云南某露天矿边坡稳定性及压脚方案研究

通过对矿山的现状进行分析,可以得出矿山处于极限平衡状态,存在不稳定的风险,通过对不稳定坡面采取不同压脚方案,计算的结果表明,采取对边坡进行压脚可以有效地提升边坡稳定性系数,进而使矿山可以达到安全高效的生产,此研究对类似不稳定矿山边坡的处理具有一定的工程指导意义。     

汽车发动机用AZ91D合金的表面喷涂与性能

采用热喷涂工艺在压铸态AZ91D合金表面制备了Al涂层,研究了热处理温度和保温时间对AZ91/Al涂层界面组织形貌的影响,并对比分析了扩散层的耐腐蚀性能和耐磨性能。结果表明,热处理前Al涂层与基材为机械结合,热处理后Al涂层与AZ91合金基材的界面处可形成冶金结合扩散层,且随着保温时间延长,扩散层厚度不断增加;热处理温度在375 ℃以下时扩散层主要由β-Mg₁₇Al₁₂相构成,375 ℃×8 h热处理后为α-Mg+β-Mg₁₇Al₁₂相,425 ℃×1 h热处理后为γ-Mg₂Al₃和β-Mg₁₇Al₁₂相。AZ91合金基材和扩散层腐蚀电位从高至低顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的腐蚀电流密度均低于AZ91合金基材,阻抗谱图中容抗弧半径从大至小顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的耐腐蚀性能均优于AZ91合金基材;γ、β和α+β扩散层的摩擦稳定性系数都高于AZ91合金基材,而磨损速率和磨痕宽度都要小于AZ91合金基材,其中β扩散层的磨损速率和磨痕宽度最小,具有最佳的抵抗磨损的能力。     

一种新型易变形Ti-Al-Mn-W合金组织与力学性能

设计并制备了一种新型低成本、易热变形的Ti-43Al-3.5Mn-0.5W(at%)合金锻锭,并对其组织、室/高温拉伸力学性能、抗高温氧化性、热变形能力进行了系统分析。结果表明,与Ti-42Al-5Mn相比,研制的合金强度、抗高温氧化性、热变形能力更佳,且该合金α₂和β_o相中具有更低的Mn含量,降低了合金近服役温度下富锰Laves相的析出倾向。合金的固态相变路线为：β→β+α→β+α+γ→β+β_o+α+α₂+γ→β_o+α₂+γ,其中γ相完全溶解的温度(T_γ-solv)约为1250℃,β单相区温度(T_β或T_α)约为1360℃。锻态合金显微组织为α₂/γ片层和片层界面处大量β_o和γ混合相,高温强度降低明显。通过两步热处理,锻态合金的高温强度和稳定性均有一定提升,这主要归结为片层组织含量的提高和片层晶团尺寸的细化。1260℃/0.5 h/AC+800℃/...     

低合金马氏体钢中的ω相

利用TEM研究了一种低合金钢中马氏体的微结构.研究发现,淬火态的马氏体由铁素体基体和弥散于基体中的高密度纳米小颗粒组成,这种小颗粒的晶体结构可标定为六角结构的ω相.ω相与铁素体基体（α-Fe）的取向关系为:[113]_α//[2113]_ω,（110）_α//（1101）_ω和（211）_α//（0110）_ω,点阵常数a_ω=2^1/2a_α,c_ω=3^1/3/2a_α.马氏体中的C原子呈非均匀分布,铁素体基体具有很低的C含量,合金中的C原子主要富集在ω相中.     

吐丝温度对82B线棒材氧化层结构与机械剥离性能的影响

为改善82B线棒材表面氧化铁皮的机械除鳞性能，研究了吐丝温度对氧化皮结构与机械剥离性能的影响。结果表明：82B钢线棒材表面氧化皮具有双层状结构，外层为Fe₃O₄,内层为FeO+Fe₃O₄,未检测到明显的Fe₂O₃层。当吐丝温度从880℃升高至930℃时，氧化皮的平均厚度从约14.46μm增加至16.39μm;[FeO+Fe₃O₄]/[Fe₃O₄]层厚比从2.69降至1.98。氧化层-基体界面微空隙层中含有大量Fe₃O₄粒子，微空隙层的数量与尺寸增加。随着吐丝温度的升高，氧化皮剥离形态由大块状转变为小块状与碎屑状，机械剥离表面残留大量以Fe₃O₄为主要组分的氧化铁皮，氧化铁皮临界剥离载荷与粘结强度增加。这表明提高吐丝温度将降低82B钢线棒材表面氧化铁皮的机械剥离性能。     

固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金组织及摩擦磨损性能的影响

研究了固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金显微组织和摩擦磨损性能的影响规律。结果表明,锻态Ti-14Al-10Nb合金的显微组织由α₂相和β相组成,其中α₂相呈细小、弯曲的棒状形态。固溶温度的升高促进了显微组织中α₂相向β相的转变,导致α₂相的含量减少,同时棒状α₂相的形态逐渐粗化。锻态Ti-14Al-10Nb合金的摩擦因数及磨损量均小于经固溶处理后试样,表明锻态时合金的耐磨性较好;而且随着固溶温度的升高,α₂相溶解程度增加,合金耐磨性随之下降。Ti-14Al-10Nb合金主要磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。     

增大冷速和退火对Al50Ni50合金耐蚀性能的改善(英文)

通过周向速度(S_c)分别为21和42 m/s的熔带甩带法制备单相Al₅₀Ni₅₀条带,然后采用多种实验方法研究在不同温度下退火Al₅₀Ni₅₀条带的显微组织和腐蚀行为。随着S_c从21 m/s提高到42 m/s,相应的铸态和退火条带的(100)晶体取向因子F(100)增大,再结晶的障碍减少以及钝化膜的总电阻增大。S_c=42m/s的铸态条带比21 m/s的铸态和退火的条带具有更稳定、更致密的Al₂O₃钝化膜,并可以通过在700℃退火进一步提升。因此,提高冷却速率和选择适当温度进一步退火可以提高AlNi条带的耐腐蚀性能。     

热处理时间对激光选区成形TC4钛合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和电子万能试验机研究固溶时效工艺中时间参数对激光选区成形(SLM)TC4(Ti6Al4V)钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,退火态的SLM成形TC4钛合金的显微组织主要由连续的晶界α相(α_GB)、网篮状α相和β转变组织组成。经固溶时效处理后,试样的显微组织均呈现为网篮组织。在固溶温度为920 ℃,时效工艺为550 ℃×3 h,空冷的条件下,随着固溶时间从2 h增加为6 h,初生α相粗化明显,部分α_P相的晶粒长度可达16 μm;片状α相也发生粗化,晶粒长度由5~15 μm增长至20~30 μm,连续的晶界α相(α_GB)变得不连续,晶粒宽度由2.7 μm增长为4.4μm;同时,组织中出现了尺寸较大的α集束。试样的强度由1045.2 MPa增加为1156.9 MPa,断后伸长率由13.6%降低为6.7%。在时效温度为550 ℃,固溶工艺为920 ℃×2 h,水淬的条件下,随着时效时间从3 h增加为8 h,β转变组织的占比增加,初生α相的长度由40~60 μm减少为30~40 μm,晶界处连续的α_GB相晶粒宽度由2.7 μm增长为4.5 μm;片状α相稍有粗化,而试样的力学性能变化不大。因此,对于SLM成形TC4钛合金而言,在920 ℃固溶温度及550 ℃时效温度下,改变固溶和时效时间参数难以获得双态组织,且对综合力学性能的提高无显著影响。     

Zn对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr镁合金组织和性能的影响

通过在Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金中添加Zn,采用SEM、XRD及万能拉伸试验机,研究了Zn添加对其铸态组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg₅(Gd,Y)和Mg₂₄(Y,Gd)5相组成,而添加质量分数为0.5%~1.5%的Zn后,合金的铸态组织主要由α-Mg、Mg₅(Gd,Y,Zn)、Mg₂₄(Y,Gd,Zn)₅及Mg₁₂(Gd,Y)Zn相组成。添加0.5%的Zn后,合金的室温力学性能明显提高,当Zn含量高于1.0%后,镁合金的室温力学性能开始逐步降低。当Zn含量为0.5%时,合金具有较佳的综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为197 MPa、160 MPa和4.37%。Zn对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金铸态力学性能的影响与其铸态组织中Mg₅(Gd,Y,Zn)、Mg₂₄(Y,Gd,Zn)₅和Mg₁₂(Gd,Y)Zn第二相及其数量有关。     

搪瓷涂层700 ℃长期抗高温氧化和热腐蚀行为研究

研究了在钛铝金属间化合物上涂覆的一种20~40 μm厚的新型搪瓷涂层在700 ℃条件下1000 h高温氧化和硫酸盐+NaCl热腐蚀600 h的高温腐蚀行为。结果表明,搪瓷涂层具有很高的高温稳定性,在长时间的实验中有效地避免了基体的高温腐蚀,涂层未出现开裂或剥落。在涂层制备过程和高温腐蚀测试过程中,在涂层/基体界面发生了界面反应,形成了由α-Al₂O₃、TiO₂、Al₂SiO₅和Al₂TiO₅组成的薄氧化物层。     

中子探测用LiInSe2晶体生长及表征

LiInSe₂晶体是一种可在室温下探测热中子的新型半导体中子探测材料。本文采用低温合成法，获得大量高纯多晶LiInSe₂原料，通过改进生长工艺得到了高质量的红色LiInSe₂晶体。通过研究晶体的透过率、夹杂相等，表征了晶体的生长质量，测试晶体对α粒子的响应来研究晶体进行中子探测的可能性。结果表明，晶体的红外透过率为75%，禁带宽度为2.3 eV，夹杂相密度达到2 900个/cm²，夹杂相的尺寸在1～10μm左右。测得电阻率在5×10¹¹Ω·cm左右，对α粒子的能量分辨率为55%。     

回火态AerMet100钢的热物理性能

AerMet100钢是一种先进的二次硬化型Ni-Co-Cr系结构钢,通过试验获得了回火态AerMet100钢的密度、热应变、弹性模量、泊松比、热导率、流变应力随温度的变化情况,以及升温过程奥氏体转变Ac₁和Ac₃点,降温过程马氏体转变Ms点和马氏体转变系数K_m。最后基于获得的回火态AerMet100钢热物理性能数据,以齿轮淬火过程为例,采用SYSWELD有限元分析软件进行了仿真分析。结果表明,回火态AerMet100钢的室温组织为回火马氏体+残留奥氏体,在升温过程中奥氏体反应热焓为42 600 J/kg,其他热物理性能参数均在Ac₁~Ac₃范围内发生非线性变化,且测试状态和升温速度不同导致Ac₁和Ac₃存在差异,回火态AerMet100钢不同冷却速度下的Ms基本一致,约为213 ℃,马氏体转变系数K_m值为0.011 736。SYSWELD有限元仿真分析表明,试验获得的各项热物理性能数据可用于该钢的热处理模拟分析。     

Al-6.3Zn-2.8Mg-1.8Cu铸造铝合金的组织和室温力学性能

研究了Al-6.3Zn 2.8Mg-1.8Cu铸造铝合金的组织和室温力学性能.研究表明,在金属型铸造条件下,Al-6.3Zn-2.8Mg-1.8Cu合金的铸态组织为近等轴晶,相组成为α（Al）基体、枝晶间α（Al）+η（MgZn₂）共晶、晶内游离η相（MgZn₂）、少量T相（Mg₃Zn_xCu₃-_xAl₂）及少量颗粒状Al₇Cu₂Fe.固溶处理后,原铸态组织中的η（MgZn₂）相大部分溶解消失,但形成新的沿晶界分布的S相（Al₂CuMg）.实验确定了固溶态Al-6.3Zn-2.8Mg-1.8Cu合金较优的单级和双级时效工艺.与单级时效工艺相比,采用双级时效工艺处理后,抗拉强度由480 MPa增加至490 MPa,延伸率由0.2%增加至2.2%.     

固溶时效处理对Mg-4Zn-0.3Zr合金显微组织及阻尼性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、动态热分析仪和X射线衍射仪研究了固溶时效处理对Mg-4Zn-0.3Zr合金显微组织和阻尼性能的影响。结果表明,铸态合金晶粒尺寸约121μm,晶界粗大且有MgZn、MgZn₂和Mg₇Zn₃相分布;固溶处理后,晶界处的MgZn、MgZn₂和Mg₇Zn₃相基本溶入基体;时效处理后,晶界处有少量的颗粒状MgZn和MgZn₂相析出。在低应变振幅区,铸态合金阻尼性能最好,在高应变振幅区,固溶态阻尼性能最好,固溶+时效态合金阻尼曲线的斜率最大;3种状态合金在低温区的阻尼峰均由晶界阻尼峰和位错阻尼峰叠加构成,固溶态和固溶+时效态合金在高温区的阻尼峰为弛豫型阻尼峰。     

热处理对Fe-36Ni因瓦合金箔热膨胀及力学性能的影响

研究了60 μm厚Fe-36Ni因瓦合金箔冷轧态、退火态及淬火态的热膨胀行为及力学性能演变规律和作用机理。结果表明,冷轧态合金具有最小的热膨胀系数,淬火态次之,退火态热膨胀系数最大;热处理可有效提高合金的居里温度T_c,从而增大使用温度范围,900 ℃保温1.5 h淬火试样具有最优的热膨胀性能($\bar{α}$_{(20-100 ℃)}=1.02×10^-6 K^-1,T_c=276 ℃),自由取向晶粒的增加是导致合金热膨胀系数增大的原因。与冷轧态相比,热处理后合金发生完全再结晶,并产生退火孪晶伴随有晶粒尺寸的变化和∑3ⁿ晶界比例快速升高,其中800 ℃保温1.5 h淬火试样的晶粒最细小(6.6 μm),∑3ⁿ晶界占比最高,具有最高的屈服强度(267 MPa)和抗拉强度(414 MPa)。淬火处理试样的综合性能优于退火试样。相同热处理方式下,升高热处理温度,一方面降低热膨胀系数,提高居里温度;另一方面也降低了强度。     

次生片层α相宽度对双态组织TC4钛合金动态压缩性能及其绝热剪切敏感性的影响规律

本文研究了冷却速率对双态组织TC4钛合金中次生片层α相宽度的影响,并利用分离式霍普金森压杆,进一步研究了次生片层α相宽度对双态组织TC4钛合金动态压缩性能及其绝热剪切敏感性的影响。结果表明：随着冷却速率的降低,次生片层α相宽度随之增宽;在动态压缩实验条件下,双态组织TC4钛合金的动态抗压强度随着次生片层α相宽度的增宽,呈现出逐渐降低的规律,而塑性应变则随着次生片层α相宽度的增宽,呈现出逐渐增加的规律;在强迫剪切实验条件下,双态组织TC4钛合金的绝热剪切敏感性随着次生片层α相宽度的增宽,呈现出逐渐降低的规律,且各双态组织TC4钛合金均随着撞击杆初速的提高,其绝热剪切敏感性增加。结合转变β区体积分数和次生片层α相宽度对双态组织TC4钛合金动态压缩性能及其绝热剪切敏感性的影响规律,可知：采用980℃/1h/AC+550℃/4h/AC固溶时效处理,所获得的双态组织TC4钛合金,其转变β区体积分数为80.7%,次生片层α相宽度为1.74μm,具有较好的高强度-低绝热剪切敏感性匹配,综合性能最优。     

5A06铝合金厚板双丝PMIG焊接头组织与性能

采用双丝PMIG协同式高效焊接方法对板厚为60 mm的5A06铝合金进行了焊接试验,获得了优良的焊接接头,并对焊接接头进行了金相组织和力学性能分析. 结果表明,母材保持轧制态纤维状组织,焊缝组织细密均匀,主要为α(Al),β(Mg₂Al₃)及部分Mg₂Si杂质相. 接头平均抗拉强度和断后伸长率分别为306.17 MPa和11.93%,达到母材的90.5%和61.5%. 对比接头各层显微组织和力学性能发现,热输入影响焊接接头热影响区宽度和力学性能. 在焊接热输入最小的正面盖面层,焊缝组织更细,热影响区宽度更窄,试样力学性能更好.     

Cr、Fe置换优化α-Al(MnCrFe)Si相稳定性、电子结构及力学性能

利用第一性原理计算了α-AlSiMnCrFe化合物稳定性、电子特性、力学性能及其弹性各向异性。AlSiMnCrFe化合物的形成焓以及结合能均不大于0,表明这些化合物都具有较好的热力学稳定性。Al₁₀₂Si₁₂Mn₁₆Cr₂Fe₆形成焓最低,说明此化合物比其他AlSiMnCrFe化合物稳定性好。AlSiMnCrFe化合物结合键主要种类有金属键、共价键以及离子键。Al₁₀₂Si₁₂Mn₁₆Cr₈体模量最高,达104.3 GPa;Al₁₀₂Si₁₂Mn₁₆Cr₈弹性模量和剪切模量最大,分别为156.9 GPa和63.6 GPa。根据弹性模量3D曲面图以及投影图可知,AlSiMnCrFe化合物具有弹性各向异性。     

双级时效热处理ZM5合金的显微组织和力学性能

以ZM5合金为研究对象,通过显微组织分析和力学性能测试等手段,研究了其不同状态的显微组织和力学性能。结果表明,铸态ZM5合金中存在呈网状分布的粗大不规则块状β-Mg₁₇Al₁₂相;固溶处理后,β-Mg₁₇Al₁₂相溶入α-Mg基体中,仅有少量残余的AlMn相;经T6处理后,沿晶界析出片层状β-Mg₁₇Al₁₂相;经双级时效处理后,沿晶界析出片层状β-Mg₁₇Al₁₂相及在晶内析出细小的针片状β-Mg₁₇Al₁₂相。与铸态相比,热处理后ZM5合金的抗拉强度大幅提升;经双级时效处理后,其抗拉强度可达285MPa,比T6处理后的抗拉强度高20MPa。     

ZrO2纳米颗粒对PEO涂层微观结构及热物理性能的影响

目的提高PEO涂层的热物理性能。方法以活塞主流材料——高硅铝合金(ZL109)为基体,在硅酸盐系电解液中,添加不同浓度的ZrO₂纳米颗粒,制备一系列ZrO₂/Al₂O₃复合PEO涂层,并通过涡流测厚仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分析ZrO₂纳米颗粒对涂层生长、微观形貌、元素组成及晶相结构的影响规律。利用差式扫描热量仪(DSC)、激光导热仪(LFA)等设备探究各涂层的热物理性能。结果在PEO放电过程中,添加ZrO₂纳米颗粒使陶瓷膜两侧的击穿电压下降,当ZrO₂的质量浓度达到9 g/L时,击穿电压的下降幅度达30 V。ZrO₂能抑制陶瓷层中α-Al₂O₃晶体的生长,同时受放电能量的影响,涂层中的c-ZrO₂结晶度先增高、后降低。当ZrO₂的质量浓度为1.5 g/L时,涂层的微观形貌呈大孔嵌套小孔的“蜂巢”结构,并使涂层具有显著的低导热(0.13 W/(K·m))特性。当ZrO₂的质量浓度为3 g/L时,涂层表面出现显著的微裂纹,开放型孔洞增加,热扩散系数增大(0.7 mm²/s),热导率最高(0.42 W/(K·m))。结论ZrO₂的引入可以显著改变涂层的微观结构和热物理性能,当ZrO₂含量控制在一定量时,复合PEO涂层呈封闭型微孔结构,有助于降低涂层的比热容、热导及热扩散系数。