铁基块体非晶合金的形成规律与力学性能研究进展EI北大核心CSCD

非晶合金是一种新型亚稳金属材料,因其内部原子呈长程无序、短程有序的排列规律,使其展现出诸多优异的力学、物理和化学特性。自20世纪60年代诞生至今,一直备受材料学界和产业界的关注。在已开发的众多合金体系中,铁基非晶合金兼具高强度、高硬度、低成本、强耐蚀性以及良好软磁性能等特点,在结构材料和功能材料领域均具有广阔的应用前景。然而,相对较差的非晶形成能力和室温脆性严重制约了铁基非晶合金的广泛应用。为此,本文从铁基非晶合金形成规律(包括组元种类、制备工艺、原料纯度、成分设计等)和室温力学性能(主要涉及强度、塑韧性、成分与结构设计等)两方面进行了系统总结,重点分析了铁基非晶合金形成能力与室温力学性能的研究现状、影响因素以及改善方法,尤其是涵盖了本课题组在铁基非晶合金领域近10年来的最新研究成果,并对当前研究难点和未来发展进行了展望。     

石英砂粒径大小对甲烷水合物形成及分布的影响

为了研究不同粒径多孔介质体系中甲烷水合物的形成，本文采用粒径分别为0.075~0.5mm、0.5~1mm、1~2mm和2~3mm的石英砂作为多孔介质，在初始压力7.0MPa、温度0.5℃条件下进行水合物形成实验并进行取样观察、分层分解，得出不同粒径大小石英砂中甲烷水合物形成及分布的特征。结果表明：随着石英砂粒径的增大，石英砂砂体中的水合物形成量和初始水合物形成速率在逐渐减小；在粒径为0.075~0.5mm、1~2mm和2~3mm石英砂中，充气过程中水合物便开始形成，且并未出现明显的水合物大量形成阶段，而在粒径为0.5~1mm石英砂体系中出现了水合物大量形成的阶段；通过计算发现，0.5~1mm石英砂体系的气体消耗量最大，为0.47mol，2~3mm石英砂体系的气体消耗量最小，仅为0.05mol；在这4种粒径的石英砂体表面的甲烷水合物主要以分散状均匀分布于颗粒之间或胶结成块，但这一观察结果与通过分解的方法所得到的石英砂上部水合物形成量大于下部的结果存在差异；重复实验也发现，仅在粒径为0.5~1mm石英砂顶部出现了水合物大量富集的现象，因此推断认为在一定粒径的介质体系同时上部存在较大空隙时，水合物有可能会在空隙中大量富集存在。这一实验结果对自然环境中水合物的赋存区域及形态的预测具有一定的参考价值。     

T型接头角接静轴肩搅拌摩擦焊缺陷研究

通过一系列工艺参数试验,获得无缺陷的T型接头焊缝。针对缺陷的形成,重点分析三种不同的搅拌针,即圆锥光针、圆锥螺纹针和短圆柱光针,对6 mm厚的6082-T6铝合金T型接头从内角角焊缝进行静轴肩搅拌摩擦焊接,并分析对应的焊缝产生的宏观缺陷。发现角接静轴肩搅拌摩擦焊容易在前进侧产生孔洞或沟槽缺陷。进一步分析发现,缺陷的产生受T接搅拌针和T接静轴肩的影响,在搅拌头周围,受T接静轴肩和T接搅拌针上部的影响,会形成搅拌针上部塑性流动区域,受搅拌针下部的影响,会形成搅拌针下部塑性流动区域.通过研究提出:搅拌针下部的孔洞缺陷可以通过采用螺纹的锥形搅拌针进行消除。而搅拌针上部的孔洞缺陷受到90°的T接静轴肩几何形状的影响流动能力较弱,通过倾角的改变可获得无缺陷的焊缝,并且对其缺陷形成机制的物理模型进行分析。     

冷喷涂固态颗粒沉积中颗粒间结合形成机制研究进展

就目前主流的冷喷涂颗粒结合形成机理进行了系统总结和评述,为冷喷涂沉积体性能的调控和后续研究提供借鉴。分别就经典的颗粒界面绝热剪切失稳结合机理,颗粒界面应力波释放诱导材料射流形成结合机理,以及高速碰撞诱导颗粒表面氧化膜破碎、新鲜金属接触结合机理的基本概念、原理、特点进行了概括总结。通过大量系统文献的调研,指出现有理论目前存在的相悖和不足之处,并简要分析了现有颗粒间结合形成理论对冷喷涂沉积体质量调控方面的指导意义。最后基于现有研究的不足,对冷喷涂颗粒界面结合机制方面的研究进行了展望。     

热镀锌带钢表面色差缺陷形成机理及改进措施

为了消除热镀锌板卷的色差缺陷，从热轧、镀锌、冲压工艺对色差缺陷形成机理进行分析。导致热镀锌板卷色差缺陷的主要原因有原料表面粗糙度不均匀、锌层厚度不均、冲压导致锌层开裂。针对这3种不同原因，制定了相应措施在热轧工序冷却装置上进行边部遮蔽；提高沉没辊安装精度、调节镀后冷却段移动风箱上下表面的风量；冲压模具表面强化、润滑等，有效减少了色差缺陷的不合格率。     

热挤压成形GH3625合金管材组织及裂纹形成机理

通过对比热挤压成形管材和爆裂管材的组织以及对爆裂管材裂纹和断口的分析,研究了热挤压成形GH3625合金管材的组织及裂纹形成机理。结果表明:爆裂管材与成形管材的组织均为等轴晶,但爆裂管材的开裂使晶界处的应力集中得以释放,其组织中并没有形成变形孪晶,在管材径向方向上也不存在晶粒尺寸不均匀的现象。挤压比过高导致管材在热挤压过程中绝热升温严重,使低熔点的Laves相熔化并扩散到周围基体中,是裂纹形成的根本原因。在模具出口处高拉应力的作用下,这些裂纹不断扩展最终连接在一起,导致管材的爆裂现象。由于断口表面冷却速率较高,组织通过奥氏体区的时间较短,再结晶形核核心多且晶粒长大过程受阻,使断口表面形成了一层十分细小的再结晶晶粒。