高熵合金腐蚀行为研究进展

高熵合金独特的成分设计和多组元间协同作用,赋予了其许多特殊的物理、化学和力学性能,如在多种腐蚀介质中展现出优于传统合金的耐腐蚀性,在现代工业和高技术领域展现出巨大的应用潜力。从高熵合金成分、制备方法和热机械处理工艺对其晶粒尺寸、元素分布、相结构、晶体缺陷的影响出发,阐明了在多种腐蚀介质中高熵合金表面钝化膜组成成分、形成过程和稳定性的差异化原因,进一步对腐蚀发生的具体形式、腐蚀产物和腐蚀机理进行梳理,准确评估了高熵合金的腐蚀性能。最后,对突破传统合金的应用限制,解决极端服役环境下的“卡脖子”难题,开发高强塑耐腐蚀高熵合金,推进高熵合金新材料工业化应用过程中面临的挑战进行了总结与展望。

高熵合金电解水电极的研究进展

开发合适的催化材料,制备出高性能、大规模、低成本的催化电极,可减少电解水过程的能量消耗、提升制氢效率。高熵合金由于具有高催化活性,在催化电极应用方面受到广泛关注。综述了应用于电解水过程中析氢反应和析氧反应的高熵合金催化电极的研究进展。首先简述了电解水制氢的工业背景和电化学原理;分析了高熵合金催化活性的来源,即杂化能带结构带来的更为合理的表面吸附能和更多的表面活性位点,以及其特有的高熵效应与“鸡尾酒”效应对整体催化活性的影响;接着讨论了高熵合金的成分设计理念,即通过非贵金属元素的替代来降低成本,同时通过改变合金化元素含量提高高熵合金的内禀活性、增加表面活性位点数量;介绍了第一性原理计算在高熵合金催化机理研究、催化表面吸附能调控、合金成分高通量筛选中的应用;总结了高熵合金平板、多孔、负载纳米颗粒催化电极制备的工艺特点,以及其中的问题与挑战;最后对未来高熵合金电催化电极的发展前景和研究方向进行了展望。

Nb-Ti含量对FeCoNiCrNb_(x)Ti_(y)高熵合金熔覆层韧脆转变与耐腐蚀性能影响研究

目的针对海工装备承载件工作时因耐腐性及强韧性不足而发生失效的问题,研究了元素含量对高熵合金熔覆层塑脆性转变与耐腐蚀性能的影响规律和作用机理。方法首先,在确定FeCoNiCrNbTi高熵合金体系的前提下,利用第一性原理计算方法对元素配比进行筛选,其次采用激光熔覆技术在典型海工装备材料42CrMo钢表面制备FeCoNiCrNb_(x)Ti_(y)高熵合金熔覆层,以探究Nb、Ti元素含量对高熵合金熔覆层韧脆转变与耐腐蚀性能的影响规律与机理。结果通过第一性原理计算得出FeCoNiCrNbTi高熵合金FCC相和BCC相的晶格常数均随着Ti含量的上升而下降,且这种下降趋势逐渐减缓;在涂层的物相中熔覆层主要由FCC相、BCC相以及Laves相组成,随着Nb含量的增加,Laves相衍射峰增强,而随着Ti含量的增加,BCC相衍射峰增强,Laves相中出现含Ti的化合物,并且组织中出现富Ti区;随着Nb与Ti含量的增加,熔覆层硬度均呈现上升趋势,但其抗拉强度及延伸率均呈下降趋势,并且当Nb元素含量与Ti元素的原子比分别增加至0.3和0.5时,其断裂方式实现由韧性断裂到脆性断裂的转变;随着Nb与Ti含量的增加,其耐腐蚀性因组织结构分布不均以及缺陷的产生而逐渐变差。结论物相占比以及组织结构的分布是影响高熵合金熔覆层力学性能、断裂方式和耐腐蚀性的主要因素。在FeCoNiCrNbTi高熵合金中,BCC相及Laves相的增加均有利于显微硬度的提升,但会导致抗拉强度和延伸率变差,甚至发生韧脆转变;而且多种物相的生成破坏了组织成分的均匀性,甚至产生裂纹等缺陷,成为耐腐蚀性变差的主导因素。

纳米压痕法测量航空发动机关键材料残余应力的研究进展

随着航空发动机的需求日益增加,人们对合金性能的要求也越来越高。在制造和加工过程中引入的残余拉应力会严重影响合金的力学性能,从而缩短发动机的服役寿命。因此,残余应力的测量对发动机的可靠性和安全性起着关键性作用。本文系统归纳了纳米压痕技术的测量原理,包括接触深度、接触刚度、接触面积、硬度以及弹性模量的计算,介绍了纳米压痕测量残余应力计算模型(如Suresh、Lee、Xu、Wang、Kim以及Peng等模型)的分析过程,对比了计算模型之间的优缺点,详细综述了纳米压痕理论在航空发动机关键材料(如不锈钢、铝合金、钛合金、镍基高温合金)残余应力测量中的最新研究进展,总结了残余应力计算模型存在的不足,同时展望了纳米压痕法测量残余应力的发展方向。

高效CoMo双金属硫化物电极构筑及电催化析氢性能研究

结合电弧熔炼技术和脱合金化法制备了钴钼多孔合金,利用化学气相沉积进行蒸汽硫化,构筑了自支撑CoMo双金属硫化物电极。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析了物相组成和微观形貌,利用线性扫描伏安法、计时电位法等测试了电极的析氢性能和稳定性。结果表明:适量钼元素的加入促进了CoMo硫化物纳米线的密集生长,增大了比表面积,便于析氢反应过程中的电子传输。催化剂在酸性介质中表现出优异的析氢性能,Co13Mo2-S电极在阴极析氢过程中在10、100 mA·cm^(-2)的电流密度下过电位分别为94、172 mV,塔菲尔斜率仅为59m V·dec^(-1),同时表现出良好的析氢稳定性和耐久性。

采用MTF和2DWDCNN的轴承故障诊断方法

针对故障信号二维重构结合卷积神经网络的故障诊断方法中卷积操作对时序特征提取能力不足的问题,采用马尔科夫变迁场(MTF)与改进宽卷积神经网络(WDCNN),实现一种MTF-2DWDCNN故障诊断方法。首先将原始振动信号通过MTF编码得到具有时序特征的二维图像,其次利用二维卷积算子结合首层宽卷积的短时特征提取能力建立2DWDCNN网络模型,之后将二维图像输入到2DWDCNN中完成自适应特征的提取以实现轴承不同故障的分类,最后通过西安交通大学轴承数据集(XJTU-SY)和南京工业大学转盘轴承数据集对所提算法进行有效性和泛化性验证,同时与传统故障诊断算法以及二维重构诊断算法进行比较。结果表明:相较于其他故障诊断方法,此方法在不同故障数据下均达到98%以上的诊断精度,具有良好的诊断性能。

基于Zener-Hollomon因子的Ti40阻燃合金开裂准则研究

采用热模拟压缩试验与有限元分析相结合的方法，对Ti40阻燃合金在温度900～1100℃、应变速率0．01-10s^-1范围内的热变形开裂问题进行了研究。发现Ti40合金的临界开裂变形量目随变形温度和应变速率的变化规律可用一个单变量Zener-Hollomon因子表示，并与1nZ成线性关系。在此基础上，运用冷成形过程广泛采用的Oyane准则对Ti40合金的开裂行为进行了分析。发现Oyane准则能够准确地预测Ti40合金压缩过程中开裂发生在最大臌肚的外表面处，且开裂的临界Cf值随变形温度升高和应变速率降低而增加，与1nZ也成线性关系。由此得到的Ti40合金高温变形下的开裂准则能够更直观地反映变形参数与开裂的临界Cf值之间的关系，为成功地预测Ti40合金高温变形时的开裂提供了有力的依据。

高熵合金涂层的研究现状

综述了基于高熵合金(HEAs),以激光熔覆和磁控溅射制备的高熵合金涂层(HECs)的最新研究进展,讨论了其组分设计、相结构以及机械性能、高温稳定性和耐蚀性,展望了HECs的应用前景。

HRB500高强度抗震钢筋伸长率偏低原因分析及控制

针对国内某钢厂采用Nb微合金化和控冷工艺生产HRB500高强度抗震钢筋出现的伸长率偏低情况,取样进行了金相显微组织、断口形貌、夹杂物及化学成分分析研究。结果表明,HRB500钢筋伸长率偏低的主要原因是钢筋心部显微组织异常,贝氏体含量高(50%)且形态差(大块状),原始奥氏体晶粒粗大(50～60μm);显微组织异常的主要原因是轧钢加热温度高(1260℃)、控冷后终止温度偏低(710℃)。针对上述情况,炼钢采取了渣洗工艺、延长吹氩时间(长于200s)、严格控制中包浇铸液面(大于650mm)的措施,轧钢采取了降低加热温度(均热段温度低于1200℃)、升高控冷后终止温度(高于725℃)的措施,HRB500钢筋伸长率偏低得到消除。

多主元高熵合金的研究现状与应用展望

主要概述了目前关于多主元高熵合金的研究中所取得的一些进展,首先对高熵合金的设计指导原则、四大效应以及制备工艺进行了相应的概括;其次概述了该新型合金目前大致的研究领域,并详细介绍了其在实际应用过程中所面临的一些问题及相应的研究成果;最后依据合金相关特性,对其可能的应用前景进行了展望。

微细切削加工用微主轴的性能要求及其研究现状

近年来航空航天、国防、微电子、现代医学和生物工程等行业对精密/超精密三维微小零件的需求日益迫切。微细切削加工技术由于不仅可以实现多种材料复杂形状三维微小零件的加工,而且工艺设备体积小、能耗低,所以越来越受到世界各国的广泛关注。微主轴作为微机床的核心功能部件,直接决定了微机床的性能及微细切削加工技术的发展和应用。因此有必要对微主轴的性能要求及其研究现状进行系统分析和深入总结。系统分析微细切削加工用微主轴在切削力、转矩、回转速度、回转精度等性能方面的具体要求;全面评述微主轴在结构设计、高速动力源、高速精密支承轴承、刀具夹持、控制补偿等几个关键技术方面的研究现状;对比研究现状与性能要求,详细指出现有微主轴存在着转速达不到要求、高转速下刀具的跳动大、负载特性差等几个主要问题,并针对性地提出比较可行的改进措施;同时对微主轴的发展趋势进行预测和展望。

湿法冶金中新型铅基阳极材料的研究进展

随着湿法冶金工业的发展,对电积用阳极材料的要求也越来越高,这就促进了不溶阳极材料成为研究的热点。简要概述了阳极材料的研究意义,并详细介绍了新型铅合金阳极材料和铅基表面改性阳极材料的工业应用状况与研究现状。希望为工业应用中阳极材料的选择及未来阳极材料的研究提供参考。

铝合金牺牲阳极材料的研究现状

根据实际应用,讨论了合金元素In、Zn、Ga、RE、Hg、Mg、Sn、Ti、Bi、Se和金属氧化物ZnO、IrO_2、RuO_2对铝合金牺牲阳极电化学性能的影响。综述了固溶处理和退火对阳极组织和电流效率的作用,简述了合金显微组织和阳极性能的关系,对铝合金阳极的发展方向做了展望。

退火纯钛板压缩力学性能的各向异性

沿退火纯钛板材轧向(RD 0°)、横向(RD 90°)以及轧制平面内与轧向成45°(RD 45°)等3个方向取圆柱形试样,采用Instron电子拉伸机和分离式Hopkinson压杆,进行准静态和动态压缩实验,获得不同应变率下的应力-应变曲线,计算3个方向的应变率强化效应。研究结果表明:退火纯钛板准静态和动态压缩力学性能均表现出明显的各向异性,其中RD 90°方向屈服强度最大,RD 45°方向次之,RD 0°方向屈服强度最小;在较小的应变程度下流变应力也具有同样的规律。不同方向上的应变率强化效应也存在显著差异:RD 0°方向最强,RD 45°方向次之,RD 90°方向最弱;基于纯钛{0001}-1 1 20-基面和{1 010}-1 210-棱柱面滑移微观塑性变形机制,结合晶体塑性变形理论,考虑多晶板材晶体取向分布,定性解释了退火纯钛板压缩力学性能各向异性。

一种460MPa高强度桥梁钢的耐蚀性能

对采用TMCP工艺在实验室热轧研制的Q460qNH钢的耐蚀性能进行研究,采用干湿交替实验室加速腐蚀实验(ACT)和电化学实验测极化曲线研究了Q460qNH的耐蚀性能.与某厂生产的高强度桥梁钢Q460q和耐蚀性能优良的SPA-H耐候钢进行了对比,结果表明Q460qNH钢的耐蚀性能与SPA-H钢的接近,但明显高于Q460q钢;在普通Q460q桥梁钢中加入0.2%～0.3%Cr,0.15%～0.25%Ni,0.2%～0.3%Cu就可以使其耐大气腐蚀性能显著提高.

气体轴承-转子系统研究进展

气体轴承由于其高精度、低摩擦、高转速、无污染等优点,在精密机床、高速机械、电子加工等领域获得了广泛应用。目前随着转子速度的不断提高,轴承与转子相互耦合影响越来越突出,同时一些提高系统稳定性方法的机制也有待深入研究,因此有必要对现有的研究成果进行总结分析。对气体轴承-转子系统稳定性理论研究进行回顾,介绍和分析提高气体轴承-转子系统稳定性的五类方法:切向供气法、轴承弹性支撑法、Sixsmith式气体轴承、刚度各向异性轴承、惯性气体轴承;对气体轴承-转子系统的研究发展趋势进行预测和展望。

Fe_(73)Cu_(1.5)Nb_3Si_(13.5)B_9淬态薄带中的巨磁阻抗效应研究

通过调高Cu在合金薄带的含量 ,并采用合适的甩带速度V ,在FeCuNbSiB淬态薄带材料中观察到了较大的巨磁阻抗效应。甩速V =30m/s的Fe73 Cu1 5Nb3 Si13 5B9淬态薄带在外加直流磁场H =716 2A/m下 ,在 f =30 0kHz时磁阻抗ΔZ/Z0 为 - 2 2 6 %。另外发现Fe73 Cu1 5Nb3 Si13 5B9淬态薄带中横向磁各向异性很微弱。Fe73Cu1 5Nb3 Si13 5B9淬态薄带中ΔZ/Z0 随磁场变化的峰值基本来源于ΔX/X0 项的变化。在 f≤ 16MHz的频率范围内 。

高强度超低碳马氏体钢的强化机理

研究了热轧态超低碳马氏体钢的室温拉伸性能,利用金相显微镜观察了其微观组织,EBSD及X射线衍射仪测量了晶粒尺寸和位错密度,探讨了超低碳马氏体钢高强化的内在机理并对各强化项进行了具体计算。结果表明:试验钢终轧温度为750℃时得到最高的强度,计算得到的位错强化增量为530 MPa,晶粒细化增量为275 MPa,固溶强化增量为86 MPa。

元素W与Mo对非晶Ni-P镀层热稳定性和耐腐蚀性能的影响

本研究利用化学镀方法分别制备出P含量基本一致的非晶Ni-P镀层、非晶Ni-W-P镀层和非晶Ni-Mo-P镀层。P含量基本一致,保证了三种镀层的非晶化程度相差不大。在该条件下,分别对镀层进行DSC测试,获取镀层放热峰的变化情况并计算出相应的表观晶化激活能,结果获知添加元素W和Mo可以提高非晶Ni-P镀层的热稳定性能。随后对三种镀层分别进行200℃-4 h、300℃-4 h、400℃-4 h的热处理,通过分析镀层的XRD曲线来进一步确认W和Mo能够提高Ni-P镀层的热稳定性能。利用电化学工作站测定三种非晶镀层在3.5%(质量分数)氯化钠溶液中的极化曲线,借助Tafel方法计算镀层的腐蚀参数,进而判断添加元素W和Mo可以提高非晶Ni-P镀层的耐腐蚀性能。利用SEM方法分析镀层腐蚀后的表面形貌,利用XPS方法对腐蚀后的产物进行分析,推测W元素和Mo元素提高镀层耐腐蚀性能的原因应该是,镀层表面形成的W和Mo元素的氧化物较为有效地阻止了氯离子的穿孔腐蚀。

新型稀土阻燃镁合金研究

为了寻求Mg-Y-Ca阻燃镁合金的强化方法,详细研究了Y和Ca对Mg-4%Zn合金微观组织和力学性能的影响。结果发现,只要加入0.3%的Ca就可使晶粒大为细化,而随着Ca含量的增加,Mg-4%Zn-Ca合金的抗拉强度呈先快速增加后缓慢降低的趋势;随着Y含量的增加,凝固组织逐渐粒化,晶粒尺寸变小,相应地,其抗拉强度呈上升趋势。在综合考虑阻燃能力和力学性能的基础上,按照致密氧化膜的形成条件,选定Mg-4%Zn-3.5%Y-0.8%Ca为新型阻燃镁合金的初步成分。该合金能够在无保护条件下进行熔炼及浇注,且具有较好的力学性能,很有潜力发展成为综合性能优良的新型阻燃镁合金。