纳米碳/铝复合材料强韧化研究现状及展望

以碳纳米管、石墨烯为代表的超高性能纳米碳,具有优越的力、热、电等综合性能,是复合材料的理想增强体,以纳米碳为强化相少量加入到铝中,有望开发出高强、高模、低热膨胀的复合材料,并使复合材料保持轻质、易加工等特性,在航空、航天、国防等领域具有重大的应用前景,因而以纳米碳/铝为代表的新一代铝基复合材料备受关注。然而,碳纳米管等纳米碳易团聚,与铝等大多数金属并不浸润,且容易分布在晶界上诱导显著的晶粒细化,使得复合材料的强韧性等关键性能指标提升困难,或者使强度提高的同时使塑韧性下降显著,限制了其工程应用潜力。综述近年来国内外研究者在纳米碳/铝复合材料强韧化方面的策略和方法,包括纳米碳分散、界面和构型调控等,以期推动新一代轻质高强纳米碳/铝复合材料的发展,支撑国家未来重大工程应用。

强韧卫生体系框架构建研究

全球健康挑战趋于复杂、突发公共卫生事件频发,现有卫生体系脆弱性凸显,难以应对不断变化的人群健康需求和公共卫生挑战,研究并构建强韧卫生体系框架成为亟需。本文在梳理现有国际卫生体系框架、辨识卫生体系发展形势的基础上,从国情实际出发,提出了以“健康大同”为核心理念的强韧卫生体系框架;阐释了强韧卫生体系的概念定义,论述了相应框架的基本构成、核心要素、建设举措。强韧卫生体系框架融合了国际通用框架的优势,强调多部门协作和健康促进,将为人群健康保障、公共卫生治理提供理论参考。框架中注重公共卫生与健康照护系统的深度整合、医防协同和外部的跨部门协作,倡导“将健康融入所有政策”的治理理念,能够提升卫生服务的整体效能,增强卫生体系应对突发公共卫生事件的能力。

钢桥焊接接头强韧匹配现状分析

综述了国内钢桥焊接接头强韧性匹配情况。钢板及焊接材料试验数据表明:原材料的强度波动范围较大,给强度匹配带来较大的难度,需要在原材料标准中对其强度范围进行限制;某些项目规定的焊缝强度限制指标缺乏理论依据,需要进行专题研究制定合理的波动范围。

异构镁制备及强韧化机理的研究现状

镁合金以及镁基复合材料强度和塑性通常存在矛盾关系,在基体中引入异质结构是解决该矛盾的新方法。近年来,异构镁合金和异构镁基复合材料的制备以及强韧化机理的研究受到广泛关注。本文从异构镁合金以及异构镁基复合材料的常见种类、制备工艺、强韧化机理分析的角度进行了综述,总结了异质结构镁的研究现状并对其进行了展望。

纳米多晶金属的晶界设计及强韧化研究进展

纳米多晶金属材料因具有高体积分数晶界而表现出许多独特的力学性能,如高强度、高硬度、良好的抗磨性和优异的抗疲劳性能等。然而,大量晶界导致的晶间软化和晶界脆性等问题,严重制约其在结构工程领域的实际应用。因此,如何对纳米多晶金属中丰富而又普遍的晶界进行精细设计,并建立相关力学性能变异的新理论和新方法,成为目前材料科学与纳米力学领域研究的热点和难点。本文主要以面心立方结构金属为例,综合阐述了近年来通过晶界工程提升纳米多晶材料力学性能的研究进展,重点介绍了目前几种主要的晶界调控方法及其对强度和塑性的影响,并对其内在强韧化机制进行对比分析,最后归纳分析了晶界设计在纳米材料力学行为研究方面仍存在的问题和挑战,展望了其今后的发展方向。

高承载曲轴用34CrNiMo6钢调质处理工艺强韧化机理研究

针对高承载曲轴需要高强塑性匹配的要求,选用34CrNiMo6钢并进行调质热处理,研究淬、回火温度对合金钢力学性能的影响规律,建立工艺-组织-性能的匹配关系,揭示合金钢调质热处理后强韧化机理。得出结论为:回火温度一定时,随着淬火温度升高,34CrNiMo6钢硬度、强度是逐渐小幅下降,伸长率先增加后减少,并在860℃时达到峰值,冲击功则逐渐增加。淬火温度一定时,随回火温度增加,硬度、抗拉强度和屈服强度呈现出先降低后增加最后又降低的趋势,伸长率和冲击功呈现出先增加后减小的抛物线形态。在580℃回火,硬度、强度达到小高峰,伸长率获得最大值,冲击功比560℃时的最大值略有下降。当回火温度超过600℃时,各项性能急剧下降。因此,34CrNiMo6钢的最佳调质工艺为:860℃淬火+580℃回火,其强韧化机理与索氏体的细化程度和残余奥氏体含量及变形过程组织中的位错密度有关。

非晶合金薄膜的复合强韧化研究进展

随着电子行业向便携化、智能化、柔性化方向不断发展,非晶合金薄膜由于强度和硬度高、耐磨损及耐腐蚀性好、表面粗糙度低等诸多性能优势,在微纳机电系统、传感器和生物医学方面显示出巨大的应用潜力,成为国内外炙手可热的高新技术材料之一。然而,剪切局域化和应变软化导致的室温脆性是非晶合金薄膜的致命问题,严重制约着其在结构工程领域中的广泛应用。因此,非晶合金薄膜的强韧化设计是目前的研究热点和前沿课题。近年来,随着生产工业和研发技术不断进步,各种新型非晶合金薄膜材料不断涌现。特别地,复合化具有高度的设计性和可控性,在非晶合金薄膜的强韧化研究方面得到广泛关注。本文回顾了非晶合金复合薄膜的几种主要结构设计策略,围绕“微观结构-力学性能-强韧化机制”的本构关系,重点阐述了不同微观结构对非晶合金薄膜力学性能和变形机理的影响,并对该课题研究进程中所面临的主要问题和挑战进行了展望。

高强韧可重构C―N键交联弹性体的制备与性能

首先以双(甲苯磺酰氧基)丙烷(BTP)为交联剂使丁苯吡橡胶(VPR)交联,生成基于对甲苯磺酸吡啶鎓盐的C―N键交联丁苯吡橡胶(VPR-BTP),然后引入铜离子(Cu2+),制得基于C―N键和Cu2+-吡啶配位键的双重动态键交联弹性体VPR-BTP-Cu。通过红外光谱、X射线光电子能谱仪、动态热机械分析仪、透射电镜等研究了Cu2+含量对VPR-BTP-Cu的结构与性能的影响。结果表明:BTP能够有效交联VPR,VPR-BTP-Cu具有良好的重构能力;同时,Cu2+的引入大幅提高了VPR-BTP的力学性能;当Cu2+的质量分数为9%时,VPR-BRP-Cu的强度和韧性分别比VPR-BTP提高了6.6和6.3倍。此外,VPR-BTP-Cu表现出可重构形状记忆功能。

高强韧透明细菌纤维素薄膜

细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)是一种可生物降解的天然生物大分子,其纳米网状结构和高结晶度使BC具有较高的机械强度,但较差的韧性和半透明性限制了其应用。通过以氯化胆碱/尿素(ChCl/urea)为增塑剂,采用简单浸渍法制备了BC/ChCl/urea复合膜。其中,ChCl/urea通过破坏纤维素分子间氢键并在增塑剂与纤维素之间形成新的氢键,有效的将BC的断裂伸长率从2.82%提高到28.85%,同时保持186 MPa的抗拉强度。断裂能也从2.68 MJ/m^(3)增加到43.52 MJ/m^(3)。BC/ChCl/urea复合膜具有良好的柔韧性和耐折叠性,透明度可达92.4%。薄膜的透明度和柔软度在30天后保持不变。用BC/ChCl/urea复合薄膜作为近场通信(NFC)的基底材料时在弯曲和拉伸下仍能有效地传输信息,预示其在可穿戴设备和电子设备基底材料具有潜在应用前景。

镁锂合金强韧化在机械设计与制造中的运用

镁锂合金强韧化在机械设计与制造中的运用是一个复杂且重要的研究领域,其涉及到材料科学、机械设计和制造工艺等多个方面.由彭翔、刘文才、吴国华编著,中南大学出版社2023年12月出版的《镁锂合金强韧化及腐蚀行为》一书,以Mg-xLi-3Al-2Zn-0.5Y系合金为研究对象,系统研究不同Li含量、热处理和挤压对该系合金微观组织、力学性能、时效行为和腐蚀行为的影响规律及机制.研究结果为热稳定耐腐蚀镁锂合金设计提供理论指导,可推动镁锂合金在航天和电子产品等领域的进一步应用.研究者们深入探讨了镁锂合金的强韧化机制以及其在不同环境下的腐蚀行为,为镁锂合金在机械设计与制造中的应用提供了理论基础和实践指导.

面心立方中熵合金强韧化及力学性能研究进展

中熵合金是由3种主要元素组成的新型金属材料,具有高强度、高硬度、良好的高温抗软化性能、较高的低温韧性和丰富的设计性等优异性能,在诸多领域均具有广泛的应用前景,受到国内外学者的高度重视。然而,为了满足高精尖领域对高性能材料日益增长的需求,面心立方中熵合金的强度仍有巨大的提升空间,需要通过合金设计和制备工艺来调控强韧化机制。中熵合金力学性能的提升已从单一的强韧化机制,转向综合运用多种强韧化机制的协同作用,中熵合金应用的温度范围也由室温拓展到高温和低温环境。为了研究设计兼具高强度与高塑韧性的中熵合金。首先归纳了面心立方中熵合金的强韧化机理(固溶强化、形变强化、细晶强化、第二相强化、异质形变诱导(HDI)强化)以及变形机制(位错、孪晶、短程有序)对力学性能的影响,同时概括了中熵合金独有的特性。其次总结了中熵合金与传统合金在极端环境(高温和低温)下的力学性能并进行对比。最后对未来面心立方中熵合金强韧化研究和发展方向进行了展望。

二硅化钼材料复合强韧化的研究进展

MoSi_2因其优异的性能而被认为是最有前途的高温结构金属间化合物,但是低的室温韧性和高温强度限制了其作为高温结构材料的应用,第二相陶瓷复合化是一种有效的低温增韧和高温补强的方法。介绍了复合强韧化 MoSi_2所取得的成果,着重对氧化物、碳化物、氮化物和硼化物增强 MoSi_2材料进行了总结和评述,最后认为多元复合化是未来研究的方向。

超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金研究进展

超高强韧镁合金的研发对推广镁合金在高技术领域的应用具有重要意义。镁与稀土均是我国的优势资源,因此在我国发展超高强韧稀土镁合金具有得天独厚的优势,其中Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金因其接近高强铝合金的超高强度和塑性,近年来受到研究者的广泛关注。综述了超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的合金成分、常规塑性变形工艺、新型剧烈塑性变形工艺和热处理工艺对该合金显微组织和力学性能的影响规律,以及该超高强韧变形镁合金的显微组织特征和强韧化机理。T5峰时效态超高强韧Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.4Zr(质量分数)挤压合金具有双峰分布的晶粒尺寸“软-硬”复合层片微结构,以及由高密度的基面γ′纳米片状析出相和棱柱面β′纳米析出相形成的近连续网状结构,该挤压合金室温拉伸屈服强度、拉伸强度和断裂延伸率分别为466 MPa、514 MPa和14.5%。介绍了哈尔滨工业大学等单位在超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的规模化制备和应用方面的研究进展,并展望了Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的发展趋势。

1000MPa级海工用钢焊接材料强韧化机理研究

本为重点研究了1000MPa级海工钢焊料强韧化机理。在分析焊接材料特性,强韧化机理重要性及其障碍的基础上,提出了调整合金元素、优化焊接工艺参数、合理选择焊接方法以及保护气体来改善性能。结果发现:调节合金元素种类及含量可明显改善焊缝区力学性能并增强焊接接头强度与韧性。采取使用先进的焊接技术,能够有效减少热阻区域,降低焊接区域变形和裂纹的风险,提高焊接接头的可靠性。另外,采用精密地热处理方法可以消除残余应力的影响,进而可以对于材料抗疲劳性能以及耐久性进行增强。希望能对船用钢焊接材料强韧化机理理论研究提供一些借鉴。

Al-Li合金强韧化机理及途径

概述了Al-Li合金强韧化的内部机理和外部机理,并在此基础上阐述了提高Al-Li合金强韧性的主要途径。

5CrMnMo钢中、小型热锻模具的强韧化热处理

5CrMnMo钢中、小型热锻模具经强韧化工艺处理后与经常规工艺热处理相比,强韧性、疲劳抗力和使用寿命显著提高,且工艺简单,操作方便,质量稳定。

高速钢刀具的强韧化处理的研究

从高速钢刀具的强韧化机理出发 ,总结了目前国内外高速钢刀具的强韧化技术的研究现状 ,指出当前用于强化高速钢刀具的主要方法有 :常规热处理技术、表面涂层技术和激光表面处理技术 ,分析比较了各种强化方法的优缺点 ,指出今后工作的重点在于优化当前技术的工艺参数 ,改进设备 ,以达到优质、高效、低成本的加工目标 ,同时提出可操作性强、性价比高的新型高速钢刀具强化技术是当今科研工作者关注的重点。将多种处理技术结合起来形成复合强化技术 ,充分利用各自的特点 ,优势互补 ,以达到最佳的处理效果 ,将是今后高速钢刀具强韧化处理研究的新思路。

超级强韧钢铸轧薄带的强韧化机理与制备技术

研究证明,采用薄带铸轧技术是生产超级强韧钢的有效途径。探索了铸带在后续热轧过程中的组织演变机理,并以此为基础,通过开发孪晶强韧化钢的薄带铸轧及后处理制备技术,确定了孪晶强韧化钢薄带生产的最优工艺。通过拉伸实验对孪晶强韧化钢的抗静延迟断裂性能进行了研究,分析了不同化学成分及晶粒尺寸对抗静延迟断裂性能的影响,认为添加V、Re元素可有效提高TWIP钢延迟断裂时间。

壳体用钢30CrMnSiNi2A的强韧化热处理研究

本文介绍的是针对壳体用低合金超高强度钢30CrMnSiNi2A的强韧性进行的一种热处理工艺研究。通过贝氏体区短时间等温淬火得到马氏体+贝氏体+少量残余奥氏体的复合组织,使得强度和韧性得到良好的配合。实验考察了等温时间的变化对钢力学性能的影响,得出较优的等温时间范围。

钛合金高温形变强韧化机理

详细研究并讨论了钛合金高温形变强韧化机理．结果表明，三态组织中少量等轴α相与基体β相没有固定的位向关系，位错容易找到可开动的滑移面，对变形起着协调作用，因而合金具有较高的塑性；大量网篮交织的条状α，不仅增加了相界面，提高了合金的强度与抗蠕变能力，而且不断改变裂纹扩展方向，导致裂纹路径曲折、分枝多，断裂韧性好．新的变形理论适用于α，近α，（α＋β）和近β型钛合金．