汽车散热器用新型铝合金的铸造工艺及组织性能研究

采用不同的浇注温度和浇注时间进行了汽车散热器用A356-CeMn新型铝合金试样的铸造,并进行了显微组织、散热性能和力学性能的测试与分析。结果表明:随浇注温度的升高和浇注时间的延长,试样的显微组织逐渐改善,晶粒细化、均匀,热导率和抗拉强度先增大后减小,散热性能和力学性能先提升后略有下降。和690℃浇注温度的性能相比,720℃铸造时的热导率增大12 W/(m·K),抗拉强度增大22 MPa;和6 s浇注时间的性能相比,浇注时间10 s时的热导率增大11 W/(m·K),抗拉强度增大17 MPa。     

冶金硅渣烧结多孔微晶玻璃的结构及性能

以冶金硅渣为主要原料,采用水淬粉体直接烧结工艺,制备多孔微晶玻璃。利用XRD、DTA/TG、SEM以及图像分析等技术,研究烧结工艺对多孔微晶玻璃气孔孔径、表观密度、晶相组成以及抗压强度的影响。结果表明:多孔微晶玻璃的气孔孔径随烧结温度升高以及烧结时间延长而增大,随升温速率的增大先增大后减小;表观密度随烧结时间延长逐渐增大,随烧结温度升高和升温速率增大呈现出先减小后增大的趋势;抗压强度随烧结温度升高先缓慢增大后急剧降低。多孔微晶玻璃最佳烧结工艺是以30℃/min的升温速率加热到800℃烧结30 min,此时多孔微晶玻璃的平均孔径为1.2 mm,表观密度为0.81 g/cm~3,抗压强度为4.6 MPa。     

Pt纳米粒子结构特性和相变规律的分子动力学研究

铂（Pt）具有优良的催化活性,在能源和储能等领域都有广泛应用。研究表明,Pt的催化能力取决于表面活性位点的数量和种类,但其表面活性的调控机制尚不完全清楚。本研究利用分子动力学方法,基于LAMMPS软件,研究了Pt纳米粒子的结构特性和相变规律。结果表明,Pt纳米粒子无序原子占比随粒子半径的增大而减小,Pt纳米粒子的整体熔化温度随着粒子半径的减小而减小。此外,Pt纳米粒子根据配位数可以更深入地划分为核心和壳体2个部分,核心的配位数与块体材料相同为12,壳体的厚度为0.27nm(约为2层原子的厚度),且其配位数随核心距离的增大而减小。这一独特的核壳结构中壳体原子的势能比核心原子低。研究发现,当温度为1300 K时,粒子半径为3 nm Pt壳层原子熔化,而核内原子未熔化。因此,通过相变规律可以调控Pt催化剂的结构特性,为表面活性的调控提供理论依据。     

计时电流法研究Pt/YSZ电极烧结条件对其性能的影响

借助计时电流法和扫描电镜,研究Pt/YSZ电极烧结条件对其性能的影响。结果表明,随着电极在850 ℃烧结时间的增加,电极孔隙减少,孔径增大,阳极电势阶跃极化后的稳定电流密度值先增大后减小,烧结时间为10 h时所制电极稳定电流密度值最大,活性最强;与烧结时间对电极性能的影响相似,当电极烧结时间为1 h时,烧结温度升高也会使得电极孔隙减少,孔径增大,阳极电势阶跃极化后的稳定电流密度值亦先增大后减小,烧结温度为1100 ℃时所制电极稳定电流密度值最大,性能最好。     

核电SA508-3钢奥氏体晶粒长大规律的研究

利用箱式电阻炉对SA508-3钢进行了不同条件下的加热保温实验,分别讨论了加热温度及保温时间对奥氏体晶粒长大的影响。实验结果表明:MC型化合物的溶解温度大约处于1050~1100℃之间。当保温时间恒定,温度低于1050℃时,晶粒生长缓慢,随温度的升高,生长速率增大。保温温度恒定时,在保温初期晶粒急剧长大,随保温时间的延长,晶粒长大趋势趋于平缓。在此基础上,建立了SA508-3钢奥氏体晶粒长大数学模型。     

汽车用铝合金/高强钢异种材料电阻点焊过程数值模拟

基于ANSYS有限元软件,对H220YD钢板/6008-T66铝合金异种材料电阻点焊过程进行模拟,研究预压和焊接阶段的压力和温度分布。结果表明,在预压阶段,随着到对称中心距离的增加,铝合金/电极接触界面压力先逐渐减小,在接触边缘附近迅速增大,达最大值后又迅速减小,铝合金/电极界面和铝合金/高强钢界面压力则是先略微升高后逐渐下降;随着电极压力的增加,接触半径逐渐增大,当电极压力大于3.5 k N时,接触半径和界面压力趋于稳定;在焊接阶段,界面温度随通电时间增加逐渐升高,熔核尺寸逐渐增加,峰值温度随着焊接电流的增加而升高。     

电器散热片用新型镁合金的挤压温度优化

采用不同的温度进行了电器散热片用Mg-Al-Zn-Cu-In镁合金的挤压,并进行了显微组织、散热性能和力学性能的测试与分析。结果表明:随挤压温度从300℃提高至420℃,电器散热片用Mg-Al-Zn-Cu-In镁合金的平均晶粒尺寸和断后伸长率先减小后增大,热导率(散热性能)和抗拉强度则先增大后减小。当挤压温度为380℃时,Mg-Al-Zn-Cu-In镁合金的平均晶粒尺寸为8.2μm,断后伸长率为8.1%,分别较300℃挤压时减小了27%和14%;热导率为151 W/(m·K),抗拉强度为282 MPa,分别较300℃挤压时增大了44%和25 MPa,此时散热性能和强度最好。电器散热片用Mg-Al-Zn-Cu-In镁合金的挤压温度优选为380℃。     

LaNiAl储氢材料的导热性能

采用稳态法研究了温度、氢气压力、吸氢容量(H/M)和加热功率等条件对LaNiAl储氢材料导热性能的影响。研究结果表明:温度、氢气压力对LaNiAl材料有效热导率有显著影响,随着温度的升高、氢气压力的增大,LaNiAl材料有效热导率初期有降低趋势,后有效热导率趋于恒定;LaNiAl材料的有效热导率随吸氢容量的升高而增大,两相区增速较缓慢,氢化物相区热导率有快速增加;加热功率对LaNiAl有效热导率没有影响,并初步分析了各影响因素对材料导热性能的影响的机制。     

PtCo纳米晶的溶剂热法制备、表征及电催化性能研究

采用溶剂热法以不同加热时间制备PtCo纳米晶,研究晶粒的生长过程及电催化性能。随着制备加热时间的延长,透射电镜(TEM)表征显示,纳米晶从球形变为八面体,粒径逐渐增大,晶面间距减小;结合能谱分析的结果,表明更多的钴被还原进入纳米晶粒内。对PtCo纳米晶制备的电极进行电化学分析,随着制备加热时间延长,循环伏安(CV)曲线显示氢脱附峰面积先增大后减小,线性扫描伏安法(LSV)表明,氧还原电催化活性先变大后减小。加热12 h制备的纳米晶制备的电极电催化活性(358 mA/mgPt)最佳,约为商用Pt/C的2.2倍。     

变形条件对半固态Al-4Cu-Mg合金微观组织的影响

研究了用应变诱发熔化激活法(SIMA)制备的半固态Al-4Cu-Mg合金在不同变形温度、变形程度和应变速率下半固态压缩变形时的微观组织演变。研究结果表明：在半固态条件下，随变形温度的升高，晶粒平均尺寸增大，分形维数减小；变形程度增大，晶粒平均尺寸减小．分形维数先减小后增大；应变速率增大，晶粒平均尺寸先减小后略有增大，且在小的应变速率下，晶粒平均尺寸随应变速率变化的趋势较大，分形维数随着应变速率的增大而增大。     

开孔泡沫铝的低温热导率测量及其低温蓄冷应用研究

新型材料的应用对低温装置的发展起具有重大意义。为提高低温蓄冷装置的温度均衡性,一种孔隙率为63%的开孔泡沫铝材料最近在一种低温蓄冷装置中进行了实验研究。实验测试了样品从50 K到170 K的热导率,测试结果显示开孔泡沫铝在测试温度区间内热导率随温度降低而升高,其平均值为22W·(m·K)~(-1)。实验测试了开孔泡沫铝热导率对采用泡沫铝低温蓄冷装置的性能的影响。蓄冷装置中采用的相变材料为氮。实验中主要测试值为蓄冷装置在降温过程和融化过程中的温度值。实验结果显示,此装置上、下部分的最大温差小于0.5 K,远小于不采用开孔泡沫铝时的温差。随着低温蓄冷装置热导率的提高,蓄冷装置上、下部温差以及单个温度测定的温度波动均减小。     

高速列车制动盘用Cr-Mo-V钢的导热特性

采用激光脉冲试验法研究不同淬火和回火工艺对高速列车制动盘用Cr-Mo-V钢在50～800℃时的比热容、热扩散系数和导热系数。结果表明,当试验温度低于700℃时,随着试验温度的提高,试验料热扩散系数和导热系数逐渐降低,比热容逐渐提高;当试验温度超过700℃时,试验料热扩散系数和导热系数又随之提高,比热容随之下降。当试验温度低于700℃时,随着回火温度或淬火温度的提高,试验料在不同试验温度条件下热扩散系数和导热系数均稍有提高,比热容稍有降低;当试验温度为800℃时,几组试验料的比热容、热扩散系数和导热系数基本相当。      

纳米Pt膜的晶粒尺寸及其对热导率的影响

采用电子束-物理气相沉积法（EB-PVD）制备了6个厚度为15-62nm的铂薄膜,研究了纳米薄膜的晶粒尺寸及其对热导率的影响规律．当薄膜厚度小于30nm时,晶粒平均尺寸接近于薄膜的厚度;晶粒尺寸随着薄膜厚度的增加而增大并趋于定值;当薄膜厚度大于30nm时,晶粒尺寸约为20nm．受薄膜的表面和内部晶界的综合影响,铂纳米薄膜的热导率大大低于体材料的值,并且纳米薄膜的热导率随着薄膜厚度的增加而增大并趋于一个低于体材料热导率的值．     

锻后热处理对AF1410钢冲击韧性和晶粒度的影响

研究了AF1410钢锻后不同热处理温度和保温时间对冲击韧性和晶粒度的影响。结果表明,随锻后热处理温度的降低,AF1410冲击吸收能量先升高后降低,并且AF1410晶粒度尺寸逐渐减小,但减小幅度变小且趋于均匀化。同一锻后热处理温度下不同保温时间对AF1410冲击韧性有一定的影响,但影响不大,而对晶粒度几乎无影响。     

热处理对WSTi3515S合金组织和性能的影响

对WSTi3515S合金不同热处理和热暴露条件下的组织和力学性能进行了研究,结果表明,850℃以下热处理工艺对合金的组织和室温力学性能几乎没有影响,950℃热处理后虽然合金组织形态发生明显变化,但室温力学性能没有明显变化,表明WSTi3515S合金具有良好的组织和性能稳定性。不同热处理试样经过570℃热暴露后,合金强度升高,延伸率显著下降,热暴露过程中,析出的第二相很少,并且大都产生在晶界,这些晶界析出物是合金热暴露塑性显著降低的主要原因。     

WSTi3515S阻燃钛合金热暴露性能

对WSTi3515S合金板坯试样进行550℃/100 h/AC热暴露试验后,分别在室温和100℃下测试其拉伸性能;未经过热暴露的试样,分别在从室温到550℃的不同温度点测试了其拉伸性能。结果表明:经过热暴露后的试样,受到析出相强化的作用,强度略有提高,但塑性指标均存在明显下降,其中,100℃时的拉伸强度低于室温拉伸性能,塑性有所提高,但仍比未经过热暴露的试样测试结果低;热暴露时,晶界处析出第二相是WSTi3515S合金的关键特征,也是WSTi3515S合金热稳定性能降低的原因;在试验温度提高的情况下,光滑拉伸试样强度不断降低,塑性先上升后降低;缺口拉伸试样强度持续下降,塑性没有明显变化,弹性模量持续下降。     

沉积温度对高性能TiAlN涂层微观结构和力学性能的影响

采用真空电弧离子镀（AIP）技术在不同沉积温度下TiAlN涂层,用于高性能制造,并研究了沉积温度与表面性能的关系。结果表明,由于离子轰击作用,表面大颗粒随沉积温度的升高而减少。随着沉积温度的升高,涂层表面的晶粒尺寸先急剧减小后逐渐增大。此外,沉积温度对合成涂层的相组成和化学成分影响不大。随着沉积温度的升高,硬度和粘结强度先迅速增加,后逐渐降低。当沉积温度在450℃左右时,沉积的TiAlN涂层硬度最高,粘结强度最大。上述现象的发生机理与沉积过程中表面与界面之间的微观组织和残余应力的变化有关。合成的涂层在高达900℃的空气中具有良好的热稳定性。     

制备非晶薄带冷却辊流动换热特性及协同优化

为改善平面流铸冷却辊的换热特性,提高Fe-Si-B非晶薄带的横向厚度均匀性,建立了冷却辊轴向换热通道数值计算模型。在分析现有通道流动换热特性基础上,提出一种球面形换热通道设计方法。基于场协同理论,综合换热与流阻,对所提球面形通道进行优化,并进行实验验证。结果表明:通道内冷却水换热效率沿水流方向逐渐下降,与冷却辊换热主要发生在靠近冷却辊内壁位置,现有冷却辊宽度中部温度远大于两端,轴向温差明显;球面形通道可以加强冷却辊中部换热,降低外壁温度、热变形和轴向变形差,进而改善非晶薄带横向厚度均匀性;随着球面半径的减小,通道中部换热明显增强,但流阻随之急剧增大;综合流阻与换热特性,存在最优通道优化半径。     

无压烧结ZnAl/Fe基非晶复合材料的导热性能研究

采用无压烧结制备韧性Zn Al颗粒增强Fe基非晶复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电镜、差热分析仪和激光闪射热导率测试仪分析了复合材料的结构、热稳定性及导热性能。结果表明:在过冷液相区内无压烧结可得到致密的Zn Al/Fe基非晶复合材料;Zn Al的引入没有影响Fe基非晶基体的本质;烧结过程中没有界面反应相生成;复合材料的热稳定性有所降低,但降低幅度不大;在298~423 K范围内,复合材料比Fe基非晶合金有更低的热传导系数,其热扩散系数随温度的升高变化不大,表明材料具有较好的保温性能。     

不同拉伸速度对Mg-3Zn-Y合金导热性能的影响

采用定向凝固技术,研究了一定温度梯度下不同拉伸速度对Mg-3Zn-Y合金导热性能的影响。研究表明,随着拉伸速度的增加,柱状晶的平均宽度逐渐变窄,合金的热导率先增加后降低。