烧结温度对(Ti_(5)Si_(3)+TiC+TiB)/Ti复合材料组织和力学性能的影响

为了获得性能优异的钛基复合材料和解决单一增强相对性能提升有限等问题,以Ti粉、SiC粉、TiB_(2)粉、C粉为原料,采用粉末冶金法,在不同烧结温度下原位自生制备了(Ti_(5)Si_(3)+TiC+TiB)/Ti复合材料。通过XRD、SEM、万能试验机等设备表征了复合材料的微观组织和力学性能。结果表明:随烧结温度的升高,复合材料的致密度提高,平均晶粒尺寸逐渐增大;烧结温度的升高使增强相数量增加的同时减少了较低烧结温度下的团聚现象。复合材料的洛氏硬度、屈服强度、抗拉强度随烧结温度的升高先增大后减小,断裂应变下降不显著。在1300℃下,(Ti_(5)Si_(3)+TiC+TiB)/Ti具有最佳的综合力学性能,烧结态试样的抗压强度达到最高2435 MPa,屈服强度1649 MPa,洛氏硬度49.1HRC,断裂应变28.7%。分析可知,微米尺寸的TiC、TiB和亚微米尺寸的Ti_(5)Si_(3)增强相的协同作用在显著提高复合材料强度的同时也保持了一定的塑性。(Ti_(5)Si_(3)+TiC+TiB)/Ti复合材料的增强方式以细晶强化、弥散强化和载荷传递强化为主。

不连续增强钛基复合材料的研究进展

不连续增强相能有效改善钛基体的力学性能,提高钛基体的耐磨性、高温强度和抗氧化性,拓宽了钛合金的应用领域。陶瓷增强相具有硬度高、耐磨性好、热稳定、成本低廉等优点,成为不连续增强钛基复合材料的首选增强相,其中使用最为广泛的是TiC颗粒和TiB纤维。纳米碳材料因具有高弹性模量以及高抗拉强度等优异性能,可有效改善复合材料的强度、塑性,被用来制备高比强度的钛基复合材料,近年来成为最具潜力增强体材料。本文从增强体材料的选择出发,归纳总结了近十年不连续增强钛基复合材料的研究进展,综述了不同增强体材料对钛基体组织与力学性能的影响以及强化机理,提出进一步的研究方向,为提高钛基复合材料的整体性能和扩大其应用范围提供一定的依据。

钛合金表面阳极氧化着色及摩擦学特性研究

为了改善钛合金(TC4)的表面处理工艺,在钛合金表面获得均匀、绚丽的色光效果,提高钛合金的耐磨性,增进钛合金的功能性和色彩美。利用直流脉冲稳压电源对钛合金在0.15 mol/LH3PO4+0.1 mol/LH2O2混合溶液中进行阳极氧化着色处理,分析了电解电压及前后处理对着色氧钛薄膜颜色和性能的影响。采用光学显微镜和扫描电镜、维氏显微硬度计和球盘摩擦磨损试验机等分析了氧化膜的颜色、表面形貌、氧化膜的显微硬度和摩擦磨损性能。研究结果表明:表面预处理影响钛合金阳极氧化着色效果;封孔后处理可以有效提高氧化膜的抗污染能力。电压是决定氧化膜颜色最主要的因素,氧化膜颜色随电解电压呈规律性的变化;在电压为50 V时,钛合金阳极氧化膜具有最优异的力学性能和耐摩擦磨损性能。在钛合金表面通过阳极氧化制备一层光滑且致密的氧化钛膜,可显著提高钛合金的显微硬度和耐磨损性能,同时使之具有不同的颜色增加其装饰效果和艺术价值,不但节约着色成本,还可以扩大其应用范围,具有重要的经济意义。

基于曲面响应法的大气等离子喷涂La2Ce2O7涂层粒子特性与微观结构研究

根据Box-Behnken曲面响应法,利用Design Expert软件设计了大气等离子喷涂三个工艺参数(电流I、氩气流量、氢气流量)的三水平回归分析试验,通过SprayWatch-2i系统在线测试La2Ce2O7粒子飞行速度及表面温度,经统计分析得到粒子温度和速度的回归模型。采用扫描电镜表征涂层微观结构,并利用Image-Pro-Plus图像分析软件计算未熔颗粒面积分数和孔隙率。结果表明,La2Ce2O7粒子速度符合线性模型,电流、氩气流量是影响粒子速度的主要因素,而氢气流量对粒子速度的影响不显著。粒子速度随氩气流量和电流增大而线性增长。当氩气流量为120 L·min-1,电流为600 A,氢气流量为10 L·min-1时,粒子速度达到最大。粒子温度符合二次模型,氩气流量、电流以及两者之间的相互作用是影响粒子温度的最主要因素。当氩气流量为74.22 L·min-1,电流为543.96 A,氢气流量为10 L·min-1时,粒子温度达到最大。粒子熔化状态提高,涂层未熔颗粒下降。

超双疏涂层在静电油烟机中的研究进展

超双疏涂层在材料表面工程的研究中占据着一席之位,其对水与油表现出极大的双疏性,常用于防污、防腐蚀及自清洁等领域,在传统油烟机行业中得到广泛的应用。然而对于新型静电油烟机中的特殊部位,还少有相关的表面防护研究与综述总结。简述超双疏涂层的研究近况,对超双疏涂层的起源以及润湿理论的发展进行系统性的梳理,指出在Young’s方程的理论基础上进行延伸与修正是普遍使用的研究方法,在所得到的Cassie-Baxter理论模型基础上进行更细化的修正是目前理论研究的主流方向。介绍在不同金属基底制备超双疏涂层的方法,发现涂层材料与基底之间的相互作用机理的研究相对较少,多数研究人员停留在实用这一要求上,没有做机理性的分析与研究。概述超双疏涂层在油烟机中不同部位的应用状况,并对超双疏涂层在静电油烟机中静电模块的应用提出展望,研究其在电场的作用下是否仍可保持超双疏性,借此来探究其能否满足静电油烟机的清理要求。指出涂层与基底之间机理研究缺乏的现象,提出在静电油烟机领域中将表面防护与结构优化相结合的方案,为油烟机行业以及环境保护提供了新思路。

基于金属腐蚀与防护课程工程实用化教学改革与实践研究

为了提高学生的综合能力,则需对当代的化工与材料创新人才的应用工程能力进行系统化的培养。金属腐蚀与防护课程是一门综合性的新兴学科,更是化学与材料类专业人才必须学习的一门专业综合性的课程,基于金属腐蚀与防护课程的教学特点,从理论教学体系出发,根据理论知识体系架构的角度,通过对授课方式的改革,加强实践指导,实施课程设计和改革优化教学材料的内容等方面的建设,优化人才培养的结构,建设比较为全面的培养化工与材料创新人才体系,培养能够满足社会需要的工程实践能力的化工与材料人才。

热处理对Mg-3.4Al-2Ca合金组织与力学性能的影响

对铸态Mg-3.4Al-2Ca合金进行先固溶热处理,再进行热挤压变形处理,研究了固溶热处理对铸态和挤压态合金组织以及挤压态合金力学性能的影响。结果表明,与未固溶处理相比,高温固溶处理可使镁合金中亚稳(Mg,Al)2Ca相转变为稳定的Al_(2)Ca相。挤压后合金发生完全再结晶,晶粒细小均匀,Al_(2)Ca第二相破碎成颗粒状,且有大量亚微米级Al_(2)Ca分布于合金中。固溶处理再挤压合金比仅固溶处理合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别提高了25.0%、9.5%和15.1%。

纯电动汽车轻量化机舱支架总成优化与验证

为了满足纯电动汽车轻量化的需求,针对长安某纯电动汽车结构功能件机舱支架总成进行了复合材料轻量化开发,基于性能及成本因素选用了片状模塑料(sheet molding compound,SMC),对该SMC机舱支架总成进行了CAE分析及台架疲劳振动试验,根据试验分析结果进行了分析模型及结构优化,并对优化后的SMC机舱支架总成进行了试验验证。研究结果表明,悬挂重量对复合材料机舱支架总成的性能有较大影响,CAE建模应体现悬挂重量,分析模型及结构改进后的SMC机舱支架总成可以满足强度及疲劳耐久要求;相对于金属机舱支架总成,SMC部件可以实现2 kg,减重率为31.3%,轻量化效果明显,SMC部件成本相对于金属部件成本只增加20元,每公斤减重的成本为10元,成本增加可以接受,具有大批量应用前景;应用SMC复合材料,可以大量减少生产工序,取消焊接流程,能够明显降低能源消耗,同时降低了排放和资源消耗,符合国家节能环保政策,为纯电动车及汽车结构功能件轻量化开发提供了一个很好的方向。

Ti(C_(0.5)N_(0.5))颗粒增强钛基复合材料显微组织和力学性能的研究

以纯Ti粉、Ti(C_(0.5)N_(0.5))颗粒为原料,采用粉末冶金工艺,制备了Ti(C_(0.5)N_(0.5))颗粒增强钛基复合材料,研究了Ti(C_(0.5)N_(0.5))含量对钛基复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:Ti(C_(0.5)N_(0.5))颗粒的添加,显著细化了钛基体的晶粒,晶粒形貌由粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶;随着Ti(C_(0.5)N_(0.5))含量的增加,钛基复合材料的孔隙明显减少,致密度提高,钛基复合材料的硬度和屈服强度逐渐增加,但压缩应变逐渐减小。

稀土元素对钛合金组织与性能的影响研究进展

本文介绍了稀土元素在钛合金领域的应用研究概况。主要概述了稀土元素Nd、Y、Gd、Er、La对钛合金的微观组织、力学性能及蠕变性能、抗氧化性能和热稳定性能的影响,就稀土元素在钛合金中的存在形式、添加量、添加方式进行分析,并为实现合金性能最优化提出了改进措施。本文立足于含稀土元素钛合金的研究现状,指出其实现工业化应用的限制因素,分析其应用前景及未来发展方向,并提出相关建议以期为进一步提高钛合金性能提供参考依据。