陶瓷結(jié)構(gòu)的700℃新型涂層雙管系統(tǒng)為研究對(duì)象,采用有限元順次耦合的計(jì)算方法,研究了關(guān)鍵特征參數(shù)對(duì)系統(tǒng)傳熱與應(yīng)力分布的影響。在此基礎(chǔ)上,基于MATLAB與ABAQUS平臺(tái),開(kāi)發(fā)了一種優(yōu)化算法與有限元相結(jié)合的多層異質(zhì)涂層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,用以確定涂層雙管系統(tǒng)的最優(yōu)幾何結(jié)構(gòu)尺寸與材料物理性能參數(shù)。結(jié)果表明:陶瓷層厚度比、外陶瓷層導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、冷卻蒸汽溫度和壓力均會(huì)對(duì)涂層雙管系統(tǒng)的溫度和應(yīng)力分布產(chǎn)生重要影響;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后,P91鋼管內(nèi)表面溫度下降約27℃,系統(tǒng)中熱生長(zhǎng)氧化物與粘接層界面處的最大Mises應(yīng)力下降約151MPa,這表明當(dāng)前提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法可以用于自動(dòng)確定多層異質(zhì)涂層系統(tǒng)的最優(yōu)關(guān)鍵特征參數(shù)。

    • 陽(yáng)極氧化鋁表面MgAl-LDH的原位構(gòu)筑及改性研究

      2023, 52(11):3873-3880. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220853

      摘要 (228) HTML (0) PDF 5.97 M (869) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了提高鋁合金的耐蝕性能,本文采用陽(yáng)極氧化法在鋁表面制備多孔陽(yáng)極氧化膜,并以陽(yáng)極氧化膜為骨架,用原位生長(zhǎng)法在其表面構(gòu)筑具有層狀雙金屬結(jié)構(gòu)的鎂鋁水滑石(MgAl-LDH)。首次利用緩蝕劑二芐基二硫代氨基甲酸鋅(ZBEC)對(duì)制備的MgAl-LDH膜層進(jìn)行改性,通過(guò)SEM、EDS、XPS、FT-IR研究了改性MgAl-LDH膜層的形貌成分,通過(guò)電化學(xué)阻抗譜(EIS)技術(shù)研究了ZBEC濃度、改性溫度、改性時(shí)間對(duì)改性膜層耐腐蝕性能的影響。結(jié)果表明,水滑石膜層呈垂直于基體表面的片狀交錯(cuò)結(jié)構(gòu),ZBEC分子可以成功的和MgAl-LDH膜層進(jìn)行結(jié)合。當(dāng)ZBEC改性溶液的濃度為0.03 mol/L、溫度45℃、時(shí)間15 min時(shí),改性前后膜層的EIS低頻模值由7.94×103Ω.cm2增加到1.995×106 (10的6次方)Ω.cm2,說(shuō)明ZBEC改性提高了MgAl-LDH膜層的耐蝕性能。

    • >高溫合金
    • 含孔洞缺陷的單晶鎳?yán)煨袨椋嚎锥瓷L(zhǎng)和聚集機(jī)理

      2023, 52(11):3767-3777. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230187

      摘要 (311) HTML (0) PDF 1.88 M (942) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:利用分子動(dòng)力學(xué)模擬研究了孔洞中心形成平面與加載方向的夾角(θ)對(duì)單晶鎳在單軸拉伸下孔洞生長(zhǎng)和聚集行為的影響及機(jī)理。結(jié)果表明:?jiǎn)尉ф嚨那?yīng)力和平均流動(dòng)應(yīng)力隨著夾角θ的增加而下降,應(yīng)力下降速率隨著夾角θ的增加而加快。當(dāng)夾角θ=90°時(shí)(加載方向垂直于孔洞中心平面時(shí)),單晶鎳中孔洞獨(dú)立生長(zhǎng)時(shí)間最短且孔洞之間最先發(fā)生聚集,導(dǎo)致其最易進(jìn)入軟化階段,這是由于夾角θ=90°時(shí),單晶鎳中最快的孔洞體積分?jǐn)?shù)增長(zhǎng)速率和損傷演化速率所導(dǎo)致。當(dāng)夾角θ=90°時(shí),單晶鎳中1/6<112>(Shockley)位錯(cuò)長(zhǎng)度的顯著降低,以及FCC晶體結(jié)構(gòu)的原子數(shù)目向Other和HCP晶體結(jié)構(gòu)的最大轉(zhuǎn)變速率,導(dǎo)致θ=90°時(shí)單晶鎳的損傷演化速率最快且損傷程度最劇烈。值得注意的是,當(dāng)θ=90°時(shí)單晶鎳中孔洞最易聚集這是由于該條件下孔洞表面受到更大的拉應(yīng)力作用所導(dǎo)致。通過(guò)該工作,旨在揭示金屬材料在高應(yīng)變率下的孔洞聚集行為及機(jī)理,并對(duì)揭示其軟化行為和斷裂機(jī)理提供了理論指導(dǎo)。

    • DP-GH4169合金在熱變形中片層狀d相的球化行為及動(dòng)力學(xué)模型

      2023, 52(11):3778-3784. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220799

      摘要 (202) HTML (0) PDF 6.10 M (927) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:通過(guò)OM、TEM和熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)等分析測(cè)試方法,對(duì)DP-GH4169合金在熱變形過(guò)程中片層狀δ相的球化行為及動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:片層狀δ相的溶解球化行為主要為Nb原子由δ/γ相界到達(dá)基體γ的長(zhǎng)程擴(kuò)散控制;在熱變形過(guò)程中,溶解球化對(duì)于片層狀δ相的球化行為影響較小,片層狀δ相的臨界球化應(yīng)變?chǔ)與取決于變形溫度和應(yīng)變速率;在熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),片層狀δ相的臨界球化應(yīng)變?chǔ)與為0.04-0.10,且隨著變形溫度升高和應(yīng)變速率降低而減??;熱變形中片層狀δ相的球化體積分?jǐn)?shù)與熱變形參數(shù)之間滿足Avrami方程。

    • 澆鑄制度對(duì)K4750合金室溫拉伸性能的影響

      2023, 52(11):3809-3817. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220815

      摘要 (228) HTML (0) PDF 1.22 M (923) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:K4750合金是一種新型鑄造鎳基高溫合金,在700-750℃具有較為優(yōu)異的力學(xué)性能,有望代替K4169合金使用。但是K4750合金的室溫拉伸塑性波動(dòng)性較大,合金室溫拉伸性能、凝固組織和澆鑄制度之間的關(guān)系尚不明確。本工作采用不同的澆鑄溫度和型殼冷卻條件制備了多組K4750合金試棒,采用單軸拉伸測(cè)試了合金的室溫拉伸性能,評(píng)價(jià)了合金室溫拉伸性能對(duì)澆鑄溫度和型殼冷卻速率變化的敏感性,并通過(guò)組織表征進(jìn)行了機(jī)理闡述。結(jié)果表明,澆鑄溫度降低,合金晶粒尺寸顯著減小,合金屈服強(qiáng)度小幅提高,塑性保持穩(wěn)定;而當(dāng)型殼冷卻速率降低后,合金室溫拉伸斷后延伸率顯著下降。這主要是由于型殼冷卻條件顯著影響了MC碳化物的析出特征。當(dāng)冷卻速率較低時(shí),晶界析出粗大的長(zhǎng)條狀MC碳化物,其在應(yīng)力作用下易于產(chǎn)生內(nèi)部裂紋,從而加速合金晶界失效降低合金塑性。為優(yōu)化K4750合金的室溫拉伸性能,應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注型殼或鑄件在澆鑄后的冷卻速率與晶界MC碳化物析出形態(tài),抑制粗大晶界碳化物產(chǎn)生,提高晶界塑韌性。

    • 不同模組結(jié)構(gòu)高效制備單晶葉片定向凝固過(guò)程的溫度場(chǎng)及組織模擬

      2023, 52(11):3847-3856. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220837

      摘要 (250) HTML (0) PDF 9.27 M (968) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)18個(gè)單晶高溫合金葉片高效制備過(guò)程中溫度場(chǎng)不均勻而導(dǎo)致的雜晶缺陷問(wèn)題,設(shè)計(jì)了三種不同的單晶葉片模組結(jié)構(gòu),采用ProCast軟件和CAFE模塊對(duì)第二代單晶高溫合金DD6不同模組結(jié)構(gòu)在高速凝固工藝下的溫度場(chǎng)和晶粒組織進(jìn)行模擬研究,分析了不同模組結(jié)構(gòu)下葉片的溫度場(chǎng)演化和抽拉速率對(duì)雜晶的影響。結(jié)果表明,單層模組由于中柱的保溫作用較小,導(dǎo)致葉片近中柱側(cè)的散熱效率高于近爐壁側(cè),凝固過(guò)程固液界面彎曲嚴(yán)重,凝固過(guò)冷大,雜晶形成傾向大;通過(guò)對(duì)單層模組添加套筒,以加強(qiáng)保溫作用,可有效改善溫度場(chǎng),減小固液界面彎曲程度,避免雜晶形核;而雙層疊加模組溫度場(chǎng)分布均勻,凝固過(guò)冷小,雜晶形成傾向小。套筒模組和雙層疊加模組在抽拉速率小于100 μm/s時(shí)均無(wú)雜晶形成,但雙層疊加模組將模組直徑縮小為其余兩種模組結(jié)構(gòu)的一半,降低了對(duì)爐體型腔尺寸的要求,有望實(shí)現(xiàn)單晶葉片的高效制備。

    • Ta和Mo點(diǎn)位偏好對(duì)Co-Al-W合金γ′相的影響

      2023, 52(11):3939-3946. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220877

      摘要 (197) HTML (0) PDF 1.50 M (894) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了研究Ta元素和Mo元素合金化對(duì)Co-Al-W基高溫合金γ′相強(qiáng)度和形貌的影響,構(gòu)建γ′-L12超胞結(jié)構(gòu),對(duì)其六個(gè)非等效點(diǎn)位進(jìn)行摻雜計(jì)算,分析能量結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能;并制備Co-8.8Al-9.8W-2X(X=Ta, Mo)合金,對(duì)合金進(jìn)行5%和10%的壓縮變形,使用透射電鏡(TEM)技術(shù)對(duì)合金γ′相形貌和位錯(cuò)形態(tài)進(jìn)行分析。結(jié)果表明:Ta原子摻雜時(shí)優(yōu)先占據(jù)Al2位置,Mo原子摻雜時(shí)優(yōu)先占據(jù)W6位置,Ta原子占據(jù)Al2位置會(huì)使得γ′-L12摻雜結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及組織穩(wěn)定性升高,Mo原子在W6位置的摻雜則效果相反;由于在合金化時(shí)Ta原子優(yōu)先占據(jù)在Al2位置,導(dǎo)致了γ′相強(qiáng)度升高,2Ta合金在進(jìn)行壓縮變形時(shí)γ′相形貌可以保持為立方狀,位錯(cuò)對(duì)γ′相的切割破壞較為有限,而2Mo合金由于Mo原子優(yōu)先占據(jù)W6位置導(dǎo)致γ′相強(qiáng)度降低,進(jìn)行壓縮變形時(shí)γ′相形貌由立方狀轉(zhuǎn)變?yōu)榉づ艩?,位錯(cuò)對(duì)γ′相的破壞較為嚴(yán)重。

    • >材料科學(xué)
    • 擠壓態(tài)Mg-2Zn-0.5Gd-1Y-0.5Mn合金的組織特征、力學(xué)性能和體外腐蝕行為

      2023, 52(11):3697-3706. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230192

      摘要 (218) HTML (107) PDF 2.88 M (1068) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為改善醫(yī)用鎂合金微觀組織特征與降解行為,采用擠壓形變工藝改變醫(yī)用鎂合金的晶粒尺寸特征及析出相/金屬間化合物尺寸、分布規(guī)律,探究了擠壓態(tài)醫(yī)用Mg-2Zn-0.5Gd-1Y-0.5Mn鎂合金微觀結(jié)構(gòu)特征及降解行為。結(jié)果表明:不同的熱擠壓變形并沒(méi)有改變 Mg-2Zn-0.5Gd-1Y-0.5Mn鎂合金中第二相的類型,但改變了第二相的分布和形貌。Mg-2Zn-0.5Gd-1Y-0.5Mn鎂合金的成分主為α-Mg和W-Mg3Y2Zn3。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,鑄態(tài)、擠壓370 ℃和擠壓390 ℃合金腐蝕電流密度分別為2.498、3.656、1.012 μA·cm-2。這是由于鑄態(tài)組織中析出相/金屬間化合物呈帶狀分布在基體中,可作為微陰極形成電偶腐蝕位點(diǎn),加速合金腐蝕速率。合金在370 ℃擠壓時(shí),由于實(shí)際溫度較低,部分粗化相未能充分溶解到α-Mg基體中,隨著析出相數(shù)量增加及分布混亂無(wú)序,微陰極面積比例增大,進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕速率加劇。而390 ℃擠壓態(tài)鎂合金的擠壓速度快、耗散行為慢,且鑄錠與擠壓機(jī)間摩擦強(qiáng)烈,已發(fā)生充分動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為,降低了微陰極數(shù)量/面積,增強(qiáng)了合金耐腐蝕性能。

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    • 溶膠-凝膠法輔助碳熱還原氮化反應(yīng)制備CeN粉末

      2023, 52(11):3730-3735. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230238

      摘要 (142) HTML (43) PDF 2.68 M (736) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:以檸檬酸(CA)為螯合劑,即以有機(jī)物為碳源,通過(guò)溶膠-凝膠法輔助碳熱還原氮化反應(yīng)制備了CeN粉末。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程分為水相過(guò)程和熱處理過(guò)程。水相過(guò)程主要是Ce3+和CA的螯合和聚酯,形成穩(wěn)定的Ce3+-CA螯合物前驅(qū)體。通過(guò)水相過(guò)程實(shí)現(xiàn)Ce源與C源在分子水平上的均勻混合。熱處理過(guò)程包括原位碳化和碳熱還原氮化反應(yīng)兩部分。原位碳化過(guò)程形成的CeO2/C粉末促進(jìn)了CeO2和C之間的緊密接觸,從而減少Ce源和C源原子的擴(kuò)散距離,以促進(jìn)碳熱還原氮化過(guò)程。

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    • 離子注入對(duì)單晶鍺力學(xué)性能影響的分子動(dòng)力學(xué)研究

      2023, 52(11):3736-3740. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230236

      摘要 (98) HTML (48) PDF 972.13 K (802) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為改善單晶鍺的硬脆力學(xué)特征,用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了3種不同劑量的離子注入對(duì)單晶鍺表面的改性機(jī)理。分析結(jié)果表明,離子注入對(duì)鍺基體造成了非晶相損傷,納米壓痕過(guò)程表現(xiàn)為晶格演化。納米壓痕結(jié)果揭示了非晶相的存在能夠降低單晶鍺的硬度和脆性,提高塑性。此外,鍺基體的非晶相損傷程度和硬度與離子劑量有關(guān)。隨著劑量的增加,非晶損傷程度加深,硬度降低。

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    • 基于Kriging代理模型的TP304不銹鋼裂尖驅(qū)動(dòng)力概率預(yù)測(cè)

      2023, 52(11):3741-3747. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230174

      摘要 (175) HTML (62) PDF 2.08 M (766) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了探究材料和載荷的隨機(jī)性對(duì)TP304不銹鋼裂尖驅(qū)動(dòng)力的影響規(guī)律,通過(guò)將彈塑性有限元和Kriging代理模型相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)裂尖驅(qū)動(dòng)力的概率預(yù)測(cè)。為了提高有限元分析的效率,使用MATLAB對(duì)ABAQUS軟件的前置處理和后置處理程序進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)隨機(jī)樣本的自動(dòng)更改、批量計(jì)算和概率預(yù)測(cè)結(jié)果的自動(dòng)分析。研究得到了隨機(jī)因素作用下TP304不銹鋼材料裂尖驅(qū)動(dòng)力的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律,以及失效概率、失效概率密度函數(shù)、累計(jì)概率密度函數(shù)等概率特征,并對(duì)各隨機(jī)因素的靈敏度進(jìn)行了分析。最后,通過(guò)與Monte Carlo法對(duì)比分析了該方法的有效性和效率。結(jié)果表明,載荷和材料參數(shù)的隨機(jī)性會(huì)顯著影響TP304不銹鋼裂紋尖端的驅(qū)動(dòng)力,從而影響TP304不銹鋼的失效概率,載荷和應(yīng)變硬化指數(shù)對(duì)奧氏體TP304不銹鋼材料裂尖驅(qū)動(dòng)力的分散性影響最大。

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    • 基于第一性原理的Mo2CoB2 三元過(guò)渡金屬硼化物摻雜效應(yīng)研究

      2023, 52(11):3748-3756. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230245

      摘要 (177) HTML (86) PDF 1023.31 K (776) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:利用第一性原理計(jì)算研究了摻雜第四周期過(guò)渡金屬元素對(duì)Mo2CoB2的結(jié)構(gòu)、力學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)的影響。通過(guò)計(jì)算結(jié)合能和形成焓以及與Born-Huang標(biāo)準(zhǔn)比較,發(fā)現(xiàn)所有模型都滿足力學(xué)與熱力學(xué)穩(wěn)定條件。采用點(diǎn)缺陷理論確定了摻雜元素在Mo2CoB2晶體中的占位以及占位偏好。結(jié)果表明,Sc和Ti對(duì)Mo點(diǎn)位表現(xiàn)出強(qiáng)烈的占位偏好,V對(duì)Mo點(diǎn)位僅有較弱的占位偏好。同時(shí),Cr、Mn、Fe、Cu和Zn對(duì)Co點(diǎn)位具有較弱的占位偏好,而Ni對(duì)Co點(diǎn)位有較強(qiáng)的占位偏好。通過(guò)對(duì)比計(jì)算得到德拜溫度,發(fā)現(xiàn)除Mo7TiCo4B8、Mo7VCo4B8和Mo7CrCo4B8外,其他摻雜模型的德拜溫度都低于未摻雜模型,這說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量避免在Mo2CoB2硬質(zhì)相中大量添加除Ti、V和Cr以外的過(guò)渡金屬元素。最后,除Cr摻雜模型外,其他摻雜模型的硬度計(jì)算結(jié)果都低于未摻雜的模型。同時(shí),占據(jù)偏好點(diǎn)位的摻雜元素模型的硬度通常比占據(jù)非偏好點(diǎn)位的更高。本研究為開(kāi)發(fā)性能更好的Mo2CoB2金屬陶瓷提供了理論支持。

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    • >材料工藝
    • 拉速對(duì)紫銅水平連鑄坯凝固行為及組織場(chǎng)影響規(guī)律研究

      2023, 52(11):3785-3793. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220803

      摘要 (194) HTML (0) PDF 12.57 M (857) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:水平連鑄是生產(chǎn)銅板帶坯的常用方法,探索工藝參數(shù)變化對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響規(guī)律十分重要。采用數(shù)值模擬的方法分析了水平連鑄拉速變化對(duì)結(jié)晶器內(nèi)溫度場(chǎng)、液穴深度、冷卻速率等的影響規(guī)律,并結(jié)合工藝試驗(yàn)揭示了拉速變化對(duì)鑄坯組織的影響機(jī)理。結(jié)果表明,隨著鑄坯拉速的不斷提高,結(jié)晶器內(nèi)的液穴深度持續(xù)增加,鑄坯表面和芯部沿牽引方向的冷卻速率均逐漸降低,且二者的冷卻速率差值逐漸減小,當(dāng)拉速為149mm/min時(shí),二者冷卻速率達(dá)到相同;隨著鑄坯拉速的不斷提高,鑄坯截面上晶粒生長(zhǎng)方向與牽引方向的夾角逐漸增大,晶粒生長(zhǎng)距離縮短,鑄坯表面上晶粒數(shù)目增加,平均晶粒直徑從1.96mm逐漸減小到1.05mm,整體組織均勻性明顯提高。

    • 基于金屬增材制造的密集縱向翅片套管換熱單元 特性研究

      2023, 52(11):3794-3800. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220806

      摘要 (224) HTML (0) PDF 1.27 M (916) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為提高熱管換熱器的性能和緊湊度,設(shè)計(jì)并采用金屬增材制造獲得了直翅片型(DPHE-1)和周期排列翅片型(DPHE-2)兩類密集縱向翅片套管換熱單元。通過(guò)剖切及幾何檢測(cè),總結(jié)了制造偏差分布特點(diǎn),顯示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整。通過(guò)光學(xué)檢測(cè),顯示出傾斜翅片兩側(cè)的粗糙度分布不均。采用穩(wěn)態(tài)傳熱實(shí)驗(yàn)方法對(duì)四種密集縱向翅片套管換熱單元進(jìn)行了傳熱特性研究。結(jié)果顯示,由于換熱面積的增大和流動(dòng)摻混作用的增強(qiáng),在Re=2000~15000工況范圍內(nèi),DPHE-2的平均傳熱努塞爾數(shù)是DPHE-1的1.3~1.4倍,DPHE-2的平均阻力系數(shù)是DPHE-1的12.6~28.6倍。對(duì)比綜合傳熱性能,直翅片型中的長(zhǎng)翅片結(jié)構(gòu),即DPHE-1-B具有相對(duì)最優(yōu)的強(qiáng)化傳熱性能。

    • 中心Mg擴(kuò)散工藝6+1芯MgB2線材的制備及其性能

      2023, 52(11):3801-3808. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220824

      摘要 (183) HTML (0) PDF 7.39 M (910) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用中心Mg擴(kuò)散工藝(IMD)設(shè)計(jì)并成功制備了兩種不同導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(Cu 芯和CuNb 芯)的百米級(jí)MgB2線材,分別測(cè)試了線材的力學(xué)性能和超導(dǎo)傳輸性能;超導(dǎo)層臨界電流密度(Layer Jc)達(dá)到4.3×105 A/cm2 (4.2 K,4 T)。采用不同方法分析了兩根線材縱向MgB2超導(dǎo)層分布的均勻性,發(fā)現(xiàn)隨著線材直徑的減小,超導(dǎo)層分布更趨于均勻化,Φ 0.8 mm的線材基超比波動(dòng)范圍最小,基超比極差為0.02;MgB2 層分布均勻性的研究結(jié)果表明該線材中Mg、B密度分布均勻性良好;超導(dǎo)電性的測(cè)試結(jié)果顯示Cu 替換芯線材臨界電流Ic比CuNb替換芯線材臨界電流Ic高出19 A (4.2 K, 4 T),而Jc性能基本一致;相同磁場(chǎng)強(qiáng)度下Cu替換芯線材的n值均高于CuNb 替換芯線材n值,該研究結(jié)果表明IMD工藝制備的MgB2線材能應(yīng)用于繞制小型磁體以及Mg/B/Nb/Monel基體能夠開(kāi)發(fā)百米級(jí)高性能的MgB2線材。

    • 多層泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能和吸能特性研究

      2023, 52(11):3818-3824. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220830

      摘要 (158) HTML (0) PDF 1.45 M (843) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用閉孔泡沫鋁和鋁合金板制備單層夾芯板和六種多層夾芯結(jié)構(gòu)。通過(guò)分析胞孔變形模式和宏觀變形模式,研究了夾層板和芯層數(shù)量對(duì)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)壓縮力學(xué)性能和吸能特性的影響機(jī)制。結(jié)果表明:夾層板通過(guò)調(diào)節(jié)芯層間應(yīng)力狀態(tài)使芯層逐層坍塌,減少了由傾斜變形帶的形成和延伸所導(dǎo)致的多芯層同步變形、橫向滑動(dòng)以及兩側(cè)滑移,使結(jié)構(gòu)具有更高的坍塌應(yīng)力、平臺(tái)應(yīng)力、單位體積吸能量以及更小的致密應(yīng)變;芯層數(shù)量的增加導(dǎo)致無(wú)夾層板結(jié)構(gòu)中變形帶的長(zhǎng)度和數(shù)量增加,從而改變了其宏觀變形模式,致使結(jié)構(gòu)兩側(cè)滑移現(xiàn)象加劇,同時(shí)積累了有夾層板結(jié)構(gòu)中多個(gè)芯層中的胞孔缺陷,因此影響了逐層穩(wěn)定變形,導(dǎo)致致密應(yīng)變?cè)龃?坍塌應(yīng)力、平臺(tái)應(yīng)力和單位體積吸能量減小,致密應(yīng)變處的吸能效率降低。與其他結(jié)構(gòu)相比,三層泡沫鋁夾層板具有最佳的抗壓強(qiáng)度和吸能性能。

    • 偏壓對(duì)Ni3Al薄膜的微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能影響

      2023, 52(11):3825-3831. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220832

      摘要 (123) HTML (0) PDF 1.89 M (845) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:本文利用PVD技術(shù)在不同偏壓下制備了一系列Ni3Al薄膜,通過(guò)XPS、XRD、SEM、AFM、納米壓痕儀以及顯微硬度計(jì)等詳細(xì)研究了偏壓對(duì)于Ni3Al薄膜組分、沉積率、微觀結(jié)構(gòu)、硬度和斷裂韌性的影響。結(jié)果表明:施加偏壓可以增大濺射過(guò)程中被離化部分帶電離子的動(dòng)能,從而顯著提高Ni3Al薄膜的沉積率、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的致密性以及表面平整性;此外,適當(dāng)偏壓的引入可以誘導(dǎo)生成非晶包裹納米晶的納米復(fù)合結(jié)構(gòu),這種包裹態(tài)的雙相納米復(fù)合結(jié)構(gòu)提供了大量晶界,增強(qiáng)了對(duì)位錯(cuò)的阻礙作用,位錯(cuò)堆積在晶界處無(wú)法繼續(xù)運(yùn)動(dòng)從而導(dǎo)致硬度的增加。同時(shí),大量存在的晶界可以消耗裂紋傳播的能量、抑制宏觀裂紋的產(chǎn)生,從而顯著增強(qiáng)Ni3Al薄膜的斷裂韌性。

    • 冷軋對(duì)新型Ni-W-Co-Ta高密度合金組織與性能的

      2023, 52(11):3832-3840. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220846

      摘要 (308) HTML (0) PDF 6.24 M (819) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:在室溫環(huán)境中對(duì)新型Ni-W-Co-Ta高密度合金進(jìn)行冷軋變形,借助金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射儀、背散射電子衍射、電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)及顯微硬度計(jì)對(duì)新型Ni-W-Co-Ta高密度合金變形過(guò)程中的微觀組織及力學(xué)性能演變規(guī)律進(jìn)行表征。結(jié)果表明:隨著變形量的增加,新型Ni-W-Co-Ta高密度合金等軸晶粒沿軋制方向不斷被拉長(zhǎng),同時(shí)產(chǎn)生大量的滑移帶協(xié)調(diào)劇烈的塑性變形,并最終形成纖維組織。變形量的增大導(dǎo)致位錯(cuò)密度急劇增加,位錯(cuò)交互作用顯著加強(qiáng),進(jìn)而將晶粒尺寸細(xì)化至25.5 nm。經(jīng)過(guò)90%的嚴(yán)重塑性變形后,抗拉強(qiáng)度提高到1953 MPa;屈服強(qiáng)度提升至1806 MPa,硬度增加至534 HV,伸長(zhǎng)率則急劇下降至9.1%。斷口形貌則由韌性斷裂向韌性-準(zhǔn)解理混合型斷裂轉(zhuǎn)變。

    • 基于紅外熱像的激光微細(xì)絲成形過(guò)程熱累積研究

      2023, 52(11):3841-3846. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220833

      摘要 (154) HTML (0) PDF 630.84 K (900) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:激光微細(xì)絲增材制造技術(shù)是一種能快速成形小型零件的制造技術(shù),但由于受制造過(guò)程中熱累積效應(yīng)的影響,往往無(wú)法保證對(duì)成形零件的精準(zhǔn)控形控性。針對(duì)這一問(wèn)題,本文利用標(biāo)定后的紅外熱像儀采集單道多層薄壁零件的表面溫度,研究其制造過(guò)程溫度場(chǎng)特征變化規(guī)律及熱累積效應(yīng),為成形工藝的優(yōu)化提供依據(jù)。結(jié)果表明:利用紅外熱像儀可實(shí)現(xiàn)對(duì)薄壁堆積過(guò)程溫度場(chǎng)演化規(guī)律的研究,隨著熔覆高度的增加,高溫區(qū)域面積逐漸增大,熱累積效應(yīng)明顯增強(qiáng)。熔覆過(guò)程中,熱量向下傳導(dǎo),散熱條件逐漸變差,各層冷卻速率隨層數(shù)增大而減小,直至趨于平穩(wěn)。此外,當(dāng)熔覆層數(shù)大于15層時(shí),熱累積效應(yīng)不再對(duì)15層以下熔覆層產(chǎn)生影響。

    • Y對(duì)新型Fe-Ni-Cr-Al合金高溫氧化行為的影響

      2023, 52(11):3857-3866. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220838

      摘要 (248) HTML (0) PDF 1.77 M (875) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:利用恒溫氧化試驗(yàn)研究了不同Y含量的新型Fe-Ni-Cr-Al合金在1300 ℃空氣中的氧化行為,采用X射線衍射儀器(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)研究了氧化產(chǎn)物類型和分布。研究發(fā)現(xiàn)Y的添加有益于提高Fe-Ni-Cr-Al合金的抗氧化能力,其原因是由于Y元素的添加促進(jìn)了Fe-Ni-Cr-Al合金表面形成致密的尖晶石和氧化鉻的復(fù)合保護(hù)層,減緩了基體合金元素的擴(kuò)散,同時(shí),Y的加入促進(jìn)了Al2O3由內(nèi)氧化向外氧化的轉(zhuǎn)變,減緩了合金內(nèi)氮化進(jìn)程,整體提高了合金的抗氧化性能。

    • 釹鐵硼磁粉HDDR工藝各向異性生成機(jī)理研究

      2023, 52(11):3867-3872. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220841

      摘要 (264) HTML (0) PDF 9.41 M (874) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:本文對(duì)釹鐵硼速凝薄帶進(jìn)行“氫化-歧化-脫氫-復(fù)合”工藝(HDDR)處理,研究了歧化時(shí)間、脫氫壓力對(duì)HDDR磁粉磁性能的影響及磁各向異性的產(chǎn)生機(jī)理。通過(guò)XRD對(duì)其進(jìn)行物相表征,SEM觀察微觀形貌及磁性能測(cè)試,結(jié)果表明:歧化時(shí)間決定了HD工藝后磁粉材料中歧化相和殘余母相Nd2Fe14BH1.04的含量,殘余母相能夠更好地將母相的織構(gòu)信息傳遞下去,使得新相Nd2Fe14B有很強(qiáng)的c軸織構(gòu),磁粉在歧化時(shí)間為40 min時(shí)各向異性達(dá)到最佳,DOA=0.55。而脫氫壓力主要作為晶體生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力,壓力在0.01 MPa時(shí)驅(qū)動(dòng)力過(guò)大,導(dǎo)致脫氫之后晶粒生長(zhǎng)方向隨機(jī),c軸織構(gòu)不明顯,生成的新相Nd2Fe14B的各向異性較弱;磁粉在脫氫壓力為0.03 Mpa時(shí)各向異性得到顯著增強(qiáng),DOA=0.53。

    • 一種新型Cu-Sn-Fe-Ni合金及其3.5wt.%NaCl溶液中腐蝕行為

      2023, 52(11):3893-3899. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220854

      摘要 (175) HTML (0) PDF 9.22 M (855) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:利用熔鑄和形變熱處理工藝制備得到了一種Cu-Sn-Fe-Ni合金,并通過(guò)靜置腐蝕和電化學(xué)測(cè)試研究了合金在3.5wt.%NaCl溶液中的靜態(tài)腐蝕行為,用掃描電子顯微鏡和X射線光電子能譜對(duì)合金腐蝕后微觀組織和腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行了表征,最后討論分析了該合金腐蝕機(jī)理。結(jié)果表明:合金在3.5wt.%NaCl溶液中靜態(tài)腐蝕速率為0.0473 mm/a,耐腐蝕性能較好;合金隨著浸泡時(shí)間的增加,其耐腐蝕性先增加后減弱;合金在浸泡過(guò)程有明顯的優(yōu)先腐蝕傾向,首先發(fā)生脫Fe腐蝕,接著Cu氧化形成較致密的鈍化膜,進(jìn)而降低合金腐蝕速率,隨后Sn和Ni開(kāi)始溶解腐蝕,形成氧化膜,使鈍化膜更為致密,但此時(shí)鈍化膜下層依然發(fā)生脫Fe腐蝕,促使致密的鈍化膜發(fā)生局部破壞,導(dǎo)致合金的耐腐蝕性能下降。

    • 界面互鎖復(fù)合Zn層對(duì)厚板鋁/鎂FSW界面組織及力學(xué)性能的影響

      2023, 52(11):3900-3908. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220861

      摘要 (165) HTML (0) PDF 26.48 M (928) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:對(duì)于鋁/鎂攪拌摩擦焊(FSW)接頭,當(dāng)母材厚度過(guò)大時(shí),容易沿界面形成較厚的脆硬金屬間化合物(IMCs),導(dǎo)致接頭成形極其困難。本文創(chuàng)新地采用界面互鎖復(fù)合Zn層,研究了厚板鋁/鎂FSW接頭界面IMCs演變和接頭性能變化規(guī)律,為后續(xù)實(shí)現(xiàn)鋁/鎂 FSW接頭的高強(qiáng)度連接提供了理論及實(shí)踐依據(jù)。 結(jié)果表明,斜對(duì)接接頭鎂側(cè)界面上部生成了平均厚度為69.7μm的低熔點(diǎn)共晶層(Mg+Al12Mg17),中部和下部生成了平均厚度為42.7μm和21.2μm的IMCs,該IMCs層由Al12Mg17和Al3Mg2組成。相比于斜對(duì)接接頭,當(dāng)采用界面互鎖復(fù)合Zn層時(shí),界面局部位置生成了Al-Mg-Zn相(Al5Mg11Zn4)和Mg-Zn相(MgZn2、Mg2Zn3)替代了原有的Al-Mg IMCs,最低IMCs厚度僅為3.9μm。拉伸結(jié)果表明,接頭抗拉強(qiáng)度由斜對(duì)接接頭的2.7MPa提高至界面互鎖復(fù)合Zn層接頭的32.3MPa,這與界面互鎖效應(yīng)和IMCs厚度減薄有關(guān)。

    • 紫銅在云南熱帶雨林土壤中的長(zhǎng)期腐蝕行為

      2023, 52(11):3915-3921. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220870

      摘要 (191) HTML (0) PDF 1006.35 K (839) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:本文采用失重法、形貌分析、成分分析和電化學(xué)測(cè)試等方法研究了紫銅管長(zhǎng)期埋藏于熱帶雨林土壤環(huán)境中的腐蝕行為。結(jié)果表面,紫銅管埋藏16年后,平均腐蝕速率為2.5μm/y,腐蝕失重規(guī)律符合冪函數(shù)模型,其擬合方程為C=0.4273t-0.246。紫銅管表面腐蝕產(chǎn)物呈淡綠色的致密鱗狀結(jié)構(gòu),與金屬基體結(jié)合良好。 XPS、EDS和FTIR分析結(jié)果顯示該腐蝕產(chǎn)物主要成分為銅綠(Cu2(OH)2CO3)。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,埋藏16年后,紫銅管腐蝕速率變小,阻抗值明顯增大,表明腐蝕產(chǎn)物膜對(duì)基體形成良好的保護(hù)作用,能有效減緩腐蝕過(guò)程的繼續(xù)發(fā)展。

    • 3D打印輕質(zhì)高強(qiáng)鎢材的力學(xué)性能研究

      2023, 52(11):3922-3930. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220871

      摘要 (227) HTML (0) PDF 1.50 M (906) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用選擇性激光熔化(SLM)3D打印方式成功設(shè)計(jì)和制造了具有點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的鎢材,結(jié)合有限元分析、掃描電鏡、準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮試驗(yàn)探究了不同點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)下鎢材力學(xué)性能的變化規(guī)律,分析了微觀組織對(duì)力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明圓弧型點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)可有效降低節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)力集中,保持點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)輕質(zhì)、低孔隙率特性同時(shí)還維持著鎢材的高強(qiáng)度力學(xué)性能,平均抗壓強(qiáng)度達(dá)到535MPa,平均質(zhì)量?jī)H為1.25g,激光打印后圓弧點(diǎn)陣較立方點(diǎn)陣平均抗壓強(qiáng)度提升93%,其中體心圓弧點(diǎn)陣(BCA)顯示出更優(yōu)抗壓性能,極限抗壓強(qiáng)度達(dá)到721MPa,結(jié)構(gòu)致密度為理論值12.8%;力學(xué)性能指標(biāo)接近于變形態(tài)。與立方點(diǎn)陣相比,圓弧點(diǎn)陣具有良好的能力吸收特性,后者相較前者總能量吸收值提升223%,圓弧點(diǎn)陣平均能量吸收達(dá)到1664J/cm3。此外,SEM圖像顯示圓弧點(diǎn)陣因其弧形特性,減少了打印中斜支柱的懸掛距離,成型效果優(yōu)于立方點(diǎn)陣。

    • Pt-10Ir超細(xì)鍵合絲退火中組織-性能關(guān)聯(lián)性研究

      2023, 52(11):3931-3938. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220875

      摘要 (256) HTML (0) PDF 937.52 K (1061) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:鉑銥鍵合絲是一種應(yīng)用于特種微電子器件封裝的高強(qiáng)度引線鍵合材料,經(jīng)拉拔制備的鉑銥合金微細(xì)絲材的熱處理是調(diào)控鍵合絲終服役性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以Φ25 μm超細(xì)Pt-10Ir鍵合絲為研究對(duì)象,通過(guò)高分辨FIB-EBSD聯(lián)動(dòng)表征技術(shù),對(duì)不同退火工藝下超細(xì)絲材顯微組織及形變織構(gòu)進(jìn)行了深入分析測(cè)定,并對(duì)其力/電學(xué)性能的演變進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:隨著退火溫度的升高,顯微組織由拉拔態(tài)的細(xì)小纖維狀晶粒逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠值容S組織,等軸狀組織優(yōu)先在晶界處形核長(zhǎng)大且絲材織構(gòu)強(qiáng)度逐漸下降,破斷力逐漸降低,延伸率逐漸升高而電阻率則呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)。Pt-10Ir超細(xì)鍵合絲在600℃/30 min退火后,主要發(fā)生回復(fù),未發(fā)生明顯的再結(jié)晶,織構(gòu)取向演變?yōu)?111>平行于絲材拉拔方向的形變織構(gòu),破斷力為37.06 cN,抗拉強(qiáng)度為755.29 MPa,延伸率為1.30%,電阻率為22.81 μΩ·cm,表現(xiàn)出好的力/電綜合性能。該研究為貴金屬超細(xì)鍵合絲材的性能優(yōu)化提供理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

    • 陽(yáng)極氧化鋁納米結(jié)構(gòu)協(xié)同當(dāng)歸多糖對(duì)乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)的影響規(guī)律研究

      2023, 52(11):3947-3953. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230384

      摘要 (169) HTML (0) PDF 1.15 M (988) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:系統(tǒng)的研究了不同周期的納米凹坑和納米柱孔氧化鋁膜表面直接修飾當(dāng)歸多糖(ASP)或通過(guò)γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)共價(jià)連接修飾ASP后,乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231在其表面生長(zhǎng)的細(xì)胞形態(tài)和活性規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)歸多糖直接修飾納米凹坑和納米柱孔結(jié)構(gòu)能夠有效抑制乳腺癌細(xì)胞的活性,對(duì)細(xì)胞形態(tài)影響較小。但納米凹坑結(jié)構(gòu)的細(xì)胞活性抑制效果優(yōu)于納米柱孔結(jié)構(gòu),納米凹坑在300 nm周期時(shí)具有最優(yōu)的細(xì)胞活性抑制效果,抑制率為27.7%。用KH550共價(jià)修飾ASP的納米凹坑和納米柱孔結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞活性的抑制效果要優(yōu)于直接修飾ASP時(shí)的抑制效果,細(xì)胞形態(tài)也發(fā)生了明顯的變化,胞體周圍生成大量板狀偽足。納米凹坑結(jié)構(gòu)上的細(xì)胞活性抑制效果要優(yōu)于納米柱孔結(jié)構(gòu),納米凹坑在300 nm周期時(shí)抑制效果最佳,抑制率為28.2%。該結(jié)果對(duì)于藥物的設(shè)計(jì)以及輸運(yùn)具有一定的指導(dǎo)作用。

    • >評(píng)述
    • Al-Zn系高強(qiáng)鑄造鋁合金強(qiáng)韌化研究現(xiàn)狀與展望

      2023, 52(11):3954-3970. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220800

      摘要 (383) HTML (0) PDF 6.03 M (1281) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:輕質(zhì)高強(qiáng)鑄造鋁合金在航空航天、汽車輕量化等方面展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。對(duì)鑄造鋁合金成形性能和力學(xué)性能進(jìn)一步優(yōu)化,對(duì)拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域意義重大。本文綜述了Al-Zn系高強(qiáng)鑄造鋁合金的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展,重點(diǎn)歸納了高強(qiáng)鑄造鋁合金(微)合金化、晶粒細(xì)化、組織純凈化、熱處理優(yōu)化等方面的強(qiáng)化機(jī)制及現(xiàn)有研究成果,并對(duì)鑄造鋁合金目前研發(fā)中所存在的問(wèn)題進(jìn)行探討,最后對(duì)高強(qiáng)鑄造鋁合金的發(fā)展方向進(jìn)行了展望,對(duì)高強(qiáng)鑄造鋁合金的發(fā)展具有一定的實(shí)踐和理論指導(dǎo)意義。

    • 高強(qiáng)韌面心立方高熵合金的設(shè)計(jì)

      2023, 52(11):3981-4001. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220804

      摘要 (358) HTML (0) PDF 26.68 M (1173) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:按照多主元設(shè)計(jì)理念所制備的高熵合金展現(xiàn)了高強(qiáng)度、高韌性以及良好的耐磨性、耐氧化和熱穩(wěn)定性等優(yōu)異綜合性能,使其有望成為一種優(yōu)異的新型結(jié)構(gòu)材料。高熵合金在成分設(shè)計(jì)上可通過(guò)調(diào)整各主元元素的濃度、添加間隙原子等方式調(diào)控合金的層錯(cuò)能和微觀結(jié)構(gòu),引入析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和相變或?qū)\晶誘導(dǎo)塑性效應(yīng)等強(qiáng)韌化機(jī)制,進(jìn)而改善合金的綜合力學(xué)性能。本文主要總結(jié)了近年來(lái)非等原子比和間隙碳/氮原子添加的成分設(shè)計(jì)對(duì)面心立方高熵合金體系的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和變形機(jī)制的影響,旨在為新型高性能面心立方高熵合金的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。

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