新型大学校园用水系统的优化分析——以东北大学为例

用SFA法分析了东北大学的用水结构和用水现状.结果显示,当前东北大学人均用水量为106.7 t/a,循环用水量少,水质污染主要是悬浮物和氮磷污染物,经简单处理后可直接回用.基于校园内各部门水量水质监测,提出一种可行的优化方案,实现人均用水量减低到92.1 t/a,可节约总用水量的13.7%,人均排水量减至86.7 t/a;若推广至全国所有高校,总节水量约78.4×M t/a,节水效果显著,减少了环境污染和水处理成本.

Mg-Zn基合金中非周期性析出相的原子尺度

时效析出相的结构是主导合金强度提升的关键,因此从原子尺度认识析出相的结构出发,有助于更好地设计新合金.使用球差校正的高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)结合选区电子衍射(SAED)技术系统表征了峰时效Mg-Zn(-Al)系合金中的非周期性析出相结构.研究结果表明,Mg-8Zn二元合金等温时效析出的棒状相是由72°菱形和72°等边六边形结构单元在(0001)α面上沿5个方向拼砌形成的,具有带Laves晶体特征的纳米畴结构.Al的添加可以显著改变Mg-Zn合金的时效析出行为,Mg-8Zn-4Al合金中析出了两种非周期性结构:一种是由36°菱形、72°菱形和72°等边六边形等结构单元自适应组装形成的块状析出相,其伪10次轴完全平行于[0001]α方向;还有一种是菱形的三维二十面体准晶相,其5次轴完全平行于[0001]α方向.这些原子尺度的相结构信息不仅可以增进人们对凝聚态物质结构的认识,还可为设计高强度的ZK,AZ系列镁合金提供理论依据.

低温挤压Mg-Sm-Ce系合金的微观组织与力学性能研究

大幅提升低成本变形镁合金的绝对强度是轻合金研究领域的关键瓶颈问题之一。本研究基于相图计算设计了一种包含低含量轻稀土元素的新型Mg-Sm-Ce-Mn系合金,通过低温挤压实现了近400 MPa的超高强度。Mg-0.8Sm-0.4Ce-0.4Mn(EM10,质量分数,%)合金经低温挤压后形成了双组态晶粒组织,并表现为典型的丝织构,动态析出了Mg41(Ce,Sm)5和Mg12Ce微米第二相;低的挤压温度及高密度纳米第二相的析出,促进EM10合金的再结晶晶粒尺寸细化至约0.93μm,同时在未再结晶区域内残留有高密度的残余位错;细晶强化、第二相强化、织构强化及位错强化的综合作用,使EM10合金的屈服强度可高达约379 MPa,同时保持约4.7%的延伸率。继续提升Ce和Sm元素的含量,会引入更多的脆性微米级第二相,将损伤合金的塑性。因此,通过低温挤压工艺和成分优化,设计制备出了一种高强度Mg-0.8Sm-0.4Ce-0.4Mn合金,相关结果可为低合金化、超高强度变形镁合金的制备提供理论指导。

预变形Mg-Nd合金时效析出行为的原子尺度

使用球差校正的高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)系统研究了预变形Mg-20%Nd(质量分数)合金250℃等温时效2 h后的时效析出行为结果表明,预变形产生的位错促进了第二相的形核,导致高密度且有别于传统沿{101-0}α惯习面均匀分布的亚稳析出相的形成原子尺度的表征结果表明,合金内部形成的析出链主要由βS′相和β1相组成此外,析出链中还含有少量的β″和βH′相,以及βL′相这些片状或透镜状的βS′和β1相与α-Mg基体完全共格,且均具有一个{101-0}α的惯习面,但沿[112-0]α,[12-10]α和[2-110]α3个方向非均匀分布这些结果有望为形变调控合金的析出行为,提升合金力学性能提供理论指导.

交通运输用导电铝合金的应用现状及研究进展

随着经济社会的不断发展,城市轨道交通建设以及电动汽车、新能源交通工具的逐渐普及,铝合金导线在交通运输网络的电力传输和交通装备运行等方面的用量日益增多,但铝合金导线因其本征的电阻在电力传输过程中仍存在着很大程度的能源损耗,如何提升导电率的同时保证铝合金导体材料的强度是研究的长期难点。本文结合导电铝合金的发展现状及主要合金体系,探讨了铝合金导体材料的强度-电导率制约关系,总结了当前协同改善强度和导电率、制备高强高导铝合金的研究进展,归纳了几类主流的改善方法,即微合金化、热处理工艺优化、大塑性变形制备超细晶、制备铝基复合材料、熔体净化和提纯、沿平行电流方向引入细长晶等,最终展望了高强高导铝合金的未来发展。

Co含量对Co_(x)Cr_(25)(AlFeNi)_(75-x)高熵合金组织和力学性能的影响

针对FCC基TRIP高熵合金屈服强度较低的问题,设计并制备了Co_(x)Cr_(25)(AlFeNi)75-x合金体系,实现了B2相的沉淀强化与FCC-HCP形变诱导相变的协同.利用热力学模拟与实验相结合的方法,探究了Co含量对于合金体系组织和力学性能的影响.结果表明:随着Co含量(原子数分数,下同)的增加,合金中析出的B2相逐渐减少,从而导致其屈服强度下降;Co_(45)Cr_(25)Al_(10)Fe_(10)Ni_(10)合金的屈服强度约为850 MPa,而Co_(57)Cr_(25)Al_(6)Fe_(6)Ni_(6)合金的屈服强度下降到不足500 MPa.此外,随着Co含量的增加,Co_(51)Cr_(25)Al_(8)Fe_(8)Ni_(8)和Co_(57)Cr_(25)Al_(6)Fe_(6)Ni_(6)合金在拉伸过程中均发生了形变诱导的FCC-HCP型马氏体相变,这使得它们拥有接近50%的良好塑性.

铝合金板材阳极氧化材料线缺陷的形成原因及改进措施研究

通过对铝合金板材典型的材料线缺陷进行分析,明确了材料线主要是由含Mg、Ti或Si的夹渣物造成的。材料线缺陷会严重影响最终产品的外观质量。通过分析含Mg、Ti或Si的夹渣物来源,明确了抑制措施。结果发现,通过采用合适的熔铸工艺、把控熔体清洁度、及时清理维护设备、选用合适的耐火材料,以及严格控制热轧、冷轧机列及乳化液、油品清洁度等措施可有效减少材料线缺陷。

层状金属复合材料生产工艺及其新进展

综述了金属层状复合技术的发展,介绍了国内外生产层状金属复合材料的工艺方法及其优缺点,在此基础上介绍了几种高效、低耗、短流程的制备层状金属复合材料的新技术。阐述了自蔓延高温合成(SHS)焊接技术的原理、工艺,并对其研究和应用的前景进行了分析。

三维网络SiC陶瓷/金属复合材料摩擦性能的研究

以三维网络SiC陶瓷／Fe—Cu合金复合材料作为静片、三维网络SiC陶瓷／40Cr复合材料作为动片，研究了法向载荷、摩擦时间和pv值对该材料体系摩擦因数的影响以及摩擦次数对静片磨损量的影响，并采用金相显微镜观察了复合材料的显微结构和磨损表面形貌，分析了材料的摩擦磨损性能和磨损机理．结果表明：该摩擦副的稳定摩擦因数在0．33～0．35之间，摩擦过程中材料的磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主，材料表面摩擦形成的氧化层硬度较高，是该材料耐磨性能优良的主要原因．

结晶器材料对低频电磁铸造超高强铝合金铸态组织的影响

数值模拟了结晶器材料对低频电磁铸造超高强铝合金过程中铸锭内磁场的影响,空载测定了不同材料结晶器内部的磁场,采用实验进行验证,结果表明,选用高电阻率钛合金材料制作低频电磁铸造结晶器,能够大幅度地减小电磁场在结晶器中的涡流损耗,提高有效功率。在相同条件下,高电阻率钛合金结晶器的铸锭组织细小、均匀,铸锭边部和中部平均晶粒直径分别为24和27μm;而低电阻率铝合金结晶器的铸锭中间和边部的微观组织均为粗大的蔷薇型枝晶,晶粒平均直径分别为38和45μm材料电阻率高的结晶器有利于溶质元素溶入晶内。

液态金属铸造法制备金属基复合材料的研究现状

在金属基复合材料的制备方法中,液态铸造法具有广泛的应用和发展前景。较系统地论述了颗粒、晶须和短纤维增强的金属基复合材料的液态铸造制备方法及其对材料性能的影响,探讨了液态铸造法制备金属基复合材料过程中仍然存在的问题和研究进展,展望了制备金属基复合材料的发展方向。

4045/3004/4045层状铝合金复合材料连铸制备方法

本文旨在开发出制备复合锭坯的新技术,在新型热顶石墨环结晶器中安装冷却板,采用直接水冷半连续铸造法实现了4045/3004/4045铝合金三层复合锭的实验室制备,研究了复合锭坯的宏观形貌、微观组织,并考察了界面两侧元素分布以及铸造过程中界面附近3004合金熔体的温度分布.结果表明:在冷却板的作用下界面附近形成了一层温度分布较为均匀的固态支撑层,从而保证复合铸造过程的顺利实现,复合界面结合较好,且为一种冶金结合;由界面抗拉强度测试结果可知界面的结合强度均高于96 MPa,进一步证明了两种合金的结合是一种冶金结合.

氮化铁材料的金刚石可切削性实验研究

为解决单晶金刚石切削黑色金属时产生严重磨损这一制造领域难题,对工件表面改性方法进行了深入研究,并探索了新的金刚石可切削材料.对有限厚度的纯铁进行了气体渗氮,并用X射线衍射分析法对渗层进行了物相表征.渗氮纯铁的金刚石可切削性实验结果表明,以氮化铁为主要成分的化合物是一种适于镜面加工的潜在材料(Ra<10,nm);在此研究基础之上,提出了整体单相可控氮化铁粉末冶金钢这一新型模具材料,初步切削实验证明其具有较好的金刚石可切削性,后刀面磨损VB值仅为1.16,μm.

Al-Mg_2Si原位复合材料的变质及添加合金元素

Al-Mg_2Si原位复合材料由于其优良的性能已经广泛应用在航空和汽车工业中。介绍了磷、稀土、锶等变质元素对初晶和共晶Mg2Si相良好的变质效果,以及不同变质元素的变质机理;并讨论了不同合金元素的添加对Al-Mg_2Si原位复合材料的组织以及力学性能的影响。通过总结国内外关于Al-Mg_2Si原位复合材料的研究成果,指出未来的研究应向多元复合变质以及合金元素对材料组织性能影响的机理研究方向发展,从而找到更好的手段来进一步改善Al-Mg_2Si原位复合材料的组织与性能。

多孔TiNi合金牙种植材料的制备及性能检测

目的制备多孔TiNi合金牙种植材料,为该合金进一步进行动物实验及临床应用提供实验依据。方法采用添加氢化钛和碳酸氢铵做为造孔剂,模压成型(200 MPa),真空烧结。对烧结后的试样进行XRD物相分析、显微观测以及能谱分析。结果XRD物相分析表明,Ti-Ni合金试样中主要有TiNi、Ti2Ni、TiNi3三相。在烧结工艺相同的情况下,钛含量不同的试样孔隙的数量、大小、均匀程度都相差不多。结论TiNi合金种植体制备成三维多孔结构是可行的。

灌注羟基磷灰石的多孔NiTi合金牙种植材料的研究

目的检验灌注羟基磷灰石多孔NiTi合金牙种植材料的生物相容性。方法分别通过溶血试验、细胞毒性试验(MTT法),评价灌注羟基磷灰石多孔NiTi合金材料的生物安全性。结果灌注羟基磷灰石多孔NiTi合金材料无溶血现象,不影响凝血功能;MTT试验显示L929细胞在灌注羟基磷灰石多孔NiTi合金牙种植材料浸提液中生长良好,细胞毒性为0级。结论灌注羟基磷灰石多孔NiTi合金材料具有良好的生物安全性。

多孔NiTi合金种植材料的细胞毒性实验研究

目的:检验多孔NiTi合金与灌注羟基磷灰石多孔NiTi合金牙种植材料的生物相容性,为进一步进行动物实验及临床应用提供实验依据。方法:通过细胞毒性实验(MTT法),评价多孔NiTi合金牙种植材料的生物安全性。结果:MTT实验显示L929细胞在多孔NiTi合金牙种植材料浸提液中生长良好,细胞毒性为0级。结论:多孔NiTi合金与灌注羟基磷灰石多孔NiTi合金牙种植材料具有良好的生物安全性。

多孔镍钛合金牙种植材料的体外生物安全性检测

目的检验多孔NiTi合金牙种植材料的生物相容性。方法分别通过溶血试验、细胞毒性试验(MTT法)评价多孔NiTi合金材料的生物安全性。结果多孔NiTi合金材料无溶血现象,不影响凝血功能;MTT试验显示L929细胞在多孔NiTi合金牙种植材料浸提液中生长良好,细胞毒性为1级。结论多孔NiTi合金材料具有较好的生物安全性。

低频电磁铸造铝合金结晶器材料优化设计

低频电磁场作用下铸造铝合金过程中结晶器设计的好坏对保证铸坯质量起到很重要的作用。

我国先进镁合金材料产业2035发展战略研究

本文在梳理我国镁合金材料产业发展现状的基础上,分析了其发展面临的国内外主要问题,展望了我国镁合金材料产业在高性能稀土镁轻质结构合金材料、高强高导热镁合金材料、高强高导电镁合金材料、超高强镁合金材料等11个方面的未来市场需求前景。面向2030年和2035年的阶段性发展规划,本文从提高自主创新能力、优化资源配置、加强企业合作力度、构建完善的镁合金材料整体研究体系、完善平台建设等方面提出了促进我国先进镁合金材料产业可持续发展的相关战略。最后,从注重研究体系的构建、优化产业发展格局、构建高质高效产业、完善配套政策体系、构建精尖人才体系等方面提出了对策建议,以期满足国民经济、国家重大工程和社会可持续发展对先进镁合金材料的需求。