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摘要:提出了一種快速制備具有超疏水性、耐磨性和耐腐蝕性的Ti-10V-2Fe-3Al （TB6）鈦合金表面的方法。通過納秒激光器對拋光的鈦合金進行精確燒蝕，構(gòu)筑了具有平行微溝槽陣列特征的織構(gòu)表面。隨后，利用紫外線燈照射和十八烷基三氯硅烷溶液浸漬進行化學改性，進一步增強了表面的疏水性。從表面形態(tài)和化學組分的角度分析了微溝槽間隔對織構(gòu)表面潤濕性的影響。結(jié)果表明，在干滑動、水潤滑和油潤滑條件下，所制備的超疏水表面相較于原始親水表面，平均摩擦系數(shù)分別降低了34%、56%和59%。此外，分析了相關(guān)摩擦系數(shù)變化的機理。通過動電位極化測試驗證，所制備的超疏水表面展現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性，為鈦合金基體提供了有效的長期保護。

摘要:采用激光熔覆的方法將TiC顆粒增強鐵基粉末熔覆在40Cr鋼基體上制備高硬度耐磨梯度陶瓷涂層。利用掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDS）、X射線衍射儀（XRD）、顯微硬度計、摩擦磨損試驗機對熔覆層的微觀組織、物相、硬度及耐磨性進行研究。結(jié)果表明：熔覆層物相主要為奧氏體相、TiC強化相，并有少量鐵素體相，激光熔覆TiC顆粒增強粉末制備的金屬陶瓷涂層組織致密、物相與粉末組成基本一致；TiC 強化相在熔池底部到頂部呈梯度分布，熔池中TiC強化相部分溶解、尺寸減小，部分受激光熱作用長大呈四方形、雪花狀、魚骨狀，TiC相在熔池底部呈現(xiàn)3種生長方式，且TiC增強相分布較少，熔池中部TiC增強相逐漸增多，熔池上部TiC增強相出現(xiàn)富集并橋接生長；熔覆層維氏硬度HV高達19 602.94 MPa，同等條件下，涂層的摩擦磨損深度為基體的1/5，顯著提高了基體的耐磨性。

摘要:鋯具有良好的吸氫性能，被認為是儲氘領(lǐng)域的候選材料。但由于其吸氫溫度較高且吸氫動力學較慢，目前尚不能進行廣泛應(yīng)用。采用電鍍鈀的方法對鋯進行表面改性，以提高其吸氫性能。結(jié)果表明：在經(jīng)過鍍鈀且退火處理后的鋯合金，在室溫下可以實現(xiàn)吸氫，并且有適當?shù)脑杏冢慌c此同時，隨著溫度的升高，鍍鈀且退火處理后的鋯合金孕育期縮短，吸氫速率變快。通過對微觀結(jié)構(gòu)進行分析，發(fā)現(xiàn)在氫化后，鈀層與鋯基板之間形成了過渡區(qū)，過渡區(qū)中存在PdH_1.33和H_0.62Zr_0.38。由此可見，過渡區(qū)中的氫化物對改善鋯的吸氫性能起著重要作用。通過對動力學機制進行研究，確定在室溫下，鍍鈀且退火處理后的鋯合金吸氫過程符合一維擴散機制；而在250 ℃時，符合二維擴散機制。

摘要:本研究采用激光熔覆技術(shù),在低碳鋼表面制備了ZrC增強的CoCrNi合金涂層。研究了ZrC的不同分數(shù)(0, 1, 3, 5 wt.%)對CoCrNi基中熵合金涂層組織、硬度和耐磨性的影響。利用X射線衍射儀、掃描電鏡和能譜儀分析了涂層的相組成及微觀組織結(jié)構(gòu),并采用顯微硬度和摩擦磨損試驗對樣品的硬度和耐磨性進行了測試。結(jié)果表明：熔覆層與基體形成了良好的冶金結(jié)合,沒有出現(xiàn)明顯的裂紋和及空洞等缺陷。不含ZrC的CoCrNi中熵合金涂層由單相FCC結(jié)構(gòu)組成,隨著涂層中ZrC的加入,涂層中的物相組成變?yōu)榱薋CC+ ZrC_0.7+Cr₂₃C₆+ZrO₂。涂層的晶粒得到了明顯細化,實現(xiàn)了晶界強化、固溶強化和彌散強化(Orowan)的共同作用,形成的碳化物Cr₂₃C₆相與FCC固溶體結(jié)合形成共晶碳化物,起到了協(xié)同強化作用,有效地提高了涂層的硬度和耐磨性。然而ZrC中的Zr與空氣中的雜質(zhì)O結(jié)合生成的ZrO₂也對涂層的性能產(chǎn)生了不利影響,主要是因為ZrO₂的存在會導致涂層中顆粒分布不均勻加劇,弱化彌散強化的作用。所以當ZrC較少時,涂層的性能并未得到較好的提升,但是當涂層中ZrC含量增加到5wt.%時,涂層中析出了較多的強化相ZrC0.7能夠有效的提高材料的性能,該涂層的最大硬度為651±15 HV_0.1,摩擦系數(shù)為0.161,相較于不含ZrC的涂層均有較大的提升。

摘要:采用微弧氧化（MAO）在A356鋁合金表面制備MAO膜，利用球-平面接觸在SRV-V微動摩擦磨損機上探究變載荷和位移下微弧氧化對A356微動磨損機理的影響。結(jié)果表明：MAO膜由疏松層和致密層構(gòu)成，其均勻性、致密性和結(jié)合力良好。MAO膜的摩擦系數(shù)、磨損率均低于A356，MAO膜減摩耐磨性較好。隨位移增加MAO膜的摩擦耗散能系數(shù)低于A356，MAO膜能提升A356微動磨損過程的穩(wěn)定性。載荷增加時A356磨損機制為磨粒磨損-粘著磨損，伴隨犁削和疲勞剝層； MAO膜磨損機制為磨粒磨損-粘著磨損和疲勞剝落。位移增加時A356磨損機制為粘著磨損和疲勞剝落，伴隨微犁削；MAO膜磨損機制為粘著磨損和疲勞剝層-粘著磨損和磨粒磨損。A356的磨痕內(nèi)聚集Fe、O元素，存在材料轉(zhuǎn)移和氧化磨損；MAO膜磨痕內(nèi)聚集Fe元素，存在材料轉(zhuǎn)移。

摘要:在12CrMoVG基體上通過超音速火焰噴涂(HVOF)技術(shù),分別采用不同煤油流量制備了NiCrBSi-CrSi₂復合涂層。利用 XRD、SEM、EDS、Raman、維氏顯微硬度計、電子拉伸試驗機和高溫旋轉(zhuǎn)式摩擦磨損試驗機分別表征了不同煤油流量下涂層物相、組織結(jié)構(gòu)、力學性能和高溫摩擦磨損性能。結(jié)果表明: 不同煤油流量涂層的物相組成基本相同,均有γ-Ni、Ni₃B、Cr₂B、CrSi₂和Cr₅Si₃,但隨著煤油流量升高,涂層中的CrSi₂和Cr₂B的部分會分別轉(zhuǎn)變?yōu)镃r₅Si₃和CrB相。涂層顯微硬度和結(jié)合強度隨著煤油流量的升高均呈現(xiàn)先增后減的趨勢,孔隙率和磨損率表現(xiàn)出先減后增的趨勢。當煤油流量為30 L/h時,粉末熔融效果最好,涂層的孔隙率最低為0.17 %,顯微硬度較高達到569 HV_0.3,結(jié)合強度較高為59 MPa,磨損率最低為2.84×10_-14 m₃^/(N.m)。磨痕表面產(chǎn)生的 Cr₂O₃、SiO₂和NiCr₂O₄等氧化物以及較高的涂層硬度使得30 L/h的涂層顯示出最優(yōu)的耐高溫摩擦磨損性能。涂層的磨損機制以氧化磨損和黏著磨損為主。

摘要:在質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton exchange membrane fuel cells，PEMFCs）的部件中，雙極板是重要組成部分。雙極板約占燃料電池成本、質(zhì)量、體積的40 %、80 %、50 %。傳統(tǒng)的PEMFC因為石墨雙極板的材料、工藝等問題，造成其體積和質(zhì)量較大，這增加了汽車的重量，縮小了汽車底盤地可用空間，影響了質(zhì)子交換膜燃料電池汽車的性能。因此開發(fā)體積小、成本低、制備工藝簡單的雙極板對推進質(zhì)子交換膜燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。金屬雙極板因其成本低、力學性能好、導電性、導熱性、體積相對易控等特點，在PEMFC領(lǐng)域備受關(guān)注。但金屬雙極板在PEMFC環(huán)境中易生成鈍化膜，導致其接觸電阻增加。因此，如何在提高金屬雙極板耐蝕性的同時，保持良好的導電性，是當前對PEMFC研究的重點。本文綜述了石墨、復合材料和金屬雙極板制備工藝及表面改性方法。討論了雙極板及其表面碳化物涂層、金屬涂層和氮化物涂層的優(yōu)缺點，并比較了這些涂層在PEMFC環(huán)境下的耐腐蝕性和界面接觸電阻性能。

摘要:基于團簇加連接原子模型和鎳基高溫合金理想成分式,對DD98M合金進行成分解析和再設(shè)計,降低Cr/Mo/W元素含量,得到DD98MC合金。利用真空感應(yīng)熔煉制備兩種合金的母合金,并進行固溶時效和1273k下的長期時效。采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、電子探針(EPMA)等測試方法對兩種合金時效后的鑄態(tài)組織進行研究,分析高溫長期時效和Cr/Mo/W對合金鑄態(tài)組織和性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,長期時效會引起γ"相的部分分解,促進元素擴散,加劇元素偏析。隨長期時效時間的延長,γ"相粗化長大乃至出現(xiàn)筏化,硬度降低,錯配度絕對值減小,γ"相立方度降低。隨Cr/Mo/W元素含量降低,錯配度絕對值減小,γ"相立方度降低,硬度降低。DD98M合金長期時效出現(xiàn)了γ"相筏化,在晶界和晶內(nèi)有粗大的γ"相形成和大量的σ相析出。 DD98MC合金長期時效只在晶界處有σ相和MC型碳化物析出。與DD98M相比DD98MC有更好的組織穩(wěn)定性和機械性能。

摘要:718合金因其在高溫下優(yōu)異的機械性能和良好的加工性能,已成為核電、航空等領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。核級718合金需滿足抗輻照能力強、熱中子吸收截面小等特殊要求,因此,合金中Ni、Nb、C 等元素含量一般控制在較低水平,然而對這種低Ni、Nb、C的核級718合金熱變形組織性能的研究較少。本工作通過設(shè)計不同初軋溫度及變形量,研究了不同熱軋工藝參數(shù)及軋后熱處理對核級718合金組織和拉伸性能的影響。結(jié)果表明,在初軋溫度低于1150℃且熱變形量低于90%的條件下,組織中出現(xiàn)大量拉長晶,并降低合金的延伸率；當初軋溫度達到1150℃或熱變形量達到90%時,可以得到均勻的等軸晶組織。軋后板材進行990℃固溶處理后,δ相析出并對晶界產(chǎn)生釘扎作用,形成了混晶顯微組織且在標準時效處理后315℃屈服、抗拉強度均值可達到1050MPa和1238MPa,斷后伸長率高達26%；當進行1020℃固溶處理后可得長大的等軸晶粒,標準時效處理后315℃屈服、抗拉強度均值可達到985MPa和1175MPa,斷后伸長率高達29%,顯示出良好的強韌性。

摘要:研究了Ta、Co對一種新型高強抗熱腐蝕單晶高溫合金微觀組織及1000 ℃長期時效中組織穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，隨Ta含量的增加，γ′相溶解溫度提高，完全熱處理后的γ′相尺寸先增大后減小，Co降低了γ′相溶解溫度，減小了γ′相尺寸并且降低了γ′相的含量；1000 ℃長期時效過程中，隨Ta含量的提高，γ′相粗化速率先降低后升高，Co降低了γ′相的粗化速率，γ/γ′兩相錯配度和元素的擴散是影響γ′相粗化速率的主要因素；Ta提高了合金中γ′相的含量，促使Re、W、Mo、Cr元素向γ基體中分配，促進了TCP相的析出，Co降低了Re、W、Mo、Cr元素在γ基體中的分配，降低了基體的過飽和度，抑制了TCP相的析出。

摘要:通過設(shè)計型殼保溫方式改變合金凝固冷卻速率,分析了凝固冷卻速率對一種等軸晶鎳基鑄造高溫合金K4750顯微組織和室溫拉伸性能的影響。設(shè)計的四種型殼保溫方式包括填砂、試棒不包保溫氈、包單層保溫氈和包雙層保溫氈,型殼試棒處的凝固冷卻速率大小順序為：試棒不包保溫氈≥填砂＞＞包單層保溫氈≥包雙層保溫氈。標準熱處理后,型殼填砂的試棒室溫抗拉強度最高(1115MPa),試棒不包保溫氈次之(1095MPa),包單層保溫氈與包雙層保溫氈最差(分別為950MPa和952.5MPa)。室溫屈服強度、延伸率和斷面收縮率變化規(guī)律與室溫抗拉強度相同。采用OM、SEM以及EBSD等方法表征合金顯微組織,發(fā)現(xiàn)型殼填砂、試棒不包保溫氈、包單層保溫氈和包雙層保溫氈的試棒晶粒均為等軸晶,平均晶粒尺寸分別為176μm、167μm、325μm、315μm。填砂和試棒不包保溫氈合金凝固冷速較快,形成的細小等軸晶在應(yīng)力條件下易于協(xié)調(diào)變形,凝固過程形成的MC型一次碳化物更細小且主要呈塊狀,有利于抑制變形時微孔洞、裂紋的擴展,顯著提高了合金室溫拉伸性能。相反,型殼包單層和雙層保溫氈的合金凝固冷速較慢,形成的大尺寸等軸晶不利于晶粒間的協(xié)調(diào)變形,析出的大尺寸長條狀MC型一次碳化物促進孔洞、微裂紋的萌生與擴展,使合金室溫強度和塑性均顯著下降。

摘要:本工作研究了復合亞固溶熱處理工藝對一種新型鎳基粉末高溫合金FGH4113A(WZ-A3)γ"相組織的影響規(guī)律。大尺寸鍛造態(tài)渦輪盤件鍛后冷速較低，γ"相的尺寸在約100nm至4500nm之間分布。在盤件上取小試樣進行熱處理實驗，試樣升溫至1000℃和1050℃時，γ"相總占比下降，Oswald熟化機制及PAM機制同時存在。試樣升溫至1100℃時，晶內(nèi)γ"相完全回溶。使用復合亞固溶熱處理工藝，先將試樣升溫至1120℃度保溫2h，快速冷卻后再分別升溫至1000℃、1050℃和1100℃時，γ"相總占比均下降，晶內(nèi)γ"相演變以O(shè)swald熟化機制為主導，其形貌及尺寸在升溫過程中相對穩(wěn)定。在盤件上取性能試棒分別進行鍛造態(tài)+1000℃（不保溫）+時效熱處理和鍛造態(tài)+1120℃（2h），80℃/min+1000℃空冷+時效熱處理后進行550℃拉伸測試，后者的屈服強度和抗拉強度顯著高于前者，可為大尺寸渦輪盤件的雙性能熱處理工藝的制定提供參考。

摘要:本文研究了不同熱處理工藝對一種新型增材制造鎳基高溫合金ZGH451組織性能的影響。結(jié)果表明，沉積態(tài)組織主要由外延生長的微細柱晶組成，枝晶間存在γ/γ＇共晶組織，合金中元素偏析造成了枝晶干與枝晶間處γ＇相尺寸差異，分別為100 nm和250 nm。不同熱處理工藝合金的組織和性能存在一定差異：隨著固溶溫度由1180 ℃升高到1350 ℃，合金偏析程度逐漸減弱，直至1350 ℃發(fā)現(xiàn)初熔組織；隨著一級時效溫度由1050 ℃升高到1150 ℃，γ＇相的尺寸逐漸增大，形狀由球狀等不規(guī)則形狀轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎綘睢＞C上，優(yōu)化出適用于該合金的熱處理工藝（HT2），與沉積態(tài)合金相比，完全熱處理后合金的晶粒尺寸明顯增大，且消除了合金的偏析及γ/γ＇共晶，在1000 ℃拉伸變形過程中γ/γ＇界面形成致密的位錯網(wǎng)，抗拉強度和屈服強度分別為520 MPa和269 MPa，延伸率為11%。

摘要:熱處理過程中的碳化物轉(zhuǎn)變對高溫合金的力學性能影響顯著。本實驗采用XRD、SEM、EPMA、TEM等技術(shù)研究了Co-Cr-Nb-W耐磨合金熱處理過程中碳化物的析出類型、分布特征、演變機理及其對高溫拉伸性能的影響。Co-Cr-Nb-W耐磨合金主要在釬焊和時效熱處理后使用,該過程中主要發(fā)生如下兩個碳化物轉(zhuǎn)變過程：MC + matrix = M₆C和M₂₃C₆+ matrix = M₆C。合金在高溫拉伸應(yīng)力下的斷裂機制為韌脆混合機制,塊狀初生碳化物與基體之間的界面容易成為裂紋萌生源。熱處理過程消除了容易引起晶界遷移的片層狀共晶M₂₃C₆,在骨架狀MC周圍析出了細小的M₆C,同時改善了枝晶間元素偏析,促進基體中形成高密度的交疊層錯帶,使得合金在1000℃下的抗拉強度提高了約20MPa。

摘要:探究了應(yīng)力對純鈦再結(jié)晶行為的影響。在純鈦板的退火過程中施加彎曲應(yīng)力，并觀察一個截面在拉伸和壓縮應(yīng)力下的再結(jié)晶過程。制備了變形量分別為20%、40%和60%的工業(yè)純鈦TA1軋制板，然后將這些樣品置于600 ℃和30 MPa下保溫10 min。結(jié)果表明，在變形20%和40%的樣品中，只觀察到少數(shù)再結(jié)晶晶粒。此外，受應(yīng)力區(qū)域的平均晶粒尺寸大于無應(yīng)力區(qū)域。進一步將變形40%的軋制薄板在600 ℃和30 MPa下保溫60和120 min，拉伸應(yīng)力區(qū)域中晶粒的異常生長一直持續(xù)到達到臨界尺寸，之后晶粒停止生長。再結(jié)晶過程中晶粒生長的持續(xù)增加可歸因于應(yīng)力促進的位錯調(diào)節(jié)。具有有利條件的晶粒傾向于沿著所施加的應(yīng)力方向異常生長。然而，鈦板內(nèi)的高密度殘余位錯導致晶粒生長的驅(qū)動力降低，導致臨界尺寸的存在。這些發(fā)現(xiàn)解釋了鈦在拉伸和壓縮應(yīng)力下觀察到的不同再結(jié)晶行為。

摘要:為探究雙相增強體對鋁基復合材料拉伸性能和斷裂行為的影響，采用真空熱壓燒結(jié)工藝在580 ℃，30 MPa條件下保溫10 min制備了FeCoCrNiAl高熵合金顆粒增強7075鋁基復合材料（HEA_p/Al），Ni-Co-P鍍層修飾碳纖維增強7075鋁基復合材料（CF/Al）和FeCoCrNiAl高熵合金顆粒及Ni-Co-P鍍層修飾碳纖維混雜增強鋁基復合材料（CF-HEA_p/Al）。并對不同復合材料微觀結(jié)構(gòu)及拉伸性能進行分析表征及比較。結(jié)果表明：CF-HEA_p/Al復合材料的屈服強度（YS）與極限拉伸強度（UTS）隨纖維含量的升高（體積分數(shù)由0至40%）呈現(xiàn)先增大后降低的變化，延伸率則逐漸降低。鑒于Ni-Co-P鍍層修飾碳纖維與FeCoNiCrAl高熵合金顆粒的混雜強化效應(yīng)， CF-HEA_p/Al復合材料的YS和UTS較HEA_p/Al與CF/Al復合材料明顯提高，且其斷口表現(xiàn)出基體韌性斷裂及纖維拔出與斷裂的多種失效特征。

摘要:通過測定快淬態(tài)和退火態(tài)比熱與溫度的關(guān)系，研究了Hf元素對Zr₇₀Al_7.5Ni₈Cu_14.5（70Zr）、Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀（55Zr）和(Zr_0.75Hf_0.25)₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_17.5（65Zr_0.75Hf_0.25）厘米級金屬玻璃焓和硬度弛豫的影響。結(jié)果顯示：70Zr和55Zr合金的結(jié)構(gòu)弛豫表現(xiàn)為單峰現(xiàn)象，在退火溫度（T_a）接近玻璃轉(zhuǎn)變溫度（T_g）時出現(xiàn)弛豫峰；而65Zr_0.75Hf_0.25合金的結(jié)構(gòu)弛豫表現(xiàn)為雙峰現(xiàn)象，分別在523和648 K（接近T_g）時出現(xiàn)焓弛豫峰。70Zr和55Zr合金在T_g溫度附近出現(xiàn)明顯的單峰弛豫行為，表明合金在T_g之前的整個溫度范圍內(nèi)具有較高的抵抗退火誘導結(jié)構(gòu)弛豫的能力；另一方面，65Zr_0.75Hf_0.25合金在523 K附近出現(xiàn)一個弛豫子峰，可能是由于Zr-Hf原子對的鍵合性較弱，混合焓接近于零，隨后在T_g附近出現(xiàn)明顯的主弛豫。65Zr_0.75Hf_0.25和(Zr_0.5Hf_0.5)₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_17.5（65Zr_0.5Hf_0.5）合金的硬度也表現(xiàn)出類似的雙峰現(xiàn)象，導致第一峰的T_a與焓弛豫峰的T_a一致。結(jié)果表明，滿足非晶形成三原則的Zr、Al、Ni和Cu組成的類二十面體中程有序結(jié)構(gòu)在低T_a溫度下保持穩(wěn)定；只有背離非晶形成三原則的65Zr_0.75Hf_0.25和65Zr_0.5Hf_0.5金屬玻璃焓弛豫和硬度弛豫出現(xiàn)了雙峰，表明形成大塊金屬玻璃非必要組元的增加將導致合金結(jié)構(gòu)在低溫退火過程中的不穩(wěn)定性。

摘要:為了實現(xiàn)稀土資源的平衡應(yīng)用且降低RE-Fe-B稀土永磁材料的價格，針對混合稀土基永磁材料進行研究，分別采用單、雙主相工藝制備了名義成分[(Pr,Nd)_1-xMM_x]_30.3(Fe,Co)_balM_0.73B_0.98 （x=0.3，0.5和0.7，質(zhì)量分數(shù)）的磁體，對比研究其磁性能和抗腐蝕性。研究發(fā)現(xiàn)：雙主相工藝制備的磁體相比單主相工藝制備的同成分磁體展現(xiàn)了優(yōu)越的磁性能和抗腐蝕性。當x=0.5，雙主相磁體的磁性能為B_r=1.308 T，H_cj=799.98 kA/m和(BH)_max=325.6436 kJ/m³，遠高于同成分的單主相磁體的性能（B_r=1.297 T，H_cj=746.8868 kA/m 和(BH)_max=317.8428 kJ/m³）。這種改進源于富稀土相分布的改進以及主相晶粒間和晶粒內(nèi)部耦合作用的增強。當雙主相磁體暴露在濕熱環(huán)境下時，磁體中不僅存在富稀土相腐蝕，也存在主相晶粒的腐蝕成粉現(xiàn)象，這主要是由于富稀土相與水蒸氣和氧氣反應(yīng)時產(chǎn)生氫氣，導致主相晶粒被氫化，由于主相晶粒間和晶粒內(nèi)部的鑭鈰分布差異，產(chǎn)生大的應(yīng)力，導致其表現(xiàn)出區(qū)別于單主相磁體的腐蝕行為。

摘要:通過熔融發(fā)泡法制備了具有薄外壁的鋁泡沫棒（aluminum foam bar，AFB）。通過懸臂梁彎曲實驗和有限元模擬研究了跨度、直徑和孔隙率對其彎曲變形行為的影響。采用高速攝像機記錄了AFB的彎曲變形行為，并得到了載荷和位移之間的關(guān)系?；谌S有限元的X射線微斷層掃描技術(shù)（Micro-CT）重建AFB，并進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，跨度對破壞行為有重要影響，跨度的增加導致了能量吸收能力下降。此外，直徑和相對密度的增加也使得峰值載荷提高。有限元模擬結(jié)果與實驗結(jié)果相吻合，這說明孔壁在彎曲過程中由于不同類型的應(yīng)力而失效。在失效過程中，裂紋遵循孔壁最薄弱的路徑傳播。

摘要:論述了在激光粉末床熔融（LPBF）成型Al基合金中添加Ti的影響。采用掃描電鏡、電子背散射衍射、X射線衍射、透射電鏡和納米壓痕測試等方法，研究了Ti含量為3%（質(zhì)量分數(shù)，下同）和不含Ti的LPBF制備樣品的顯微組織特征、相分布和納米硬度。結(jié)果表明，該方法可獲得較細的晶粒組織和較小的平均晶粒尺寸。由于Al₃Ti析出相的非均相形核，晶粒尺寸范圍減小到2.5 μm以內(nèi)。隨著小角度晶界的增大，晶格畸變能增大，平均納米硬度和楊氏模量分別提高到2.36 和92.72 GPa。添加3% Ti后，LPBF處理的Al基合金<100>織構(gòu)略有增強，但仍有一個隨機的晶體取向。獲得了α-Al向Al₃Ti的相變。

摘要:K-TIG是在傳統(tǒng)TIG焊基礎(chǔ)上，將焊接電流提高到300 A甚至更高并配合鎢極冷卻系統(tǒng)形成“匙孔”效應(yīng)，最終實現(xiàn)大熔深的焊接工藝方法。K-TIG焊縫熔寬相對于等離子和激光焊接等焊接方法較寬，熔池體積較大。傳統(tǒng)的熱源模型不適合K-TIG焊熱源分布特點，基于SYSWELD仿真平臺和鈦合金K-TIG焊接實驗結(jié)果，開發(fā)鈦合金K-TIG深熔焊數(shù)值仿真組合熱源模型。結(jié)果表明，雙橢球熱源分配系數(shù)取0.75，作用深度取4 mm時，仿真熔池與實際接頭橫截面相符，正面熔寬為12 mm，且背部熔寬為5 mm。溫度熱循環(huán)曲線和殘余應(yīng)力有限元仿真結(jié)果與實驗結(jié)果基本一致，驗證了所建立的K-TIG熱源模型的準確性。

摘要:真空自耗電弧熔煉 (Vacuum arc Remelting,VAR) 是生產(chǎn)鈦合金鑄錠最常用的方式之一,但由于其熔煉過程溫度高且不透明,通過實驗研究其熔煉過程中流體流動行為和宏觀偏析存在困難?；诖?本工作以Ti60高溫鈦合金為例,通過數(shù)值模擬方法對VAR熔煉過程展開研究,同時探討了熔煉電流和磁場攪拌強度對流體流動行為和宏觀偏析的影響。結(jié)果表明,VAR熔煉鈦合金時,熔池形狀由“扁平狀”逐漸向“V形”轉(zhuǎn)變；凝固結(jié)束后鑄錠錠底和邊部Zr元素含量低,中心和冒口含量高。熔煉電流產(chǎn)生的洛倫茲力使熔體沿逆時針流動,且熔煉電流越大,熔體流動更劇烈；同時也導致鑄錠中心和冒口處出現(xiàn)更為嚴重的宏觀偏析。攪拌磁場產(chǎn)生的洛倫茲力作用于整個熔池,不僅促進了熔池上部熔體的流動,也有利于熔池下部熔體的流動；當無攪拌磁場和攪拌磁場較大時,都會導致Zr元素在鑄錠中產(chǎn)生較為嚴重的宏觀偏析。為有效控制VAR熔煉鈦合金時宏觀偏析缺陷的產(chǎn)生,應(yīng)采取小熔煉電流和合適的攪拌強度。

摘要:為了探究不同相對擠壓量的開縫芯棒孔擠壓強化對7050鋁合金疲勞性能的影響,建立了開縫芯棒孔擠壓強化有限元模型,開展了開縫芯棒孔擠壓強化試驗,分析了孔擠壓強化試樣孔壁殘余應(yīng)力和受載試樣孔壁應(yīng)力分布規(guī)律,探究了相對擠壓量、殘余應(yīng)力和疲勞壽命之間的關(guān)系,揭示了開縫芯棒孔擠壓強化工藝的抗疲勞增益效果。研究結(jié)果表明：試樣孔壁擠入端,相對擠壓量為2%、3%和4%,孔壁最大殘余壓應(yīng)力為246.8、338.6和367.7 MPa,相對擠壓量與孔壁最大殘余壓應(yīng)力呈正相關(guān)；受載試樣孔壁擠入端,相對擠壓量為2%、3%和4%,孔壁最大應(yīng)力為451.2、368.7和321.6 MPa,相對擠壓量與孔壁最大應(yīng)力呈負相關(guān)；相對擠壓量為2%、3%和4%的試樣中值疲勞壽命是相對擠壓量為0的1.17、1.52和1.71倍。

摘要:鈦合金因其優(yōu)異的綜合性能在各個工程領(lǐng)域都有很大的應(yīng)用潛力,但較低的彈性模量限制了其在高強度、高剛性材料結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用。本文以開發(fā)綜合力學性能良好的高彈性模量鈦合金為研究目的,采用冷坩堝懸浮熔煉法制備了Ti-6Al-4Mo-xMn(x=0,1,2,3,4 wt%)合金,研究了Mn含量對合金顯微組織和力學性能的影響。結(jié)果表明,Ti-6Al-4Mo-xMn合金由α和β相組成,未出現(xiàn)Ti-Mn相。隨著Mn含量的增加,合金的α→β相變溫度降低,合金中β相的體積分數(shù)增加,合金的組織變細,魏氏組織逐漸增多；合金的硬度從30 HRC增加到46 HRC,抗拉強度從838 MPa增加到1266 MPa,這是因為Mn元素在合金中引起了固溶強化和組織細化；合金的彈性模量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,當Mn含量為1 %時,合金的彈性模量最高,約136 GPa,同時抗拉強度為916 MPa,較Ti-6Al-4V合金分別提高24.0 %和3 %,綜合力學性能最好。

摘要:為了得到良好力學性能和高滲透性的鈦合金多孔結(jié)構(gòu)，需要在多孔結(jié)構(gòu)的孔隙率與其強度之間保持權(quán)衡。以人體膝關(guān)節(jié)脛骨假體為研究對象，首先，根據(jù)脛骨受力狀態(tài)，采用拓撲優(yōu)化設(shè)計并重構(gòu)不同載荷工況下的抗壓、抗剪單胞結(jié)構(gòu)(TO-P1、TO-P2、TO-S1、TO-S2)，與幾種常見的基本單胞結(jié)構(gòu)(BCC、FCC、RDC、DCC)進行研究比較；其次，通過對不同類型多孔鈦合金進行壓縮、剪切性能仿真，研究不同拓撲形態(tài)的多孔鈦合金關(guān)于抗壓、抗剪的力學性能，并采用SLM技術(shù)成型多孔鈦合金壓縮試件，驗證了仿真分析的有效性；最后，選擇力學性能較優(yōu)的4種多孔鈦合金進行滲透性分析。結(jié)果表明，TO-S2結(jié)構(gòu)的抗壓、抗剪力學性能和滲透性能最為出色，適合作為壓剪載荷類植入物的多孔結(jié)構(gòu)。

摘要:輻照誘導產(chǎn)生的點缺陷會加速核電站材料微觀組織的演變,在很大程度上影響反應(yīng)堆的壽命。本文基于相場法的四元連續(xù)相場模型,耦合了空位和間隙原子,利用該模型模擬了Fe-15at.%Cu-1at.%Ni-1at.%Mn合金在空位擴散機制下的相分離,研究了點缺陷與富Cu相的相互作用機理。結(jié)果表明,空位和間隙原子會促進富Cu相的長大和粗化,點缺陷初始濃度的升高會促進相分離,加快析出相的失穩(wěn)分解速率,并且升高溫度會延緩Cu原子和空位環(huán)的生長和粗化,點缺陷也可以增加一定的屈服強度,為探究空位擴散機制影響抗輻照材料性能方面提供了新的思路。

摘要:晶界擴散作為一種能明顯提升燒結(jié)釹鐵硼磁體矯頑力同時實現(xiàn)對重稀土高質(zhì)化利用的方法,日益成為目前稀土永磁學界和產(chǎn)業(yè)界的研究熱點。本文利用自動化噴涂設(shè)備系統(tǒng)研究了晶界擴散燒結(jié)磁體批量制備過程中基底成分差異晶界擴散后磁體磁性能的影響,微觀結(jié)構(gòu)和EDS元素分析結(jié)果表明：晶界擴散后磁體矯頑力增長幅度的差異,同擴散后磁體內(nèi)晶粒核殼結(jié)構(gòu)形成充分與否、晶界相均勻分布與否和晶界相鐵磁性元素含量高低有密切關(guān)聯(lián),同時利用晶界擴散工藝制備得到的磁體溫度系數(shù)要優(yōu)于傳統(tǒng)工藝制備得到的相近似牌號的磁體。

摘要:隨著先進工程技術(shù)對形狀記憶合金性能要求的不斷提高,傳統(tǒng)形狀記憶合金愈發(fā)難以滿足要求,高熵形狀記憶合金應(yīng)運而生,引起了研究者的極大關(guān)注。高熵形狀記憶合金相較于傳統(tǒng)形狀記憶合金具有顯著提高的可回復應(yīng)變、屈服強度、高溫物相穩(wěn)定性和超彈性等特性,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文對高熵形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀、馬氏體相變和形狀記憶效應(yīng)等進行了簡要的論述,并對高熵形狀記憶合金目前存在的不足和未來的發(fā)展進行了展望。

摘要:吸波材料在國防和民生領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,但是傳統(tǒng)吸波材料因質(zhì)量大、頻帶窄已難以滿足日益復雜的電磁環(huán)境。融合了結(jié)構(gòu)設(shè)計思路的吸波超材料以“薄、輕、寬、強”和動態(tài)可調(diào)、極化角度不敏感等突出優(yōu)勢,助推了電磁吸波領(lǐng)域的飛速發(fā)展。本文首先闡明超材料吸波的原理和方法,明確幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計對電磁吸波性能的重要影響。其次,詳細討論了碳基、水基、金屬基和無機化合物基等材料體系下吸波超材料的發(fā)展現(xiàn)狀,指明目前發(fā)展趨勢以主動調(diào)諧、輕質(zhì)寬頻、多波段兼容為主線。最后總結(jié)了目前的發(fā)展瓶頸并展望了未來重點研究方向,為吸波超材料優(yōu)化設(shè)計提供了思路。

摘要:選區(qū)激光熔化(selective laser melting, SLM)制備的Al-Si合金在航空航天材料定制化和輕量化的發(fā)展中有著巨大潛力。然而,影響SLM成形件壽命的腐蝕行為尚未引起廣泛關(guān)注。本文結(jié)合當前文獻報道,根據(jù)SLM過程中的凝固特征分析了冶金缺陷和微觀組織的形成原因,結(jié)合傳統(tǒng)鑄造Al-Si合金在含氯化合物中的腐蝕機理,進一步論述了SLM制備的Al-Si合金的腐蝕機理,歸納總結(jié)了冶金缺陷、微觀組織和熱處理工藝對于腐蝕行為的影響。發(fā)現(xiàn)試樣的致密度,表面狀態(tài)(粗糙度)和共晶Si的含量、形態(tài)及分布對腐蝕性能有重要影響。在此基礎(chǔ)上,指出了目前SLM工藝下Al-Si合金腐蝕研究中存在的工藝參數(shù)不夠系統(tǒng),忽視Mg,Fe等元素的作用,研究手段和范圍不夠完善等不足以及未來進一步發(fā)展的方向。

摘要:鎂合金薄板因強基面織構(gòu)制約,室溫成形能力不足,工業(yè)應(yīng)用受到極大限制。本文從鎂合金板材織構(gòu)弱化的機理出發(fā),突出剪切誘導孿晶啟動實現(xiàn)鎂合金薄板織構(gòu)弱化的可行性以及存在的機理不明問題。結(jié)合孿晶實現(xiàn)鎂合金薄板材織構(gòu)弱化的工藝發(fā)展,討論目前剪切變形工藝在鎂合金薄板材加工應(yīng)用的優(yōu)點和不足。針對復雜應(yīng)力狀態(tài)下滑移和孿晶啟動的機理不明以及剪切變形誘導鎂合金織構(gòu)弱化的工藝不足,分別提出了等效Schmid因子和等通道彎曲技術(shù),并說明了新計算理論和新剪切加工技術(shù)在鎂合金薄板材方面的應(yīng)用。

摘要:加氫站是氫能產(chǎn)業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，氫壓縮機是加氫站的核心關(guān)鍵單體設(shè)備之一，高密度安全氫壓縮材料是加氫站氫壓縮機大規(guī)模實用化的基礎(chǔ)。本文綜述了基于我國優(yōu)勢資源的高密度AB2型儲氫材料研究進展，闡述了平臺壓高度匹配的靜態(tài)氫壓縮材料，低于100℃下放氫平衡壓分別達25、45、85MPa，對應(yīng)于初級、中級和終極增壓需求，它能滿足長管拖車、Ⅲ型瓶乘用車和Ⅳ型瓶商用車應(yīng)用需求。高效氫壓縮材料的多級壓力匹配，兼容現(xiàn)有加氫系統(tǒng)，促進加氫站氫壓縮機工程化應(yīng)用具有經(jīng)濟價值和社會意義。