主元数对多主元高熵合金组织结构和性能的影响

针对多主元高熵合金中主元数对合金组织结构和性能具有显著影响这一问题,在所研究合金均为等摩尔比的条件下,配置五元、六元、七元和八元合金分别为AlFeCuCoCr、AlFeCuNiCrV、Al-FeCuCoNiCrTi及AlFeCuCoNiCrTiV,研究主元数对合金组织结构和性能的影响。研究发现,4种高熵合金均形成了简单的FCC、BCC或FCC＋BCC晶体结构;随着合金主元数目的增加,合金在凝固过程中成分过冷逐渐取代温度过冷占据主导地位,合金组织呈现由树枝状晶向等轴状晶转变的趋势;合金中均存在成分偏析;合金硬度随主元数增加而增加。     

基于分子动力学的单晶硅压痕过程计算机仿真研究

对单晶Si的压痕过程进行了分子动力学模拟.采用Morse势函数描述原子间的相互作用,以牛顿方程建立力学运动方程,使用改进后的Verlet算法解原子运动轨迹,通过对MD仿真结果的分析研究,将压痕过程分为三个特征阶段,即初期弹性变形阶段、中期塑性变形阶段及非晶层形成阶段.并从原子角度分析了压痕过程中原子间势能、磨削力的变化、应力状态、磨削温度等特征,解释了微观材料的去除和表面形成机理.     

超声诱导瞬间液相焊焊接以Ag-28Cu为中间层的过共晶Al-Si合金

在大气环境中,应用超声诱导瞬间液相焊的方法,焊接以Ag-28Cu为中间层的Al-50Si合金。研究了超声振动时间、焊接温度对接头微观结构演变和Si颗粒迁移的影响。分析了Si颗粒增强的完全固溶体接头的快速形成过程。阐述了剪切强度与超声振动时间和接头组织之间的关系。在520℃焊接温度下,超声振动仅3s,接头发生了界面冶金结合。超声振动15s时,获得了Si颗粒增强的完全固溶体接头。焊接温度对Ag、Cu和Al之间的相互扩散产生影响。随着温度的增加,原子扩散加快。由于超声在固-液体介质中的效应,使得基体金属与中间层表面的氧化膜得到快速破除,基体金属与中间层产生元素扩散。当扩散达到一定浓度时,基体金属与中间层发生冶金反应,形成Al-Ag-Cu三元共晶液相,并且Si颗粒迁移进三元共晶液相中。随着超声振动时间延长,在超声振动、压力作用下,三元共晶合金减少,直至完全消失,剩余的Al(Ag,Cu)固溶体保留在焊缝中,焊缝闭合,获得了Si颗粒增强的完全固溶体接头。Si颗粒的迁移和三元共晶合金的挤出影响接头的剪切强度。剪切强度随超声振动时间的延长而增加。超声振动15s的剪切试样,其断裂发生在基体金属侧,属于韧性断裂,接头剪切强度最高,达到约123MPa。     

非晶态合金脆化激活能的测定

论述了两种测定非晶态合金脆化激活能方法的原理及应用,并通过非晶合金Fe79B16Si5和Fe 79B15.5 Si 3.3C2.2脆化激活能的实验测定对两种方法进行了分析。此外,还通过测定Fe80B11.5Si18.5合金对应于不同ε_f值的脆化激活能探讨了脆化激活能与ε_f之间的联系。     

具有高饱和磁感应强度铁基非晶合金成分的确定

为提高FeCoSiB非晶合金的饱和磁感应强度(Bs),对合金四种元素原子分数及硅、硼元素之间的配比进行了调整,研究了化学成分对饱和磁感应强度的影响,并给出了最佳配方.结果表明:在硅、硼原子分数分别为5.0%,16.0%和1.0%,14.0%的情况下,铁与钴元素含量之比在3～4附近时,合金具有高的Bs值;本试验条件下原子分数为69%Fe-18%Co-1%Si-12%B铁基非晶合金的最大Bs值可达1.76T.     

基于分子动力学的单晶硅压痕过程计算机仿真研究

对单晶Si的压痕过程进行了分子动力学模拟。采用Morse势函数描述原子间的相互作用,以牛顿方程建立力学运动方程,使用改进后的Verlet算法解子运动轨迹,通过对MD仿真结果的分析研究,将压痕过程分为三个特征阶段,即初期弹性变形阶段,中期塑性变形阶段及非晶层形成阶段。并从原子角度分析了压痕过程中原子间势能,磨削力的变化,应力状态,磨削温度等特征,解释了微观材料的去除和表面形成机理。     

铁基非晶及纳米晶合金在NaCl溶液中的电化学腐蚀行为

采用单辊甩带法和非晶晶化法分别制备了Fe78Si13B9非晶薄带和Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1纳米晶薄带,并对两种铁基合金薄带在不同温度进行了退火处理,利用电化学极化曲线分别研究了两种合金在0.1 mol/L NaCl溶液中的电化学腐蚀行为及退火温度对两种合金在NaCl溶液中耐腐蚀性能的影响。结果表明:铁基纳米晶合金比非晶合金的耐腐蚀性要好;随着退火温度的升高,非晶及纳米晶合金的耐腐蚀性能都得到提高。     

Zr基大块非晶合金在过冷液相区超塑性成形的摩擦行为及机理研究

采用双杯挤压方法研究了成形温度、应变速率等工艺参数对Zr55Al10Ni5Cu30块体非晶合金在过冷液相区塑性成形时模具和零件之间的摩擦行为的影响。采用有限元模拟方法获得大块非晶合金双杯挤压的摩擦因数标定曲线,有限元模拟中非晶合金的变形采用Kawamura的本构模型,将高温压缩实验的数据拟合,获得本构模型中的参数,结果表明非晶合金在过冷液相区内变形的摩擦因数在0.2~0.7之间。当应变速率较低时,随着温度的升高,摩擦因数总体上降低;而当应变速率较高时,随着温度的升高,摩擦因数先略有上升,然后急剧下降。当温度较低时,随着应变速率增大,摩擦因数显著增大,而在高温时,随着应变速率增大,摩擦因数略微有所减小。按照现代摩擦理论对非晶合金在过冷液相区内成形的摩擦机理进行了分析,认为黏着是摩擦的主导因素。     

稀土元素铒对Ni_(58)Ta_(36)Sn_6非晶合金耐腐蚀性能的影响

利用单辊甩带法制备了(Ni58Ta36Sn6)100-xErx(x=0,1,2,3,原子分数)非晶合金薄带,用失重法和室温动电位极化法研究了添加不同含量铒元素的非晶合金薄带在酸、碱、盐几种腐蚀介质中的耐腐蚀性能。结果表明:在HCl、H2SO4和NaOH溶液中,x=2的合金腐蚀速率最低;而在HNO3溶液中x=1的合金腐蚀速率最低;但是,在NaCl溶液中,随着铒含量的增加合金的腐蚀速率不断增大。     

Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10.0)Be_(22.5)大块非晶合金切削力动态特性小波分析

对大块非晶合金的切削力动态信号进行小波分析获得信号的能量分布特征。分析结果表明:脆性断裂是Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5大块非晶合金的主要切削变形机制,随着切削深度的增加,信号能量分布趋于低频段。     

Fe_(60)Cr_5Mo_2Ni_2W_2Mn_1C_4Si_7B_(17)非晶合金的纳米压痕力学性能

采用甩带法制备出新型Fe60Cr5Mo2Ni2W2Mn1C4Si7B17非晶合金,在室温、不同峰值载荷(3,5,7,9,12mN)和不同加载速率(1,2,3,4,5mN·s-1)下对此非晶合金进行纳米压痕试验,研究了加载速率和峰值载荷对其弹性模量、纳米压痕硬度和蠕变行为的影响。结果表明:试验合金为完全非晶态,其纳米压痕硬度和弹性模量均较高;随着峰值载荷的增大(即压入深度的增大),试验合金的纳米压痕硬度减小,表现出较明显的尺寸效应,弹性模量略有降低;随着加载速率的增加,纳米压痕硬度和弹性模量均增大;在纳米压痕试验的保载阶段,试验合金发生蠕变,其最大蠕变位移随峰值载荷或加载速率的增加而增大,蠕变应力指数则随峰值载荷的增加或加载速率的减小而增大。     

激光功率对原位反应增材制造Nb-16Si二元合金显微组织的影响

以平均粒径约80μm的纯Nb和纯Si粉末为原料,采用500W、750W、1 000W和1 500W功率的激光束为热源,通过双通道同轴送粉激光熔化沉积(Laser melting deposition,LMD)技术制备了四种Nb-16Si二元合金。利用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、X射线能量色散谱仪(Energy dispersive spectrometer,EDS)以及X射线衍射仪(X-raydiffraction,XRD)等手段分析了沉积态合金的宏微观组织演变与维氏硬度。结果表明,随LMD激光功率由500W增至1 500W,沉积试样表面形貌逐渐趋于光滑,相对密度由91.1%增至98.5%。激光功率对沉积态Nb-16Si合金相组成无明显影响,在高能激光束的作用下,纯Nb粉末与纯Si粉末发生原位反应,直接合成了室温亚稳态的Nb3Si相和NbSS(Niobium solid solution,NbSS)相。激光功率强烈影响Nb-16Si合金的显微组织形貌,随激光功率的增加,合金中先共晶NbSS相由枝晶状逐渐转变为细小等轴状,其平均尺寸由约50μm细化至1μm左右,合金中NbSS+Nb3Si共晶组织形态由细小的层片状共晶,逐渐转变为纳米级的NbSS相弥散分布在Nb3Si基体上的不规则共晶。随激光功率增加,合金的维氏硬度由605HV逐渐增加至898HV。     

块体非晶合金Zr55Al10Ni5Cu30挤压工艺的试验研究

讨论了块体非晶合金Zr55Al10Ni5Cu30在过冷液相区的挤压成型性能,通过对2种不同模具结构方案的对比试验,采用横向分割型挤压凹模结构的模具设计能很好反映其挤压规律。块体非晶合金挤压成型最大载荷随着挤压速度的增大而增大,同时,挤压成型表现出与块体非晶合金在过冷液相区单轴压缩相同的变化趋势。     

冷变形和热处理对Ag-4Pd键合合金线性能影响

通过对Ag-4Pd键合合金线冷加工和热处理过程中的微观组织与性能进行研究,分析了冷变形加工率和热处理温度对Ag-4Pd键合合金线力学性能、组织结构和熔断电流的影响。研究结果表明:Ag-4Pd键合合金线随冷加工率增长,强度增加,伸长率降低,滑移和孪生变形为主要形变类型;随着热处理温度的增加,?0.050 mm Ag-4Pd键合合金线拉断力下降,伸长率增加,525℃热处理时,Ag-4Pd键合合金线具有优秀的力学性能;进一步增加热处理温度,Ag-4Pd键合合金线出现孪晶组织,且孪生形核及亚晶吞并长大形核为主要形核方式;热处理过程中施加在线材上的拉紧力过大,导致Ag-4Pd键合合金线表面呈凹凸不平的微小竹节状;经试验数据拟合,Ag-4Pd键合合金线电阻值随热处理温度升高而降低,其熔断电流与熔断时间之间存在指数函数关系,Ag-4Pd键合合金线熔断电流与弧长之间存多项式函数关系。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定高温合金中贵金属元素

介绍了采用电感耦合等离子体原子发射光谱法( ICP- AES)测定高温合金中贵金属元素Pt、Pd、Ir、Ru、Rh和Au的方法,试样采用盐酸、硝酸溶解,进行了仪器工作参数和待测元素分析线的选择试验,确定了仪器最佳工作条件,考察了合金基体和共存元素对待测元素的影响,确定的各待测元素分析线分别为Pt 265.945nm、Pd 340.458 nm、Ir 224.268 nm、Ru 240.272 nm、Rh 343.489nm、Au 242.795 nm.通过基体匹配消除基体的影响,实现了用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定高温合金中贵金属元素Pt、Pd、Ir、Ru、Rh和Au的含量.进行了加入回收试验,回收率在84～112％之间,方法的检出限是0.003～0.01μg/mL,相对标准偏差小于8％.     

纳米结构碳膜的横向载流电接触特性研究

针对非晶碳膜和石墨烯纳晶碳膜两种不同纳米结构碳膜，通过导电金刚石与碳膜接触在薄膜内部产生横向载流，利用电接触纳米压痕测试研究得到石墨烯纳晶碳膜在力电耦合下具有良好的力学和电学稳定性。电流密度对两种纳米结构碳膜的力学性能的影响结果表明：非晶碳膜在电流密度增加时产生结构转变，使其力学性能增加，而石墨烯纳晶碳膜则由于原子密度低，导电性好，在电接触下表现出稳定的力学性能。电接触下的碳膜电学特性研究表明：探针与碳膜接触界面存异质结。随着外加电场强度的增加，两种碳膜的电势势垒呈线性增加；随着载荷增加，材料应变使非晶碳膜电势势垒呈线性增加；而石墨烯纳晶碳膜受应力作用下的能带调制作用较弱，电势势垒稳定，并且由于其扩散电导率较高，在电接触卸载中的电流滞后效应较弱。研究结果为纳米结构碳膜在电接触器件表面的应用提供理论基础。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镍基高温合金中铂、钯含量

试样采用盐酸、硝酸和氢氟酸溶解,用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定镍基高温合金中铂(Pt)、钯(Pd)元素。本工作中优化了仪器工作参数,对待测元素分析线进行了选择试验,考察了高温合金基体和共存元素对待测元素的影响,最终确定了分析线分别为Pt 214.424 nm、Pd 340.458 nm,选定的待测元素分析线不受基体和共存元素的干扰,基体的其他影响可以通过在校准曲线溶液中进行匹配而消除。对高温合金中铂、钯元素测量的准确度、精密度和加标回收率进行了研究,回收率在96%～110%之间,RSD≤6%。     

定影辊用铝-锰-镁合金的动态再结晶行为

采用Gleeble-1500型热模拟试验机研究了一种定影辊用铝-锰-镁合金在高温变形时的动态再结晶行为,利用光学显微镜和透射电子显微镜观察了合金在不同压缩条件下的组织形貌特征。结果表明:变形后合金动态回复的平均亚晶尺寸随Z参数的降低而增大,其倒数与Z参数的自然对数和流变应力的双曲正弦项的自然对数均满足线性关系;随着Z值的降低,合金中的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶;合金在Z值不大于1.93×10~(13)s~(-1)的条件下变形时才可能发生部分动态再结晶。     

FeSiB非晶带材的制备及其力学性能

采用单辊法制备了宽4．5mm、厚25μm的Fe78Si13B9非晶带材，并对带材进行了物相和金相分析。结果表明，带材表面存在大量周期性出现的气孔带，同时伴随着一条条冷隔纹路缺陷。带材贴着铜辊一面光滑，而反面凹凸不平。非晶带材在拉伸过程中始终处于弹性变形阶段，其抗拉强度在1400～1500MPa之间。带材内部应力分布不均匀，分布情况非常复杂。     

非晶合金永磁电机的电磁振动噪声计算与分析

针对非晶合金用作电机铁芯材料会引起电机振动噪声性能变差的问题,对非晶永磁电机的电磁噪声与振动特性进行了研究。使用非晶合金材料Metglas2605SA1作为永磁电机的定子铁芯,采用电磁-机械-流体耦合的有限元计算方法,计算了非晶电机的电磁场分布、电磁力大小、电机定子部分的振动速度、振动加速度、振动位移变形以及电机周围的噪声分布,并对电机的振动特性进行了频谱分析。研究结果表明:径向电磁力是电机产生电磁振动的主要原因,非晶电机的振动变形和噪声水平都明显大于硅钢电机,非晶电机的噪声高出硅钢电机5 dB。