Al-Mg铝合金电子束焊接头组织及性能研究

采用电子束焊对3 mm厚的5A06铝合金进行了焊接,对焊接接头的焊缝形貌、显微组织和力学性能进行了测试分析。结果表明,电子束焊能量密度和焊接热输入对焊缝形貌、组织和性能产生重要影响;随着聚焦电流和焊接热输入增加,焊缝熔宽逐渐变大,热影响区逐渐变宽;电子束焊缝中心组织为均匀的细小等轴晶,没有明显的方向性,沿熔合线附近生成细等轴晶带;随着焊接热输入增加,焊缝中Mg元素含量减小,焊缝晶粒尺寸变大,导致焊接接头力学性能下降。

水热法合成纳米MoS_(2)研究与应用进展

MoS_(2)是一种典型的二维过渡金属硫化物,广泛应用于润滑和催化领域。作为一种功能材料,纳米MoS_(2)的性能依赖于其表面的活性位点。因此,比表面积对其性能有很大影响。相比于其他合成方法,水热法合成的MoS_(2)纳米材料形貌规则,比表面积大,拥有丰富的活性位点。纳米MoS_(2)在储能、光催化、电催化析氢领域展现出良好的性能和应用前景。主要总结了近年来水热合成纳米MoS_(2)的研究进展,列举了纳米MoS_(2)在储能、光催化以及电催化析氢领域的一些案例,总结了纳米MoS_(2)的发展现状并对水热法合成纳米MoS_(2)的研究和前景进行了展望。

喷射沉积超高强铝基复合材料的组织及性能研究

采用喷射沉积技术研制铝基SiC复合材料,通过调整喷射沉积参数(雾化压力、扫描频率)和同轴送粉设备参数,研制出SiC均匀分布的直径为φ255 mm、高度为500 mm的喷射沉积铝基复合材料坯锭。微观组织结果表明,沉积坯锭晶粒均匀细小,无宏观偏析现象,晶粒平均尺寸为(17.3±4.7)μm,但部分晶粒之间存在微孔缺陷。SiC颗粒在基体中没有明显的富集,呈弥散分布,尺寸约5~20μm,且在SiC颗粒附近有微孔缺陷。经挤压处理、双极固溶处理、峰时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、弹性模量分别为650 MPa、600 MPa、6%、85 GPa,并且组织致密无微孔。

粉末冶金(SiCp+B_(4)C)/6061Al复合材料组织与性能研究

采用热等静压工艺制备了体积分数为40%的(SiCp+B4C)/6061Al复合材料,研究固溶时效处理对40%(SiCp+B_(4)C)/6061Al复合材料显微组织、热导率、线膨胀系数、力学性能和微屈服强度的影响。结果表明:热等静压法制备的铝基复合材料组织致密;热等静压态复合材料的平均线膨胀系数为13.1×10^(-6) K^(-1),热导率为165.3 W/(m·K);固溶时效态复合材料的平均线膨胀系数为13×10^(-6) K^(-1),热导率为146.4 W/(m·K);与热等静压态相比,固溶时效态复合材料的抗拉强度提高了88%,为477 MPa,抗弯强度为644 MPa,微屈服强度为236 MPa,具有较高的力学性能和尺寸稳定性。本文采用的材料设计方法与热等静压成形技术,为高品质高体积分数颗粒增强铝基复合材料低成本制造提供基础。

离子束抛光对单晶硅表面质量影响的分子动力学模拟研究

离子束抛光作为一种超精密加工技术,被应用于材料表面抛光的精抛阶段,而其原子量级的去除效果使得它的加工过程与加工效果难以直接观察,因此为了能够从微观尺度研究离子束抛光的加工效果以及加工参数对材料表面粗糙度与表面损伤的影响,提出使用分子动力学模拟的方法研究离子束抛光过程,通过对氩离子轰击单晶硅的仿真模拟,分析加工参数对单晶硅表面粗糙度与晶格损伤的影响规律,指导实际的加工工艺设计.研究发现,在不同加工角度下,离子剂量对于表面粗糙度的影响规律不同,低角度(0°~40°)低剂量以及高角度(>50°)高剂量的加工有助于达到较低的表面粗糙度;随着加工角度的增加,离子束对晶体表面造成的损伤逐渐减少,当加工角度大于40°时能够大幅度减少晶格损伤.模拟结果显示在实际的离子束抛光过程中,为了得到高质量的表面,应该采取高角度高剂量的加工方式以达到既降低材料表面粗糙度又减小对材料表面晶格产生损伤的目的.

基于硬质WC涂层的不同摩擦副间的摩擦磨损特性及损伤机制研究

目的探究硬质WC-12Co涂层与摩擦副间的力学性能、摩擦磨损特性的对应关系。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备WC-12Co硬质涂层,利用SEM、XRD、EDS等分析涂层的微观形貌、物相组成和元素分布规律等,研究该涂层与不同对偶配副的摩擦学性能及摩擦磨损机理等。结果采用HVOF技术制备的WC-12Co涂层中各元素及物相分布均匀,涂层的显微硬度约为1103.8HV0.3,纳米硬度约为20.47GPa。涂层和不同对偶配副的干摩擦因数均在0.80以上,磨损率在10^(-6)mm^(3/)(N·m)量级,其中与Al_(2)O_(3)对偶球配副时摩擦因数(约0.81)最低,与WC-6Co对偶球配副时摩擦因数(约0.85)最大,在与Al_(2)O_(3)配副时磨损率最大,约为11.09×10^(-6)mm^(3)/(N·m),与GCr15配副时磨损率最小,约为1.60×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。结论硬质WC-12Co涂层致密均匀,其力学性能优异,与不同材质对偶球配副时其磨损机制有所不同,导致摩擦副间的摩擦因数和磨损率略有差异,但其耐磨性均良好,可以根据实际应用工况特点选择不同的摩擦副,以保证硬质碳化钨涂层的安全稳定长效服役。

结构复合含能破片对柴油油箱的引燃试验研究

围绕Al/PTFE含能材料及其结构复合含能破片对柴油目标的引燃性问题,分别用动态冲击试验和枪发射试验研究了Al/PTFE、铝热剂及其混合配比材料的冲击反应特性及结构复合含能破片对柴油油箱的引燃性能。结果表明:Al/CuO比Al/PT-FE具有更低的反应激发速率,通过在Al/PTFE中添加Al/CuO能显著降低含能材料的冲击反应阈值。枪发射引燃柴油试验显示,分别以Al/PTFE、Al/PTFE-Al/CuO和Al/PTFE-2Al/CuO作为内部装料时,复合破片对柴油油箱持续引燃的速度阈值分别为1246、1171、1098 m/s。混合配比含能破片具有更高引燃能力的原因在于Al/CuO的加入降低了含能材料的整体发火阈值,同时提升了Al/PTFE的释能效率。

TiB_(2)相含量对SiC-B_(4)C-TiB_(2)三相复合陶瓷微观结构演变和力学性能影响研究

以SiC、B_(4)C、TiO_(2)和C为原料,通过无压固相烧结原位制备SiC-B_(4)C-TiB_(2)三相复合陶瓷,并系统研究了不同TiB_(2)相含量对复合陶瓷微观结构演变和力学性能的影响。结果表明,TiO_(2)可在烧结过程中完全转化为TiB_(2)相,TiB_(2)含量的增加会促进SiC-B_(4)C复合陶瓷的烧结致密化,当TiB_(2)含量为12 vol.%时,复合陶瓷的最大相对密度达到97.82%,体积密度和表观孔隙率分别为3.12 g·cm^(-3)和2.6%。复合陶瓷的力学性能随着密度的增加而提高,抗弯强度、维氏硬度和断裂韧性最高分别达到(491±24)MPa、(30.1±0.8)GPa和(5.17±0.23)MPa·m^(1/2)。SiC-B_(4)C-TiB_(2)三相复合陶瓷增韧机制以残余热应力增韧为主,裂纹偏转和弥散颗粒相的钉扎等机制协同增韧。

旋转锻造加工高比重W-Ni-Fe合金的退火工艺研究

使用粉末冶金工艺制备Ni/Fe为7∶3的W-Ni-Fe高比重钨合金,在使用旋转锻造方法进行形变强化后进行热处理。结果表明,锻造态W-Ni-Fe合金经过一定温度的锻后退火,强度有所提高,而塑性下降。样品的强度在一定的退火温度和保温时间范围内能得到提升,更高温度和更高时间的保温会使样品强度下降。不同钨含量的W-Ni-Fe合金,强度提升最大的退火温度和时间条件不同。SEM图像显示,退火前样品钨颗粒因旋转锻造变形呈现长条状织构,退火后钨颗粒的形状无明显变化。这些现象说明,锻造变形的合金样品经过锻后退火发生应变时效现象,使强度得到提升。研究明确了不同钨含量的W-Ni-Fe合金最佳的锻后退火工艺参数。

铜及黄铜与模具钢界面稳态接触换热行为的研究

接触换热系数直接决定金属热加工过程的温度分布,进而影响零件的微观组织及使役性能。本文采用自主开发的稳态接触换热设备和测量系统,系统研究了纯铜及H62黄铜与H13模具钢在接触面温度为200~600℃、压力为1.56~12.56 MPa下的接触换热行为。结果表明,载荷加载的历程对接触换热系数有较大影响,相比于从低载荷加载到目标压力时,从高载荷卸载到同一目标压力测得的接触换热系数更高;在相同加载历程下,接触换热系数随着界面温差的升高而增加,且界面温度高于400℃时接触换热系数增速变快;接触换热系数与压力呈幂指数关系增长,随着压力的增大,接触换热系数增长逐渐变得缓慢;在相同条件下,黄铜/H13传热时的温度梯度更大,导致黄铜/H13的接触换热系数更大。

SiC复合陶瓷增韧研究现状

SiC陶瓷具有优良的性能,被广泛应用于各领域,但因韧性不足而制约其作为结构材料的应用,故提升其韧性已成为研究热点和焦点。因此,综述了颗粒、晶须、纤维和低维纳米材料(碳纳米管和石墨烯)等不同增强相增韧SiC复合陶瓷的研究现状,期望为今后SiC陶瓷的增韧研究提供参考。

碳化硅陶瓷磨削过程裂纹扩展行为研究

为研究碳化硅材料的磨削机理,进行单磨粒磨削加工实验。结果表明:碳化硅的主要去除方式为脆性去除,同时表面产生横向裂纹。为研究不同尺寸裂纹在加载磨削过程中的损伤行为,采用预置裂纹法进行仿真,结果显示,裂纹的扩展在其尖端应力达到临界值后首先沿裂纹尖端进行扩展,随着应力的进一步增大,裂纹扩展方向发生偏转;在相同情况下大尺寸裂纹的临界扩展应力较低,表面平行裂纹的临界扩展应力小于垂直裂纹。

高熵形状记忆合金的研究进展

TiNi形状记忆合金具有优异的形状记忆效应和超弹性,使其广泛应用于航空航天、生物医疗等领域。然而,面对日益增长的在更苛刻环境下服役的需求,传统二元TiNi合金存在着相变温度低、高温环境下功能特性丧失和强度不足等问题,还需要不断优化合金成分和热处理工艺以提升其性能,从而发展出高性能形状记忆合金。TiNi合金的力学性能和功能特性受多种因素的影响,本文主要从合金成分的角度重点概述了各合金化元素对合金微观组织、马氏体相变行为、形状记忆效应和超弹性的影响,并结合高熵合金化思想,综述了近年来在TiNi基高熵形状记忆合金领域取得的进展。最后展望了TiNi基形状记忆合金未来的发展方向及应用前景。

钨丝增强非晶复合材料弹芯高速侵彻熔化快凝层研究

对钨丝增强非晶复合材料弹芯高速侵彻靶板时产生的熔化快凝层进行了扫描电镜观察、能谱分析和X衍射分析,研究了弹靶作用下界面温升机理。结果表明,与传统钨合金相比,钨丝增强非晶复合材料具有更好的“自锐”效应,侵彻能力得到了有效提升;熔化快凝层生成温度应高于1670℃,高温效应有助于提升其侵彻能力;熔化快凝层成分包含靶板材料(Fe、Cr、Mn)和弹芯材料(Zr、Ti、Cu、Ni、W)。其中W的原子分数仅有3.15%,且W元素主要以熔化或熔解方式存在于熔化快凝层中;非晶复合材料弹芯侵彻靶板时反喷物中存在TiW相。弹靶作用界面巨大的冲击导致弹靶材料受到冲击压缩并发生塑性变形、断裂等,引起弹靶作用界面温度急剧升高。

水下EGaIn对7075铝合金的脆化机理研究

用EGaIn涂覆7075铝合金表面,并进行液态金属脆化研究,探究在大气与水两种环境下腐蚀脆化对铝合金微观结构、力学性能的影响规律。结果表明:与大气相比,在水下样品的腐蚀速率和力学性能弱化程度更高,其抗拉强度、伸长率和弹性模量分别降低了37.5%、57.7%和44.2%。对断口形貌和腐蚀产物表征发现,EGaIn在7075铝合金内部沿晶界扩散,促进了铝和水反应。铝水反应与液态金属扩散脆化协同作用,使水下EGaIn对7075铝合金的拉伸性能削弱程度更高,证明水是液态金属脆化的重要影响因素。

铜基非晶合金成分设计及强韧化工艺研究

在Cu_(47)Zr_(45)A_(l8)基础上添加稀土M(M为Y、Er、Lu、Dy),用等效原子差异δ、等效电负性差异Δx、混合焓ΔHmix参数对非晶形成能力进行评价,优选出高非晶形成能力和热稳定性的稀土微合金化非晶合金。通过负压吸铸制备ϕ3 mm×45 mm的(Cu_(47)Zr_(45)A_(l8))_(98)M_(2)非晶合金试样,研究不同退火工艺时显微组织与热稳定性、力学性能之间的关系。结果表明:添加微量稀土元素后,(Cu_(47)Zr_(45)A_(l8))_(98)Er_(2)具有较高的过冷液相区间(ΔTx)和γ参数。在720 K退火1 h后,基体内析出Cu_(10)Zr_(7)相,(022)晶面间距为0.242 nm。其压缩强度由铸态的1854 MPa升至2170 MPa,且塑性应变为2.4%。

TiZrHfNiNb高熵形状记忆合金成分设计及组织性能研究

为解决传统Ti_(35.5)Hf_(15)Ni_(49.5)高温形状记忆合金脆性大的问题,基于“团簇+连接原子”模型,设计了3种TiZrHfNiNb高熵形状记忆合金的化学成分,对其相组成、显微组织、相变温度和力学性能进行了分析,并与Ti_(35.5)Hf_(15)Ni_(49.5)合金进行了对比。结果表明:3种合金的室温物相均为B19'马氏体和少量残余的B2奥氏体与β-Nb析出相,显微组织均为等轴晶组织,并存在沿晶界弥散析出的β-Nb相,其中,Ti_(25)Hf_(15.625)Zr_(6.25)Nb_(3.125)Ni_(50)合金具有最细小的晶粒尺寸;3种合金马氏体相变起初温度分别为409、396、286℃,均显著高于Ti_(35.5)Hf_(15)Ni_(49.5)合金(196℃);3种合金的抗拉强度分别为722、585、919 MPa,伸长率分别为0.94%、0.71%、2.22%,均高于Ti_(35.5)Hf_(15)Ni_(49.5)合金(152 MPa,0.34%),具有较好的力学性能。

医用钛合金表面喷丸后微米压痕研究

采用高能喷丸强化(HESP)对医用钛合金进行了表面处理,并采用SEM、AFM、TEM和微米压痕对处理过程的微观组织演变及其微观力学性能进行了研究。结果表明,经过HESP处理,在材料表面形成了梯度组织,并且材料表面粗糙度随着冲击时间的增加而先增加后降低,逐渐趋于稳定;TEM分析显示材料表面经过处理形成了纳米晶。通过微米压痕分析发现,强化后的样品弹性模量随加工时间的增加而减小,最小值出现在处理60 min的表面位置,约为59.026 GPa,相对于未处理样品下降了15.78%,且随着喷丸时间的增加,屈服强度和应变硬化指数逐渐增加。

长寿命张紧器系统材料研究现状及发展

本文从构成发动机前端附件张紧器系统的主要材料——压铸类材料、注塑类材料和弹簧类材料现状出发,分析了影响张紧器系统寿命的关键因素,提出了张紧器长寿命关键技术——整体结构设计、阻尼机构设计、防尘和防水设计,并对国内外张紧器系统磨损研究现状进行了总结,以及对未来研究方向做了展望。

高性能锂金属负极研究进展

锂金属负极凭借高理论容量和低电化学电位,一直被誉为最具潜力的负极材料。然而,锂金属目前仍面临着锂枝晶不可控生长的风险,这严重影响了锂金属电池的循环寿命和安全性能,阻碍了其在实际生产中的应用。目前,改善锂金属负极性能的研究主要集中在SEI膜的调控、构建锂复合结构和引入固态电解质等3个方面。本文综述了多种策略在锂金属负极性能优化中的研究现状,展望了锂金属负极在未来储能领域的发展趋势。