Cu对Mg-Zn-Ca合金非晶形成能力与力学性能的影响

采用铜模铸造制备直径为3mm的Mg70-xZn25Ca5Cux(x=1,2,3.5,5)系列合金。分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、力学性能试验装置研究合金的显微组织、相组成和铸态样品的压缩性能,并对断口形貌进行分析。结果表明:Mg69Zn25Ca5Cu1可以形成直径为3mm的非晶合金,其强度和塑性应变分别为690MPa和1.7%。与Mg-Zn-Ca合金相比,其非晶形成能力和塑性应变均有提高。同时这也是目前在直径大于2mm的Mg基非晶合金中所发现的最大塑性应变量。

铁基非晶合金的形成能力与力学性能

采用工业用原材料在铜模铸造条件下研究Fe48-xCr15Mo14C15B6Y2Mx(M为Ni和Nb;x=0,1,2,3)合金的非晶形成能力与力学性能。TEM和XRD分析表明:当M为Nb和x=2时,可获得直径为7 mm的块体非晶合金,而x=0合金形成非晶的直径小于5 mm。DSC分析表明:Fe48-xCr15Mo14C15B6Y2Nix(x=0,1,2,3)非晶合金过冷液相区的温度分别为38.1、43.7、46.0和35.8℃;而Fe48-xCr15Mo14C15B6Y2Nbx(x=1,2,3)非晶合金过冷液相区的温度分别为44.4、47.1和34.4℃,过冷液相区的大小与合金非晶形成能力具有良好的对应关系。压缩实验表明:Fe48-xCr15Mo14C15B6Y2Nix(x=1,2,3)和Fe48-xCr15Mo14C15B6Y2Nbx(x=1,2)合金的压缩断裂强度分别为2 997.9、2 881.9、2 850.7、3 645.7和3 018.9 MPa。而x=0合金的压缩断裂强度为2 518.5 MPa。

磁控共溅射制备氮化钛铝薄膜及其机械性能的研究

使用磁控共聚焦溅射技术并改变溅射过程中Al的功率来制备了一系列Al含量不同的氮化钛铝(TiAlN)薄膜。在溅射过程,薄膜沉积速率和Al含量随Al的溅射功率增加而增大,而薄膜的粗糙度减小。Al含量较低时(约21%),TiAlN薄膜的硬度和弹性模量都高于TiN薄膜。而Al含量较高时(>26%),薄膜的硬度和弹性模量也随含量增加减小。

低纯度材料制备块体铁基非晶合金

采用工业用原材料在铜模铸造条件下制备了Fe48Cr15MO14C15B6Y2和Fe46-xNi2Cr15Mo14C15B6Y2Nbx（x=1，2，3）块体非晶合金，研究了y（Ni）=2％和y（Nb）=1％～3％元素对合金非晶形成能力与力学性能等方面的作用．采用X射线（XRD）仪、差分扫描量热计（DSC）、万能材料力学实验机和扫描电镜（SEM）对铸态样品的相组成、非晶合金的热稳定性、合金的断裂强度及其断口形貌进行了研究．实验结果表明：Fe45Ni2Cr15Mo14C15B6Y2Nb1可以形成直径超过5mm的大块非晶合金，与Fe48Cr15Mo14C15B6Y2相比，非晶形成能力获得了较大的提高．并且Fe48Cr15Mo14C15B6Y2和Fe46-xNi2Cr15Mo14C15B6Y2Nbx（x=1，2）非晶合金的约化玻璃转化温度和过冷液相区的大小与合金的非晶形成能力有良好的对应关系，但合金的力学性能有所降低．合金断口均表现为典型的脆性断裂特征．

非晶合金与羟基磷灰石复合材料的研究

利用渗流铸造法制备了直径为6mm的Vit106非晶合金与羟基磷灰石(HA)的复合材料,分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析了铸态合金的组织形貌和相组成。实验结果表明,铸态合金由非晶组织和HA组成,二者均匀分布,界面结合良好。力学性能实验表明,复合材料的压缩断裂强度为250MPa,最大塑性变形量达到了65%。与目前钛合金/20%(体积分数)HA复合材料相比,强度得到了提高;与块体非晶合金多孔材料相比,在相近的强度指标下,具有更高的塑性。由于HA与非晶合金都具有良好的生物相容性,因此这种复合材料在生物移植材料上具有一定应用前景。

边值传热反问题误差评估的正则化仿真模型

传热反问题数值解误差的准确评估一直是制约它应用于工业测量的一个难点。以淬火测试探头冷却过程的非稳态一维线性传热反问题为例,以位于探头中心热电偶所测的温度数据为基础,通过引入正则化参数,抑制了反问题对测量误差的放大作用,根据特殊情况下的非级数形式的解析解,建立了数值解计算误差评估的正则化仿真模型。仿真实验获得了模型的最优正则参数,提高了反问题数值解误差评估的准确性,验证了该模型的有效性。

FeCoBSiNb(Y)合金的玻璃形成能力及磁性能研究

采用铜模真空吸铸法、X射线衍射仪(XRD)、示差扫描量热分析仪(DSC)及振动样品磁强计(VSM),研究稀土元素Y及Fe/Co比例变化对Fe-CoBSiNb(Y)系合金的玻璃形成能力、热稳定性及磁性能影响。实验结果表明,添加4%(原子分数)的Y有利于(Fe0.5Co0.5)72B19.2Si4.8Nb4合金玻璃形成能力的提高;随着Fe/Co比例的增加,(FexCo1-x)72B19.2Si4.8Nb4和[(Fe1-xCox)0.72B0.192Si0.048Nb0.04]96Y4合金系的过冷液相区(ΔTx)减小,玻璃形成能力下降,但饱和磁化强度均逐渐增大;添加稀土元素Y后,[(Fe1-xCox)0.72B0.192Si0.048Nb0.04]96Y4非晶合金的饱和磁化强度均有一定程度的下降。

应变速率对(Zr_(72)Cu_(16.5)Ni_(11.5))_(90)Al_(10)大块非晶合金超塑性变形行为的影响

通过合理配置成分及优化工艺参数,用铜模吸铸法成功制备出具有室温超塑性变形能力的(Zr72Cu16.5Ni11.5)90Al10大块非晶合金,并对其塑变效应进行研究,结果表明,在4.2×10-4～6.0×10-5s-1应变速率范围内合金试样均呈现出室温超塑性,即经历85.5%工程应变或193.1%真应变仍无脆断迹象;抗压强度、弹性模量、塑性应变、应力峰间隔、剪切带滑移间隔等随应变速率减小而增大,而弹性应变则下降;应变速率越小,应力-应变曲线上锯齿状特性越明显,合金侧面剪切带密集度越高;屈服后,工程应力-应变曲线上的表象加工硬化越来越明显,真应力-应变曲线上则表现为明显的加工软化特征;超塑性变形后合金各微观区域剪切带传递呈现不同的形貌特征,绝大部分偏离了理想位置。

TiNi记忆合金的马氏体相变与形状记忆效应

对近些年来有关ＴｉＮｉ记忆合金中马氏体相变和形状记忆效应的最新研究成果进行综合评述。主要内容包括马氏体的形成、相变晶体学和变体自协作以及变形行为和形状记忆效应。

氢化镁放氢动力学的研究

无烟煤经碱熔-酸洗-碳化处理后制得了微晶碳,以微晶碳及肥煤作助磨剂,在氢气气氛下机械球磨金属镁3h,制得储氢材料氢化镁。在等温条件下用体积法进行放氢测试,根据放氢数据用Arrhenius方程计算出的放氢活化能为104.85kJ/mol。在变温条件下用程序升温脱附法测得材料的TPD曲线,用Kissinger方程和Sharp方程分别对材料的活化能进行计算。Kissinger方程求得的活化能为105.87kJ/mol;当升温速率为5,10和15℃/min时,Sharp方程求得的活化能分别为108.33,98.70和113.19kJ/mol。等温法和非等温法均可用于放氢活化能的计算,由于公式、原理、采用数据等方面的不同,求得的活化能有差异。

热挤压法Zr基多孔块体非晶合金的制备及血液相容性研究

利用非晶合金粉末在过冷液相区的超塑性和预制体盐的混合物在热挤压下制备了Zr55Cu30Al10Ni5多孔非晶合金。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)分析了合金的组织、相结构以及热稳定性。利用动态凝血时间以及溶血率分析了多孔非晶合金的血液相容性。结果表明,热压过程未出现晶化现象,多孔块体合金完全由非晶相组成,只有少于3.5%的残留盐密封在非晶合金中。动态凝血时间长达40min,溶血率为1.85%,这表明Zr55Cu30Al10Ni5多孔块体非晶合金具有良好的生物相容性。

FeCrMoCBM(M=Gd,Tb)大块非晶合金的制备及热稳定性、力学性能研究

采用铜模真空吸铸法制备出系列不同直径的Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=Gd,Tb)非晶合金棒,借助X射线衍射仪、示差扫描量热仪、显微硬度仪及万能试验机,对其玻璃形成能力、热稳定性、显微硬度和室温单轴压缩性能进行研究。结果表明,Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=Gd,Tb)合金具有较大的玻璃形成能力,非晶合金的最大尺寸达10 mm及以上;非晶合金的晶化过程为多级晶化行为,M=Tb时,其具有更好的热稳定性;非晶合金的显微硬度随直径增大而减小,相同尺寸含Tb非晶合金的显微硬度高于含Gd非晶合金;压缩断裂前应力-应变曲线具有较好的线性关系,M=Tb时非晶合金的应变量比M=Gd时的大,断裂方式为典型的脆性断裂。

Fe_(80-x)Co_xZr_8Ge_2B_(10)(x=0,8,16)合金的热性能、结构和磁性能

用单辊快淬法制备Fe_(80-x)Co_xZr_8Ge_2B_(10)(x=0,8,16)非晶合金,再对3种合金进行不同温度下退火处理。利用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等测试手段对样品的热性能、微观结构及磁性能进行研究。结果表明,Fe_(80-x)Co_xZr_8Ge_2B_(10)(x=0,8,16)合金在快淬态时均形成非晶。Fe_(80)Zr_8Ge_2B_(10)和Fe_(72)Co_8Zr_8Ge_2B_(10)的晶化过程类似,比较复杂;Fe_(64)Co_(16)Zr_8Ge_2B_(10)合金的晶化过程不同于其他两种合金,相对简单。3种合金的比饱和磁化强度整体上随着Co含量的增加而增大。

稀土Gd对FeCrMoCB合金非晶形成能力及力学性能的影响

通过添加不同含量的稀土Gd,采用铜模真空吸铸法制备出一系列直径不同的FeCrMoCBGd合金样品,借助X射线衍射仪(XRD)、示差扫描量热仪(DSC)、显微硬度仪及万能试验机,研究了添加稀土元素Gd对FeCrMoCB合金非晶形成能力及力学性能的影响。结果表明,当Gd添加量为2%(原子分数)时,FeCrMoCBGd系合金的非晶形成能力最好,非晶合金的最大直径可超过12mm;非晶合金系的晶化过程为二级晶化行为,其显微硬度随直径的增加呈下降趋势,随Gd含量的增加而增加;非晶合金系均表现为脆性,断裂方式为典型的脆性断裂。

稀土元素对FeCrMoCB系合金玻璃形成能力的影响

近年来,随着铁基大块非晶合金尺度不断取得新的突破,无磁非晶钢的开发和研究受到日益广泛的关注。然而,FeCrMoCB系非晶钢的玻璃形成能力很弱,仅能形成直径为1.5mm的大块非晶合金。采用铜模真空吸铸法,探讨Y、Pr、Gd、Tb等稀土元素对Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=RE)系合金玻璃形成能力的影响,实验结果表明,用2%(原子分数)的稀土元素Y、Pr、Gd、Tb分别替换Fe50Cr15Mo14C15B6中的Fe,能制备出一系列Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=RE)系非晶棒。Fe48Cr15Mo14C15B6M2(M=Pr,Y,Gd,Tb)非晶棒的最大直径依次可达3、8、12和12mm。

球磨时间对MA-SPS法制备FeCoCrAlNiB高熵合金微观结构、硬度和断裂韧性的影响

采用机械合金化(MA)和放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备FeCoCrAlNiB高熵合金。研究球磨时间(1、5、10、20、30和40 h)对合金相成分、微观结构、硬度和断裂韧性的影响。结果表明:高能球磨过程中各金属元素的合金化顺序为Al→Co→Ni→Fe→Cr;混合粉末球磨20 h后基本形成了单一的BCC固溶体相,其颗粒尺寸约为20μm。对不同球磨时间的混合粉末进行SPS烧结,获得的FeCoCrAlNiB高熵合金主要由无序BCC+B2(Al-Ni)固溶体相和硼化物相(Fe_(2)B等)组成。随着球磨时间的延长,合金中硼化物相含量先减少后增加并主要以网状形式分布,BCC相含量则与之相反;合金硬度随球磨时间的延长逐渐提高,主要是因为合金元素间固溶程度越来越高,硼化物相逐渐增多;但硼化物形成的网状结构会破坏基体的连续性,导致合金断裂韧性逐渐降低。当球磨时间为20 h时,获得的FeCoCrAlNiB高熵合金的维氏硬度(HV)为(10.9±0.2)GPa,断裂韧性(K_(IC))为(4.4±0.2)MPa·m^(1/2),表现出最优的综合性能。

柔性衬底上三氧化钼正方形纳米片的低温制备及生长机制

采用热蒸发方法,以红外烧结炉为制备仪器,在聚酰亚胺柔性衬底上制备正方形纳米片.通过扫描电子显微镜、X-射线衍射谱表征产物的形貌、尺寸、成分及物相,并对纳米片的形成机理进行了探讨分析.研究表明,此纳米片为三氧化钼(MoO3)的正交结构.生长时间、衬底和蒸发源的间距对纳米片的尺寸有显著的影响.生长时间越长,衬底和蒸发源间距越小,纳米片的尺寸越大.

压电材料的相场模拟

压电材料是一种能够在机械能和电能之间互相转换的材料,在制动器、传感器等器件上应用广泛。高性能压电材料通常出现在铁电固溶体相图的准同型相界附近,因此研究准同型相界附近出现高压电性能的机理对于开发新的压电材料至关重要。主要综述了利用相场模拟的手段,研究准同型相界附近压电材料的微观结构以及高压电性能机理的进展。在微观结构方面,通过相场模拟得到了准同型相界附近与实验类似的阶梯式纳米畴结构,并且发现这些纳米畴是最近实验发现的单斜相,该单斜相可以由长程静电能和弹性能所稳定。在压电性能方面,通过相场模拟发现,准同型相界附近的高压电性能主要来自于极化旋转而非畴壁移动的贡献。

块体非晶合金超塑性微成形

非晶合金超塑性微成形技术随着微细产品的兴起而诞生,由于非晶合金在常温下微尺度时具有极高的力学性能且在过冷液态区具有显著的超塑成形能力,在制备高性能微型零件方面具有广泛的应用前景。本文论述了几种典型非晶合金的玻璃转变温度和过冷液态区宽度及其在过冷液态区的力学行为,并在此基础上,分析了不同温度和应变速率对块体非晶合金成形结果的影响;同时,概述了块体非晶合金成形工艺,指出了存在的问题并进行了发展展望。

运用精益工具优化圆钢材料定额

运用精益理念,借助精益工具,采用数学下料法优化圆钢的材料定额,通过对零件组合下料,减少了余料,提高了材料利用率。