元素粉末法制备TiAl金属间化合物的研究进展

元素粉末冶金因具有成本低、制备的合金组织均匀细小等优点而受到广泛关注。简要介绍了元素粉末法制备TiAl合金的研究进展，主要从反应机理、致密化行为和力学性能等方面进行综述。研究表明，Ti与Al元素的反应由扩散控制，借助TiAl3和TiAl2等中间相最终得到Ti3Al和TiAl相共存的反应产物。在高Nb–TiAl合金的Ti–Al–Nb三元系中，Nb元素主要通过形成中间产物——Nb–Al化合物最终均匀分布在基体相中。从原料和工艺两个角度总结了元素粉末法制备TiAl合金过程中影响致密化的因素，介绍了提高元素粉末法制备TiAl合金的热加工和力学性能的方法，总结了近年来元素粉末法制备TiAl合金的力学性能研究成果。目前来看，元素粉末法制备的TiAl合金力学性能已达到变形合金的水平。     

高熵合金抗氧化性能研究现状及展望

高熵合金作为一种新型的合金体系表现出良好的力学性能及其他功能特性,在近十几年的发展中出现了一系列力学性能优异的合金体系。3d过渡元素高熵合金即使在低温(77K)下也具有良好的断裂韧性,难熔高熵合金在高温下具有远高于高温合金的强度,轻质高熵合金具有极高的比强度。另外,相比于传统合金,高熵合金还具有更多的成分、结构设计空间。而在实际的工业应用中,不仅需要讨论材料的力学性能,也需要注意材料的耐环境性能,尤其是抗氧化性。近年来,研究者们也意识到高温条件下快速氧化限制了高熵合金的高温应用性。合金元素的添加及其含量是影响高熵合金抗氧化性及应用的关键因素。通过添加适量的抗氧化组元来提高传统合金及高熵合金的抗氧化性是目前研究的主要方法。目前已经出现了一些兼具优良高温力学性能和抗氧化性的合金体系,如AlCrMoTi-M体系,其中AlCrMoNbTi在1000℃时不仅具备良好的力学性能,还具有优异的抗氧化性能。研究证实在合金中添加Al和Cr元素能够有效地提升高熵合金的抗氧化性能,另外通过形成一些复合氧化物也能为合金提供较好的保护。然而,研究者也发现一些元素的组合将会降低材料抗氧化性能,如含Al合金中添加Ti,含Cr合金中添加Nb都会使本应形成的保护膜失效。本文介绍了高熵合金基本的氧化行为,总结了目前相关报道的高熵合金中Al、Cr、Si等关键合金元素和其他常用元素对高熵合金抗氧化性能的影响。通过对目前的数据分析,为平衡高熵合金力学性能与抗氧化性能、腐蚀性能等综合性能的设计提供参考,为高熵合金的工业应用提供思路。     

TC4薄壁壳体真空等温成形研究

对TC4合金薄壁壳体真空等温成形进行数值模拟,根据模拟结果进行真空等温成形试验。以传统热冲压成形的壳体及TC4原始板材为对比,分析了真空等温成形壳体的力学性能、微观金相和杂质元素含量。结果表明,相比热冲压成形,真空等温成形的TC4合金薄壁壳体的H元素含量降低83%,O元素含量降低55%;力学性能良好,延伸率提高了50%;金相组织为均匀的等轴组织。     

高熵合金强韧化方法及力学性能的研究进展

自高熵合金被首次报道以来,其优异的力学性能引起了国内外学者的广泛关注.高熵合金的高强度、高硬度、高耐磨性、耐腐蚀性以及其在极端温度下的服役能力,都表明高熵合金在未来工业应用中具有巨大潜力.随着对高熵合金的深入研究,从元素比例的改变到元素种类的改变再到新组元的添加,每一次高熵合金力学性能的优化与发展均伴随着结构的改变.尽管如此,高熵合金的力学性能依旧有很大的提升空间.因此,如何合理设计高熵合金的微观结构、提升其力学性能是当前研究的热点问题.在高熵合金中,已存在的强韧化方法有细晶强化、固溶强韧化、共晶组织强韧化、孪生诱导塑性(Twinning induced plasticity,TWIP)效应强韧化、相变诱导塑性(Transformation induced plasticity,TRIP)效应强韧化和第二相强韧化等.其中,细晶强化与第二相强化在绝大多数高熵合金中都存在且很容易通过热机械处理来实现.因此,如何在强化机理、组织特征、力学性能三者之间建立联系,是当前亟待解决的问题.本文归纳了高熵合金强韧化方法的研究进展,从高熵合金的优秀力学性能入手,分别介绍了固溶强化、短程有序(Short-range ordering,SRO)强化、γ'相强化、晶粒异构强韧化等结构设计理念,并且讨论了各种结构对高熵合金变形机制和力学性能的影响,分析了当前高熵合金的发展前景,以期为后续关于组织特征与力学性能建立有效联系提供参考.     

Cu-Mg合金接触线连续挤压接触应力分布函数的建立

利用Deform 3D软件平台对高速铁路用Cu-Mg合金接触线连续挤压工艺等效应力场、温度场进行了模拟分析,从模拟结果可以得知Cu-Mg合金连续挤压各个区域等效应力场与温度场的分布范围。根据模拟结果和Mises屈服准则及各向同性硬化法则,并结合Cu-Mg合金连续挤压各个分区的形变几何特点,建立了Cu-Mg合金连续挤压工艺各个分区接触应力的分布函数。对所建立的接触应力分布函数进行了模拟计算,并与生产实际检测对比验证,从对比结果可知,所建立的各区域接触应力的分布函数基本符合实际情况。利用所建立的分布函数,分析、归纳并总结了提高Cu-Mg合金接触线连续挤压工艺接触应力的有效措施,为进一步优化设计Cu-Mg合金连续挤压工模具提供了理论依据。     

电积锌用各类阳极中合金元素对其性能影响的研究现状

目前电积锌普遍采用的是传统阳极Pb-Ag,Pb-Ag-Ca和Pb-Ag-Ca-Sr和部分新型阳极如铅基Pb-MnO2、钛基DSA和铝基铅合金阳极等,其中,各合金元素对阳极析氧电位和腐蚀速率都有影响。为此,从制备工艺、力学性能、耐蚀性和电催化活性等方面阐述了各种阳极的优缺点,介绍了各种合金元素对阳极性能的影响情况。     

材料微观组织结构三维模拟的研究进展

多晶体材料微观组织结构很大程度上决定了其宏观物理力学性能，材料微观组织的模拟对于研究和预测材料的宏观力学性能具有重要意义。随着计算机技术的发展，材料微观组织的三维模拟已成为材料微观组织模拟的研究热点。总结了材料微观组织三维模拟的方法及其应用，提出了三维模拟的研究方向。     

高性能钛合金的关键“基因”及高通量实验与计算技术的应用

加快高性能钛合金的研发速度、降低研发成本对我国高端装备制造至关重要。作为关键结构材料,强度、塑性与韧性是保障钛合金构件安全运行的关键力学性能指标。通过高通量计算可预测合金的模量、比热、热膨胀系数等多种物理性能指标,但是对于强度、塑性与韧性等力学性能指标尚缺少预测模型和公式,原因是力学性能间接依赖合金的化学成分,直接影响力学性能的因素是合金的微观组织。高性能钛合金的关键"基因"是成分、相/组织结构与晶体缺陷。高通量计算和扩散多元节建立合金成分与相的对应关系,相场动力学计算与模拟实现对相与微观组织演化的预测,通过微纳尺度力学性能测试技术获得微观组织结构的力学性能数据。期望通过以上各环节研究结果与数据的有机整合,建立钛合金成分、相与微观组织、力学性能数据库,有助于提升高性能钛合金的研发速度,满足我国关键技术领域对先进钛合金的需求。     

Mg-Gd-Y合金的研究进展

已有的研究表明,Mg-Gd-Y系合金具有很好的室温强度和耐热性能,可以进一步扩大镁合金的使用温度范围和应用领域,在航空航天、汽车及电子等工业领域具有巨大的潜在应用价值.介绍了Mg-Gd-Y系合金产生的背景及发展现状,分析总结了Mg-Gd-Y系合金的强化机制、组织结构、力学性能、各种合金元素及微量元素在合金中的作用,并对Mg-Gd-Y系合金今后的发展趋势进行了展望.     

CoCrFeNi系高熵合金研究进展

高熵合金具有独特的微观结构和特性,作为一种新型的高性能材料,逐渐获得了国内外研究人员的广泛关注。高熵合金具备多元化的元素组成方式,不但没有形成传统概念中复杂的相结构,反而展现出了更优异的性能,在诸多领域均具有良好的应用前景。在当前的高熵合金体系中,CoCrFeNi系研究最为广泛,其研究内容主要体现在通过添加不同元素或进行退火热处理对原合金体系改性进而获得优异性能的材料。首先,结合CoCrFeNi体系对高熵合金的定义和性能特点进行了分析和总结;其次,从热力学和动力学角度论述了CoCrFeNi系高熵合金的结构预测、层错能计算及缺陷动力学分析;再次,总结了Al、Ti、Cu、Mn和C元素对CoCrFeNi系高熵合金显微组织和力学性能的影响;最后,分析了当前的研究现状并进行了展望。     

焊缝性能影响因素的研究进展

埋弧焊和氩弧焊的焊缝合金元素及其含量、热输入、晶粒长大、预热温度、冷却速度和峰值温度对焊缝组织与力学性能均有一定的影响。总结了国内外对焊缝组织和力学性能的各种影响因素的相关研究,研究结果表明合金元素(如Mn、Cr、Ni、Mo等)能明显提高焊缝力学性能,每种元素都有合适的添加范围;焊缝接头强度和韧性以及伸长率随热输入的增大而减小;冷却速度的范围是8～12s。通过控制添加合金元素可以有效提高焊缝力学性能并改善焊缝组织,控制合理的热输入范围和冷却速度可提高焊缝的韧性。     

JMS-1高弹性合金及其应用

JMS-1合金是一种导电弹性材料。它具有弹性好,强度高和良好的压延性能,是新型的代QSn6.5-0.1合金材料。本文研究了合金元素Ni、Sn、Zn、形变量和热处理工艺对Cu-Ni-Sn-Zn合金力学性能的影响,并对JMS-1合金与QSn6.5-0.1的各种性能进行了对比。同时,介绍了该合金的试验结果和应用情况。     

钨合金动态力学性能的三维数值模拟研究

采用数值模拟的方法对钨合金在冲击载荷作用下的动态力学响应进行了研究。运用有限元动力分析程序建立了具有典型微观结构钨合金三维有限元单胞模型,对钨合金在拉伸载荷作用下的动态力学性能进行了数值模拟研究,分析了应变率对其力学性能的影响,给出了不同应变率条件下单胞模型的应力和应变分布云图,在与实验结果对比的基础上验证了该有限元模型的可靠性。     

Si及时效对Fe-Al-Si阻尼合金性能的影响

为了进一步提高Fe-Al二元阻尼合金的阻尼性能和力学性能,并认识在较高温度下长时间使用对其阻尼性能的影响,利用倒扭摆、拉伸、光学金相等方法测试了微量Si元素和不同时效时间对Fe-Al基合金阻尼性能、力学性能、微观组织的影响.结果表明,在Fe-Al合金中添加少量Si元素,合金的阻尼性能、力学性能优于Fe-Al合金,晶粒也得到明显细化.350℃长时间时效前后,实验合金的阻尼性能、力学性能、微观组织保持稳定.Fe-Al-Si阻尼合金具有更加全面的阻尼和力学性能,并可在350℃下长时间使用,应用范围更广阔.     

Ti-Zr-Cu-Co-Sn-Si块体非晶合金的形成及生物腐蚀行为和力学性能

采用铜模铸造法制备了不含高生物毒性元素Ni和Be及贵金属元素的生物医用型Ti87-xZr7.5CuxCo2.5Sn2Si1(x=39,40,42,原子分数/%)块体非晶合金,并对其非晶形成能力、热稳定性、生物腐蚀行为及力学性能进行了研究。结果表明:该系非晶合金临界直径为2~3mm,并具有较高的热稳定性,其过冷液体温度区间为44~51K。Ti-Zr-Cu-Co-Sn-Si非晶合金在模拟人体体液环境中表现出高耐腐蚀性能,在37℃的磷酸盐缓冲溶液中发生自钝化,钝化电流密度低,且其开路电位和孔蚀电位随着Ti含量的增加而提高。该系非晶合金具有良好的力学性能,压缩断裂强度达2309MPa,弹性模量为92~100GPa。     

高性能铝锂合金关键力学性能各向异性的影响因素及控制措施

铝锂合金具有低密度、高比强度以及良好的高温、低温等一系列优异性能,在军事和航天领域具有广阔的应用前景。但是锂元素的添加也导致了诸多缺点,例如较低的短横向韧性、断裂韧性、热不稳定性,尤其是极其强烈的力学性能的各向异性,这严重影响了铝锂合金的使用。目前已有研究表明,晶体学织构和合金析出相是影响合金力学性能各向异性的主要因素,因此消除各向异性的方法也分为两种:调控织构类型和调整合金析出相,其中可以通过改变轧制前材料的状态和轧制工艺来调整织构类型,改变合金成分和时效工艺来调整析出相类型。本文综述了铝锂合金关键力学性能各向异性的成因以及消除各向异性所开展的研究以及对应措施。     

高熵合金中典型金属间化合物

高熵合金作为一种新型金属材料,因其具有优异的力学性能而受到越来越多研究者的广泛关注。在高熵合金中,金属间化合物从最初追求单相固溶体以避免形成有害相,发展到可作为有益的析出强化相或合金基体相(有序固溶体),丰富了高熵合金的组织调控策略,提升了高熵合金的力学性能。同时,也为高熵合金的发展起到了重要的推动作用。从高熵合金中相的形成规律出发,综述了高熵合金中典型金属间化合物及有序固溶体的研究现状,主要包括合金元素和热处理工艺等对典型金属间化合物形成规律和高熵合金力学性能的影响,并对高熵合金中金属间化合物的未来发展进行了展望。     

锌浴中合金元素对热镀锌层上锌花的影响

综述了锌浴中合金元素对热镀锌层上锌花的结构和表面形貌的影响以及合金元素对锌花形成的作用机制,如抑制形核机制、晶体学机制以及表面能和表面张力机制;分析了合金元素对锌花镀层耐腐蚀性能和力学性能的影响.     

AlCoCrFeNi系高熵合金的强化方法研究

高熵合金又称多主元合金,相比以一种或两种元素为主的传统合金,高熵合金多主元合金设计理念使其具有独特的成分和结构特征,并展示了一系列优异的力学性能.尤其是近几年,拥有高强度、高延性的高熵合金纷纷涌现,这对高熵合金的工程化应用具有重要意义.合金的力学性能与其强化方法息息相关,如细晶强化、共格第二相强化、非共格第二相强化、异质结构强化等强化机制都在不同程度上促进了高熵合金力学性能的提升,因此了解高熵合金的强化方法和机制对于提高高熵合金的力学性能、探索新的高强高韧高熵合金意义重大.AlCoCrFeNi系高熵合金是目前研究最多的高熵合金体系之一,而且该体系高熵合金还可以通过成分调节和热机械处理工艺产生不同的组织结构,进而引入不同的强化机制,合金的力学性能可以在大范围内进行调控,是研究高熵合金强化方法的理想材料.基于此,本文以AlCoCrFeNi合金体系为对象,回顾了近几年高熵合金的强化方法,包括细晶强化、共格第二相强化、非共格第二相强化和异质结构强化,进一步阐述了成分和组织调控对高熵合金强化方法和力学性能的影响.不仅如此,本文还通过总结复合强化机制,发现必须借助多种强化机制才能使合金达到更高的强度,最后对高熵合金的强化方法研究进行了简单的总结和展望.     

Ti0.5AlCoFeNiCrx高熵合金的微观组织结构与力学性能

通过XRD分析、SEM观察和压缩实验研究了不同Cr含量对Ti0.5AlCoFeNiCrx(x为摩尔比,x=0,0.5,1,1.5,2,3)高熵合金微观组织结构与力学性能的影响。结果表明:当合金不含Cr时,呈现单一的体心立方结构;当加入Cr元素后,出现了另一种富Cr的体心立方相。随着Cr含量的增加,组织从树枝晶逐渐转变到亚共晶、共晶和过共晶组织,表明Cr能促使合金发生共晶反应。适量的Cr元素能显著提高合金的压缩力学性能,其中Ti0.5AlCoFeNiCr0.5合金具有最好的压缩强度和塑性。