化学法对有色金属及合金晶粒细化的研究进展

凝固过程中获得细小均匀的等轴晶组织既可以提高材料的强度和硬度,又可以提高其塑性和韧性。晶粒细化是改善铸件质量和后续加工性能的重要途径,化学晶粒细化法由于在细化过程中操作简单,无需改进实验设备,细化效果良好受到科研工作者的重视。结合作者采用化学法对铝及铝合金、纯镍和纯锡晶粒细化的研究工作,综述几种典型有色金属及合金的晶粒细化剂及细化效果,并总结国内外关于化学法细化晶粒的经典理论。最后,总结并展望了化学法细化有色金属及合金的发展趋势。

铜基复合材料的研究新进展

主要从增强体材料、增强机理、制备方法等方面简述了铜基复合材料的研究进展情况,总结了铜基复合材料的增强体材料的选用原则、种类和特点,并根据增强体材料的形态重点阐述了4种增强机理,介绍了7种制备铜基复合材料方法的工艺机理、特点,最后指出了铜基复合材料的应用领域,并展望了该类材料的发展方向。

金属丝段电爆过程中的沉积比能量仿真分析与实验研究

金属丝在高压电场中通过丝端部与电极之间的气体放电导入电流,完成电热爆,沉积在丝段上的比能量对电爆制粉和喷涂有着重要影响。为系统认识金属丝段电爆过程中初始充电电压、丝长和直径与沉积比能量之间的关系,通过建立含气隙的丝段爆炸过程的电路模型,进行一系列电热爆数值模拟,得到了适合实际电热爆过程的最佳气隙长度。在电极间距不变的条件下,对于不同初始充电电压、不同长度和直径的金属丝进行电热爆数值模拟和实际电热爆实验的研究结果表明:初始充电电压越高,沉积在丝上的比能量越高;减小金属丝的长度和直径,可提高金属丝上沉积的比能量。

新型铝青铜合金粉体材料涂层耐腐蚀性能研究

采用扫描电镜、能谱及静态浸泡腐蚀实验等方法研究了雾化法制备的新型铝铜合金粉末(Cu-14Al-X)通过等离子喷焊的方式作为涂层材料分别在3.5mol/L NaCl溶液、10mol/L HCl溶液、5mol/L H2SO4溶液中的腐蚀行为以及耐腐蚀性。结果表明,这种新型的涂层材料具有良好的耐腐蚀性能。涂层中的(α+γ2)共析体与β′相、α相和K相相比,具有优先腐蚀倾向,涂层发生的主要是脱铝腐蚀。在3种溶液环境下的腐蚀速率由小到大依次为:5mol/L H2SO4溶液,10mol/L HCl溶液,3.5mol/L NaCl溶液。

颗粒增强镁基复合材料的增强复合新思路

从颗粒增强镁基复合材料的性能和应用、复合反应的强化机理及界面状况、研究进展、影响颗粒增强镁基复合材料性能的因素、选择增强体和镁合金基体时应考虑的问题几个方面对颗粒增强镁基复合材料的发展情况进行介绍,并展望了今后的发展前景。

磁性微/纳米材料处理水溶液中金属离子研究进展

磁性微/纳米材料具有吸附性能好、化学稳定性好、易再生和易于固液分离等特点,作为一种新型的功能材料,在水处理工程中已成为研究的热点。介绍了近年来铁氧化物微/纳米材料、功能化铁氧化物、磁性无机复合微/纳米材料和磁性有机复合微/纳米材料作为吸附剂处理水溶液中金属离子的研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。

染料敏化太阳能电池新型对电极材料研究进展

染料敏化太阳能电池以其成本低廉、原材料丰富、制作工艺简单、理论转换效率高、对环境无污染等优势而备受人们关注,并在工业化生产中逐渐得到推广和应用。虽然人们在物理和化学方面对其进行了大量的研究,但其转换效率并没有得到明显的提高。对电极作为染料敏化太阳能电池的重要组成部分,其材料的性能直接影响着染料敏化太阳能电池的转换效率。为此,不少科研工作者提出了一个通过优化对电极材料自身结构来提高整个染料敏化太阳能电池光电性能的议题。着重综述了近几年对电极材料自身结构优化方面具有代表性的研究成果。

金属玻璃基复合材料的制备及断裂韧性测试

采用铜模吸铸法制备了(Zr0.55Al0.1Ni0.05Cu0.30)100-xTix(x=0、2、4、6、8)板状哑铃型金属玻璃基复合材料试样。用X射线衍射(XRD)、岛津AG-10TA万能材料力学试验机和JSM-6700F场发射扫描电子显微镜(SEM)对试样的组织结构以及断裂韧性进行了测试。结果表明,当x=0、2、4时,试样为非晶-晶体复合材料,当x=6、8时,试样为晶体材料。表明通过调整Ti的含量可以制备出金属玻璃基复合材料。采用三点弯曲法测定了复合材料的断裂韧性,当x=0、2、4时,试样的断裂韧性KIC值分别为10.529、5.142和3.446MPa.m1/2。

金属基复合材料微观组织结构的计算机模拟

介绍一种用于金属基复合材料微观组织结构的计算模拟与可视化表征的有效方法。着重阐述了利用Laguerre图构造算法、Monto-Carlo方法及Laguerre窗口技术构造金属基复合材料微结构的技术流程,说明如何通过改变、控制、组合不同种类的微结构模块,产生更加复杂的金属基复合材料微结构的方法。在此基础上,根据模块化设计思路,设计并开发仿真软件VisualTPS以作为金属基复合材料微观组织结构的计算机设计、性能导向型研究体系的工具。

热压制备Mo-Nb-Si系新型高温金属硅化物合金

以Mo粉、Nb粉和S i粉为原料,采用机械活化/热压工艺制备(Mo1-xNbx)5Si3(x=0,0.4,0.6,1.0)型高温金属硅化物。通过XRD、SEM和EDS等分析手段对合金试样进行物相分析、显微组织观察、微区成分分析及力学性能测试。结果表明:合金试样的主要物相为Mo5Si3、α-Nb5Si3、γ-Nb5S i3及其(Mo,Nb)5Si3和β-(Nb,Mo)5Si3固溶体相,Mo有助于高温相β-Nb5S i3的相稳定;随着Nb含量的增加,硬度值呈上升趋势,合金硬度较高,达1 311.5～1 397.5HV;试样的压痕断裂韧度和抗压强度呈先增加后降低的趋势,当x=0.6时断裂韧度和抗压强度达到最大,分别为4.71MPa·m1/2和1 637MPa,Nb5Si3和Nbss(Nb基固溶体)有助于合金断裂韧度的提高。

纳米金属材料的研究进展

纳米金属材料具有奇异的结构和特异的功能,与粗晶材料相比,其电学、热学、力学、磁学、光学等性能发生了很大变化。介绍了现有纳米金属材料的相关技术,对一些主要的制备工艺及存在的问题作了较为详细的阐述,并结合纳米金属材料在国内外的研究现状展望了纳米金属材料研究开发与工业化应用等方面的发展趋势。

一种新的材料微结构电磁场效应数值模拟方法

为了定量揭示材料微结构与入射电磁波引起的材料内电磁场效应之间的内在关联性,借助可以表征能量流动方向和大小的Poynting矢量,通过程序设计结合有限元数值模拟的方法实现了材料微结构电磁场效应的计算。建立了材料微结构电磁场效应数值分析有限元模型。在数值计算中,将Poynting矢量正交分解为三个不同方向分量,计算了材料微结构的吸收、透射和波源方向反射效应;根据Poynting矢量在反射方向的分量,计算了任意反射方向的反射效应。研究方法对任意微结构均具有适用性。

非连续增强金属基复合材料在热循环载荷下的力学行为研究回顾与展望

文中就非连续增强金属基复合材料在循环温度场作用下的复合材料力学行为从实验研究和理论模型建立两个方面作一回顾和介绍;并阐述了未来的发展趋势。

金属材料断口的计算机三维重构及分析

利用分层切片重构物体的原理,通过图像处理和三维数据场可视化的技术手段,自主开发出一套金属断裂面三维重构的软件——JHX_FSR。该软件自动处理由光学显微镜拍摄的一系列断口宏观侧面的切片照片,得到重构的三维断口形貌,经检验该软件可以较精确地重构断口。此外,通过空间几何的角度对断口的局部区域进行定量分析,结果证实,在断口三维数据场准确的情况下,从空间几何的角度对断口进行定量分析可以作为计算机分析断口的判据之一。

不同应力状态下局部材料损伤行为

为研究局部材料在不同应力状态下的变形及损伤行为,进行双孔微剪切试验。选取两组试样,试样厚度均为1mm,试样1双孔直径均为2mm,孔间距为0.4mm;试样2与试样1相比,改变其中一个孔径的尺寸,使其为试样1孔径的2倍,并减小两孔之间小桥的间距,使其为试样1间距的一半。选用铝合金6063为研究对象,应用ABAQUS/Explicit结合Gurson损伤模型模拟材料在两种应力状态下的变形及损伤行为。结果表明,Gurson模型较好地预测了试样2的损伤行为,说明试样2在不同于试样1的应力状态下损伤,分析原因,试样2在材料损伤之前三向应力度大于0.4,Gurson模型适合于模拟三向应力度较高的情况。

熔体处理温度对块体金属玻璃基复合材料组织和力学性能的影响

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法在不同的熔体处理温度下制备出直径3 mm的(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)96Fe4合金试样,研究了熔体处理温度对(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)96Fe4块体金属玻璃基复合材料的力学性能和组织的影响。结果表明,熔体处理温度降低,复合材料的晶化趋势增加,压缩断裂强度和塑性应变增加。铸造电压7 kV时制备的试样其塑性应变达5.85%,并呈明显的"加工硬化"现象,压缩断裂强度达到2 203 MPa。通过调控熔体处理温度,制备出铸态内生球形金属间化合物/块体金属玻璃基复合材料,而且铸态内生球形金属间化合物相在不降低复合材料的断裂强度的同时却能显著地改善复合材料的塑性,并对其增塑机制进行了分析。

金属材料断口的三维仿真

通过分成切片方法,通过图像处理和三维数据场可视化的途径,编程开发软件来仿真分析金属的三维断口。能够处理由光学显微镜拍摄的一系列断口宏观侧面的切片照片,得到仿真的三维断口形貌,经检验该软件可以较精确地重构断口。

Si_p/ZA27复合材料在部分重熔过程中的组织演变

研究了经Zr-P双重变质的Sip/ZA27复合材料在半固态温度475℃部分重熔过程中的组织演变。结果表明,经双重变质的复合材料,组织由发达的树枝晶变为短粗枝晶,初生Si变细小。在加热过程中,短粗枝晶粗化形成少晶界或无晶界的相连组织;随后因共晶组织的熔化造成组织分离,形成相互独立的不规则颗粒;最后由于不规则组织突出部位的熔化,使组织圆整化。在加热初期Si无明显的变化,随着加热时间的延长,Si棱角变得圆整,且有减小的趋势。

某型粉末盘材料的分层切片实验研究

某型粉末合金材料强度硬度较高,一般的机械抛光通常不能去除试样表面的残余应变层,因而,采用电解抛光是制备电子背散射衍射试样的理想方法。本实验通过正交试验进行优选,并对优选的电解抛光工艺参数进行了调整,制定出了某型粉末合金电子背散射衍射试样的快速制备工艺。

新型铝青铜合金的摩擦性能

试制了一种新型高强耐磨铝青铜,探讨了边界润滑条件下该合金与不锈钢对摩时热处理组织和摩擦磨损行为的关系。结果表明,经920℃固溶580℃时效处理后,合金具有优良的综合机械性能和摩擦学性能,主要的磨损形式为轻度的粘着磨损和磨粒磨损;经920℃固溶450℃低温时效后,合金性硬脆,耐磨性降低,主要的磨损形式为严重的磨粒磨损和疲劳磨损。