第二固相原理—复相组成提高耐火材料性能

在总结复相材料改善其热震稳定性的基础上，主要列举了引入第二固相导致镁质耐火材料高温力学性能变化的典型例子，认为“第二固相原理”具有一定的普遍性，其本质是第二固相的引入优化了组织结构，或者提高了高温相直接结合的程度，或者形成了交织的网络结构和趋于更紧密的堆积，从而提高了高温力学性能。     

高温等静压烧结碳化硅基复相陶瓷的强化与增韧

本文通过Si₃N₄、TiC及SiC晶须补强SiC基复相陶瓷的高温等静压烧结,研究了复相陶瓷的显微结构与力学性能,探讨了晶须及第二相颗粒对复相陶瓷的强化与增韧机理．结果表明,不同的补强颗粒及晶须在基体中的作用也不同,Si₃N₄的引入将在基体与第二相颗粒之间产生径向压应力,阻碍裂纹的扩展,TiC的引入将在基体与第二相颗粒之间产生径向张应力,诱导裂纹的偏转;SiC晶须的引入也将产生阻碍裂纹扩展的机制,从而达到SiC基复相陶瓷强化与增韧,改善其力学性能．     

双相不锈钢高温时效σ相析出行为研究进展

双相不锈钢高温热加工过程中,σ脆性相的快速析出将损害其力学性能和耐腐蚀性能。采取合适的热加工工艺抑制σ相的快速析出具有重要意义。简要综述了高温时效双相不锈钢析出相的特点,高温时效过程中σ相的析出机理、σ相析出动力学、σ相析出影响因素以及σ相析出对材料力学性能和耐腐蚀性能的影响。化学成分、铁素体晶粒尺寸和体积分数,以及相应的热处理工艺等将影响高温条件下铁素体向σ相的分解。升高固溶温度,能在一定程度抑制高温时效过程中σ相的析出。     

固溶温度对GH4742合金力学性能及γ'相的影响

采用EBSD、SEM等手段研究了固溶温度对GH4742合金的微观亚结构、力学性能和γ’相的影响。结果表明,固溶温度为1080℃～1120℃时,随着固溶温度的提高基体发生静态再结晶的比例提高,小角度晶界的比例由13.2%降低为3.2%;同时,晶粒显著粗化,平均晶粒尺寸由11.0μm增大到111.6μm,Σ3孪晶界的比例由13.2%提高到58.6%。随着固溶温度的提高,基体内一次γ’相的体积分数显著降低、尺寸增大,二次γ’相的体积分数和尺寸增加,三次γ’相的体积分数和尺寸变化较小。在不同固溶温度下γ’相强化增量的变化较小,晶粒粗化是导致其强度降低的主要因素。随着固溶温度的提高GH4742合金的室温强度显著降低,而高温强度提高和持久断裂时间显著增加。固溶温度为1100℃时,GH4742合金的室温和高温力学性能良好。     

共晶合金中第二相粒状化学动力学

球粒状第二相有利于提高合金的综合力学性能。以往,在铸造合金生产上人们一般采用铸造手段获得球粒状第二相。但是,在某些合金系中采用现有的铸造方法并未能使合金中第二相全部生长成球。本文提出综合采用铸造及热处理方法获得球粒状第二相的思想,分析了热处理合金中第二相粒状化动力学及其影响因素,并利用高温显微镜和定量金相分析技术考察了热处理Al-Si,合金中共晶硅和铸铁中石墨的粒状化行为,验证了上述思想。     

Mo/Nb/Ta/Ti微合金化310S不锈钢在700℃的第二相析出

高Cr/Ni奥氏体不锈钢在高温下的组织稳定性及第二相析出直接影响合金的力学性能,本文以低碳310S奥氏体不锈钢(Fe-25Cr-22Ni-0.046C,%,质量分数)为基础合金,通过添加多种微量合金化元素(Mo,Nb,Ta,Ti)来研究其对合金第二相析出的影响。采用真空电弧炉熔炼合金锭样品,并在1150℃进行多道次热轧,然后进行1150℃/0.5 h固溶处理(水冷),900℃/0.5 h稳定化处理并随炉冷却,最后在700℃下进行25~408 h时效处理。对不同状态下的样品进行XRD结构分析、金相(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)组织表征以及力学性能测试。实验结果表明,Mo/Nb/Ta/Ti共同微合金化虽然提高了合金的强度,但会使得脆性s相出现在初期的稳定化阶段,并且在随后的时效过程中,随时效时间延长,s相含量增加,但是已经析出的Cr_(23)C_6也会逐步溶解,从而恶化了合金高温下的力学性能。微量合金化会影响310S合金高温下的第二相析出行为,而影响其组织稳定性。     

钛合金与钛基复合材料第二相强韧化

钛合金因具有比强度高、抗腐蚀性优两大突出优点,在航空、航天、航海、交通运输等领域具有广泛的应用,为进一步提高其耐热温度、弹性模量、耐磨性、强度以扩大应用范围,采用合金化、复合化引入第二相来实现强化目的。合金化可以实现固溶强化、纳米第二相强化及其带来的组织细化强韧化,通过变形还可以实现位错强化。复合化可以在钛合金中引入微米增强相,有效提高强化效果,但塑性大幅降低,通过调控增强相分布设计则可以有效解决塑性大幅降低的问题。如单一级准连续网状结构、两级网状-网状结构、两级层状-网状结构都表现出优异的室温与高温综合性能,在航空航天等领域具有广泛的应用前景,对飞行器减重设计提供重要支撑。钛合金与钛基复合材料力学性能的大幅提升将依赖于多级结构与多尺度增强相的设计与优化,与其相关的理论计算、数值模拟、高通量制备、强韧化机理、适用于多级多尺度结构的新理论、成形技术与应用将是研究重点。     

TiC／（Al2O3／Y—TZP）复相陶瓷的制备与性能

本文采用热压工艺制备ＴｉＣ和Ａｌ２Ｏ３共同补强Ｙ－ＴＺＰ基复相陶瓷，研究了复相陶瓷的相组成。力学性能及显微结构，发现复相陶瓷的高温强度得到显著提高，１０００℃时，组成为３０ｖｏｌ％ＴｉＣ－（２５ｖｏｌ％，Ａｌ２Ｏ３／１．８Ｙ－ＴＺＰ）复相陶冷饮 抗弯强度高达６１４ＭＰａ，ＴｉＣ颗粒补强机制在高温下发挥了重要作用。     

热处理对铸造AlSiCuMg合金硅相形貌及力学性能的影响

通过对共晶硅相立体形貌的观察和定量金相学参数的测定，发现固溶处理过程中共晶硅相形貌的变化及其对合金力学性能的影响可划分为三个阶段：固溶初期硅相的熔断和钝化，使合金的塑性得到显著的提高；固溶中期以粒化为主，同时由于合金元素的充分固溶引起时效强化，合金的力学性能达到了峰值；固溶后期，硅相的粗化符合LSW粗化模型，硅相形貌呈现棱角小面特性，合金性能降低。同时，人工时效显微组织的TEM观察发现，合金峰时效时有过剩的硅质点析出，而且随着时效时间的延长，硅质点的长大很快，加速了合金的过时效。     

固相缩聚工艺与PET熔融行为的研究

应用差示扫描量热法较深入地研究了固相缩聚工艺流程对PET熔融行为的影响。结果说明．低温干燥结晶、后结晶PET切片在高温预热处理过程中,发生固相缩聚使分子量提高的同时。结晶结构重整,熔点提高,结晶度增大。预热工艺过程使PET起始熔点提高。从而能有效防止切片在固相缩聚主反应器中的粘结。     

SiC引入方式对反应熔渗原位纳米SiC/MoSi_2复合材料组织性能的影响

探讨了SiC引入方式对反应熔渗原位20wt%纳米SiC/MoSi_2复合材料TEM组织及力学性能的影响。结果表明:完全原位反应熔渗硅可获得基体相和增强相均为纳米尺度的SiC/MoSi_2复合材料,其组织中存在大量晶内层错等缺陷,可能会使纳米SiC/MoSi_2复合材料力学性能的提高不十分显著;而部分原位反应熔渗法中,SiC初始粉末的引入可缓解剧烈物相反应,所得纳米SiC/MoSi_2复合材料晶内缺陷消失,断口出现大量撕裂棱,复合材料力学性能大幅提高。     

Phase Transitions and Physical Properties of K3Nb3B2O12 and K3Nb3 – x M x B2O12 (M = Ta, Sb) Crystals

This work continues our studies into the nature and mechanisms of phase transitions in K₃Nb₃B₂O₁₂ (KNB) crystals, which have a framework structure with spacious continuous channels and combine ferroelectric, ferroelastic, and superionic properties. Single crystals of KNB-based solid solutions in which Nb⁵⁺ is partially substituted with Ta⁵⁺ (KNBT) or Sb⁵⁺ (KNBS) are grown from off-stoichiometric melts. The KNBT solid solutions containing more than 15 at. % Ta are found to decompose at room temperature. The introduction of Ta leads to marked broadening of phase transitions but has little effect on the transition temperatures. KNBS solid solutions exist in a limited composition range. Increasing the Sb content shifts the high-temperature phase transitions to much lower temperatures and raises the electric conductivity of the crystals by 1–1.5 orders of magnitude.     

多主元难熔高熵合金的研究进展

近年来,高熵合金(HEAs)因其新颖的设计理念和优异的综合力学性能成为了新材料领域的研究热点之一。作为HEAs一个重要分支的难熔高熵合金(RHEAs)由于将高熔点难熔元素作为主要合金成分而具有优异的高温抗软化性能。难熔高熵合金在高温下具有良好的相稳定性,有望成为新型高温结构材料。相比于传统的高温合金,难熔高熵合金的成分范围更广,密度区间更大,抗氧化性也更好。在过去的十余年中,难熔高熵合金的研究已经取得了很大进展。许多合金和合金体系都已经进行了广泛的测试和表征,包括力学性能和氧化行为等方面,有关固溶强化、变形机制和氧化行为的新模型也正在出现并不断完善。计算机构建模型和模拟计算也逐渐应用于难熔高熵合金的研究,促进了难熔高熵合金的开发和发展。主要介绍了难熔高熵合金的成分设计,对比分析了其制备工艺和相组成,并讨论了其室温和高温时的力学性能及高温抗氧化性。最后总结了难熔高熵合金研究目前存在的问题和瓶颈,并对未来研究方向提出了建议。     

Relaxation dynamics,microwave absorption,and secondary periodicity in properties of rare-earth-modified bismuth ferrites

Based on an analysis of the structure and physical properties of bismuth ferrite (BiFeO₃) modified by rare-earth (RE) elements, solid solutions characterized by the presence of spontaneous magnetization, low- and high-temperature relaxation, and maximum microwave absorption have been found. It is established that these materials exhibit a secondary periodicity in their properties. The observed effects are related to the appearance of symmetry phase transitions, specific features of the crystal chemistry of RE elements, and changes in the type of solid solutions.     

Intermediate phases in the region of a morphotropic transition and the properties of ferroelectric piezoceramics

It is established that the region of a morphotropic phase transition in ternary solid solution systems based on lead zirconate titanate exhibits a complicated structure. The maxima of the physical characteristics of solid solutions in this morphotropic phase transition region are determined to a considerable extent by an intermediate phase. A series of solid solutions with good prospects for applications in high-temperature piezoceramics technology are found.     

High-temperature mechanical properties of Inconel-625: role of carbides and delta phase

Based on the temperature sensitivity characteristics, high-temperature tensile tests were performed at different temperatures and after different solid solution treatments to investigate the effect of Cr-rich M₂₃C₆, Nb-rich MC and the delta phase on the mechanical properties of Inconel 625. The experimental results indicated that the Cr-rich M₂₃C₆ carbides and the Nb-rich MC carbides decomposed at 700°C, which could be the reason for resulting tensile strength anomaly that was observed in a narrow temperature range from 650 to 700°C during the tensile tests at different temperatures. For the samples subjected to a prior solid solution treatment, the size of the δ phase was found to increase with the solution treatment temperature, whereas the elongation at fracture decreased.     

固溶时效处理对TM60合金组织和力学性能的影响

通过对8型钛合金TM60进行不同制度的固溶时效处理,研究了各制度下其显微组织、相结构和力学性能的变化。研究结果表明：α相的含量和体积分数对合金性能有较大影响,固溶处理温度选择在700℃,时效处理温度应选择在400℃~450℃,β型钛合金TM60具有最佳的强塑性。     

二次铁电池正极材料铁酸钡的制备及性能初步研究

用高温固相法制备了BaFe2O4。采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)对产物的表面形态和结构进行了表征;以循环伏安、模拟电池恒电流充放电实验研究了BaFe2O4电极的电化学性能。结果表明,以BaFe2O4为正极充电起始物质,与贮氢合金电极组成二次碱性电池,在1.2V附近有一个平稳的放电平台,具有较好的电化学活性。合成时反应物的比例对产物的结构和电化学性能有明显的影响,在900℃,灼烧10h的条件下,以反应物Fe2O3与Ba(OH)2摩尔比为1:1.5时获得的产物性能较好。     

Phase diagram of the CsCl-RbCl system

As part of the systematic research on the phase stability of alkali halides, the phase diagram of the CsCl-RbCl system was determined by using differential scanning calorimetry (DSC) with the help of high-temperature X-ray diffractometry. It is indicated from the phase diagram that the CsCl-enriched solid solution which possesses rocksalt structure and the RbCl-enriched solid solution which also possesses rocksalt structure separate into two phases below 803 K. It is stressed that the elimination of the thermal hysteresis by annealing is important in the precise determination of phase diagram of this system.     

陶瓷基高温自润滑复合涂层的制备及摩擦学性能研究进展EI北大核心CSCD

摩擦磨损大多数情况下不利于机械设备,我国作为机械制造大国,降低摩擦磨损对工业进步及可持续发展有重大意义。陶瓷基高温自润滑复合涂层作为工业应用中常见体系之一,主要以硬质陶瓷为基体,并掺杂润滑材料作为第二相组成,使其一方面继承陶瓷相优异的高温稳定性及强度,另一方面提高在常见摩擦环境下的润滑性能,因此被广泛应用于船舶、航空航天、生物科技、高速列车等领域,受到研究人员的广泛关注与探索。本文以陶瓷基高温自润滑复合涂层为中心,首先阐述复合涂层及固体润滑材料的基本分类;其次综述不同制备方法的最新研究进展,重点关注工艺参数对制备陶瓷基高温自润滑涂层性能的影响及改善方法;然后归纳改善陶瓷基高温自润滑复合涂层表面摩擦学性能的关键因素,探讨了提升减摩耐磨性能的可行性和研究潜力;最后总结目前陶瓷基高温自润滑复合涂层存在的问题,主要有以下2点:(1)对复合涂层的物相分析仍以解释现象为主,没有完整的理论基础;(2)对不同制备工艺下复合涂层结构和摩擦学性能的改善手段较单一。因此提出相应的解决办法以及未来可能的发展方向:(1)研究陶瓷基体和不同润滑相、附加组元、高温环境的协同作用机理,建立系统的理论基础;(2)针对不同制备工艺的成型机理,重点研究工艺参数的协同作用对复合涂层微观结构形成的影响,扩展制备工艺的改善方法。