机械合金化对WZrZn合金冲击反应特性的影响

W具有高的热惯性以及低的绝热火焰温度,导致其在空气中难以燃烧。为改变W的燃烧特性,通过机械合金化将20%(质量分数)的Zr引入W中。XRD、SEM及STEM分析表明,球磨30 h后,Zr的衍射峰完全消失,得到了单相bcc结构的W(Zr₂₀)超饱和固溶体合金粉末。在此基础上,以Zn粉作为粘结剂,采用热压工艺制备WZrZn合金。准静态力学性能测试和弹道枪试验结果表明,以W(Zr₂₀)合金粉末为原料制备的W(Zr₂₀)-Zn₃₀合金的抗压强度和能量释放特性明显优于机械混料制备的W/Zr₂₀-Zn₃₀合金。在1200 m/s的冲击速度下,W(Zr₂₀)-Zn₃₀合金的反应超压达到0.21 MPa,能量释放特性优异。同时,在反应产物分析中,发现大量钨的燃烧产物WO₃,表明Zr的固溶诱发了W的燃烧反应,有效提高了WZrZn合金的冲击反应特性。     

TiVTa系低活化多主元合金的微观结构及相稳定性EI

制约可控核聚变堆商业化运用的关键问题之一是面向等离子体材料(plasma facing materials,PFMs),难熔多主元合金因其高温高强度、高熔点及良好的耐辐照性有望满足PFMs的需求。本工作设计并采用电弧熔炼制备了(TiVTa)_(95)X_(5)(X=Cr,Zr,W)低活化多主元合金,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能量色散X射线谱仪(EDS)研究了Cr,Zr和W的添加对铸态、匀质TiVTa系合金的微观结构及900℃下相稳定性的影响。结果表明,铸态合金均为具有体心立方(BCC)结构的简单固溶体,经1200℃匀质化处理后(TiVTa)_(95)Cr_(5)合金发生相分解,基体内出现少量C15_Laves第二相。900℃下TiVTa系合金相稳定性不佳,均分解为一个BCC主相和沿晶界分布的C15_Laves第二相,TiVTa和(TiVTa)95 W 5合金中第二相体积分数较小,Cr,Zr的添加加剧相分解。经相结构及元素分析发现,(TiVTa)_(95)X_(5)(X=Cr,Zr,W)合金中析出的C15_Laves相晶格常数及元素组成均与二元合金体系中可能存在的Laves相不一致,差异主要来源于Laves相的元素组成。     

钨锆合金反应结构材料的研究进展EI

钨锆(W-Zr)合金兼具高密度、高强度、高反应潜能等优点,既可以发挥W基合金优异的侵彻性能,又可以利用Zr的氧化放热提供后效毁伤,在破片式杀爆战斗部、穿甲弹及小口径弹体中展现出巨大的应用潜力,从而备受国内外关注。本文综述了W-Zr合金反应结构材料的制备方法、力学性能以及反应特性,重点讨论了W-Zr合金在侵彻能力及反应释能方面的表现。在此基础上,提出W-Zr合金的未来发展应聚焦于W的燃烧特性调控以及塑性改善。另外,关于W-Zr合金组织结构、力学性能与动态破碎以及反应释能之间的协同机制仍缺乏系统性研究,后续需要通过实验研究与模拟计算相结合的方式进一步完善。     

基于可解释机器学习模型的难熔高熵合金相预测

采用k近邻(KNN)、支持向量机(SVM)、决策树(DT)、随机森林(RF)和人工神经网络(ANN)5种机器学习(ML)方法对RHEAs中固溶体(SS)、混合固溶体和金属间化合物(SS+IM)进行了分类和预测。选择了5个输入相预测参数作为特征以及139组RHEAs数据以训练ML模型。结果表明,ANN模型的预测准确率最高,达到90.72%。9组新的四元和(TiVTa)_xCr_1–x体系RHEAs的实验结果显示,RF和ANN的预测精度更高,精准预测了11个SS和3个SS+IM合金的相组成。采用了SHAP(SHapley Additive exPlanations)模型来解释精度最高的ANN模型,并研究每个特征对相形成的贡献。5个特征的重要性顺序是混合焓(ΔH_mix)、原子尺寸差(δ)、价电子浓度(VEC)、混合熵(ΔS_mix)和电负性差(Δ_χ),其中ΔH_mix的平均SHAP值大约是Δχ的5倍,是ΔS_mix的4倍。较大的ΔH_mix<...     

激光金属沉积Ti-Zr-Ta合金的制备及其冲击释能特性研究

难熔金属型含能结构材料（ESMs）具有良好的力学性能和优异的冲击释能特性，但由于组元熔点高，利用传统的熔炼铸造法难以制备出大尺寸无缺陷铸件。本研究利用等离子旋转电极雾化制粉技术制备出Ti-Zr-Ta难熔合金粉末，结合激光金属沉积（LMD）技术制备了Ti-Zr-Ta难熔金属型ESMs，并对其组织结构、力学性能和冲击释能特性进行研究。结果表明，利用LMD技术可实现Ti-Zr-Ta难熔金属型ESMs的致密化成型，合金致密度达到98.75%，具有良好的力学性能，其准静态抗拉强度达到1202MPa。弹道枪试验结果表明，在1202m/s的冲击速度下，激光金属沉积Ti-Zr-Ta合金在27 L密闭靶箱内可产生0.144 MPa的准静态压力，释能特性优良。     

钨锆合金反应结构材料的研究进展

钨锆(W-Zr)合金兼具高密度、高强度、高反应潜能等优点，既可以发挥W基合金优异的侵彻性能，又可以利用Zr的氧化放热提供后效毁伤，在破片式杀爆战斗部、穿甲弹及小口径弹体中展现出巨大的应用潜力，从而备受国内外关注。本文综述了W-Zr合金反应结构材料的制备方法、力学性能以及反应特性，重点讨论了W-Zr合金在侵彻能力及反应释能方面的表现。在此基础上，提出W-Zr合金的未来发展应聚焦于W的燃烧特性调控以及塑性改善。另外，关于W-Zr合金组织结构、力学性能与动态破碎以及反应释能之间的协同机制仍缺乏系统性研究，后续需要通过实验研究与模拟计算相结合的方式进一步完善。     

TiVTa系低活化多主元合金的微观结构及相稳定性

制约可控核聚变堆商业化运用的关键问题之一是面向等离子体材料(plasma facing materials, PFMs),难熔多主元合金因其高温高强度、高熔点及良好的耐辐照性有望满足PFMs的需求。本工作设计并采用电弧熔炼制备了(TiVTa)₉₅X₅(X=Cr, Zr, W)低活化多主元合金，采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能量色散X射线谱仪(EDS)研究了Cr, Zr和W的添加对铸态、匀质TiVTa系合金的微观结构及900℃下相稳定性的影响。结果表明，铸态合金均为具有体心立方(BCC)结构的简单固溶体，经1200℃匀质化处理后(TiVTa)₉₅Cr₅合金发生相分解，基体内出现少量C15＿Laves第二相。900℃下TiVTa系合金相稳定性不佳，均分解为一个BCC主相和沿晶界分布的C15＿Laves第二相，TiVTa和(TiVTa)₉₅W₅合金中第二相体积分数较小，Cr, Zr的添加加剧相分解。经相结构及元素分析发现，(TiVTa)<...