准晶强化钢的研究进展

准晶体是一种具有旋转对称性的介于晶体与非晶体之间的固体。由于其特殊结构，具有较高的强度、硬度、室温脆性、不黏性、电阻率高和导电性差等特性。准晶强化钢因其准晶的大量生成，其抗拉强度可以达到3 000 MPa以上。从准晶体的发现、钢中准晶的发现开始，对准晶钢相变反应及影响因素进行了深入探讨，总结了准晶钢的特性、制备和钢中准晶本身的特性等。最后，分析了准晶钢及准晶研究现状和存在问题，并针对准晶钢的应用前景和未来的研究方向作出了展望。     

普通凝固Mg68Zn28Y4合金准晶相的研究

采用普通凝固技术在Mg68Zn28Y4合金中制备出二十面体稳定准晶相.通过普通光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察了合金凝固组织和准晶相的形貌;扫描电镜附带能谱(EDS)确定了准晶相成分;透射电子显微分析技术(TEM)确定了准晶相结构.结果表明,Mg68Zn28Y4三元合金在室温冷却过程中,准晶相优先从液相形核、长大;凝固组织为Mg7Zn3 α-Mg Mg60Zn30Y10 (包晶组织);Mg60Zn30Y10准晶相微观形貌呈花瓣状、五边形和六边形;准晶晶粒尺寸小于10μm.     

在铝—过渡金属二元合金中二十面体准晶相的形成与电子结构的关系

对在铝—过渡金属二元合金中二十面体准晶相的形成与其电子结构的关系进行了系统的研究。过渡金属中的(s d)电子数和表示铝与过渡金属相对键合状况的参数|Δ(?)|与二十面体准晶的形成密切相关,并由12种铝—过渡金属合金导出了两条经验规律。     

铸造法制备Al63Cu25Fe12准晶

通过常规铸造法制备了Al₆₃Cu₂₅Fe₁₂准晶合金,并对其热处理工艺进行了初步探索,采用显微镜和扫描电镜观察了金相组织,采用XRD衍射分析了其中的准晶相及类似晶体相。研究结果表明,铸造法制备的AlCuFe准晶材料中主要由二十面体Ⅰ相、立方结构β相和单斜结构λ相3种物相组成。常熔铸制备的Al₆₃Cu₂₅Fe₁₂准晶合金在接近Ⅰ相熔点长时间退火,可以显著提高Ⅰ相的含量。      

铸造法制备Al63Cu25Fe12准晶

通过常规铸造法制备了Al63Cu25Fe12准晶合金,并对其热处理工艺进行了初步探索,采用显微镜和扫描电镜观察了金相组织,采用XRD衍射分析了其中的准晶相及类似晶体相。研究结果表明,铸造法制备的AlCuFe准晶材料中主要由二十面体I相、立方结构β相和单斜结构入相3种物相组成。常熔铸制备的Al63Cu25Fe12准晶合金在接近I相熔点长时间退火,可以显著提高I相的含量。     

基于PCA-BP神经网络模型的充填体强度预测

充填体强度预测对矿山充填设计具有重要意义。选取胶砂比、水泥、石灰、石膏及矿渣含量作为充填体强度影响因素,借助主成分分析（PCA）消除自变量间相关性,降低数据维数,再结合BP神经网络具有较好预测性的特点,建立了PCA-BP模型以预测充填体强度。对18组充填体试验数据进行主成分分析,5个影响因子降维为3个主成分,将其作为BP神经网络的输入因子,进而探讨了隐含层神经元个数对充填体强度训练和预测精度的影响,并比较了PCA-BP神经网络、标准BP神经网络和二次线性回归效果。结果表明：PCA-BP模型最佳预测结构为3-7-1;PCA-BP神经网络结果优于BP神经网络和二次线性回归;PCA-BP神经网络训练和预测的最大相对误差仅为3.65%,实现了充填体强度的准确预测。PCA-BP模型为充填体强度预测提供了一种高精度的分析方法。     

新型含片状晶WC-10%Co硬质合金的制备及其性能研究

通过球磨诱导生成薄片状W晶源,再引入超细黄钨(纳米W源)、碳黑(活性碳源)、钴及适量晶粒长大抑制剂(Cr_3C_2)高效球磨生成含片状晶W/Co/C复合粉末,于低压真空烧结炉中在1410℃的温度下一次碳化烧结制备了片状晶强化新型结构WC-10%Co(质量分数,下同)硬质合金,研究了20%片状W的引入对WC-10%Co硬质合金显微组织结构和性能的影响。通过比表面测定仪和费氏粒度仪测定了粉体的比表面和粒度,用扫描电镜(SEM)观察了粉末的形貌和烧结体的显微组织结构,按硬质合金性能测试标准对WC-Co烧结体的物理和力学性能进行了测定。结果表明,碳辅助氢还原球磨诱导生成含片状晶W/Co/C复合粉末,经一次碳化烧结可制备出显微组织结构明显不同于普通合金的含片状晶新型结构WC-Co硬质合金;20%片状W粉末的引入致使合金整体晶粒尺寸偏粗,矫顽磁力偏低,但其片状晶和超细晶粒均布的组织结构,不仅能有效提高合金的硬度,还能改善合金的断裂韧性。     

45号钢中镁铝尖晶石夹杂物诱导晶内铁素体析出形成机理研究

以热力学基本原理和错配度理论为基础,计算分析45号钢内镁铝尖晶石的形成过程,在45号钢的液相线温度下,钢液中的氧活度一定的情况下,氧化铝会优于氧化镁生成,并且计算了铝元素一定的情况下,只要有微量的镁就可以生成镁铝尖晶石夹杂物。并通过二维错配度的计算证明了镁铝尖晶石和晶内铁素体的匹配关系良好,容易形成共格结构,为晶内铁素体的析出提供了良好的基底面。     

连铸三维宏观传输模型—枝晶凝固微观特性的耦合研究

根据所建立的连铸三维宏观传输数学模型中，对枝晶凝固微观结构参数的影响效果进行了充分地耦合研究，包括：枝晶臂间距，枝晶凝固模式和糊状区渗透特性．宏观模型中，采用微观偏析半解析模型来对浇铸钢种的非平衡凝固路径进行近似确定，其中枝晶臂间距是重要的影响参数，即所谓的一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距，必须考虑后者随凝固过程的变化情况；连铸凝固过程中，两相糊状区的渗透特性对于铸坯的流场以及温度场和溶质浓度场具有重要的影响作用，模型中采用复合理论方法来对其加以了描述，即根据临界的固相分数值将糊状区分别视为非牛顿半固相流体和多孔介质；在确定多孔介质的渗透率时，考虑了枝晶凝固模式的影响效果，等轴晶区对应于各向同性渗透率，柱状晶区则对应于各向异性渗透率．采用该连铸三维耦合模型，并结合早前建立的连铸二维传热模型，针对某钢厂1号方坯连铸机进行了复合数值模拟研究，且研究成果已投入到铸机的实际生产运行中．工厂现场的生产状况表明，数值仿真结果具有较好的合理性和实用性，说明该三维耦合模型具有良好的仿真精度， 可广泛应用于实际连铸过程的数值仿真研究中．     

钢凝固过程中二次枝晶间溶质分布的模型研究

对凝固过程中二次枝晶间溶质质量分数分布进行了模型研究，该模型考虑了包晶反应的影响以及固相中溶质的扩散，讨论了钢中w（C）以及冷却速度对枝晶间溶质质量分数分布的影响。计算结果表明，枝晶间Mn、P的偏析较严重，随着w（C）的增加，枝晶间Mn、P的偏析加剧，随着冷却速度的降低，枝晶间P的偏析降低。     

纳米氧化铝粉末的合成技术

系统地介绍了纳米氧化铝粉末的各种制备方法，按基本原理将其分为固相法、液相法和气相法，并且指出了每种方法的优缺点，同时提出了适当的工艺条件。而液相法是制备氧化铝的主要方法，其中溶胶凝胶作为一种湿化学合成方法，是制备纳米粉末的重要技术之一，具有设备简单、工艺易于控制、粉末纯度和均匀度高、成本低等优点，并对其应用前景作了展望。     

纳米技术在耐火材料中的应用

纳米技术作为一门崭新的技术，将广泛应用于各个领域。纳米材料由于具有表面效应、量子尺寸效应和隧道效应，以添加剂的形式加入耐火材料中，可显著提高耐火材料物理性能和使用性能。将纳米技术与传统耐火材料生产技术相结合，有望使耐火材料呈现新的生机。     

纳米TiO2研究进展

主要介绍了纳米TiO2的特性、制备与表征方法,及其发展、应用的情况,并且指出了纳米TiO2的研究方向及存在问题。     

纳米硬质薄膜的研究进展

介绍了纳米硬质薄膜的概念、设计思想、超硬机制、制备技术及工艺、性能、应用前景，综述了近几年来国内外纳米硬质薄膜材料研究的最新进展，对纳米硬质薄膜的发展趋势提出了一些看法。     

纳米氧化铈和生命

用光电子能谱(XPS)证明了3 nm～5 nm的氧化铈晶格中含有44%的Ce3+,因而具有较强的还原性;用电子顺磁共振(EPR)证明这种纳米氧化铈具有清除自由基的性质;2009年美国J Colon等的研究团队用体外试验(细胞培养,In Vitro)和无胸腺的裸鼠的体内试验(生命耐久性,In Vivo)证明了在放射线作用下,有3 nm～5 nmCeO2粒子存在情况下正常细胞和组织受到保护。这些研究结果,对人类的癌症治疗提出了新方案,即纳米氧化铈加合适的放疗,可克服放疗过程正常细胞和组织受损的弊病。3 nm～5 nm的氧化铈因能清除体内自由基而又是一种潜在抗衰老剂。本文作者认为要达到Ⅰ期人体试验的要求还应在安全性、有效性和选择性方面做更多的工作,同时展示了一张由本文作者自己制作的3 nm～5 nm的氧化铈的电镜照片。     

Multiscale Computation for Nano/Micromaterials

This paper presents a multiscale field theory and its applications in modeling and simulation of atomistic systems. The theoretical construction of the multiscale field theory is briefly introduced. A single crystal is discretized into finite-element mesh as if it is a continuous medium. However, each node is a representative unit cell, which contains a specified number of distinctive atoms. Ordinary differential equations for each atom in all nodes are obtained. Material behaviors of a given atomistic system at nano/microscale, subject to the combination of mechanical loadings, electromagnetic field, and temperature field, can be obtained through numerical simulations. Sample problems on wave propagation and simple tension have been solved to demonstrate the advantage and applicability of this multiscale field theory.