一种新型增材制造FeCoNi中熵合金的时效硬化行为

采用激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备了一种新型FeCoNi中熵合金,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射技术(EBSD)和透射电子显微镜(TEM),研究热处理对合金微观组织与硬度的影响规律,揭示SLM中熵合金的强化机理。结果表明,沉积态合金致密度为99.9%以上,平均晶粒尺寸为2.2μm,组织为单相BCC结构,硬度为32.6 HRC。经过470℃热处理后,在晶界和晶内析出双尺寸的Ni3Fe金属间化合物,硬度大幅增加到47.6 HRC。随着热处理温度的进一步增加,合金中生成了粗大的FCC软化相,且FCC相的含量随热处理温度的升高逐渐增多,700℃热处理后FCC相含量达到36%,合金的硬度降低至36.3 HRC。因此,热处理过程中析出富Ni金属间纳米相是提升FeCoNi中熵合金性能的主要原因之一。

添加VN颗粒的铸态AZ91镁合金在NaCl溶液中的腐蚀行为

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)技术和电化学实验研究铸态AZ91−xVN(x=0,0.25,0.5,1,质量分数,%)合金的显微组织和腐蚀行为。结果表明,VN对AZ91合金显微组织具有明显的细化和改性作用。随着VN颗粒的加入,AZ91合金的耐腐蚀性能先提高后降低。铸态AZ91−0.25VN合金具有最佳的耐腐蚀性能,其腐蚀速率最低(PW=(1.47±0.06)mm/a),这主要归因于其具有更多可作为腐蚀屏障的晶界。随着VN含量的进一步增加,合金中片状β-Mg17Al12析出相的量增加,由于β相与α-Mg基体易发生电偶腐蚀,合金的耐蚀性能逐渐降低。

汽轮机末级叶片用SP-700钛合金AlCrN涂层结构与性能研究

为了探究基体负偏压对离子镀涂层结构与性能的影响,采用3种不同工艺在SP-700钛合金表面沉积了AlCrN薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、维氏显微硬度计、往复摩擦磨损实验仪、白光干涉三维表面轮廓仪和电化学工作站测试了涂层的形貌、物相组成、显微硬度、耐磨性能及电化学腐蚀性能;通过浸泡腐蚀方法测定了涂层在质量分数为5%的HF溶液中的腐蚀行为。结果表明:离子镀涂层表面致密,主要由立方(Cr, Al)N相和立方Al相组成,显微硬度较高;摩擦磨损过程中,涂层摩擦因数低,工艺2样品的磨损量最小,相对耐磨性可达902.26;AlCrN涂层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀性能与钛合金基体相近;AlCrN涂层在HF溶液中具有更好的耐腐蚀性能。

熔融碳酸盐燃料电池阴极溶解与防护

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高效、可持续发电技术,其能源转换效率高、排放净化度高,是一种极具前途的发电技术。但是,由于其高工作温度和熔融碳酸盐电解质的特殊性质,MCFC的发展一直受到阻碍。其中,阴极溶解是一个严重的问题,会导致Ni短路等一系列问题,影响燃料电池的性能和寿命。本文综述了降低熔融碳酸盐燃料电池阴极溶解的策略,简述了近年来从替代材料、涂层改性和添加剂三个方面对阴极溶解的改善研究,探讨了替代NiO材料的方案不完全可行的问题,并提出了使用涂层技术来增强NiO阴极化学性能和降低阴极溶解度的可能性。涂层技术的优缺点也被详细列举,包括溶液浸渍电镀、溶胶-凝胶工艺和原子层沉积等一系列研究进展和性能。此外,本文还探讨了增加电解液碱度和向NiO中添加碱性氧化物来减少阴极溶解的方法,但也指出添加过多氧化物会降低电池性能的风险。综合分析表明,通过开发新型添加剂和涂层技术弥补合金作为阴极材料的性能缺陷,尝试制备新型复合材料等途径,有望获得高性能、低成本的阴极材料,从而实现MCFC的大规模商业化应用。

304不锈钢在熔融多硫化钠中的高温腐蚀行为研究

钠硫电池不锈钢集流体材料在熔融多硫化钠中易发生高温腐蚀,影响电池的性能并引发安全问题。本工作采用电化学阻抗谱技术研究了304不锈钢在350℃熔融多硫化钠熔盐中的高温腐蚀行为,结合微观组织分析,探索其高温腐蚀机理。结果表明,304不锈钢的电化学阻抗谱由高频段的容抗弧和低频段的直线组成,呈典型的扩散反应控制。电荷转移电阻较小,介于0.918~2.014Ω·cm^(2)之间,表明不锈钢的腐蚀速率较快。腐蚀产物层主要由外层的FeS_(2)、FeNiS_(2)和内层的Crr_(2)S_(3)组成。在腐蚀过程中,合金表面的产物膜经历生长、溶解与脱落的过程。

风力机叶片覆冰机理与防除冰技术研究进展

为了解决风力机叶片覆冰可能导致的叶片气动性能恶化、机组发电量损失和叶片断裂等问题,现已广泛开展了防除冰技术方面的研究.概述了风力机叶片覆冰机理、类型以及其影响因素,分析了基于运行参数与历史监测数据的风力机叶片覆冰故障诊断方法与技术.并从叶片气动特性、数学模型方法与智能数据挖掘3个方面归纳了近年来国内外风机覆冰故障预测技术及该领域的现存问题与研究热点.重点论述了风力机叶片的防除冰方法与技术及其各自的优缺点,探讨了现有的防除冰方法及应用现状、存在问题与发展趋势,并对未来高精确性与可靠性的覆冰故障诊断与预测技术、高效防除冰技术等方面的开发与利用中可能涉及的关键问题进行了总结,以期能够为湿冷地区风电场防除冰技术的发展提供借鉴和指导.

时效热处理对增材制造FeCoNi中熵合金微观组织与力学性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)技术制备了一种新型高强FeCoNi中熵合金,通过SEM、TEM、EBSD和XRD分析了时效热处理对FeCoNi合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:沉积态样品为单相的BCC固溶体,平均晶粒尺寸为4.29μm,显微硬度为HV 336,抗拉强度1010 MPa,伸长率约4%。经过470℃热处理后,在晶界与晶内析出白色颗粒状沉淀相,TEM分析为富Ni的Ni_(3)Fe金属间化合物。Ni_(3)Fe相含量随热处理时间的延长逐渐增加,时效4 h后析出相含量最多为13%,合金平均硬度增至HV 535,与沉积态相比硬度提升了59%,抗拉强度提高到1514 MPa。470℃低温时效热处理使合金组织中产生了纳米级Ni_(3)Fe析出相,同时细化晶粒,且析出相与基体呈现共格关系,显著提高合金强度。

电化学沉积方法对聚苯胺涂层抗腐蚀性能及电化学性能的影响

聚苯胺涂层的电化学特性及耐蚀性与其合成方法及工艺有着密切的关系。在以硫酸为掺杂剂的合成溶液中采用循环伏安和恒电流方法在304不锈钢表面沉积出了聚苯胺涂层。用扫描电镜和电化学方法研究了聚苯胺涂层的表面形貌、抗腐蚀性能和电化学性能。结果表明:聚苯胺涂层表面为多孔结构;开路电位-时间曲线表明,在腐蚀介质中,2种聚苯胺涂层均提高了304不锈钢的腐蚀电位,电化学阻抗谱结果表明,2种聚苯胺涂层在腐蚀初期反应均受扩散步骤控制,对腐蚀介质有一定的阻挡作用,但恒电流方法制备的聚苯胺在浸泡24h后,表现为基体金属的阻抗谱特征。因此,相对于恒电流方法,循环伏安方法制备的聚苯胺对304不锈钢的钝化能力更强,可为基体提供更好的保护。

质子交换膜燃料电池金属双极板的腐蚀与表面防护研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心多功能部件,占据电池组重量和成本的绝大部分.目前PEM-FC双极板材料主要有石墨、金属及相关复合材料.与石墨类材料相比,金属材料在强度、抗气体渗透、规模化生产及加工成薄板以提高电池比功率等方面显示明显优势,但其面临的主要挑战是腐蚀问题,这导致电池性能下降.为此,国内外围绕金属双极板的腐蚀与防护问题开展了广泛研究,并取得了长足进展.本文对此进行了简要评述.

高温氧化对30Cr1Mo1V钢蠕变-疲劳裂纹扩展速率的影响

在室温、540℃和650℃下,分别研究了空气或氩气气氛中氧化对30Cr1Mo1V钢蠕变-疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明:在高温下,在空气中和加载频率较低时,30Cr1Mo1V钢的裂纹扩展速率均明显增加.在加载过程中引入保载时间,空气中30Cr1Mo1V钢的裂纹扩展速率明显高于惰性环境中,说明氧化影响着疲劳裂纹扩展行为.在惰性气氛中,裂纹扩展速率随保载时间的延长而增大.在空气中,当保载时间超过60 s时,裂纹扩展速率随时间呈线性比例增大,表明此时裂纹扩展行为与时间因素相关.

新工科背景下能源动力类课程多学科交叉融合的探索研究

能源动力是国民经济发展的重要基础和根本保证,科技人才决定能源的未来。主要阐述新工科背景下能源动力类课程在培养科技人才方面的地位和作用,以及目前面临的主要问题:能源动力类研究领域拓展对人才知识结构提出了新要求;单一课程体系构建不利于学生的全面发展;考核方式有效性不高。针对上述实际问题,在课程体系建设,人才培养模式,课程考核以及教学思维方面创造性地提出能源动力类课程多学科交叉融合培养新科技人才,优化课程体系建设,建立健全人才培养模式,使多课程交叉融合思想融入日常教学,改进课程考核方式,培养全面发展新工科人才的新思路。研究成果将为能源动力类课程多学科交叉融合设计提供重要参考。

汽轮机叶片钢表面高能微弧沉积316L不锈钢涂层优化工艺

采用高能微弧合金化技术在汽轮机叶片钢表面制备316L不锈钢涂层.通过正交实验方法研究制备过程中功率、电压和频率3个因素对涂层硬度、孔隙率、腐蚀失重及综合性能的影响.研究结果表明,输出电压对沉积层的性能影响较大,频率和功率次之;当工艺参数为:电压46 V,频率50 Hz,功率945 W时,得到的沉积层的综合性能最高.

基于免疫算法的316L不锈钢高温低周疲劳寿命预测

以316L奥氏体不锈钢为研究对象,以带有保持时间修正的Manson-Coffin高温低周疲劳寿命预测模型N_f(△t)=f(ε_(pa),△t)为目标函数,应用免疫算法优化其参数并进行寿命计算;另对316L不锈钢进行了550℃和600℃的高温低周疲劳试验,并将计算值与试验值进行了对比。结果表明:采用免疫算法可较好地对该钢在550℃和600℃的高温低周疲劳寿命进行预测。

加载速率对30Cr1Mo1V汽轮机转子钢低周疲劳特性的影响

以30Cr1Mo1V汽轮机转子钢为研究材料,选取0.1%/s、0.3%/s和0.5%/s的加载速率,采用控制总应变的方法,在RDL 05电子蠕变疲劳试验机上研究了加载速率对材料低周疲劳特性的影响.同时,还提出在538℃下加载速率对30Cr1Mo1V汽轮机转子钢应力和低周疲劳寿命影响的关系式以及低周疲劳寿命与总应变幅值的关系式.结果表明:在538℃时,随着加载速率的提高,转子钢循环应力增大,低周疲劳寿命延长;在同一应变下,加载速率越大,所对应的应力幅值越大;随着应变幅值的增大,应力增大,低周疲劳寿命缩短.

激光冲击强化对太阳能热发电用渗铝钢显微组织和高温拉伸性能的影响

目的研究激光冲击强化前后,渗铝321不锈钢的显微组织变化和高温拉伸行为。方法采用固体粉末包埋渗铝法对321奥氏体不锈钢板材拉伸试样进行渗铝处理,制成渗铝钢,再对渗铝钢中间8 mm?25 mm标距段进行双面激光冲击强化处理,激光波长为1064 nm,单脉冲能量为7 J,脉宽为20 ns,冲击次数为1次和3次,圆光斑直径为2.6～3 mm,搭接率50%,黑胶布为保护层,水为约束层,并评价激光冲击前后渗铝钢表面完整性。对渗铝钢在620下进行高温拉伸试验,获得真应力-真应变曲线、屈服强度、抗拉强度以及断后延伸率,并在扫描电镜下观察拉伸断口微观形貌。结果渗铝钢的表面粗糙度和显微硬度随着激光功率密度和冲击次数的增加而提高。激光冲击强化后的渗铝钢表现出更高的屈服强度、抗拉强度和断后延伸率,其中,以6.59 GW/cm2激光密度三次冲击的渗铝钢的高温拉伸性能最佳。激光冲击强化后的渗铝钢高温拉伸断口表现出韧性断裂特征。结论激光冲击强化后,渗铝钢表面发生明显塑性变形,形成了起伏较大的凹坑和凸台,改变了材料粗糙度。表面晶粒细化、位错运动加剧以及位错增殖使得材料表面硬度和激光冲击硬化影响层深度提高;另外,引入的高幅残余压应力的释放能够抵消外加拉应力,延缓表面裂纹的形核和扩展。激光冲击强化显著改善了渗铝钢力学性能。

钢表面粉末包埋渗铝的表面状态及元素扩散机理研究进展

钢铁作为基础性结构材料,应用在国民经济的各个领域。由于钢材在工程应用中会发生氧化、腐蚀,采用粉末包埋渗铝对钢材进行表面改性可提高其抗氧化性能和腐蚀性能。目前为止,关于渗铝工艺参数对渗层微观组织、表面状态和元素扩散机理的研究,比较零散,缺乏系统总结。综述渗铝工艺参数对粉末包埋渗铝钢的微观组织、表面状态及其性能的影响,分析渗铝工艺参数与渗层微观组织的关联;概括渗铝工艺参数对Fe-Al元素扩散系数和扩散激活能的影响规律,分析Fe-Al元素扩散机制;总结渗铝层预测模型,对粉末包埋渗铝钢的研究趋势进行展望。

固体氧化物燃料电池铁素体不锈钢连接体的导电/保护涂层

铁素体不锈钢因具有诸多优点而成为中温固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体部件的标准材料。根据SOFC的运行环境,综述了连接体在电池堆中所起的作用、性能要求和材料种类。针对用作SOFC铁素体不锈钢连接体的活性元素氧化物型、稀土钙钛矿型、尖晶石型和MAlCrYO型4类导电/保护涂层材料,重点论述了其作用机理、主要制备技术及研究进展。

两种盐沉积对LY12铝合金大气腐蚀行为的影响①

在温度为298K,相对湿度为(85±5)%的条件下,对硫酸铵和氯化铵两种盐沉积后的LY12铝合金大气腐蚀行为进行了研究。腐蚀动力学曲线表明:沉积硫酸铵和氯化铵的LY12样品比空白样品的腐蚀更为严重,而且经氯化铵沉积的样品比经硫酸铵沉积的样品腐蚀严重得多。采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜以及光电子能谱等微观方法研究了不同腐蚀周期样品表面的结构和形貌,结果表明腐蚀主要沿着盐沉积的区域进行,随着时间的延长,腐蚀产物的生成减缓了LY12合金的腐蚀质量损失。对两种盐沉积条件下LY12合金的腐蚀机理进行了讨论。

颗粒粒径对喷射沉积制备SiC颗粒增强铝硅合金复合材料显微组织及拉伸性能的影响

采用喷射沉积技术制备了SiC颗粒增强铝硅合金复合材料,研究了SiC颗粒粒径对复合材料显微组织及其拉伸性能的影响。结果表明:SiC颗粒的加入使复合材料的弹性模量高于基体合金的,但是其抗拉强度以及伸长率降低;挤压后复合材料中SiC颗粒分布有沿挤压方向排列的趋势,且随颗粒粒径的增大,趋势更明显;与相同含量大粒径(20μm)颗粒相比,小粒径(4.5μm)颗粒间距小,颗粒承载能力大,其复合材料表现出较高的弹性模量和抗拉强度,断裂方式以SiC颗粒与基体界面脱离为主,而颗粒的断裂是大粒径SiC颗粒增强复合材料的主要断裂方式。

固液混合铸造高铬铸铁的拉伸性能和冲击性能的研究

采用一种新的材料制备技术——固液混合铸造工艺制备了高铬铸铁合金坯料,对合金进行了拉伸和冲击试验,用JSM-5610LV型扫描电镜对试样断口进行了观察和分析。研究结果表明:经固液混合铸造工艺制备的Cr15高铬铸铁合金的拉伸性能较普通铸造试样得到了明显地提高,该工艺有效地提高了高铬铸铁合金的冲击性能;试样的冲击断裂包含了沿晶断裂和解理断裂两种机制,以解理断裂机制为主,韧性较普通铸造试样有明显地提高。