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摘要:采用不同熱處理工藝對Inconel 718高溫合金進(jìn)行了組織觀察和性能研究以分析熱處理機(jī)理。結(jié)果表明，析出相的類型和數(shù)量以及晶粒尺寸對Inconel 718高溫合金熱處理試樣的性能有不同的影響。γ"相和γ'相以及晶粒尺寸主要影響強(qiáng)度，δ相主要影響塑性。此外，γ"和γ'強(qiáng)化相的析出可以提高屈服強(qiáng)度。合金中γ"和γ'相含量相近時(shí)，強(qiáng)度與平均晶粒尺寸成反比。塑性易受δ相含量和形狀的影響。適量的δ相對塑性有益，但過量的δ相會使塑性降低。

摘要:研究了低壓脈沖磁場對K4169高溫合金組織轉(zhuǎn)變的影響。將低壓脈沖磁場與定向凝固相結(jié)合，制備了具有柱狀晶、粗等軸晶和細(xì)等軸晶梯度組織特征的K4169高溫合金，為高溫合金梯度組織的制備提供了一種新的方法。揭示了合金微觀組織的轉(zhuǎn)變機(jī)制，模擬了低壓脈沖磁場作用下洛倫茲力和流場的分布情況。結(jié)果表明：微觀組織的轉(zhuǎn)變歸因于洛倫茲力和強(qiáng)迫對流的耦合效應(yīng)。

摘要:IN706高溫合金對熱加工工藝參數(shù)特別敏感，在1143~1393 K、應(yīng)變速率為0.01、0.1、0.5和1 s^-1的等溫壓縮條件下將IN706高溫合金分別壓縮30%、45%和60%，研究了IN706高溫合金的流變應(yīng)力。采用指數(shù)型Zener-Hollomon方程來描述應(yīng)變和溫度對熱變形的影響，同時(shí)在考慮應(yīng)變補(bǔ)償?shù)谋緲?gòu)方程中考慮了α、n、Q和lnA等不同材料常數(shù)的應(yīng)變效應(yīng)，并對相關(guān)系數(shù)R和平均絕對相對誤差進(jìn)行了驗(yàn)證。在構(gòu)建本構(gòu)方程的基礎(chǔ)上，繪制了IN706高溫合金的熱加工圖，并根據(jù)Murty準(zhǔn)則給出了不穩(wěn)定區(qū)域。結(jié)果表明，應(yīng)變速率0.1 s^-1、溫度1313~1353 K是合理的熱加工工藝參數(shù)窗口。

摘要:本文采用真空電弧鍍工藝在第二代鎳基DD6單晶高溫合金表面沉積了NiCoCrAlYHf(HY5)涂層,分別采用物理吹砂法與化學(xué)溶液浸泡法去除表面涂層,對比研究二者對涂層的去除效果及對基體合金影響程度。結(jié)果表明：涂覆的涂層厚度約20μm,主要由γ’及β相組成；經(jīng)物理法或化學(xué)法處理后,基體表面無涂層殘留,原始涂層均被完全去除。在物理法吹砂顆粒的切削作用下,基體合金表面宏觀上呈現(xiàn)凹凸形貌,微觀上沿<110>取向變形產(chǎn)生形變層；物理法破壞了基體合金表面完整性,對基體損傷較大?；瘜W(xué)法處理僅在局部區(qū)域產(chǎn)生γ’相損傷層,對基體損傷較小。

摘要:變形前的加熱工藝對高溫合金的熱加工性能具有重要影響。本文通過開展等溫加熱實(shí)驗(yàn)研究了難變形高溫合金U720Li中γ′相特征及晶粒組織隨加熱溫度及保溫時(shí)間的演變行為，進(jìn)而為改善其熱加工性能提供理論指導(dǎo)。為了更準(zhǔn)確地描述γ′相和晶粒的特征，本文采用電解腐蝕與化學(xué)腐蝕試樣相結(jié)合的方法開展研究。結(jié)果表明，一次γ′的面積分?jǐn)?shù)及尺寸隨加熱溫度的升高及保溫時(shí)間的延長逐漸減小。細(xì)小二次γ′比粗大一次γ′更易溶解，前者在1100 ℃保溫30 min就可完全溶解，而后者在1180 ℃保溫30 min才能完全溶解；一次γ′的不斷溶解減弱了其對晶界的釘扎作用，導(dǎo)致合金的平均晶粒尺寸隨加熱溫度升高及保溫時(shí)間的延長逐漸增大，且在1180 ℃（高于γ′溶解溫度）短時(shí)保溫就發(fā)生了晶粒異常長大現(xiàn)象，形成混晶組織。最后，根據(jù)不同加熱條件的晶粒長大行為，建立了U720Li合金在1050~1160 ℃的晶粒長大動力學(xué)模型。

摘要:TLP焊接過程中一個(gè)重要的參數(shù)是完全等溫凝固所需的時(shí)間,本研究選用自主研制的KCo10鈷基中間層進(jìn)行試驗(yàn),在1030 ℃、1050 ℃和1080 ℃(1303 K、1323 K和1353 K)的溫度下進(jìn)行了不同保溫時(shí)間的焊接。以共晶液相兩側(cè)的固溶體作為邊界,測量平均ASZ尺寸。通過測量ASZ的尺寸隨焊接時(shí)間的平方根變化的情況,采用數(shù)據(jù)擬合的方式得出ASZ尺寸與結(jié)合時(shí)間的線性關(guān)系,然后基于菲克第二定律的隨時(shí)間變化的擴(kuò)散方程建立等溫凝固過程的數(shù)學(xué)模型,對等溫凝固時(shí)間t_IS進(jìn)行模擬求解,從而預(yù)測等溫凝固所需時(shí)間,并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型預(yù)測等溫凝固時(shí)間的準(zhǔn)確性。

摘要:對冷鍛Co-Cr-W-Ni-Mo合金進(jìn)行了400～900 ℃時(shí)效處理，結(jié)合掃描電鏡、透射電鏡、XRD及化學(xué)相分析等手段研究了Co-Cr-W-Ni-Mo合金在時(shí)效過程中碳化物、亞結(jié)構(gòu)、hcp相及層錯(cuò)演變，并分析了其變化對強(qiáng)韌性的影響。研究表明：合金經(jīng)600 ℃時(shí)效2 h具有高的強(qiáng)度及硬度、同時(shí)保持較好的塑性及韌性，時(shí)效后析出M23C6及M6C兩種碳化物，M23C6的析出溫度范圍為600～800 ℃，M6C開始明顯析出的溫度為700 ℃，碳化物的析出導(dǎo)致強(qiáng)度硬度升高，但900 ℃大量M6C呈網(wǎng)狀沿晶界和變形帶析出會同時(shí)降低強(qiáng)度及塑性。600 ℃時(shí)效時(shí)fcc相通過形成層錯(cuò)降低能量保持穩(wěn)定性從而使層錯(cuò)密度增加而提高強(qiáng)度及塑性。hcp相在800 ℃時(shí)效后逆轉(zhuǎn)變?yōu)閒cc相使應(yīng)變誘導(dǎo)馬氏體轉(zhuǎn)變強(qiáng)化效果消失，同時(shí)在此溫度下發(fā)生再結(jié)晶導(dǎo)致冷變形組織消失使強(qiáng)度進(jìn)一步下降，該合金的再結(jié)晶形核機(jī)制為凸出機(jī)制、亞晶界遷移及亞晶合并三種形核機(jī)制共同作用。

摘要:鍛造是先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)粉末渦輪盤制備的關(guān)鍵成型工藝。合金的化學(xué)成分和擠壓工藝很大程度上決定了擠壓態(tài)合金的組織。新型鎳基粉末高溫合金FGH4113A（WZ-A3）熱擠壓之后晶粒度達(dá)到13級以上，擠壓態(tài)合金呈現(xiàn)γ+γ"雙相組織。細(xì)小均勻的雙相組織為更為廣闊的等溫鍛造工藝窗口提供可能。本研究采用超細(xì)晶擠壓態(tài)合金FGH4113A進(jìn)行溫度分別為1000，1040，1080，1120℃；應(yīng)變速率為0.001，0.01，0.1s-1的Gleeble熱壓縮試驗(yàn)，壓縮量為60%。試驗(yàn)結(jié)果表明合金試樣在所有壓縮條件下均未發(fā)生開裂，體現(xiàn)超細(xì)晶擠壓態(tài)合金FGH4113A有廣闊的等溫鍛造工藝窗口。合金的平均激活能僅為515.375kJ/mol。慢應(yīng)變速率下(0.001s-1)，試樣真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線呈現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)流變特性；快應(yīng)變速率下(0.1s-1)，試樣的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線呈現(xiàn)出加工硬化到再結(jié)晶軟化的變化。γ"對變形溫度敏感，高的變形溫度會引發(fā)γ"的溶解而導(dǎo)致再結(jié)晶晶粒的長大。此外，研究發(fā)現(xiàn)超細(xì)晶擠壓態(tài)合金FGH4113A在等溫鍛造過程中主要再結(jié)晶方式為不連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。本研究為超細(xì)晶擠壓態(tài)合金FGH4113A的鍛造工藝制定提供了試驗(yàn)依據(jù)。

摘要:Laves相NbCr2/Nb兩相合金因具有作為高溫結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用的潛力而引起了較廣泛的研究關(guān)注?；诤辖鹪?273-1473K和0.001-0.1s-1^{條件下的等溫}恒應(yīng)變速率壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析了Laves相NbCr2/Nb兩相合金的流變應(yīng)力行為,計(jì)算了熱變形激活能Q、功率耗散效率η和失穩(wěn)因子 ；建立了以變形工藝參數(shù)為輸入變量,Q、η和 為響應(yīng)目標(biāo)的響應(yīng)面模型,并基于多目標(biāo)優(yōu)化獲得了適宜的變形工藝參數(shù)窗口條件。結(jié)果表明,Laves相NbCr2/Nb兩相合金為正應(yīng)變速率和負(fù)溫度敏感材料；在所研究的工藝參數(shù)范圍,Q、η和 值分別在157.0~659.3 J/mol,0.01~0.81和-0.6229~0.6359范圍波動,這說明合金的塑性變形能力對工藝參數(shù)變化敏感；所建立的Q、η和 響應(yīng)面模型具有較高的預(yù)測精度,其決定系數(shù)R2^{分別達(dá)到}0.992,0.999和0.953,平均絕對相對誤差A(yù)ARE分別為1.29%,0.63%和11.5%；變形工藝參數(shù)對Q的交互影響順序(從大到小)為：變形溫度/應(yīng)變速率＞應(yīng)變速率/真應(yīng)變＞變形溫度/真應(yīng)變,而變形工藝參數(shù)對η和 的交互影響順序基本相同,即,變形溫度/應(yīng)變速率＞變形溫度/真應(yīng)變＞應(yīng)變速率/真應(yīng)變；基于低Q,高η和 的多目標(biāo)優(yōu)化而獲得的適宜變形工藝窗口條件為1440-1473K和0.001-0.05s-1^{,最佳變形工藝}條件在1473K、0.001s-1^{附近。對最佳變形工藝條件下的微觀組織驗(yàn)證表明,基于多目標(biāo)優(yōu)化獲得的變形工藝}窗口條件是正確的。

摘要:通過鍛造變形制備了GH4720Li高溫合金不同粗細(xì)晶比例的混晶組織,測試了不同組織的650oC高溫拉伸性能,建立了混晶組織與高溫拉伸強(qiáng)度的量化關(guān)系,揭示了混晶對高溫拉伸性能的影響機(jī)制。結(jié)果表明：粗晶態(tài)GH4720Li合金在高溫鍛造變形過程中,一次γ′相分布直接影響著混晶組織演化,一次γ"相分布越不均勻,粗晶組織變形后越容易形成混晶組織；合金650oC高溫拉伸過程中,混晶組織內(nèi)粗細(xì)晶粒尺寸和體積分?jǐn)?shù)會顯著影響拉伸性能變化,隨著粗晶粒尺寸和體積分?jǐn)?shù)增加,合金高溫拉伸強(qiáng)度先緩慢下降、再快速降低,而塑性則下降較快,抗拉強(qiáng)度與粗細(xì)晶等效晶粒尺寸呈現(xiàn)出Hall-Petch量化關(guān)系,但粗晶尺寸對等效晶粒尺寸的影響高于細(xì)晶；混晶組織高溫拉伸變形中會形成較多的RD//<111>取向晶粒,粗細(xì)晶比例相差越小,形成的RD//<111>取向晶粒數(shù)量越少,位錯(cuò)滑移阻礙越大,雙重晶粒組織高溫拉伸性能越差。

摘要:鎳基單晶高溫合金成分復(fù)雜且任一元素合金化作用不同,傳統(tǒng)的 “經(jīng)驗(yàn)-試錯(cuò)”及相圖計(jì)算等合金化設(shè)計(jì)方法難以滿足新型合金快速研發(fā)的需求?！安牧匣蚪M工程”可以快速獲得材料成分-組織-工藝-性能之間的關(guān)系,極大提高了新型材料的研發(fā)速率,降低生產(chǎn)成本。本文簡述了鎳基單晶高溫合金的合金化設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢,包括高通量制備與表征技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等新型研究技術(shù)在合金化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,并闡述了原子探針層析技術(shù)定量研究合金微觀組織中元素特征的能力,以期為鎳基單晶高溫合金的合金化設(shè)計(jì)提供思路。

摘要:采用選區(qū)激光熔化技術(shù)制備了Ti-25Ta合金樣品，并對打印件和熱等靜壓樣品的相對密度、顯微組織、顯微硬度和拉伸性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，隨著激光功率的增加，掃描軌跡寬度和深度增加，表面形貌得到改善。經(jīng)熱等靜壓處理后，樣品最大致密度由95.31%提高到98.01%。同時(shí)，隨著輸入功率的增加，晶粒細(xì)化為板條馬氏體和胞狀晶粒。致密化處理后，亞晶粒合并，并形成大角度晶界。熱等靜壓穩(wěn)定了合金的顯微硬度，提高了合金的抗拉伸強(qiáng)度和伸長率。

摘要:研究了新型Ti-19Zr-10Nb-1Fe合金的電化學(xué)腐蝕、磨損和腐蝕磨損行為。電化學(xué)腐蝕測試結(jié)果表明，在本研究實(shí)驗(yàn)條件下，Ti-19Zr-10Nb-1Fe合金的耐腐蝕性能優(yōu)于Ti-6Al-4V合金。與靜態(tài)電化學(xué)腐蝕相比，由于磨損加速腐蝕，在腐蝕磨損過程中Ti-19Zr-10Nb-1Fe合金的耐腐蝕性能明顯降低。不論是否存在電化學(xué)腐蝕，Ti-19Zr-10Nb-1Fe合金的磨損體積隨著加載載荷的增加而增加。由于電化學(xué)腐蝕的加速作用，Ti-19Zr-10Nb-1Fe合金磨損體積要大于無電化學(xué)腐蝕條件下的磨損體積。W_a/W_c結(jié)果遠(yuǎn)大于10，這說明在腐蝕磨損過程中機(jī)械磨損造成的材料流失遠(yuǎn)大于電化學(xué)腐蝕造成的材料流失。通過SEM觀察Ti-19Zr-10Nb-1Fe合金腐蝕磨損后的磨損形貌可知，在腐蝕磨損過程中磨損占據(jù)主導(dǎo)作用。綜合上述結(jié)果表明，Ti-19Zr-10Nb-1Fe合金在腐蝕磨損過程中，腐蝕加速磨損，磨損加速腐蝕。

摘要:對電子粉床熔合（EPBF）制造的Ti6Al4V合金分別進(jìn)行1 h的600 ℃去應(yīng)力退火、800 ℃退火和920 ℃固溶熱處理，然后對熱處理前后的試樣進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，分析比較摩擦磨損性能和機(jī)理。結(jié)果表明，600 ℃去應(yīng)力退火+1 h熱處理后的試樣耐磨性能最佳，磨損質(zhì)量減少了44%。800 ℃退火+1 h熱處理后的試樣減摩性能最好，摩擦系數(shù)減小了14%。本研究提供了一種簡單的熱處理方式，提高了EPBF制造Ti6Al4V合金的減摩耐磨性能。

摘要:海洋工程用近β鈦合金在海水中易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，合金相組成對其應(yīng)力腐蝕行為具有顯著影響。通過對近β合金Ti-3Al-5Mo-4Nb-4Cr-2Zr進(jìn)行三種不同工藝的熱處理，使合金具有不同的三種相組成，利用掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀分析顯微組織，并進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)與慢應(yīng)變速率拉伸實(shí)驗(yàn)，研究相組成不同時(shí)合金的應(yīng)力腐蝕行為。結(jié)果表明，在β相區(qū)固溶處理后，合金為全β相組織(Pβ)；500℃/6h時(shí)效處理后，于β基體析出細(xì)小且間距較小次生α(αs)相(Pβ+fα)；650℃/4h時(shí)效處理后，于β基體析出了粗大且間距較大αs相(Pβ+cα)。Pβ+cα的自腐蝕電位相對最小、腐蝕電流密度相對最大、容抗弧仰角及0.01Hz下阻抗模量相對最小，其耐腐蝕性相對最差，相對更優(yōu)的依次為Pβ+fα和Pβ。應(yīng)力腐蝕敏感性指數(shù)由高到低依次為，Pβ+cα、Pβ+fα、Pβ。應(yīng)力腐蝕斷口表面出現(xiàn)韌窩、微裂紋、撕裂棱以及小平面，表明發(fā)生了高度位錯(cuò)運(yùn)動和局部塑性變形。應(yīng)力腐蝕開裂主要由氫吸附誘導(dǎo)位錯(cuò)發(fā)射(AIDE)和氫加速局部塑性變形(HELP)機(jī)制主導(dǎo)。αs相間距減小有利于降低合金應(yīng)力腐蝕開裂傾向。

摘要:研究了焊態(tài)和退火處理態(tài)粉末冶金Ti2AlNb合金電子束焊接接頭的顯微組織與拉伸性能。結(jié)果表明，焊態(tài)下熔合區(qū)為單一B2相，由粗大的柱狀晶和等軸晶組成。經(jīng)800 ℃~900 ℃焊后退火處理后，熔合區(qū)B2相內(nèi)析出板條O相，形成O+B2相兩相結(jié)構(gòu)，隨著退火溫度升高，熔合區(qū)內(nèi)O相尺寸增加，O相體積分?jǐn)?shù)變化不大。焊接接頭中熔合區(qū)顯微硬度高于母材，焊后退火處理后，熔合區(qū)顯微硬度升高，隨著退火溫度升高，熔合區(qū)顯微硬度逐漸降低。焊態(tài)下，焊接接頭表現(xiàn)出較高的室溫拉伸強(qiáng)度和塑性，但在650 ℃高溫拉伸時(shí)，焊接接頭試樣在未達(dá)屈服點(diǎn)時(shí)即在熔合區(qū)發(fā)生脆性斷裂。經(jīng)焊后退火處理，焊接接頭室溫拉伸強(qiáng)度和塑性未略有降低，高溫拉伸強(qiáng)度和塑性均顯著改善，高溫拉伸強(qiáng)度和塑性隨退火溫度升高而逐漸增加。

摘要:研究了不同晶粒尺寸的純鋯（Zr）在酸、堿、鹽環(huán)境中的腐蝕性能。采用光學(xué)顯微鏡、X射線衍射儀和電子背散射衍射探針對純Zr的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。采用電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)和浸泡試驗(yàn)分析純鋯的耐腐蝕性能。結(jié)果表明：800 ℃退火不同時(shí)間可獲得尺寸為 4~32 μm的純Zr，晶粒尺寸與時(shí)間的關(guān)系為D³-D₀³=3.35t。電化學(xué)腐蝕和浸泡腐蝕試驗(yàn)表明，晶粒尺寸約為24 μm的純Zr（800 ℃退火20 h）具有最佳的耐腐蝕性能。

摘要:通過真空電弧爐制備(Fe₇₃Ga_27-xAl_x)_99.8Tb_0.2（x=0，1，2，3，4，5）合金，研究Al添加對合金的微觀結(jié)構(gòu)、磁性能和力學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示，合金的相結(jié)構(gòu)仍為A2相和Tb₂Fe₁₇相，其金相組織由胞狀晶和柱狀樹枝晶組織組成。合金的晶格常數(shù)降低、(100)取向性增強(qiáng)以及晶界處的Tb₂Fe₁₇相對磁致伸縮性能有顯著影響。合金的斷口形貌為沿晶脆性斷裂和解理斷裂，產(chǎn)生斷裂的原因包括Tb和Al元素偏析。(Fe₇₃Ga₂₄Al₃)_99.8Tb_0.2合金的平行磁致伸縮應(yīng)變（λ_∥）最高達(dá)到1.04×10^-4。值得注意的是，相比于(Fe₇₃Ga₂₇)_99.8Tb_0.2合金，(Fe₇₃Ga₂₆Al₁)_99.8Tb_0.2合金的λ_∥提高了18.3%，伸長率提高了53.4%，并且(Fe₇₃Ga₂₆Al₁)_99.8Tb_0.2合金兼具高飽和磁化強(qiáng)度（M_s）、低剩余磁化強(qiáng)度（M_r）和矯頑力（H_c）等特性，在實(shí)際生產(chǎn)中可以降低生產(chǎn)成本，但該合金的抗拉伸強(qiáng)度和維氏硬度有所下降。因此，研究Al元素添加對Fe-Ga合金的微觀機(jī)理對開發(fā)Fe-Ga合金器件具有重要意義。

摘要:模擬壓水堆蒸汽發(fā)生器傳熱管在高溫高壓水環(huán)境下服役，采用690 TT合金管和405 SS板組成的摩擦副進(jìn)行沖切雙軸微動磨蝕實(shí)驗(yàn)，研究了沖切微動磨蝕過程中690 TT管的微觀組織演變過程。采用白光干涉儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和拉曼光譜等分析手段對磨蝕表面及近表面的微觀組織和磨蝕產(chǎn)物進(jìn)行探究。結(jié)果表明：在10⁵次循環(huán)以內(nèi)，690 TT合金的磨損機(jī)制主要為伴隨材料轉(zhuǎn)移的粘著磨損；5×10⁵至2×10⁶次循環(huán)下，690 TT合金的磨損機(jī)制主要為裂紋萌生、擴(kuò)展和分層脫落。微觀組織演變方面，10⁵次循環(huán)的樣品截面微觀形貌中，三體層下存在混合層；5×10⁵和2×10⁶次循環(huán)的樣品截面微觀形貌區(qū)別不大，具有厚度約為500 nm的摩擦轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)層，微觀組織演變進(jìn)入穩(wěn)定階段。

摘要:在400 ℃和45%軋制壓下率條件下，研究了不同表面處理方式對復(fù)合板結(jié)合強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，鋼絲刷打磨處理只能消除板材表面的氧化膜，很難在板材表面產(chǎn)生硬質(zhì)層，復(fù)合效果取決于界面兩側(cè)金屬緊密接觸產(chǎn)生的元素?cái)U(kuò)散。陽極氧化后，金屬表面會有一層硬質(zhì)層，軋制過程中破碎的硬質(zhì)層會在結(jié)合界面形成機(jī)械咬合。但是，硬質(zhì)層無法與界面處的金屬形成有效結(jié)合，只能在硬質(zhì)層裂縫處的新鮮金屬結(jié)合區(qū)發(fā)生結(jié)合。酸堿洗處理可以完全去除2種合金表面的硬質(zhì)層，且不會增加板材的表面粗糙度，界面兩側(cè)的金屬在軋制過程中結(jié)合更緊密。采用酸堿洗作為鋁鎂熱軋結(jié)合的表面處理方法，可以獲得最佳的結(jié)合強(qiáng)度。

摘要:堆芯關(guān)鍵部件材料Fe-Cr基奧氏體鋼在高溫和輻照環(huán)境下長時(shí)服役，輻照空位簇聚形成空洞導(dǎo)致輻照腫脹和硬化現(xiàn)象。本文采用相場方法耦合中心溫度場和一維溫度場研究Fe-Cr合金空位簇聚和空洞演化行為。計(jì)算結(jié)果表明，中心溫度場下，溫度梯度促使空位向中心溫度高的區(qū)域遷移，導(dǎo)致中心高溫區(qū)域空洞濃度高，優(yōu)先出現(xiàn)空洞形核，空洞尺寸大，低溫區(qū)域空位濃度低，空洞尺寸??；一維溫度場下，體擴(kuò)散機(jī)制控制下，空洞的遷移速度與溫度梯度正相關(guān)，與初始孔徑無關(guān)；表面擴(kuò)散機(jī)制控制下，空洞的遷移速度與溫度梯度成正相關(guān)，與初始孔徑負(fù)相關(guān)。該研究結(jié)果啟發(fā)局域組織老化引起的導(dǎo)熱不均材料或宏觀溫度梯度下服役部件的組織和性能預(yù)測。

摘要:C/C復(fù)合材料是一種重要的航空航天和核結(jié)構(gòu)材料，實(shí)現(xiàn)其與金屬材料的連接可以克服其成本高和成型加工困難的問題。本文采用Cu-Sn-Ti活性釬料釬焊C/C復(fù)合材料與Invar合金，研究了釬焊溫度和保溫時(shí)間對接頭組織、剪切強(qiáng)度和斷裂行為的影響。結(jié)果表明，在C/C復(fù)合材料一側(cè)，Cu-Sn-Ti與C/C形成TiC反應(yīng)層并實(shí)現(xiàn)連接，同時(shí)Cu-Sn-Ti會滲透進(jìn)C/C復(fù)合材料中，形成凹凸不平的釘扎界面并強(qiáng)化接頭；在Invar合金一側(cè)，Cu-Sn-Ti與其相互溶解擴(kuò)散并發(fā)生反應(yīng)，形成良好界面結(jié)合；釬焊接頭組織結(jié)構(gòu)為Invar合金/Cu(s,s)+Fe2Ti+Ni3Ti+Ti6Sn5/Fe2Ti+CuTi+Cu3Sn/TiC+Cu(s,s)/C/C復(fù)合材料。在釬焊溫度為930 ℃保溫10 min時(shí)，接頭剪切強(qiáng)度最高，為61 MPa，明顯高于目前報(bào)道的C/C復(fù)合材料與金屬的釬焊連接強(qiáng)度。

摘要:目前開發(fā)雙功能電催化劑是解決金屬-空氣電池和燃料電池氧電極電化學(xué)過程緩慢及能量轉(zhuǎn)化效率低等問題的重要手段之一，其中負(fù)載過渡金屬單原子的氮摻雜石墨烯材料（M-N-C）被認(rèn)為是最有希望替代貴金屬的催化材料。研究表明M-N-C催化劑的高活性歸因于其中過渡金屬-氮氧配合物（MNxO4-x）的存在，為了探究MNxO4-x配位結(jié)構(gòu)對材料催化性能的影響，本文基于第一性原理，通過在Fe-N-C材料中引入氧構(gòu)建不同的FeNxO4-x（x = 0, 1, 2, 3, 4）配合物，研究金屬原子的配位數(shù)x對氧還原反應(yīng)（ORR）和氧析出反應(yīng)（OER）催化性能的影響。結(jié)果表明，具有FeN4配位結(jié)構(gòu)的Fe-N-C材料熱力學(xué)穩(wěn)定性及ORR/OER催化性能最佳。此外，本文通過變換過渡金屬的種類，即錳、鐵、鈷、鎳、銅（M=Mn、Fe、Co、Ni、Cu），研究過渡金屬的種類M對MN4催化活性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，具有CoN4配位結(jié)構(gòu)的M-N-C材料熱力學(xué)穩(wěn)定，且相較于其他MN4其ORR和OER催化性能最佳。本論文的研究結(jié)果可為調(diào)節(jié)過渡金屬單原子的配位環(huán)境，設(shè)計(jì)高效雙功能電催化劑提供理論參考。

摘要:為了解決可見光與紅外兼容隱身的光學(xué)特性選擇調(diào)控難題，基于TiO2/Ag/TiO2堆疊膜層結(jié)構(gòu)集成誘導(dǎo)透射、輻射抑制等光學(xué)效應(yīng)協(xié)同作用，提出一種可見光高透射與紅外低輻射兼容的新型隱身材料，并開展結(jié)構(gòu)特征對可見光透過率與紅外反射率的影響機(jī)制研究，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)與制備高透光紅外隱身薄膜結(jié)構(gòu)，并對其兼容性隱身性能測試表征。研究表明，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的TiO2/Ag/TiO2結(jié)構(gòu)各膜層厚度為30/18/35 nm時(shí)，石英基底樣品的可見光平均透射率與中遠(yuǎn)紅外平均反射率分別可達(dá)81.51%、90.78%，具備高水平的可見光透視與高溫紅外輻射抑制能力；柔性PET基底樣品的可見光平均透射率與中遠(yuǎn)紅外平均反射率分別可達(dá)65.68%、84.46%，具備較好的透視度、遮陽與紅外輻射抑制綜合能力，并有高柔性曲面共形能力。該研究成果可為多頻譜兼容光學(xué)隱身材料設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供重要的技術(shù)支撐。

摘要:多主元合金中的化學(xué)短程有序結(jié)構(gòu)已被視作有效的合金強(qiáng)化手段,而化學(xué)短程有序也會對晶界處元素分布產(chǎn)生影響。為研究其對合金性能的影響,本文采用分子動力學(xué)方法研究了幾種典型晶界處的化學(xué)短程有序?qū)l_0.5CoCrFeNi合金拉伸和抗輻照性能的影響。通過位錯(cuò)分析及點(diǎn)缺陷分析闡明了相關(guān)影響機(jī)理。結(jié)果表明,錯(cuò)配度越高的晶界其晶界處的元素偏聚越明顯。化學(xué)短程有序能夠提升雙晶的拉伸性能及抗輻照能力,特別是對于含錯(cuò)配度較大晶界的雙晶,晶界能夠有效吸收輻照產(chǎn)生間隙原子。

摘要:實(shí)驗(yàn)通過浮動催化CVD法在制備碳納米管(CNTs)堆疊成膜過程中噴灑前驅(qū)體WCl6乙醇溶液,自然風(fēng)干成膜,然后將膜水熱并煅燒即可得到WO2.9-W2N/CNTs復(fù)合膜。W2N可改善WO3的導(dǎo)電性, WO2.9與WO3比較,其氧缺陷可為Li2S沉積提供更多活性位點(diǎn),WO2.9-W2N還可與多硫化物(LiPSs)形成Li-O、Li-N鍵,使基體對LiPSs的化學(xué)吸附與錨定增強(qiáng)。以復(fù)合膜為正極的鋰硫電池在0.2 C倍率下500次循環(huán)后,放電比容量依然保持大于850 mAh g-1,說明合成的WO2.9-W2N對電池電化學(xué)反應(yīng)時(shí)的催化效果明顯。

摘要:針對水下濕法激光焊接有效水深小、焊縫質(zhì)量不高問題,使用了一種自主設(shè)計(jì)制備的助焊劑,利用激光焊接系統(tǒng)在6毫米模擬海水中采用濕法焊接方式成功連接了5毫米厚的0Cr25Ni6Mo3N雙相不銹鋼。焊接后利用金相顯微鏡觀察了焊接接頭頂部、中部、底部焊縫(FZ)和熱影響區(qū)(HAZ)的微觀組織,分析組織演變機(jī)理。計(jì)算焊接接頭各區(qū)域奧氏體相比例,發(fā)現(xiàn)大部分區(qū)域奧氏體明顯減少,偏離母材平衡數(shù)值,結(jié)合各區(qū)域組織形貌特征分析了這一問題的原因,給出了促進(jìn)奧氏體生長、保持兩相比例平衡的積極建議。實(shí)驗(yàn)后對焊縫拉伸斷裂類型和摩擦磨損失效行為進(jìn)行了分析,測得試樣平均拉伸強(qiáng)度為810.7MPa,達(dá)到母材(BM)拉伸強(qiáng)度的95.3%,平均伸長率為34.4%,斷口微觀組織顯示有明顯解理臺階和部分韌窩,失效機(jī)制為混合斷裂；焊縫平均穩(wěn)定摩擦系數(shù)約為0.557,減摩性優(yōu)于母材,磨損失效機(jī)制為三體磨粒磨損。

摘要:由于現(xiàn)代石油、煤田開采的環(huán)境愈加復(fù)雜，對鉆頭的耐熱性與抗沖擊韌性提出了更高的要求。而聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)作為鉆頭工作的核心零部件，會直接影響鉆頭的使用壽命。在實(shí)際的工況中，PDC往往會以斷裂和耐熱性差的形式失效。碳納米管具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，將碳納米管引入PCD層中，可以解決PDC中抗沖擊韌性差、熱穩(wěn)定性差的問題。本研究采用碳納米管作為PDC的增強(qiáng)相，在高壓和高溫(5.5 GPa和1300°C)的條件下制備PDC復(fù)合材料，燒結(jié)時(shí)間為90 s。對PCD復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、元素分布、相組成進(jìn)行了表征，分析了碳納米管對復(fù)合材料力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明，碳納米管添加量為1.4 wt%的PDC抗沖擊韌性從400 J提升到550 J，比原始PDC的抗沖擊韌性高37.5%，PCD復(fù)合材料抗沖擊韌性的提高歸因于碳納米管在裂紋偏轉(zhuǎn)過程中的拔出和橋接。碳納米管添加量為1.6 wt%的PDC耐熱性從原始的704℃提高至813℃，摩擦系數(shù)從0.064降低到了0.048，磨耗比達(dá)到159.69×104，比原始PDC提高了59.64×104。

摘要:本文熔煉制備了4種FexCr5Al (x=13、15、17、18,質(zhì)量分?jǐn)?shù),wt%)合金,采用有蒸汽發(fā)生器的熱重分析儀研究4種合金在1000和1200 ℃蒸汽中氧化2 h的行為。采用XRD、FIB/SEM、EDS和TEM觀察分析腐蝕后樣品的顯微組織、晶體結(jié)構(gòu)和成分。結(jié)果表明,4種合金在兩種溫度下氧化時(shí),氧化動力學(xué)曲線均遵循拋物線規(guī)律,增加Cr含量合金的拋物線速率常數(shù)降低,改善了合金的抗高溫蒸汽氧化性能；4種合金的氧化膜均為脊?fàn)钚蚊?主要由α-Al2O3組成。隨Cr含量的增加,氧化膜中的孔隙減少,氧化膜與基體的結(jié)合性變好,說明增加Cr 含量可以提高氧化膜的致密性和結(jié)合力,有助于形成均勻且致密的Al氧化膜,從而提高合金的抗高溫蒸汽氧化性能。

摘要:采用選區(qū)激光熔化成形技術(shù)制備了TiC/AlMgSc鋁基復(fù)合材料，通過X射線衍射儀、掃描電鏡以及萬能試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)地分析了鋁基復(fù)合材料相組成、微觀形貌、再結(jié)晶分布以及力學(xué)性能，并理論計(jì)算了位錯(cuò)密度和TiC增強(qiáng)相對合金強(qiáng)度的提升值。結(jié)果表明：TiC增強(qiáng)顆粒的添加使得TiC/AlMgSc復(fù)合材料內(nèi)部位錯(cuò)密度增加了105%，達(dá)到了0.72×1014 m-2；＜1 μm晶粒和亞晶界比例顯著增加，再結(jié)晶程度降低；抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到611 MPa、589 MPa、11.0%，相比AlMgSc合金屈服強(qiáng)度提升了70 MPa，延伸率下降了1.1%。

摘要:硬質(zhì)合金是一種包括硬質(zhì)相(WC)和軟粘結(jié)相(Fe、Co、Ni、HEA等)的金屬陶瓷,其耐摩擦、高硬度、熱硬性好等優(yōu)良特性的組合使得硬質(zhì)合金被廣泛應(yīng)用于礦山、隧道、鉆井等地質(zhì)工程。由于實(shí)際服役環(huán)境復(fù)雜,礦用硬質(zhì)合金常面臨極端惡劣的工況,存在諸多失效機(jī)制,例如摩擦、腐蝕和熱沖擊等一種甚至共同作用都會造成硬質(zhì)合金材料的失效。因此,了解礦用硬質(zhì)合金的失效機(jī)理,對不同環(huán)境下選用和改進(jìn)硬質(zhì)合金材料具有重要意義。本文對礦用硬質(zhì)合金的摩擦、腐蝕行為進(jìn)行了綜述,重點(diǎn)涉及環(huán)境和熱應(yīng)力對硬質(zhì)合金失效的影響,此外,由于成分對硬質(zhì)合金的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能具有重要的影響,還綜述了粘結(jié)相和添加劑的加入對硬質(zhì)合金摩擦、腐蝕行為的影響。旨在為后續(xù)硬質(zhì)合金的選擇、改進(jìn)和新型硬質(zhì)合金開發(fā)提供參考。

摘要:近年來,醫(yī)用鎂合金作為“第三代生物醫(yī)用材料”,因其具有優(yōu)異的生物相容性和可降解性吸引了眾多學(xué)者的關(guān)注,在傳統(tǒng)醫(yī)用植入物難以降解的背景下,展現(xiàn)了獨(dú)有的潛力。然而,由于其較差的耐蝕性,難以滿足醫(yī)用植入物的臨床應(yīng)用需求,因此,研究醫(yī)用鎂合金的耐腐蝕性能就有著舉足輕重的作用。本文從三種典型醫(yī)用鎂合金的耐蝕性研究出發(fā),綜述了不同元素含量醫(yī)用鎂合金在臨床應(yīng)用中耐腐蝕性能以及表面涂層、合金化等腐蝕防護(hù)技術(shù)的最新研究進(jìn)展,并介紹了計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)在醫(yī)用鎂合金腐蝕研究方面的應(yīng)用成果,據(jù)此對醫(yī)用鎂合金材料未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。