Al⁃W合金燃料的氧化过程及性能提升机理

为阐明Al‐W合金燃料氧化性能的提升机理,结合铝热还原与超高温气雾化法制备Al‐20W与Al‐30W合金燃料,并通过热重/差热热分析、X射线衍射仪、扫描电子显微镜/能量色散谱仪对其氧化过程进行研究。结果表明,Al‐20W与Al‐30W合金燃料均含有亚稳态Al/W合金相,随温度升高Al/W合金相的种类与形态发生转变。2种合金燃料具有优于单质Al燃料的氧化性能,分别在1300℃与1500℃完全氧化,氧化产物WO_(3)全部挥发。W的存在提升了Al‐W合金燃料的氧化性能,机理为WO_(3)的挥发提供O_(2)扩散进入颗粒内部的通道;WO_(3)作为“氧运输船”向单质Al传输O,促进单质Al的氧化;WO_(3)发生进一步的化学反应,最终以气态形式挥发,促进含W相的氧化。

W增强Al/Gd_(2)O_(3)双屏蔽复合材料的制备与性能研究

为了屏蔽中子与γ射线的危害,在Al/Gd_(2)O_(3)材料中加入W并采用放电等离子体烧结(SPS)制成Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料。利用扫描电镜和XRD分析了复合材料的形貌和物相结构;利用蒙特卡罗统计试验方法和粒子传输软件MCNP5对Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料屏蔽中子和γ射线的性能进行模拟计算。结果表明,与原铝基复合材料相比,Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料的力学性能优异、抗拉强度提高;拉伸断口形貌表明,复合材料断裂模式为穿晶断裂。

球形Al-25W合金燃料粉末的氧化行为与能量性能

为了获得热氧化与能量释放性能优异的新型合金燃料,采用铝热还原与超高温气雾化结合的方法,制备了球形铝钨合金燃料粉末(Al-25W),对其物相结构、氧化行为及能量性能进行了研究。结果表明,球形Al-25W合金粉末颗粒内部的亚稳态Al/W合金相均匀分布在单质Al基体中,且通过稳定化处理后亚稳态Al/W合金相转变为Al12W相,并对外释放能量。球形Al-25W合金粉末具有比单质Al粉更高的氧化放热量与氧化增重,能在1400℃空气中完全氧化,且W原子全部氧化为WO3并以气态形式挥发,残留氧化产物仅为Al2O3。球形Al-25W合金粉末的实测体积燃烧焓超过单质Al粉的理论体积燃烧焓(83000 J·cm^(-3)),可达(83132.1±608.5)J·cm^(-3),且剧烈燃烧时生成气态燃烧产物WO3。

w(Zn)/w(Mg)对Al-Zn-Mg合金组织和力学性能的影响

借助金相显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、维氏硬度计和电子万能试验机研究了w(Zn)/w(Mg)对新型Al-Zn-Mg合金组织和力学性能的影响。研究结果表明:当Zn、Mg总含量相近时,w(Zn)/w(Mg)降低,则Al-Zn-Mg合金的硬度提高,峰值时效时间缩短。当Zn、Mg总量减少,且w(Zn)/w(Mg)减小时,意味着合金中Mg含量相对较高,这同样提高了合金的峰值硬度,缩短了峰值时效时间。随着w(Zn)/w(Mg)从11.4降至6.1,合金晶内η′相数量密度增大,平均直径减小,η′相数量密度从66521μm^(-3)增加至118142μm^(-3),平均直径从4.3 nm降低至3.7 nm,合金的拉伸强度随之提高。当w(Zn)/w(Mg)为6.1时,合金T6态的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为447 MPa、397 MPa和18.9%。

电沉积Ni-W-Al_2O_3复合镀层工艺与性能研究

研究了电沉积Ni W Al2 O3工艺 ,并探讨了Al2 O3粒子对镀层硬度和耐磨性的影响。结果表明 ,加入Al2 O3粒子使Ni W合金镀层硬度明显提高 ,而耐磨性则大幅度提高 ;经 40 0℃、1h热处理后 ,在本实验条件下镀层耐磨性提高 5倍以上。

退火处理对SiC_w/Al复合材料应力腐蚀开裂行为的影响

采用双悬臂梁试验方法， 研究了不同温度的退火处理对纯铝基复合材料及ＬＹ１２ 铝基复合材料应力腐蚀开裂行为的影响。应力测试及透射电镜观察结果表明， 不同温度的退火处理通过松弛复合材料的残余应力及改变基体的位错组态改善了复合材料的应力腐蚀性能。随退火温度的升高， 两种复合材料的应力腐蚀裂纹稳态扩展速率降低； 临界应力场强度因子ＫＩＳＣＣ增高；

SiC_(p(w))/Al 复合材料的研究现状

概述了增强相 SiC 颗粒的尺寸、体积分数、以及热处理工艺等参数对 SiC_p/Al 复合材料力学性能的影响,并系统阐述了SiC_(p(w)))/Al 复合材料的界面、腐蚀行为以及强化和断裂机理。

一种W-Ni-Al-Fe系易碎钨合金材料的研究

研究了一种W-Ni-Fe-Al系易碎穿甲弹芯材料,该材料采用冷等静压成型和液相烧结工艺制备。经金相检验和拉伸断口扫描电镜分析,该材料在烧结过程中可形成Al2O3脆性壳体分布于黏结相中,起到降低抗拉强度、提高弹芯破碎性的作用。性能测试表明,该材料与相同钨含量的93W-Ni-Fe合金相比,动态压缩强度相当,而静拉伸强度下降了约200MPa,延伸率下降了约20%。

SiC_w/Al复合材料热挤压模具设计及其对挤压棒材组织和性能的影响

用具有宏观夹铝带的ＳｉＣｗ／Ａｌ复合材料的热挤压压余，对热挤压压余中的金属流线进行了观察并建立了金属流线方程，为挤压模具的设计提供了指导原则。本文用曲线形状较金属流线形状陡的流线凹模进行挤压，结果表明，使用该种凹模能够有效地消除金属“死区”并在一定程度上减少了晶须折断，从而提高了挤压棒的强度。

SiC_w/Al复合材料切屑的热模压成形回收方法

用热模压成形方法回收 18 %、SiCw/ 60 61Al复合材料切屑 ,直接制造出杯状复合材料零件。结果表明 :复合材料切屑加热到 70 0℃时具有良好的可成形回收性 ,回收复合材料零件中显微组织及硬度分布均匀 。

加载情况下SiC_W/Al复合材料中基体的实际承载系数

根据剪滞后模型及复合材料中晶须的实际分布状况 ,分析了基体的承载系数。结合 X射线应力测量原理 ,建立出基体承载系数的 X射线应力测量方法。计算表明 ,压铸态及挤压态 Si CW体积分数为 2 0 %的 60 61 Al复合材料中基体的承载系数分别为 0 .783及 0 .569。试验证实 ,两种复合材料基体承载系数分别为 0 .742及 0 .557。试验结果与理论计算基本吻合。

热挤压对SiC_W/Al复合材料塑性的影响

对 Si CW/Al复合材料进行了热挤压 ,并用 SEM对拉伸断口进行了观察和分析。研究结果表明 ,热挤压能够明显地提高 Si CW/Al复合材料的塑性。热挤压导致复合材料塑性提高的原因是由于热挤压变形造成基体塑性的提高 ,以及晶须的折断和沿挤压方向定向排列的结果。

(AlBO_)w/Al复合材料制备工艺研究

为减少传统挤压铸造工艺制备金属基复合材料步骤,降低成本,用湿法制备了硼酸铝晶须预制件,并用液-固挤压法制备晶须含量为20%(体积分数)的硼酸铝晶须增强铝基复合材料((AlBO)w/Al).通过正交实验法对预制件及复合材料的制备工艺参数进行设计及筛选,并采用光学显微镜、扫描电镜等对制备的(AlBO)w/Al微观组织进行观察分析.得到预制件及复合材料制备的最佳工艺参数,发现硼酸铝晶须在基体铝合金中的分布较为均匀,与挤压铸造法相比,该方法可减少工序,降低成本.

Al-Ni-W活性材料动态力学行为及其释能特性

用Hopkinson杆对Al-Ni-W活性材料的动态力学行为进行研究,通过测量Al-Ni-W活性材料在不同速度下撞击反应所产生的准静态压力对材料的释能特性进行分析。结果表明:Al-Ni-W材料在动态压缩条件下,没有发生应变硬化和应变率硬化效应,材料断裂裂纹主要在Al/W和Al/Ni的两相界面处萌生;活性破片撞击钢板时引发反应的速度阈值不大于713 m/s,且活性材料反应释放的化学能和产生的准静态压力与速度呈线性关系;当活性破片在1 176 m/s的速度下撞击目标时,能量释放量达到2.23 k J/g,高于发生金属间化合反应释放的能量,表明有部分金属与氧气发生氧化反应。

振动时效对SiC_W/Al复合材料热残余应力及拉伸强度的影响

通过施加循环载荷 ,研究振动时效对 2 0 % (体积分数 )SiCW/ 6 0 6 1Al复合材料热残余应力及拉伸强度的影响。结果表明 ,随着循环上限应力增大热残余应力单调下降 ,但复合材料拉伸强度与循环上限应力之间并非是单调关系 ,选择适当循环上限应力可以获得最高拉伸强度。当循环上限应力超过一定程度后 ,振动处理会对复合材料界面造成一定损伤。

SiC_w6061Al复合材料切屑热压回收工艺研究

利用简便的热压技术,对18vol%SiCw6061Al复合材料切屑进行了可回收性研究。结果表明,选择适当的热压参数(750℃200MPa),回收复合材料拉伸强度达到原始复合材料的85%,弹性模量与原始复合材料接近,切屑之间结合良好,已具备再利用的价值。

变形温度对SiC_W/6061Al复合材料压缩变形期间基体金属流动和晶须重新取向的影响

借助观察和分析变形前后晶须取向和试样形状的变化 ,研究了晶须呈定向排列的 Si CW/ 6 0 6 1Al复合材料压缩变形期间金属流动和晶须重新取向的现象。研究结果表明 ,由于晶须的定向排列 ,Si CW/ 6 0 6 1Al复合材料压缩变形期间基体金属的流动和晶须的重新取向强烈地依赖于变形温度。在较高温度压缩变形时 ,基体金属可以更均匀地流动 ,此时晶须是否发生重新取向与变形时环状和柱状试样的应变场有关 ;

元素W,Co对Ni-Al合金层错能的影响

运用置换原子计算层错能的热力学模型,计算了Ni-Al-W,Ni-Al-Co合金的层错能。分析了W,Co元素对Ni-6Al合金,Al元素对Ni-5W,Ni-5Co合金层错能的影响。结果表明:随温度升高,合金的层错能提高。随着W,Co质量分数提高,Ni-6Al-xW,Ni-6Al-xCo合金的层错能均提高;随元素Al质量分数的增加,Ni-5Co,Ni-5W合金层错能降低。

合金元素对Co-Al-W合金高温氧化行为的影响

研究新型Co-Al-W合金在800和900℃空气中氧化动力学及元素Mo、Nb、Ta和Ti对合金高温氧化行为的影响。结果表明:在800℃氧化100 h后,Co-8.8Al-9.8W(摩尔分数,%)和Co-8.8Al-9.8W-2Ta合金的质量增加较小,表明其抗高温氧化能力较强;在900℃氧化时,Co-8.8Al-9.8W-2Mo、Co-8.8Al-9.8W-2Nb、Co-8.8Al-9.8W-2Ta和Co-8.8Al-9.8W-2Ti合金的质量增加小于Co-8.8Al-9.8W合金的,表明加入合金元素可以提高合金的抗高温氧化能力;在不同温度下,Co-Al-W合金氧化膜表面出现团聚、开裂和脱落现象;氧化膜分为3层,外层为Co3O4氧化物,中间层为W、Al和合金元素的复杂氧化物,内层为Co和Al的氧化物。从合金氧化动力学曲线来看,在800℃时合金元素增强Co-Al-W合金抗高温氧化能力由强至弱依次为Ta、Ti、Mo、Nb;在900℃时按Ti、Ta、Mo、Nb顺序依次减弱。

合金元素钨对新型Co-Al-W合金热腐蚀行为的影响

研究Co-Al-W和商用MAN900合金在800℃75%Na2SO4+25%NaCl混合熔盐中的腐蚀动力学及热腐蚀行为。结果表明:7.5 W、9.8 W和10.7 W合金经热腐蚀后质量增加量比MAN900合金的质量增加量少,Co-Al-W合金的耐热腐蚀能力比MAN900合金的耐热腐蚀能力强。Co-Al-W合金在熔盐中腐蚀膜结构分成3层,即呈蓬松状由富钴氧化物Co3O4组成的腐蚀膜最外层,由Co、Al、W复杂氧化物组成的中间过渡层和主要由Al及Co氧化物组成较致密的腐蚀膜内层。随着腐蚀时间的增加,合金腐蚀膜最外层由于脱落逐渐变薄;中间过渡层厚度逐渐增加,该层中各元素分布趋于均匀、稳定;腐蚀膜内层致密性增加使该层增厚不明显。