Al-5Nb-B细化剂对Al-12Si合金组织与性能的影响

采用氟盐法制备了Al-5Nb-B晶粒细化剂,将所制备的细化剂按不同含量(0.0wt%、1.5wt%、3.0wt%、4.5wt%)分别添加到Al-12Si合金中。采用光学显微镜、扫描电镜对添加不同含量晶粒细化剂的Al-12Si合金的显微组织进行观察,并在电子万能试验机(D2-02001)上进行室温力学性能测试。研究了Al-5Nb-B晶粒细化剂对近共晶Al-12Si合金显微组织与拉伸性能的影响。结果表明:氟盐法制备的Al-5Nb-B晶粒细化剂主要包含平均尺寸为20μm的Al3Nb颗粒和5μm的NbB2颗粒。随着Al-5Nb-B晶粒细化剂含量的增大,Al-12Si合金中α-Al晶粒尺寸由未添加的1864μm减小到396μm,铸态合金的抗拉强度由128 MPa增大到145 MPa,且断后伸长率由6.9%提高到9.8%。氟盐法制备的Al-5Nb-B晶粒细化剂提高了NbB2在Al-12Si合金熔体中的形核数,有效细化了α-Al基体,提高了合金力学性能。

Sc添加量对Al-Si系活塞合金组织及蠕变性能的影响

对复杂Al-Si系活塞铝合金中添加不同含量的Sc(0wt%、0.2wt%、0.4wt%和0.6wt%)所引起的合金组织及蠕变性能的影响进行了研究。结果表明:当基体合金中加入Sc元素时,有一种块状的ScSiNi相形成,它以两种形式存在,一种与初生Si紧密结合存在于初生Si周围,而另一种在基体中单独析出。添加Sc元素后,活塞合金中α-Al相及初生Si相的尺寸明显细化,δ-Al3CuNi相发生团簇鱼骨状→杆棒状→团簇鱼骨状的转变。当Sc元素添加量为0.2wt%时,该合金在350℃高温、25 MPa应力下的稳态蠕变速率明显下降,此时位错运动占主导因素;加入0.6wt%Sc元素,晶界滑动占据了主要原因,该合金的抗稳定蠕变性能下降。

Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金组织及性能的影响

采用原位生成法制备了Al-Nb-B中间合金,主要研究了Al-Nb-B中间合金的组织,以及Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,Al-Nb-B中间合金主要含有NbB2、Al3Nb两种颗粒。Al-Nb-B中间合金可以细化Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金中的α-Al晶粒,并减小二次枝晶间距,进而提高合金的室温拉伸性能。当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,α-Al晶粒平均尺寸为128.4μm,二次枝晶间距为11.67μm,相较于基体合金分别减小21.5%和32.3%。随着Al-Nb-B中间合金添加量的增加,Al-Si合金的抗拉强度呈逐渐上升的趋势,当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的抗拉强度为237 MPa,相较于基体合金增加10.7%。通过断口形貌分析可知,Al-Si合金断裂方式为脆性断裂,断裂机理为解理断裂。

问题启发与专题研讨相结合的材料类研究生教学新模式

随着研究生招生规模的不断扩大,研究生教育质量逐渐成为关注的焦点。为了保证和提高研究生的培养质量,以材料类研究生培养过程为例,引入问题启发为中心的学习方法和专题研讨相结合的教学方法,分析了在材料类研究生培养过程中两种学习方法的结合和操作过程的注意点,进一步给出研究生教与学过程中运用两种方法的建议。

面向“卓越工程师”培养的金属材料工程专业教改实践探索

结合西安工业大学"金属材料工程"国家级特色专业现状,论述了"卓越工程师教育培养计划"教改实践过程:为了实现培养"具有较强实践能力和工程创新意识的工程研究型高层次人才"的目标,制定了金属材料工程专业的卓越工程师培养标准;采用"3+0.5+0.5"的培养模式,通过"两级目标实现矩阵"将培养标准细化落实到课程教学;经过四届实验班运行实践,人才培养质量得到企业认可。

车用动力电池箱体镁合金构件焊接分析

针对新能源电动车用动力电池箱体结构减重的要求,选用AZ31镁合金薄板,采用等离子弧焊接制造车用电池箱体。对焊接接头进行了组织和性能分析,并通过ANSYS软件对焊接后的电池箱体进行模拟评价其承载后的寿命。结果表明:AZ31镁合金焊缝组织为α-Mg固溶体和晶界处呈点状析出的β-Mg_(17)Al_(12)相。焊缝处显微硬度均值为70.3 HV。焊接接头抗拉强度均值为185 MPa,达到母材的82.2%,接头断裂形式为脆性断裂。模拟结果表明,焊接丁字接头处和箱体内部挡板所受应力与变形量较大,箱底所受应力和变形量较小。电池箱体在101~147 MPa载荷下的寿命为1.335×10^(6)~8.994×10^(7)周次,可满足日常车用电池箱体的使用要求。

“中国制造2025”背景下,高校“智造材料”创新人才培养体系的建立

国际对智能制造技术日益重视,然而高校传统材料专业在支撑智能制造相关领域技术人才培养方面凸显薄弱。文章结合西安工业大学“金属材料工程”国家级特色专业改造升级实践,论述了“中国制造2025”背景下材料学科与机械学科交叉融合的必要性,提出了金属材料工程与智能制造的跨界融合契入点,建立了包含理念探索-人才培养模式-保障措施的“智造材料”创新人才培养体系。

选煤柔性空气室跳汰机气囊有限元分析

柔性空气室跳汰机是一种新型选煤空气室跳汰机,由于其气囊在工作中受到交替压差载荷作用,囊体极易产生疲劳损伤,导致气囊失效。为了确定气囊膨胀变形过程中的疲劳位置,运用有限元计算方法,建立气囊的几何模型并划分网格,通过流固耦合计算获得了气囊壁面应力、应变的分布规律,确定了气囊膨胀变形的危险区域。研究结果表明:沿中心轴向气囊壁面应力和应变均具有先增加后减小的规律,气囊边界的压差载荷和进气时间是影响应力和应变的关键因素;气囊壁面最大应力值130 kPa位于壁面中间区域,最大应变1.159位于气囊壁面中心轴向Y=1.15 m处,并且该处是气囊最大变形位置,也是气囊易产生疲劳损伤的区域;气囊壁面两侧应变分布规律相同,数值接近,表明气囊膨胀变形均匀且稳定。研究结果将为气囊疲劳设计提供新的思路,为延长气囊工作寿命,确保选煤生产过程的安全稳定提供了有益参考。

国际化背景下材料类专业本科生英语应用能力持续提升的教学改革探索

高等教育国际化背景下,本科生在工程技术领域内专业性英语能力培养亟待加强。文章首先比较分析国内外高校工科专业的英语课程体系,结合西安工业大学金属材料工程专业教情与学情,对本科阶段英语学习进行全过程规划,突出“以学生为中心的英语学习不断线”课程设置特点。在各阶段除英语相关必修理论课外,以讲座、选修课、学术报告、竞赛、学术活动多种形式进行衔接,形成一套材料类专业本科学生英语应用能力持续提升的教学方案。

Cr/Mo对油润滑下Fe3Al磨损行为的影响

为了研究Cr/Mo对油润滑下Fe3Al磨损行为的影响,本文通过机械合金化与热压烧结相结合的方法制备x(Cr)=5%和x(Mo)=2%的Fe3Al基合金块状试样,并对不同Fe3Al基合金的显微组织和油润滑状态下的磨损行为进行了相关研究,结果表明:合金元素Cr、Mo均可改善Fe3Al材料微观组织均匀性,Cr和Mo双元素的添加对Fe3Al材料显微组织分布均匀性改善最为明显;力学性能分析结果表明:Mo元素能够增强Fe3Al基合金的硬度、抗压强度和韧性,Cr元素对其韧性改善的更为明显;磨损行为测试结果可得:合金元素Mo的添加可有效改善材料油润滑状态下的磨损性能,降低试样的摩擦系数和磨损率,且磨损表面波高仅约Fe3Al材料的1/3。

茉莉花芳樟醇生物合成关键基因的克隆与表达分析

芳樟醇是芳香植物的重要挥发性化合物之一,橙花叔醇/芳樟醇合酶基因(NES/LINS)是芳樟醇化合物生物合成的重要调控基因。该研究以茉莉花花瓣为材料,基于茉莉花花瓣转录组测序结果,分别采用RT-PCR和染色体步移技术,克隆获得NES/LINS基因的全长cDNA序列及其启动子序列,并应用SPEC-GC-MS和qRT-PCR技术检测茉莉花开放过程中芳樟醇化合物的相对含量及JsNES/LINS基因的表达水平,并分析JsNES/LINS在植物激素处理后的表达水平,为进一步揭示JsNES/LINS基因在茉莉花芳樟醇的生物合成调控中的作用提供理论依据。结果表明:(1)获得的JsNES/LINS基因(登录号为:MH513857.1)cDNA全长为1 843 bp,开放阅读框(ORF)全长为1 755 bp,编码584个氨基酸,为亲水性稳定蛋白;NCBI-BLAST分析显示,JsNES/LINS与油橄榄OeNES、金鱼草AmNES/LINS1和AmNES/LINS 2以及山茶花CsLINS的相似性分别为56%、54%、54%和50%。(2)亚细胞定位结果显示JsNES/LINS定位于细胞质中;获得了JsNES/LINS起始密码子上游1 141 bp启动子序列,PlantCare预测结果显示,该序列包含多种与植物激素和光照等响应相关的顺式作用元件。(3)GC-MS分析显示,芳樟醇化合物的相对含量在茉莉花未开放18:00时最低,半开放22:00时达到最大,随后呈下降趋势。(4)qRT-PCR结果显示,JsNES/LINS的相对表达量变化与芳樟醇化合物的相对含量变化趋势一致;经IAA、GA、ABA及MeJA处理后JsNES/LINS的表达量受到不同程度的诱导表达,其中MeJA的诱导作用最为明显,诱导作用由大至小分别为:MeJA>GA>ABA>IAA。研究推测,JsNES/LINS在芳樟醇化合物的生物合成过程中具有重要调节作用,且受植物激素调控表达。

草甘膦及其代谢物氨甲基膦酸在茶树体中的分布研究

为了研究草甘膦在茶树中的转运和代谢,通过向幼龄茶树和成年茶树定量喷施不同剂量的草甘膦(幼龄:0.9 g·m^-2;成年:1.5、4.5 g·m^-2和15 g·m^-2),并在喷施后的1、4、7、15 d和40 d取样,测定茶树各部位草甘膦及其主要代谢物氨甲基膦酸的含量,以探究草甘膦及其主要代谢物在茶树中的分布规律。结果表明,茶树根部喷施草甘膦后,茶树中的草甘膦含量由高至低依次为根、叶和茎;而氨甲基膦酸主要积累于茶树根部,幼龄茶树茎和叶中也可检测到氨甲基膦酸(0~0.33 mg·kg^-1),成年茶树茎和叶未检测到氨甲基膦酸。施药40 d后,幼龄茶树在0.9 g·m^-2施药剂量下,根、茎和叶中未检测到草甘膦和氨甲基膦酸;成年茶树在1.5~15 g·m^-2施药剂量下,根中仍检测到草甘膦和氨甲基膦酸残留,分别为2.26~26.73 mg·kg^-1和0.21~2.59 mg·kg^-1,茎和叶中草甘膦残留量较低,为0~0.29 mg·kg^-1。通过田间模拟试验,初步探明了草甘膦被茶树内吸后在不同部位的转运、代谢和富集规律,可为茶园草甘膦的科学管控及风险评价提供参考。

基于WGCNA鉴定茶树响应草甘膦相关的基因共表达模块

【目的】分析茶树响应草甘膦相关的基因表达规律和调控途径,在转录水平上探究草甘膦对茶树的作用,确定茶树响应草甘膦的关键基因。【方法】以茶树品种‘金观音’为试验材料,将推荐使用浓度的草甘膦施于茶树土壤基质表面,经0、0.25、1、3和7 d后,取叶片进行转录组测序,并测定莽草酸含量。利用WGCNA方法联合分析转录组和莽草酸含量数据,鉴定与草甘膦响应相关的共表达基因模块,筛选关键调控基因。【结果】茶树叶片中的莽草酸含量在草甘膦处理后0.25、1和3 d降低,而在7 d时大量积累(为未处理的6.99倍)。从表达谱数据中筛选得到12 568个差异表达基因(DEGs),草甘膦处理不同时间点与未处理数据比对的DEGs均显著富集在苯丙烷、类黄酮生物合成及植物激素信号转导途径;此外,草甘膦处理分别诱导茶树莽草酸代谢及其下游苯丙烷、类黄酮生物合成和激素信号转导途径相关的24、52、31和69个基因差异表达。通过加权基因共表达网络(WGCNA)方法鉴定得到19个基因模块,将转录组与莽草酸含量数据相关联,筛选到两个与草甘膦响应高度相关的关键基因模块,分别包含2 024和2 305个基因。选取关键模块中连通度最高的前50个基因进行共表达分析,获得6个关键调控基因,包括2个抗性基因(SHMT和RPM)、1个耐药性基因(PDR)、1个离子转运基因(At)、1个膜转运基因(GPT)和1个转录因子(ERF)。【结论】草甘膦通过干扰茶树叶片中莽草酸代谢,影响其下游代谢途径苯丙烷、类黄酮生物合成及激素信号转导途径的基因转录。此外,研究还鉴定到2个草甘膦响应密切相关的共表达模块,发现SHMT、RPM、At、PDR、ERF和GPT等多个潜在候选基因和转录因子在茶树抵御草甘膦逆境中发挥重要作用。

茶树BES1转录因子全基因组鉴定与分析

植物特异性转录因子(BRI1-EMS-SUPPRESSOR1,BES1)家族参与调节油菜素内酯(brassinosteroids,BR)信号通路,在植物生长和应对非生物胁迫的反应中发挥重要作用。该研究利用生物信息学方法对茶树BES1转录因子家族进行鉴定,分析茶树CsBES1基因在8个茶树组织中的表达模式,并对CsBES1转录因子家族在低温、干旱及ABA激素处理下的表达进行分析,以揭示茶树CsBES1转录因子家族的功能及其对环境胁迫的响应。结果显示:(1)从茶树全基因组中鉴定获得10个茶树BES1转录因子家族成员,均具有完整的BES1_N结构域;根据系统进化关系将10个CsBES1转录因子家族分成3组,分别包含2个、3个和5个成员;该家族成员每个基因含有2~11个外显子。(2)组织表达模式分析显示,茶树BES1转录因子家族在生长活跃的茶树嫩梢和成熟叶中表达量较高,不同成员之间表达存在差异性。(3)上游启动子区域分析发现大量与植物激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。(4)荧光定量检测发现,BES1基因在茶树不同胁迫处理下的表达模式不同,在低温和脱落酸处理下,CsBES1-1、CsBES1-7、CsBES1-8和CsBES1-9基因的表达量显著提高,而在干旱处理下,CsBES1-2、CsBES1-4、CsBES1-5、CsBES1-6、CsBES1-7、CsBES1-8和CsBES1-9基因的表达量显著提高。

茶树SRO基因家族的鉴定及表达分析

SROs(Similar to rcd one)是植物特有的基因家族。本研究利用生物信息学方法从茶树基因组中鉴定获得9个茶树SRO基因家族成员,分别命名为CsRCD1-4和CsSRO1-5。9个茶树SRO基因的编码蛋白均具有特征结构域PARP和RST,具有相似的保守基序。系统进化树分析聚分为3组,Ι组包含CsRCD1-4,Ⅱ组包含CsSRO1和CsSRO2,Ⅲ组包含CsSRO3-5。基因结构分析表明每个CsSRO基因含有4至9个外显子。8个茶树组织转录组数据分析表明,CsRCD1、CsRCD3和CsRCD4可能在茶树不同发育阶段具有重要作用;大多数CsSRO基因在根和成熟叶中较高表达。上游启动子区域分析发现大量与植物发育、激素及胁迫响应密切相关的顺式作用元件,进一步对CsSRO基因在干旱和脱落酸处理下的表达模式进行分析发现,9个CsSRO基因均被诱导表达,CsSRO基因可能与茶树抗旱密切相关。

茶树LOX基因家族的鉴定及其在白茶萎凋过程的表达分析

脂肪族类化合物是植物芳香物质的重要组成部分,对白茶香气的形成具有重要作用。利用生物信息学方法,在染色体级别的茶树基因组数据库中,对LOX基因家族进行鉴定,从中获得12个茶树LOX基因家族成员,命名为CsLOX1~CsLOX12。12个茶树LOX基因序列,主要定位于细胞质或叶绿体中,其编码蛋白具有相同的特征结构域及保守基序。系统进化树分析表明LOX基因家族分为9-LOX和13-LOX两个亚家族,CsLOX2、CsLOX3、CsLOX4、CsLOX7为9-LOX亚型,其余为13-LOX亚型;基因结构分析表明CsLOX1含有8个外显子,其余均含有9个外显子;不同组织转录组数据分析结果表明,该家族在茶树嫩叶、成熟叶部位高表达;上游启动子区域分析发现大量与植物生长发育、光响应、激素及胁迫响应密切相关的顺式作用元件。荧光定量PCR检测发现,CsLOX基因家族在干旱、低温及茉莉酸甲酯处理下均有不同程度的表达,在白茶不同萎凋时间处理下,CsLOX1、CsLOX3、CsLOX5、CsLOX7、CsLOX8、CsLOX9、CsLOX11和CsLOX12的表达量被诱导上调,4 h时表达量最高(最高上调27倍)。结果表明,CsLOX基因家族成员参与白茶加工萎凋过程脂肪族香气形成的调控,为探明白茶加工过程香气形成的分子机制奠定基础。

微观组织对Al-Si活塞合金高周疲劳性能的影响

研究了微观组织对细化工艺处理后的三种不同晶粒度的Al-Si活塞合金室温高周疲劳性能的影响。对三种合金在不同应力下的疲劳寿命进行分析。结果表明：疲劳裂纹易在粗大的硅相、铁相及AlCuNi相处萌生,主要以穿晶方式扩展,部分裂纹沿晶界扩展;细化组织结构可提高Al-Si活塞合金的室温疲劳寿命;裂纹在小尺寸α-Al、Si相及金属间化合物中扩展时裂纹曲折度高;裂纹偏转所需能量高、耗时长,所以裂纹扩展较慢。

(TiB_2-TiC)/Al复合材料的蠕变行为研究

以活塞用铝硅合金为基体,采用原位生成法制备了3种铝基复合材料(0.1wt%TiB_2、0.03wt%TiC和(0.1wt%TiB_2+0.03wt%TiC)),测试了这3种材料在350℃、25～32 MPa载荷下的蠕变性能,观察了损伤部位的显微组织。结果表明,这3种复合材料的蠕变速率均随着载荷的增加而增大。其中,0.03wt%TiC/Al和0.1wt%TiB_2/Al复合材料的抗蠕变性能优于(0.1wt%TiB_2+0.03wt%TiC)/Al复合材料,且这两种材料的蠕变断裂形式均为准解理和部分韧窝的混合型断裂;在Ti B_2和Ti C共同作用时,α-Al晶粒细化明显,晶界比表面积增大,晶界滑移显著,(0.1wt%TiB_2+0.03wt%TiC)/Al复合材料的蠕变塑性和蠕变抗力均下降,蠕变断裂机理为沿晶断裂。

多弧离子镀AlSn20减摩镀层组织与摩擦性能研究

针对活塞铜套的减摩性能差问题,文中采用多弧离子镀技术在铜套材料表面制备AlSn20减摩镀层。采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)对镀层的微观组织结构及其相组成进行观察与分析。采用涂层附着力自动划痕仪、摩擦磨损实验机及白光干涉仪分别检测了镀层的膜基结合力、摩擦磨损性能和表面粗糙度Ra及三维形貌。研究结果表明:随着镀膜时间t的延长,AlSn20镀层成分依然均匀,但表面的熔滴数量增多,粗糙度增大;镀层摩擦系数先增加再减小,镀膜30 min时,摩擦系数μ有最小值0.22,当镀膜时间为50 min时,其摩擦系数为0.25;膜基结合力随镀膜时间的延长先增加再减小,镀膜50 min时,膜基结合力有最大值59 N。当镀膜时间为50 min时,AlSn20减摩镀层的综合力学性能最佳。

微量元素Sc对活塞铝合金组织和蠕变性能的影响

研究了Sc元素微合金化对Al-Si-Cu-Ni-Mg系活塞铝合金组织及高温蠕变性能的影响。结果表明:Sc元素在共晶型Al-Si合金中有两种存在形式,一种在初生硅周围形成了一种片状富Sc相,为Sc2Ni7相。另一种存在于Al3CuNi相中,形成Al3(CuNiSc)相,T6热处理后Al3(CuNiSc)相出现分解粒化的现象,其附近的基体中出现了大量的颗粒状Al2Cu相。加Sc合金铸态组织中的α-Al与初生硅尺寸都有不同程度的减小,其中二次枝晶间距相比基体合金减小了24.80%,初生硅的尺寸缩小了16.86%。添加0.2%Sc元素后,合金抗蠕变性能明显提高。