碳纳米葱(OLC)与微米金刚石(MD)烧结制备纳米聚晶金刚石复合材料(nPCD)的表征分析

在4~6GPa/1000~1400℃/5~30min条件下,用微米金刚石(MD)和碳纳米葱(OLC)混合物作为原材料制备了纳米聚晶金刚石(nPCD)复合材料。采用XRD、FESEM、HRTEM、Archimedes原理和Vickers硬度计表征了nPCD复合材料的组成、形貌、微观结构、密度和硬度。研究了MD和烧结参数对nPCD复合材料的组成、微观结构、性能。结果表明,MD在nPCD复合材料中分布均匀。MD作为晶核促进OLC向金刚石的转换。烧结压力的增加提高了nPCD复合材料的密度和硬度。当烧结压力从4GPa提高到6GPa时,nPCD复合材料的密度从2.72g/cm^(3)增加到3.02g/cm^(3),硬度从41.85GPa增加到56GPa。提高烧结温度和延长保持时间使nPCD复合材料的密度和硬度先升高后降低。在nPCD复合材料中nPCD区域具有孪晶结构。孪晶结构的存在提高了nPCD复合材料的硬度。

MgH_2+20%(w)MgTiO_3复合材料的吸/放氢性能(英文)

为了降低MgH2的吸放氢温度,提高其吸放氢动力学性能,本文通过球磨方法制备了MgH2+20%(w)MgTiO3复合储氢材料,并研究了其储氢性能.X射线衍射(XRD)结果表明,MgTiO3在与MgH2球磨过程中生成Mg2TiO4和TiO2,并且Mg2TiO4和TiO2在体系的吸放氢过程中保持稳定,能够对MgH2的吸放氢过程产生催化作用.程序升温脱附和吸/放氢动力学测试结果表明,添加MgTiO3后MgH2的初始放氢温度从389°C降至249°C.150°C下的吸氢量从0.977%(w)提高到2.902%(w),350°C下的放氢量从2.319%(w)提高到3.653%(w).同时,MgH2放氢反应的活化能从116kJ·mol-1降至95.7kJ·mol-1.与MgH2相比,MgH2+20%(w)MgTiO3复合材料的热力学与动力学性能均有显著提高,这主要是由于球磨和放氢过程中原位生成的TiO2和Mg2TiO4具有良好的催化活性.

Inconel 718合金δ相的溶解动力学

采用X射线衍射技术测定了Inconel 718合金中δ相在980、1 000和1 020℃时的溶解动力学,并采用扫描电镜进行了组织观察。结果表明:Inconel 718合金在980、1 000和1 020℃保温过程中,δ相含量逐渐降低,经1 020℃保温2 h后,δ相可完全溶入基体;当温度为980和1 000℃时,δ相的平衡含量分别约为3%及0.6%。δ相的溶解过程可分为两个阶段,溶解初期主要表现为长针状δ相长度方向的断裂,且很快溶解断裂为短棒状及颗粒状,同时在厚度方向上尺寸逐渐减小;随着溶解过程的进行,后续的溶解过程主要为短棒状及颗粒状δ相尺寸的减小。δ相溶解动力学过程的控制环节并非Nb或Ni原子的长程扩散过程,而为δ相分解的界面反应过程。

Cr微合金化低碳钢热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟机对一种含微量合金元素Cr、Mn、Ti的低碳钢在变形温度700~1050℃,应变速率0.01~0.1s-1条件下的热变形行为进行研究。结果表明:单相奥氏体区和铁素体区,峰值应力随变形温度的降低而升高,在两相区,峰值应力随着变形温度的降低而降低;在775~850℃与950~1050℃的温度区间,峰值应力的大小基本相当。建立了热加工图,并通过组织观察对其热加工图进行了解释。根据流变应力曲线,确定了试验低碳钢铁素体区的热变形激活能和热变形方程。

贝氏体钢辙叉与U71Mn钢轨的焊接

采用Gleeble热模拟试验技术,确定贝氏体辙叉钢与U71Mn钢轨钢电阻对焊时热影响区的温度场分布及顶锻压力工艺参数;利用该参数在小型闪光焊机上进行小试件焊接试验,确定闪光焊接试验参数;利用Gaas 100次级直流闪光焊机对贝氏体钢辙叉与U71Mn钢轨进行整轨实际焊接,分析焊接接头拉伸、冲击、硬度分布等力学性能以及其组织结构.结果表明,贝氏体辙叉与钢轨闪光焊接的最佳顶锻压力为30 MPa左右,其焊接热影响区很小,焊接接头各项力学性能均达到了铁道部有关标准要求,贝氏体钢辙叉与U71Mn钢轨采用闪光对焊直接焊接是可行的.

低碳钢的热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了低碳钢在700～1050℃、0.01～10s-1条件下的热变形行为。结果表明,低碳钢在奥氏体区、铁素体区和奥氏体-铁素体两相区的热变形行为不同:在奥氏体区和铁素体区变形时,随变形温度的降低流变应力增加;而在两相区变形时,随变形温度的降低流变应力显著降低。低碳钢奥氏体区和铁素体区的热变形激活能分别为322和219kJ/mol;通过回归分析,确定了该低碳钢奥氏体区和铁素体区的热变形方程,为低碳钢热变形工艺优化提供了理论依据。

焊后热处理对高氮奥氏体不锈钢搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

对高氮奥氏体不锈钢进行搅拌摩擦焊接。焊接过程中没有出现氮元素的损失及其他相的生成。对焊接接头进行焊后热处理,以得到具有不同组织差异性的搅拌摩擦焊接头。微观组织分析表明:在焊态的接头中,焊核区晶粒细化且含有大量的小角度晶界,母材区与焊核之间存在明显的组织差异;热处理态接头中,焊核区的晶粒尺寸略小于母材,各种特征晶界的比例分数都与母材基本相当,接头内组织差异性减小。力学性能分析表明:大的组织差异使焊接接头呈现出典型的高匹配特征,屈服强度、抗拉强度明显升高,伸长率有所降低。较小组织差异的接头匹配模式发生变化,进而导致力学性能发生明显改变,屈服强度、抗拉强度降低,伸长率恢复到母材水平。

钢搅拌摩擦焊接及加工研究进展

自搅拌摩擦焊发明至今,国内外开展了大量的有关搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)技术的研究与开发工作,并且已在轻合金结构制造领域得到大量实际应用。此外,基于搅拌摩擦焊原理发展而来的另一项技术——搅拌摩擦加工也得到广泛关注,并且在金属材料组织改性及复合材料制备方面显示了独特的优势。然而,由于受到高温搅拌头材料的限制,对钢铁材料搅拌摩擦焊接及加工的研究相比铝合金要少了很多。本研究对钢铁材料搅拌摩擦焊接及加工的研究进展进行简要概述,总结同质钢铁材料搅拌摩擦焊接、异质钢铁材料搅拌摩擦焊接、钢铁材料搅拌摩擦加工以及高温焊接工具材料等几方面的研究成果,指出其中存在的重要科学及技术问题,并对钢铁材料搅拌摩擦焊接以及搅拌摩擦加工的发展趋势及值得关注的问题进行展望。

磨PCD刀具用陶瓷结合剂金刚石砂轮的研制

以Li2O-Al2O3-SiO2-B2O3系作为基础玻璃,设计了两种不同化学组成的结合剂(V1和V2)。采用三点弯曲法,考察了两种结合剂试样的抗折强度随烧结温度的变化规律,以及结合剂引入量对含金刚石试样抗折强度的影响;借助XRD衍射分析技术测试了结合剂试样条的物相构成;分别用两种结合剂制作了陶瓷结合剂金刚石砂轮,考察了在不同磨削条件下的磨削效果。实验结果表明:V1结合剂为玻璃质结合剂,V2结合剂为微晶玻璃质结合剂;采用V1结合剂制作的金刚石砂轮比采用V2结合剂制作的金刚石砂轮性能更佳,可用于PCD/PCBN复合片的粗磨加工。

含CuZr相Zr_(49)Cu_(44)Al_7块体非晶合金复合材料高压下的稳定结构

制备了含CuZr纳米相的三元Zr49Cu44Al7块体非晶合金复合材料,该材料具有1.6%的弹性变形和1.78GPa的抗压强度,利用角散射同步辐射研究了该三元块体非晶合金复合材料高压下的结构变化.结果表明,室温下非晶合金基体直至40.8GPa仍保持稳定的非晶结构,没有压力诱发CuZr纳米相的消失或长大.根据Bridgman状态方程获得了该复合材料体弹模量B0为115.2GPa.

Ge_(50)Sn_(50)有序合金压力下电子性质的计算机模拟

使用第一性原理和赝势方法研究了Ge_(50)Sn_(50)有序合金直到9 GPa压力下的能带结构和带隙的压力依赖性。发现该合金的直接带隙随着压力的增大几乎是线性增加,在4.7 GPa时达到最大值0.72 eV;在该压力下发生直接带隙至间接带隙的转变,其导带在4.7 GPa-8 GPa时与Ge类似,在高于6.8 GPa压力时与Si类似。同时还研究了自旋轨道耦合作用对合金能带结构的影响。

X52管线钢热变形行为的研究

用Gleeble-3500热模拟试验机对X52(L360)管线钢(%:0.08C、0.20Si、0.93Mn、0.024Als、0.02Nb、0.02Ti)在950～1200℃、应变速率0.01～10 s^(-1)时进行50%热压缩变形试验,得出真应力-应变曲线。通过回归分析,确定X52钢热变形激活能和热变形方程,得出应变速率、温度和Z参数对热形变峰值应力的影响。结果表明,变形温度降低,峰值应力增加并向应变增大方向移动,随变形速率增加,峰值应力增大并且也向应变增大方向移动;X52钢热变形激活能为232 kJ/mol;随Z参数增加,热变形峰值应力增加。

化学气相沉积金刚石微球的生长机制研究

采用微波等离子体化学气相沉积法,在过饱和碳离子浓度条件下,在单晶硅衬底上制备了球形结构的多晶金刚石微球,通过控制沉积气压与温度的变化,研究了金刚石由石墨生长区向纳米晶的球形结构、再到具有良好结晶性的金刚石生长区的过渡过程。结果表明:沉积气压与温度的升高导致微球的粒径增大,微球由sp^3、sp^2键共存相转变为较纯的金刚石相;在一定的碳离子过饱和度和气压、温度范围内,微球的形成主要受二次形核过程的控制。气压和温度升高后,微球呈<110>取向生长,微球的形成主要受(111)面高密度孪晶和层错缺陷的控制,揭示了化学气相沉积金刚石不同生长区内二次形核机制与孪晶层错机制诱导的金刚石微球的生长过程。

变形温度及压下量对SS400低碳钢显微组织的影响

采用Gleeble-3500型热模拟试验机研究了变形温度和压下量对SS400低碳钢热压缩变形后显微组织的影响。结果表明:SS400钢在变形温度为850,800,775和750℃及压下量为20%,40%和60%的条件下变形后,组织由铁素体和珠光体组成,其中铁素体晶粒形貌分别为针状、等轴状和长条状;随着变形温度的降低、压下量的增加,铁素体晶粒尺寸减小,体积分数增加,最大值为79.2%,最小值约45%。

Microstructure homogeneity regulation of 7050 aluminum forgings by surface cumulative plastic deformation

To regulate the microstructure homogeneity of large aluminum structural forgings for aircraft,the surface cumulative plastic deformation was proposed.The microstructure of 7050 aluminum forgings after the surface cumulative plastic deformation was investigated by electron backscatter diffraction(EBSD),transmission electron microscopy(TEM),and X-ray diffraction(XRD).The results showed that the microstructure evolution of 7050 aluminum forgings was more sensitive to the deformation temperature than the strain rate.The dislocation density continued to increase with the decrease of the deformation temperature and the increase of the strain rate.Dislocation density and stored energy were accumulated by the surface cumulative plastic deformation.Besides,a static recrystallization(SRX)model of 7050 aluminum forgings was established.The SRX volume fraction calculated by this model was in good agreement with the experimental results,which indicated that the model could accurately describe the SRX behavior of 7050 aluminum forgings during the surface cumulative plastic deformation.

基于THz-TDS和PSO-LS-SVM对中国茶叶分类识别研究

饮茶是地球上许多国家百姓的爱好。中国茶叶品质优良,自古以来受到众多饮茶人的青睐。不过,中国茶叶种类繁多,良莠不齐,不易鉴别。太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术可以获得物质的特殊谱线,将THz-TDS技术应用于中国茶叶识别是一次很好的科学尝试。将6种典型中国茶叶经过高压压制,做成直径10cm,厚度为2cm的饼状茶块,进行THz-TDS实验,获得6种中国茶叶的特征谱。由于谱线存在重叠现象,在0.1~1.0Hz的波段内无法清晰分辨6种茶叶,故引入支持向量机(SVM)和最小二乘-向量机(LS-SVM)方法将6种光谱数据分类识别,发现LS-SVM分类识别精度较SVM识别精度高。为了进一步加强识别速度和精度,引入遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)对LS-SVM模型进行改进。结果表明,THz-TD技术结合PSO-LS-SVM算法对典型中国茶的分类方法,可以增加分类收敛速度,降低分类误差,分类精度达到95.95%。

铌添加对钛基大块金属玻璃的非晶形成能力、热稳定性及机械特性的影响(英文)

(Ti40Zr25Cu9Ni8Be18)100-xNbx(x=0,1,3,4,5 at%)钛基大块金属玻璃由铜模铸制得,制得的金属玻璃由直径大于6 mm的全非晶相构成。铌添加对非晶形成能力和热稳定性的影响由X射线衍射仪,透射电子显微镜和示差扫描热量计分析研究,机械特性由MTS810型力学特性测试仪在室温下以压缩模式测量,应变速率为2×10-4 s-1。实验发现:铌的添加对非晶形成能力几乎没有影响,但使得热稳定性有所提高。随着铌含量的增加,合金表现出很高的抗断强度,当x=4时,合金表现出最高的耐压强度1945 MPa和塑性延伸7%,塑性有明显提高。扫描电子显微镜分析表明,(Ti40Zr25Cu9Ni8Be18)96Nb4的高延展性是由于形成了高密度的剪切带的原因。

钢铁精准化电磁加热技术研究现状和发展趋势

钢铁行业作为能源消耗巨大的国民经济支柱型产业,绿色发展逐渐成为其可持续发展的内在需求。感应加热(induction heating,简称IH)技术正处在跨领域、多学科交叉的快速发展阶段,其本质是使加热过程更加精确可控。分析了电磁加热精准化在电磁冶金、感应焊接、表面热处理等钢铁加工领域的发展现状,探讨了感应加热技术的发展趋势。IH电源智能化和变频自适应为未来IH精准化快速发展提供了可靠的基础设备。IH精准化技术在钢铁加工领域积极推动了精品钢铁生产。提高IH技术对加热目标靶向性以及预控能力,并精确获得合理梯度温度分布是钢铁热加工行业需要面对和进一步解决的技术问题。

高非线性高双折射光子晶体光纤特性的理论研究

基于全矢量有限元法,设计了一种新型零色散波长为1550nm的高非线性双折射光子晶体光纤(PCF),并分析了PCF的有效折射率、有效模面积、双折射、非线性系数以及色散特性。数值结果表明,当光纤包层孔间距Λ为1.6μm,大空气孔直径d1为1.4μm,小空气孔直径d2为0.74μm和0.76μm时,光纤的零色散波长都在1550nm处,该PCF的双折射为4.049×10-3,非线性系数可达28.4km-1·W-1。这种高非线性高双折射PCF,在1550nm通信波段具有非常广泛的应用前景。

低碳钢铁素体区热变形行为

利用单道次压缩变形试验,对含微量Cr、Mn、Ti的低碳钢在不同变形温度及应变速率条件下的热变形行为,特别是铁素体区的热变形行为进行了研究。结果表明,峰值应力在铁素体区比在奥氏体区随变形温度的降低而提高的速率更快;在750～825℃铁素体区与950～1050℃奥氏体区,峰值应力的大小基本相当;根据流变应力曲线,确定了试验用低碳钢铁素体区的热变形激活能和热变形方程。