宏观石墨颗粒增强工业纯铝金属基复合材料位错阻尼机制的研究

运用空气加压渗流技术制备了宏观石墨颗粒增强的工业纯铝金属基复合材料, 在25～400 ℃温度范围和频率为0.5、1.0和3.0 Hz条件下在多功能内耗仪上测量了材料的内耗和相对动力学模量; 用透射电子显微镜对材料的微观结构进行了观察。依据内耗测量和微观分析研究了宏观石墨颗粒增强工业纯铝金属基复合材料的位错阻尼行为。结果表明, 在频率0.5～3.0 Hz范围内, 复合材料的阻尼与致密工业纯铝的阻尼相比较, 阻尼性能提高2～3倍。复合材料阻尼能力随着石墨颗粒体积分数的增加而增加, 但相对动力学模量在减小, 材料的位错阻尼是一种重要的阻尼机制。     

Gr/Al 复合材料的阻尼性能

通过内耗测量方法研究了石墨颗粒增强铝基复合材料(Gr/Al-MMCs)的阻尼性能, 并结合微观结构分析, 探讨了Gr/Al-MMCs产生高阻尼性的机制。内耗测量是在多功能内耗实验仪上进行的, 测量温度范围为25～400 ℃, 频率为1.0～3.0 Hz 。实验结果表明:含高体积分数石墨颗粒的Gr/Al-MMCs 是一种高阻尼材料, 其阻尼性能显著高于工业纯铝及石墨, 并且随石墨体积分数的增加而上升。经进一步分析认为, 由石墨颗粒引入的大量宏观缺陷和由残余热应力而导致的铝基体中的高密度位错是使Gr/Al-MMCs 具有高阻尼性能的主要机制。     

Gr/Cu 基SMA 复合材料的阻尼行为

运用气压渗流法制备出了宏观石墨颗粒增强的形状记忆合金样品, 并利用多功能内耗仪对材料的阻尼行为进行了研究。发现在内耗-温度谱上有2个内耗峰, 分别出现在160 ℃和325 ℃左右。经分析后认为, 低温峰由孪晶细化引起, 高温峰则为马氏体相变峰。石墨颗粒加入后, 材料的相变内耗峰降低, 但背底内耗提高, 即材料的整体阻尼本领提高。根据测量结果, 对材料可能的阻尼机制进行了讨论。     

7050Al/Gr复合材料时效强化行为及内耗研究

采用力学性能和阻尼性能测试及透射电镜组织观察的方法, 研究了添加4%(体积分数)石墨(Gr)颗粒对7050铝合金组织、力学性能和阻尼性能的影响, 以及热处理对7050Al/4%Gr复合材料的组织、力学性能和阻尼性能的影响, 并对7050Al/4%Gr复合材料的内耗机理进行了初步探讨。结果表明: 在7050铝合金中加入4%Gr颗粒, 使其强度降低了约16%, 延伸率降低了37.5%; 热处理强化7050Al/4%Gr复合材料的力学性能变化趋势与7050铝合金的基本相同, 7050Al/4%Gr复合材料在120 ℃单级时效20 h后抗拉强度达到峰值521 MPa, 比7050铝合金有所降低, 但达到峰时效时间提前4 h; 7050Al/4%Gr复合材料的内耗值随着温度的升高而增加, 其除了材料本征阻尼以外, 在中、低温时的内耗主要是位错与第二相颗粒交互作用引起的位错内耗, 在高温下内耗主要由相界面、晶界、Gr与基体的界面微滑移引起。     

气压渗流法制备的多孔铜的阻尼性能研究

运用气压渗流法制备了多孔铜样品, 并利用多功能内耗仪对材料的阻尼行为进行了研究。研究发现, 材料的阻尼性能随孔隙率的增大或孔径的减小而提高, 表明宏观孔是重要的耗能源。根据测量结果, 对材料的可能阻尼机制进行了讨论。     

新型Fe-17Mn-5Cr-1.5Al/聚氨酯高阻尼复合材料制备及性能研究

采用胶结法制备Fe-17Mn-5Cr-1.5Al/聚氨酯高阻尼复合材料,成功实现了材料内部聚氨酯阻尼层的均匀可控分布以及与Fe-17Mn-5Cr-1.5Al合金层的紧密结合。采用多功能内耗仪测试了Fe-17Mn-5Cr-1.5Al/聚氨酯复合材料的内耗特性,发现其内耗峰随着测试频率的增加向高温方向移动,表现出典型的弛豫特性。研究了内耗峰高与阻尼层厚度、阻尼层层数之间的变化关系,发现当阻尼层厚度增加至2.0 mm时,或者阻尼层数增加至2层时,内耗峰高达到最大。相较而言,抗弯性能则随着阻尼层厚度和层数的增加而单调增加。Fe-17Mn-5Cr-1.5Al/聚氨酯复合材料的阻尼性能主要来源于聚氨酯阻尼层的贡献,而抗弯性能则主要来源于Fe-17Mn-5Cr-1.5Al合金层的贡献。     

Cu-Al-Mn形状记忆合金低频内耗研究

Cu-Al-Mn形状记忆合金的阻尼性能与微观组织演变密切相关,深入理解两者之间的依赖关系将有助于合金微观结构和阻尼性能的调控,以适用不同的目标需求。本文采用内耗技术系统地研究了铸态Cu-11 Al -5 Mn (wt.%)形状记忆合金的内耗行为,以获得材料系统的微观组织演变规律及其与热处理过程的依赖关系。在室温~500 ℃的内耗-温度谱中发现了4个典型的内耗峰(P1、P2、P3和P4峰)。P1、P2和P4峰表现出明显的相变内耗峰特征,即随温度升高速率增加,峰温向高温方向移动,随测量频率的增加,峰高逐渐降低。分析认为,P1、P2和P4峰的出现分别与逆马氏体相变、孪晶细化和贝氏体析出有关。P3峰为热激活弛豫型内耗峰,激活能为2.32 eV,该峰属于典型的固溶晶界峰,起源于晶界的粘性滑动。     

Ti-48Al粉末压坯烧结过程的内耗行为研究

利用内耗测量技术研究了Ti/Al二元复合粉末压坯的烧结行为。升温测量过程中发现了两个典型的内耗峰,然而这两个内耗峰在随后的降温测量过程都消失了。实验结果表明,低温内耗峰的内耗机制为Al/Al颗粒之间烧结颈的形成,即再结晶过程;高温内耗峰产生于Ti/Al颗粒之间的固相扩散反应(Kirkendall效应)和Ti/Ti颗粒之间的再结晶过程,是一种综合机制。     

铝基复合材料凝固过程的研究进展

综述铝基复合材料凝固过程的研究成果和存在的问题。介绍铝基复合材料的凝固时增强体与基体合金之间的相互作用模型，基体合金的凝固过程以及对流对组织的影响。凝固时，材料的热物理性能、液态合金的粘度与及界面自由能的变化影响了颗粒增强体的行为。同时，增强体和液态合金对流改变了材料的连续性和微观结构。     

锌熔法处理一次铝硅合金工艺中回收锌的研究

针对一次铝硅合金, 采用锌熔析法降低合金中杂质含量, 熔析后得到锌铝硅合金和锌铝硅铁渣;再通过真空蒸馏脱除其中的锌, 生成铝硅合金和铝硅铁合金渣, 同时锌返回锌熔析工序循环利用。当系统压强5 Pa以下、蒸馏温度1 273 K时, 铝硅合金中锌含量为0.11%, 锌挥发率达到99.9%以上;系统压强5 Pa以下、蒸馏温度973 K时, 铝硅铁渣中锌含量低于0.5%, 锌挥发率达到99.6%以上。     

Cu_(73)Al_(17)Mn_(10)形状记忆合金的显微组织和阻尼性能

研究热处理及变形对Cu73Al17Mn10形状记忆合金显微组织和阻尼性能的影响。结果表明,合金在铸态下主要为L21结构的β母相组织,经时效热处理后,转变为板条状马氏体。在室温下,该合金的低应变阻尼为弛豫型阻尼,高应变阻尼为静滞后型阻尼。均匀化退火后合金的内耗低于铸态。经轧制变形后,晶粒得到细化,有利于阻尼性能的提高。时效处理后,板条状马氏体变细,合金的阻尼性能得到进一步提高。     

混合熵对定向凝固锰铜基阻尼合金组织与性能的影响北大核心

使用动态热机械分析仪、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了不同成分梯度的定向凝固锰铜基合金的微观组织、阻尼行为以及力学性能特征。结果表明,在定向凝固过程中,随着合金元素的添加,枝晶间距逐渐减小,成分偏析程度增加,物相组成变为单一的母相,熵增引起的成分过冷使得枝晶易于断裂。添加镍与铁元素可以提高低温端孪晶的内耗值,而在加入锌元素后,MnCuNiFeZn合金在673 K下的内耗升高至0.023。随着混合熵的增加,三种不同成分梯度的定向凝固锰铜基合金的抗拉强度与伸长率均线性增加,合金应变硬化率的平稳保持段的斜率与混合熵呈正相关。     

不同热处理下2024铝合金摩擦磨损行为和机理研究

采用单因素法,通过GCr15钢球与2024铝合金进行干滑动摩擦磨损实验,研究载荷和滑动速度变化对2024铝合金的摩擦磨损性能的影响,并通过磨损率、摩擦系数以及表面磨损形貌对T4和T6态2024铝合金的磨损机理进行对比分析。实验结果表明载荷和滑动速度对平均摩擦系数影响不明显,在低载荷低滑动速度下摩擦系数存在较大波动,随载荷和滑动速度提高,摩擦系数逐渐趋于平稳,T6态铝合金平均摩擦系数低于T4态;磨损量随载荷和滑动速度增加呈现非线性增加关系,磨损率随载荷和滑动速度增加而降低,磨损速度降低,T6态铝合金的磨损量和磨损率均低于T4态;在低载荷低滑动速度下主要发生黏着磨损,随载荷和滑动速度提高,磨粒磨损和疲劳剥层磨损成为主要磨损形式。整体而言T6态2024铝合金耐磨性能优于T4态。     

新型轻质高阻尼Mn-27Cu多孔合金的制备及其性能研究

采用粉末冶金法制备了Mn-27Cu(原子百分比,下同)二元多孔合金,通过扫描电子显微镜(SEM)观察,Mn-27Cu二元多孔合金中亚微米或毫米量级的孔分布均匀。与相同组分的致密Mn-Cu合金相比,多孔材料的密度大幅下降,当孔隙率为71.5%时,密度为2.3g/cm~3,约是致密Mn-Cu合金密度的1/3;在微应变振幅(10~(-6))下,Mn-27Cu二元多孔合金的阻尼性能最高可达0.012,属于微振动敏感型高阻尼材料范畴;其最大抗压强度约为41.2MPa,但其压缩坍塌过程却表明该Mn-Cu多孔合金属于脆性材料。     

川南龙马溪组页岩气储层纳米孔隙结构特征及其成藏意义

以川南龙马溪组页岩气储层为例,运用氮气吸附法对储层纳米孔隙进行测定,通过等温线和DFT分析,对孔结构特征表征并讨论控制纳米孔隙结构的主因和纳米孔隙对页岩气成藏的意义。结果表明：龙马溪组页岩气储层孔隙结构较复杂,主要由纳米孔组成,具有一定的无规则孔结构,孔隙多呈开放形态,以两端开口的圆筒孔及4边开放的平行板孔等开放性孔为主;垂向上由深到浅,孔隙开放程度减小;纳米主孔位于2~40 nm,占孔隙总体积的88.39%,占比表面积的98.85%;2~50 nm的中孔提供了主要的孔隙体积,小于50 nm的微孔和中孔提供了主要的孔比表面积;TOC是控制该储层中纳米孔隙体积及其比表面积的主要内在因素,也是提供页岩气主要储存空间的重要物质;纳米孔对页岩气的吸附能力极强,在其内部有大量页岩气以结构化方式存在,增加了页岩气的存储量,并使模型表征复杂化;开放状纳米孔可提高页岩气解吸效率和储层渗透率,提高页岩气的产量。