不同离子注入工艺对45CrMoVE结构钢性能影响研究

目的通过分析不同元素离子注入对结构钢耐腐蚀能力及力学性能的影响,筛选出最佳注入元素,以改善45CrMoVE结构钢的表面组成,提高其耐腐蚀性能。方法基于前期研究工艺,开展Mo、Co、Ta、Ti等离子注入技术研究。将注入离子后的结构钢试样放入Na Cl溶液中,分析不同元素离子注入对结构钢腐蚀电位的影响,结合盐雾腐蚀试验,研究不同离子注入对结构钢耐腐蚀性能的影响,同时结合X射线衍射技术和力学性能测试,对结构钢试样表面层的物相进行分析,研究离子注入对结构钢力学性能的影响。结果氯化钠溶液在注入Mo离子后的自然腐蚀电位最高、最正,当基体材料中注入的Mo剂量为3×10^(17)atoms/cm^(2)时,腐蚀电位接近0.5 V,腐蚀电流最小。注入Mo离子后,试片的耐盐雾腐蚀性能最好。Mo离子与结构钢中的C原子相结合,在结构钢表面层形成较多的MoC和Mo_(2)C等碳化物,提高了结构钢的耐腐蚀性能。离子注入层厚度尺寸小,注入离子后基本不改变基体材料的表面形貌和宏观力学性能。结论离子注入能够有效改善结构钢的耐腐蚀性能,对于45CrMoVE结构钢试样,当注入3×10^(17)atoms/cm^(2)剂量的Mo离子、注入能量为130 keV时,离子注入对45CrMoVE结构钢耐腐蚀能力的改善效果最佳。

冷轧及退火工艺对5083铝合金薄板组织性能的影响

利用金相显微镜、拉伸试验机、弯曲试验机对5083O铝合金板材在不同冷轧加工率(5%~40%)和不同退火温度(120~280℃)下的微观组织、拉伸力学性能、弯曲性能进行了系统研究。研究结果表明,5083O铝合金板材晶粒为细小均匀的等轴晶。随着冷轧加工率从5%增加至40%,晶粒逐渐被压扁、拉长。冷轧加工率不大于10%的板材折弯性能良好;当冷轧加工率为20%时,弯曲样品外侧出现凹凸不平的颈缩区域;当冷轧加工率增加到30%时,折弯样品出现微裂纹;当加工率增加到40%时,裂纹数量增多、尺寸增大。随着退火温度从120℃增加到280℃,不同冷轧加工率的板材屈服强度和抗拉强度呈单调下降趋势,而且屈服强度的降幅大于抗拉强度的降幅,断后伸长率呈单调增加趋势。当冷轧加工率为20%时,需对板材进行200℃以上的退火处理才能满足折弯性能要求;当冷轧加工率增加至30%和40%时,需要对板材进行240℃以上的退火处理才能满足折弯性能要求。

等通道双转角挤压工业纯钛的剧烈塑性变形行为

针对难变形材料等通道转角挤压(ECAP)变形不均匀、表面易损伤开裂和模具内角磨损严重等问题,设计了一种新型等通道双转角挤压(ECDAP)工艺。采用Deform-3D软件对工业纯钛单道次ECDAP变形行为进行了三维有限元模拟,研究了坯料内部金属流动、挤压载荷、等效应变、平均应力、变形损伤以及模具应力的分布及变化规律,并将其与传统ECAP工艺进行对比。在此基础上,开展工业纯钛ECDAP工艺实验验证,对变形试样微观组织和力学性能进行了测试分析。结果表明,与传统ECAP相比,新型单道次ECDAP工艺实现了“一次挤压,两次剪切”的连续变形目的,可在保证坯料获得良好应变累积的前提下,降低工业纯钛挤压载荷,提高材料内部静水压力和变形均匀性,减小坯料变形损伤和模具内角磨损。单道次变形后,工业纯钛内部累积等效应变约为0.879,原始粗大晶粒受剧烈剪切发生明显细化,微观组织中存在大量的细小亚晶和一定数量的形变孪晶。同时,材料得到了显著强化,工业纯钛抗拉强度和显微硬度分别提升至433.7 MPa和174.1 HV,并表现出良好的塑韧性。

有机光伏薄膜的力学性能调控与预测

有机光伏电池(OPVs)具有颜色丰富、质轻、柔性等优点,在半透明、可穿戴/可拉伸电子器件领域具有极大的应用前景.本文重点评述了高效率有机光伏活性层薄膜的力学性能调整策略,并概述了其力学性能的理论预测模型.首先,简要介绍了薄膜的力学性能参数及其测试方法;随后,结合最新实例分别阐述了聚合物∶小分子和全聚合物两类OPVs共混薄膜力学性能的调控方法和理论模型;最后,对有机光电薄膜未来的研究趋势进行了展望.

多型负泊松比材料-结构协同设计

为提高负泊松比材料的刚度性能,同时保证负泊松比材料的冲击吸能特性,提出材料-结构协同优化设计,以泊松比最小为目标,微观材料设计区域各单元的相对密度为设计变量,优化得到多种体分比下的最优微结构,同时基于刚度最大的优化目标得到宏观结构的材料分布,根据宏观最佳材料分布来指导各微结构间的排列组合,建立多型微结构负泊松比材料模型。仿真结果表明:与单一型负泊松比材料相比,多型负泊松比材料有较好的刚度增强效果和更好的能量吸收能力。

室温ECAP和冷轧复合变形工业纯钛的组织和性能

采用ECAP技术和常规冷轧复合变形工艺制备了高强度工业纯钛,研究了复合变形后试样的力学性能与显微组织的关系.结果表明,工业纯钛经室温单道次ECAP和冷轧复合变形后,晶粒被严重拉长,形成了明显的纤维状组织,试样的抗拉强度高达805 MPa;随着冷轧变形量的增大,变形组织的细化程度和均匀性提高,使试样的强度和塑性进一步提高.位错滑移和孪生是工业纯钛室温ECAP和冷轧复合变形的主要变形机制.

纳米SiO_2和CaCO_3对超高性能水泥基复合材料的影响

系统研究了双掺纳米SiO2和纳米CaCO3对超高性能水泥基复合材料力学性能的影响规律,采用水化热分析、XRD、MIP和纳米压痕等多种微观分析测试手段对其水化进程及微结构进行了研究.结果表明,双掺纳米材料可进一步提升材料的各项力学性能,纳米CaCO3的最佳掺量为3%-5%.纳米SiO2的高反应活性促进了早期水泥水化的进程,与水泥水化产物Ca（OH）2反应产生C-S-H凝胶,纳米CaCO3主要起到了填充增强和晶核的作用,二者共同作用下,使得复合材料结构更为密实,孔隙率进一步降低,孔径得到细化,超高密度C-S-H凝胶大量生成,界面区得以强化,异常均匀致密的微观结构使得复合材料在宏观上体现出优异的力学性能.

CSP工艺热轧低碳钢板的强化机制

采用金相显微镜、H—800透射电镜和正电子湮没方法分析了CSP热轧低碳钢板金相组织、析出物形貌、尺寸、分布及位错密度。结果表明:CSP工艺热轧低碳钢板的晶粒较为细小,约为5.3μm;当累积变形量较小、变形温度较高时,析出物主要在晶界上,数量少见比较粗大,其尺寸大多大于150nm;当累积变形量较大、变形温度较低时,析出物主要在晶内,细小、弥散且数量较多,其尺寸大多为20～100nm,析出物主要为Al_2O_3、MnS或Cu_7S_4;随着累积变形量的增加,位错密度明显增加,终轧后轧件的位错密度约为6.35×10^(14)m^(-2)。晶粒细化、析出物弥散分布及位错密度增加是CSP工艺热轧低碳钢板强度高的决定因素。

水杨酸和茉莉酸甲酯对丹参幼苗叶片显微结构、光合及非结构糖积累的影响

研究了水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)处理对丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)幼苗叶片显微结构、叶片光合能力及幼苗中非结构糖积累的影响。结果显示:SA处理增加了丹参幼苗叶片气孔密度;叶肉细胞排列紧密、体积减小,叶肉细胞内叶绿体数目减少,但叶绿体体积增大,叶绿体基粒片层结构的数目增加;叶片中叶绿素a、b含量、叶气孔导度、蒸腾速率以及净光合速率均增加;同时,幼苗根中和叶片中酸性转化酶活性降低,幼苗地上部分蔗糖含量及可溶性糖总量显著高于对照。MeJA处理减少了叶片气孔密度,气孔发育畸形;叶肉细胞间隙增大,栅栏细胞层数减少,叶肉细胞内叶绿体数目减少,叶绿体体积减小,叶绿体基粒片层结构被破坏;叶片中叶绿素a及类胡萝卜素含量、叶片的净光合速率低于对照,叶气孔导度、蒸腾速率增强;同时,幼苗根中及叶中酸性转化酶活性增加,幼苗根中蔗糖含量及可溶性糖总量显著低于对照。可见,SA处理能促进植物叶片显微结构发育,增强叶片光合能力,抑制蔗糖降解并促进蔗糖积累;而MeJA处理则破坏了植物叶片显微结构,降低了叶片光合能力,促进了蔗糖降解并减少蔗糖积累。

悬索桥主缆锚具选材研究

为确定某悬索桥主缆锚具用材,选取ZG310-570和ZG20Mn两种铸钢材料,采用光学显微镜观察法、拉伸试验、冲击试验及化学成份分析对2种材料的显微组织、力学性能和焊接性能进行对比分析。研究结果表明:ZG310-570正火及回火组织由铁素体+珠光体构成,ZG20Mn调质后的组织为回火索氏体组织;ZG20Mn的抗拉强度略低于ZG310-570,但屈服强度和塑性均高于ZG310-570;ZG20Mn的室温及低温冲击性能明显优于ZG310-570;ZG20Mn的焊接性能优于ZG310-570。综合比较,某悬索桥主缆锚具选ZG20Mn铸钢制作。

切削奥氏体不锈钢0Cr18Ni9加工硬化的试验研究

针对难加工材料不锈钢0Cr18Ni9的特点,设计了合理的正交切削试验方案,从显微硬度与微观结构两方面研究加工硬化现象。借助维氏硬度计测量了车削加工后硬化层的硬度沿层深的分布,同时建立了利用硬度预测屈服强度的经验公式,再利用扫描电镜观察硬化层的微观结构。结果表明,硬化层的硬化程度在150%以上,切削影响层厚度在100μm以上,加工硬化现象严重,硬化层的屈服强度沿层深分布与硬度沿层深分布的趋势相同;金相观察发现,硬化层分为热力耦合影响层、力影响层,其中热力耦合影响层存在缺陷,很容易剥落。这些结果说明,车削表面在切削高温与力的作用下发生了很大的变化,采用合理的切削参数减小切削力、降低切削温度是减轻加工硬化程度的有效途径。

退火和缓冷工艺对双相钢组织性能的影响

应用光亮连续退火模拟实验机,研究了热处理双相钢生产中退火和缓冷工艺对钢组织和性能的影响。结果表明,γ+α两相区退火温度越高,组织中第2相数量越多,强度越高;在相同退火温度下,缓冷温度越低,越有利于取向附生铁素体生成,未相变的奥氏体富碳越多,淬火后越有利于获得马氏体组织,强度越高;低温退火、低温缓冷,有利于获得多边形铁素体+岛状马氏体双相组织,综合性能更好。

魔芋胶对莲藕淀粉糊化和流变特性的影响

为考察亲水性胶体对淀粉性质的影响,以莲藕淀粉为原料,加入不同比例的魔芋胶,研究两者复配后莲藕淀粉的糊化、流变、质构特性及微观结构的变化。结果表明,魔芋胶提高了莲藕淀粉的黏度、回生值、崩解值,降低了糊化温度。莲藕淀粉/魔芋胶复配体系为假塑性流体,并且随着魔芋胶添加量的增加,稠度系数K增加,流体指数n减小,复配体系有更好的增稠性;魔芋胶的加入使体系黏性比例提高,具有优越的黏弹性;同时加速了莲藕淀粉凝胶体系的回生。淀粉复配体系的硬度、弹性、内聚性降低,黏着性升高,其中莲藕淀粉与魔芋胶质量配比为8.5∶1.5时,形成的凝胶质地最柔软。同时通过扫描电镜观察到魔芋胶的添加使淀粉内部形成更加均匀紧凑的网络结构。

我国非调质钢的发展与应用

本文综述了我国非调质钢的研究与应用情况，内容包括显微组织参数、化学成分和热加工参数等对性能的影响及非调质钢的断裂行为、疲劳性能和可切削性。文中比较了非调质钢与调质钢在上述性能方面的差异。

改性橡胶对轻骨料混凝土改性作用分析

以内蒙古地区天然浮石作为粗骨料,利用司盘40对废旧橡胶颗粒进行改性,研究改性橡胶对轻骨料混凝土力学特征的影响.采用核磁共振检测技术,从研究改性橡胶影响轻骨料混凝土宏观性能的本质出发,以改性橡胶轻骨料混凝土孔隙度、横向弛豫时间T2谱等参数为依据,同时结合力学性能测试、BT-1800动态图像颗粒试验、亲水性试验和环境扫描电镜试验等技术手段对核磁共振结果进行对比和论证.结果表明:改性橡胶轻骨料混凝土力学性能提高,改性剂改善了橡胶颗粒的亲水性和圆形度;核磁共振T2谱3个峰值向小孔隙方向移动,改性橡胶轻骨料孔隙度降低了11%.

高铬钢激光熔凝处理后的组织与耐蚀性能

快速凝固技术是改善高铬钢表面性能的有效手段,其中激光熔凝处理最为简单经济。过去,对采用激光熔凝处理来提高材料耐蚀性的报道不多,为此,采用5kW横流CO2激光器对高铬钢进行熔凝强化处理,借助电化学测试、扫描电镜等方法研究了高铬钢激光熔凝处理后的显微组织及耐蚀性能。结果表明:高铬钢的表面腐蚀始于碳化物与基体交界处,导致基体腐蚀严重,大量碳化物暴露于表面;激光熔凝处理明显改善了高铬钢的组织形态,使其晶粒细化,碳化物完全溶解,碳及合金元素固溶于奥氏体枝晶中,耐蚀性明显提高,腐蚀表面均匀平整。

单晶铝微构件拉伸过程的分子动力学仿真研究

建立了单晶铝微构件拉伸过程的分子动力学仿真模型,利用Morse势函数对微构件的拉伸过程进行了仿真计算。从能量演化的角度解释了拉伸过程仿真在平衡阶段、裂纹产生和断裂阶段的若干力学现象。计算得到单晶铝微构件的断裂强度为22.1GPa。用Griffith断裂理论解释了微构件的断裂机理以及高强度产生的原因。

非调质塑料模具钢的组织与性能

研究了非调质塑料模具钢的组织与性能，此钢种无需经过任何热处理，只经锻、轧后空冷就能达到较好的强韧性，利用光学显微镜、电子显微镜以及电子探针等观察与分析了显微组织特征、微合金析出相以及易切削相，研究了它们对性能的影响。并得出最佳的成分与性能。

等通道转角挤压ZAM63-1Si镁合金的组织和性能

试验研究了Mg-6Zn-3Al-1Si镁合金通过等通道转角挤压(ECAP)后的微观组织和力学性能。结果表明:ZAM63-1Si镁合金ECAP后,α-Mg基体、汉字状的Mg_2Si相及层片状MgZn相得到有效细化,随着道次的增加,汉字状Mg_2Si逐渐破碎成颗粒状,并逐步相对均匀地分布在细化后的α-Mg基体中。等通道转角挤压后,该合金的力学性能显著提高。铸态合金屈服强度为41 N/mm^2,抗拉强度为62 N/mm^2,伸长率为1.35%。1道次挤压后合金的屈服强度提高到152 N/mm^2,抗拉强度提高到173 N/mm^2,伸长率提高到2%;4道次后屈服强度和抗拉强度分别提高到210 N/mm^2和240 N/mm^2,伸长率提高到6.5%。

电磁离心铸造NiAl共晶合金的显微组织和力学性能

利用电磁离心铸造(EMCC)工艺制备NiAl/Cr(Mo)共晶合金,研究了合金的显微组织和压缩性能.结果表明, 合金显微组织细小,由激冷区、共晶区和亚共晶区组成.激冷区以初生β-NiAl相为主,共晶区由β-NiAl和α-Cr(Mo)相构成,亚共晶区由初生β-NiAl和β-NiAl/α-Cr(Mo)共晶组成. EMCC NiAl共晶合金1000℃压缩行为遵从幂指数规律: ε=Aσn.合金的室温断裂方式以基体NiAl的解理断裂和NiAl/Cr(Mo)的相界面剥离为主.