直接晶化法制备块状纳米材料的探索──Ⅰ脉冲电流作用下无序金属介质的成核理论

利用经典热力学和连续介质电动力学理论计算了脉冲电流作用下无序介质（包括金属熔体和非晶态金属）的成核率．结果表明：对于无序介质的晶化过程，随脉冲电流密度增加，形核率成指数增大；超短时脉冲有可能使熔体直接冷凝成大块纳米晶材料，并能限制已经形成的纳米晶粒的长大．     

在脉冲电流或脉冲磁场作用下LY12合金的凝固组织

在LY12铝合金凝固过程中施加脉冲电流或脉冲磁场，研究脉冲电流或脉冲磁场对这种合金凝固组织的影响。结果表明，脉冲电流和脉冲磁场均可使晶粒明显细化，等轴化，在脉冲电磁艇下金属凝固组织的晶粒细化机制为：在脉冲电磁场的作用下剧烈的强迫对流促进晶粒从型壁上游离，大大增加金属熔体的形核率，导致晶粒细化；温度相对均匀使得游得的晶粒得以保存下来，抑制了晶粒在某个方向上的优先,从而抑制了树枝晶的形成。     

脉冲电流对金属材料的作用及其研究进展

综合评述了脉冲电流作用下的金属的凝固过程，金属的电致塑性效应，非晶结构变化和纳米晶化，金属材料的仿生恢复和愈合等方面的最近进展，着重介绍了脉冲电流在材料制备，加工和使用中的应用，同时提出了利用瞬态能量输入进行材料仿生复效处理这一新途径。     

脉冲电流对金属材料的作用及其研究进展

综合评述了脉冲电流作用下的金属的凝固过程、金属的电致塑性效应、非晶结构变化和纳米晶化、金属材料的仿生恢复和愈合等方面的最近进展，着重介绍了脉冲电流在材料制备、加工和使用中的应用，同时提出了利用瞬态能量输入进行材料仿生复效处理这一新途径。     

脉冲电流参数对内燃机用Ti-44.5Al-3Nb-0.8Si合金凝固组织演变的影响北大核心CSCD

采用脉冲电流方法处理Ti-44.5Al-3Nb-0.8Si合金熔体的凝固过程,并测试不同脉冲电流条件下合金凝固组织性能,对组织结构的变化过程进行了深入分析。实验结果表明:当电流密度与频率都升高后,生成了互相垂直的枝晶结构,以及具有bcc晶体结构的β组织。随着电流密度增加,合金一次枝晶距离发生先降低后升高,最小值发生在电流密度为64 mA/mm^2时;当脉冲电流频率上升后,形成了距离更小的一次枝晶。脉冲电流下合金中形成了许多片层组织。当电流密度升高后,α2/γ相的片层间距发生了先降低后升高;提高脉冲电流频率会引起α2/γ组织的片层间距降低的现象,脉冲电流可以使TiAl合金形成更加细化的片层并提升均匀性。     

交流电脉冲调控Al-7%Si合金中α-Al相形态演化机制

研究了低压交流电脉冲下Al-7%Si合金初生α-Al相的微观组织演化规律,数值模拟了合金熔体中的电流及电磁力分布,结合模型中嵌入金属网的方法,对电脉冲调控微观组织的机理进行了分析。结果表明,无论砂型还是金属网内、外,α-Al树枝晶随着脉冲电流密度的增大而更细化,然而部分组织形貌由树枝状向蔷薇状的转变与脉冲电流密度和位置都有关。相同的电脉冲下,当脉冲电流密度足够大时,砂型中与金属网内、外的α-Al相组织形貌存在显著差异。分析认为,初生α-Al相组织的变化主要是由脉冲电磁力驱动的熔体对流作用引起的;此外通过计算熔体流动状态雷诺数,预测了不同密度电脉冲作用下Al-7%Si合金中初生α-Al相的形貌。     

金属纳米块体材料制备加工技术和应用

综述了国内外块状纳米材料的制备技术进展及存在的问题,提出了超短时脉冲电流直接晶化法和深过冷直接晶化法两类潜在的块状金属纳米晶制备技术,并对今后的研究及发展前景进行了展望。同时对大块纳米材料的性能特点及应用前景做了展望。     

金属纳米块体材料制备加工技术和应用

综述了国内外块状纳米材料的制备技术进展及存在的问题 ,提出了超短时脉冲电流直接晶化法和深过冷直接晶化法两类潜在的块状金属纳米晶制备技术 ,并对今后的研究及发展前景进行了展望。同时对大块纳米材料的性能特点及应用前景做了展望     

非晶合金的应用

非晶合金又称金属玻璃,是一种长程无序的金属固体,通常是通过快速冷却金属熔体而获得,最早是由美国的Duwez教授于1960年发明。非晶态合金的原子呈无序排列,因而不存在晶态合金中的空位、位错、晶界及层错等缺陷,这一特性使其不仅具有优异的耐腐蚀性、高强度、高硬度、高耐磨性、高疲劳     

脉冲电流对冷坩埚定向凝固TiAl基合金微观组织和性能的影响

施加脉冲电流进行Ti-45.5Al-4Cr-2.5Nb(原子分数,%)合金的定向凝固并结合仿真实验,研究了脉冲电流对其凝固组织和性能的影响。结果表明：随着频率为200 Hz的脉冲电流密度的增大电流集肤效应增强、熔体内电流集肤效应加重。在集肤层电流焦耳热效应的作用下糊状区侧向散热的热流密度降低,使枝晶的平均偏离角减小,从而使合金的断后延伸率增大。脉冲电流密度较小时,在焦耳热效应和电磁搅拌的作用下熔体中枝晶的重熔和破碎使柱状晶晶粒的径向尺寸减小。但是,过量的焦耳热使熔区的长度增大、温度梯度减小,反而使晶粒的径向尺寸增大。因此随着电流密度的增大TiAl合金的抗拉强度先提高后降低,施加频率为200 Hz、电流密度为35.3 mA/mm的脉冲电流TiAl合金的抗拉强度最大,比母合金铸锭的抗拉强度提高了70.7%。电流密度为52.9 mA/mm时延伸率达到最大值,比母合金锭的延伸率提高了129.5%。     

成年男子心率与能量代谢率关系试验研究

文章通过试验研究分析了人体在带负荷运动中和运动结束休息时的心率、耗氧量和能量代谢率的变化情况，并对心率与耗氧量和能量代谢率之间的关系作了数学分析，证明人体在带负荷运动时和运动后休息时的心率与耗氧量和能量代谢率之间成良好的线性关系。通过研究得出了成年男子心率与能量代谢率之间的关系公式。该公式对建立以心率为指标的劳动强度分级标准具有实用价值。     

拉伸速率控制模式及拉伸速率对冷轧薄板强度测试结果的影响

按照GB/T 228.1—2010中推荐的不同拉伸速率控制模式及拉伸速率对冷轧镀锌钢板进行了拉伸对比试验,分析了应变速率、横梁位移速率及应力速率对冷轧薄板规定非比例延伸强度R_p0.2、下屈服强度R以及抗拉强度R_tn测试结果的影响。结果表明:采用应变速率进行控制得到的拉伸试验数据相对其他两种速率控制模式更为稳定,可以最大限度地降低拉伸测试结果的不确定度;采用0.000 25 s^-1的应变速率控制模式所得试验结果的稳定性与采用40～50 MPa·s^-1的应力速率控制模式所得结果较为接近;在不同拉伸速率控制模式下,提高应变、横梁位移和应力速率均会使屈服强度R_p0.2和R_el增加,而抗拉强度R_tn基本上处于稳定状态。     

以动态心率为指标的体力劳动强度评价方法研究

对人体在带负荷运动过程中和运动结束后体力恢复过程中的心率、耗氧量和能量代谢率的变化情况进行试验研究，证明心率与耗氧量和能量代谢率之间具有良好的线性关系。试验结果还证明在同等体力负荷下活动，男女之间的心率和能量代谢率存在着较大的差异，女子的能量代谢率比男子的能量代谢率低１５ ％ 左右，但其心率则比男子的心率高１０ ％ 左右。首次按男女性别差异提出了以心率和相对心率为指标的体力劳动强度分级方法，从而使体力劳动强度评价变得可靠有效。     

橡胶夹层/复合材料粘接界面疲劳裂纹扩展行为的研究

用 型加载下的双悬臂夹层梁试样 ,以应变能释放率为裂纹扩展参量 ,研究橡胶夹层 /复合材料粘接界面疲劳裂纹的扩展行为。结果表明 ,循环载荷下的裂纹扩展速率对试验频率、载荷比、温度及橡胶夹层厚度反映较敏感。     

Phase Transition at High Heating Rate and Strain Rate During Maraging Steel C250 Grinding

In this study, maraging steel kinetics of both diffusion-controlled and diffusionless phase transitions under thermo-mechanical conditions was predicted using a physics-based model via the investigation of heating rate, stain rate, and contact zone temperature during grinding. It was assumed that high heating rate and high strain rate will affect phase transition. The theory of phase transition nucleation was combined with analysis of heating rate, stain rate, and contact zone temperature to predict phase transition during the grinding. The effects of heating rate and strain rate on phase transition were verified through maraging steel grinding experiments, X-ray diffractometry, and regression analyses. The results of post-grinding phase volume fractions of martensite and ferrite were compared with the results predicted from the neural network model, and models without consideration of heating rate or strain rate. Validation tests proved that the proposed physics-based model successfully predicted the occurrence and extent of phase transition associated with heating rate and strain rate. This physics-based model can be used to reduce phase transition during grinding of maraging steel, or to cause a predefined phase transition by controlling the thermo-mechanical loading.     

Rheological Behavior of Semi-Solid AZ91D Alloy

The rheological behavior and microstructure of semi-solid AZ91D was studied using a Couette type viscometer. The results show that the apparent viscosity of semi-solid AZ91D increases with the cooling rate increasing when it is continuously cooled and mechanically stirred and the empiric relation of the apparent viscosity with the cooling rate and solid fraction at shearing rate 93.7 s-1 is expressed as η=[0.66-0.63e(-ε/3.01)]e(fa/0.14), and with the shearing rate and solid fraction at cooling rate 4℃/min is shown as η=0.55e(fa/0.11-γ/87.59), as well as the cooling rate and shearing rate have an important effect on the microstructure of the semi-solid AZ91D alloy slurry, and decreasing the cooling rate and increasing the shearing rate are favorable to the nondendritic evolution of the primary grains.     

短纤维增强三元乙丙薄膜拉伸破坏率相关Tsai-Hill强度准则

短纤维增强三元乙丙（EPDM）薄膜材料是一种应用于固体火箭发动机装药的新型绝热结构材料,其密度小、耐烧蚀且力学性能良好。基于正交各向异性单向板的Tsai-Hill强度准则,引入率相关函数法和率强度因子法改进,预测材料在不同偏轴方向下的抗拉强度,从而建立一种适用于准静态条件下的率相关各向异性通用准则。研究表明：轴向强度和抗剪强度随应变率的增加而增加;相比于率强度因子法,基于率相关函数法的Tsai-Hill强度准则对材料抗拉强度的预测精度较高;率强度因子法预测抗拉强度的误差与参考速率的选取和率强度因子的函数表达式有关。     

拉伸试验的速率探讨

采用夹头分离速率控制方式对：行屈服现象和无屈服现象的试样进行拉伸试验，探讨了试验过程中试样应变速率和应力速率的变化情况。试验结果表明：在不同的变形阶段试样的应变速率是不同的，弹性阶段的应变速率比设定值低很多，屈服阶段会略高，塑性变形阶段与设定值较接近。并确定在该试验条件下可将试验速率设定在1～7mm／min。     

铝合金板材热塑性变形行为研究

为了研究铝合金板材的热塑性变形行为,进行了热态胀形试验,获取了不同温度及压力率下的胀形压力-高度曲线,分析了压力率对胀形高度的影响规律.基于同一压力率、不同温度下胀形压力与等效应变之间的关系,提出胀形压力关于等效应变及压力率的拟合方程,同时获得压力率和应变率之间的函数关系.试验结果表明,板材充液热成形工艺过程中,压力率对金属材料的变形行为影响显著,同时压力率能够表征材料成形过程中的变形快慢.     

热电联产机组集成热泵实现热电解耦的潜力与能耗特性分析

在热电联产机组中集成机械式热泵可以实现热电解耦,并影响机组的能耗特性。以某350MW热电联产机组为例,建立了供热机组变工况计算模型以及机械式热泵供热计算模型,比较了热电联产机组采用抽汽供热和压缩式热泵供热时最低电负荷率及煤耗量的差别,同时研究了热泵性能系数、电负荷率、热负荷率对机组能耗特性的影响规律。结果表明：在基准工况下,压缩式热泵供热较热电联产节能,且其机组的电负荷可调节范围更大。压缩式热泵供热相比抽汽供热减少的煤耗量随着热泵实际性能系数α_COP1、热负荷率增大而增大,随着电负荷率增大而减少,α_COP1为6.119,热负荷率为2.5,电负荷率为0.8时,节煤率为2.60%。