ZrC增强细晶钨的高温性能和高热负荷冲击损伤行为

采用常压氢气烧结法制备了W-ZrC材料,分析了添加ZrC对材料室温和高温力学性能与组织的影响,并对高热负荷冲击下的损伤行为进行了研究。结果表明,添加ZrC有利于钨材料的致密化和晶粒细化,提高了烧结态钨材料的强韧性:其中W-3%ZrC(质量分数,下同)的相对密度和室温抗拉强度分别达到99.7%和472 MPa,400℃至1000℃的抗拉强度仍保持在420MPa左右,应变由室温的3.4%增加至1000℃时的11%。高热负荷冲击试验表明,高强度能提高材料抗高热负荷冲击能力,W-3%ZrC在200 MW/m~2 (5 ms)以下的高热负荷冲击表面基本无裂纹,在300～400 MW/m~2时出现的主裂纹网格间距明显较W-0.7%ZrC小。随高热负荷冲击能量增加,裂纹大致沿纵向向基体内部逐渐扩展。裂纹扩展遇到第二相粒子时,部分穿过第二相粒子,部分终止于第二相粒子。裂纹穿过第二相粒子时,裂纹与第二相粒子发生了交互作用,裂纹扩展方向发生改变。     

ZrC增强细晶钨材料的高温性能和高热负荷冲击性能研究

采用常压氢气烧结制备了W-ZrC材料,研究了添加ZrC对材料室温和高温力学性能与组织的影响,并对高热负荷冲击下的损伤行为进行了研究。结果表明,添加ZrC有利于钨材料的致密化和晶粒细化,提高了烧结态钨材料的强韧性：其中W-3wt%ZrC相对密度和室温拉伸强度分别达到99.7%和472MPa,400℃至1000℃的拉伸强度在420MPa左右,应变由室温的3.4%增加至1000℃时的11%。高热负荷冲击结果表明高强度能提高材料抗高热负荷冲击能力,W-3wt%ZrC材料在200 MW/m2 (5 ms)以下的高热负荷冲击表面基本无裂纹,在300-400MW/m2时出现的主裂纹网格间距明显较W-0.7wt%ZrC小。随高热负荷冲击能量增加,裂纹大致沿纵向向基体内部逐渐扩展。裂纹扩展遇到第二相粒子时,部分穿过第二相粒子,部分终止于第二相粒子。裂纹穿过第二相粒子时,裂纹与第二相粒子发生了交互作用,裂纹扩展方向发生改变。     

基于熵与邻域约束的模糊C均值改进算法

针对模糊C均值(FCM)聚类算法没有考虑样本不同属性的重要程度、邻域信息等问题,提出一种基于熵与邻域约束的FCM算法。首先通过计算样本各属性的熵值来为各属性赋予权重,结合属性权重改进距离度量函数;随后根据邻域样本与中心样本间的距离计算邻域隶属度权重,加权得到邻域隶属度,利用邻域隶属度约束目标函数,修正隶属度迭代过程,最终达到提升FCM聚类算法性能的目的。理论分析和在人造数据集、多个UCI数据集的试验结果表明,改进后的算法在聚类效果、鲁棒性上均优于传统FCM算法、PCM算法、KFCM算法、KPCM算法和DSFCM算法,表明了本文算法的有效性。     

高次幂函数逼近的阴影图反走样算法

针对传统阴影图算法由于阴影贴图分辨率的约束而在阴影的边缘会出现走样现象的问题,提出一种基于高次幂函数逼近的预滤波阴影图反走样算法.该算法使用高次幂函数来逼近传统阴影图中的深度比较函数,并对高次幂函数进行泰勒展开,在展开的各项上分别进行预滤波;在绘制过程中,利用泰勒展开式计算得到的数值代替传统阴影图中的深度比较函数得到的二值结果,从而实现了对阴影边缘的反走样.实验结果表明,该算法在现有图形硬件中能够达到很好的效果.     

基于自适应可达距离的密度峰值聚类算法

针对基于快速搜索和发现密度峰值的聚类（CFSFDP）算法中截断距离需要人工选取,以及最近邻分配带来的误差导致的在具有不同密度簇的复杂数据集上的聚类效果不佳的问题,提出了一种基于自适应可达距离的密度峰值聚类（ARD-DPC）算法。该算法利用非参数核密度估计方法计算点的局部密度,根据决策图选取聚类中心,并利用自适应可达距离分配数据点,从而得到最终的聚类结果。在4个合成数据集和6个UCI数据集上进行了仿真实验,将所提算法ARD-DPC与基于快速搜索和发现密度峰值的聚类（CFSFDP）、基于密度的噪声应用空间聚类（DBSCAN）、基于密度自适应距离的密度峰聚类（DADPC）算法进行了比较,实验结果表明,相比其他三种算法,ARD-DPC算法在7个数据集上的标准化互信息（NMI）、兰德指数（RI）和F1-measure取得了最大值,在2个数据集分别取得F1-measure和NMI的最大值,只对模糊度较高、聚类特征不明显的Pima数据集聚类效果不佳;同时,ARD-DPC算法在合成数据集上能准确地识别出聚类数目和具有复杂密度的簇。     

W-ZrC材料的强韧化机理和界面结合的研究

W-ZrC材料是核聚变面向等离子体部件用很具发展潜力的材料之一。本文采用“溶胶-非均相沉淀-喷雾干燥-热还原-常压氢气烧结”方法制备了W-ZrC材料,研究了ZrC添加对材料的强韧化作用机理以及W与ZrC的界面结合情况。结果表面：ZrC粒子能够提高钨的强度和韧性,其中W-0.5wt.%ZrC在1920℃烧结时其相对密度和拉伸强度分别达到了99.2%和460MPa。瞬态高热负荷冲击显示W-ZrC材料在承受200 MW/m₂(5 ms)的高热流冲击时材料表面没有裂纹,ZrC粒子能够消耗裂纹扩展中的能量并且阻碍裂纹扩展。通过W和ZrC的界面结合研究发现,ZrC在烧结过程中存在长大和球化的过程,并且在1600℃烧结1h时转变为近球形粒子。ZrC和W界面结合区域中的W、Zr、C含量呈现光滑过渡,并且显微硬度显示W、ZrC和界面结合区域的硬度分别为12Gpa、22GPa和18Gpa。线扫描和纳米压痕结果表明在W和ZrC粒子界面处形成了(W,Zr)C固溶相。     

添加微量ZrC对钨材料组织演变和性能的影响

为了批量化制备面向等离子体用高性能钨材料,在钨中添加少量ZrC第二相粒子提高钨的性能,系统的研究了W-ZrC材料在1150 - 2000°C常压氢气气氛烧结下的致密化行为、晶粒和第二相颗粒的长大行为,并在优化工艺下研究了ZrC含量对材料的性能和组织的影响。 结果表明,W-ZrC复合粉末在1300°C开始形成非常细小钨晶粒, 晶粒在1600°C之前增长速率很大,在1600°C之后速率变缓。在优化的烧结工艺下,W-ZrC材料的相对密度和拉伸强度最高可达到99.6%和460 MPa。ZrC以粒径为0.1-2μm粒子均匀分散在W基体的晶界和晶粒内部。ZrC可以有效地阻碍W晶界的迁移,有效的将钨的晶粒由100μm细化至30μm左右。ZrC改变了钨材料的断裂模式,并提高强度和韧性。     

添加微量ZrC对钨材料组织演变和性能的影响（英文）

为了批量化制备面向等离子体用高性能钨材料,在钨中添加少量ZrC第二相粒子提高钨的性能,系统的研究了W-ZrC材料在1150~2000℃常压氢气气氛烧结下的致密化行为、晶粒和第二相颗粒的长大行为,并在优化工艺下研究了ZrC含量对材料性能和组织的影响。结果表明,W-ZrC复合粉末在1300℃开始形成非常细小钨晶粒,晶粒在1600℃之前增长速率很大,在1600℃之后速率变缓。在优化的烧结工艺下,W-ZrC材料的相对密度和抗拉伸强度最高分别可达到99.6%和460 MPa。ZrC以为0.1~2μm粒子均匀分散在W基体的晶界和晶粒内部。ZrC可以有效地阻碍W晶界的迁移,有效的将钨的晶粒由100μm细化至30μm左右。ZrC改变了钨材料的断裂模式,并提高其强度和韧性。     

湿法制备W-1%TiC纳米复合粉末的烧结致密化及其合金组织与力学性能

用偏钨酸铵和纳米TiC粉末为原料,采用溶胶–喷雾干燥–氢还原法制备W-1%TiC复合粉末,并将粉末进行模压成形和氢气气氛高温烧结,得到微量TiC弥散强化细晶钨合金,研究W-1%TiC复合粉末的烧结致密化行为,以及不同烧结温度下所得合金的组织与室温力学性能。结果表明,采用溶胶–喷雾干燥–氢还原法制备的W-1%TiC复合粉末,其BET粒径约为50 nm,氧含量为0.24%,TiC颗粒均匀分散在W颗粒中。制备的纳米W-1%TiC复合粉末具有较高的烧结活性,粉末在1 920℃烧结后,相对密度达到99.5%,钨晶粒尺寸约为4μm,TiC颗粒尺寸非常细小(0.2~0.5μm),合金抗拉强度达到426 MPa,比纯钨高约1倍。     

烧结温度对W-40vol.%ZrC性能与组织的影响

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering, SPS)和常压氢气烧结制备了W-40vol%ZrC的复合材料,研究了烧结温度对其密度、力学性能和微观组织的影响。结果表明,采用SPS烧结能在低于常压氢气烧结200℃下,实现W-40vol%ZrC的高相对密度、高强度和细晶组织。采用SPS烧结在1600℃时的相对密度、硬度和抗弯强度分别达到98.56%、HRA 78.1和501 MPa,W和ZrC的平均晶粒度分别为3和1.5μm;而采用常压氢气烧结在1860℃烧结时达到最优值,其相对密度、硬度和抗弯强度达到98.95%、HRA 77.3和726 MPa,W和ZrC的平均晶粒度分别为10和4.5μm。微观组织分析显示SPS烧结较常压氢气烧结制备W-40vol%ZrC的ZrC相分布更加均匀细小,其能减少材料变形中由于ZrC团聚造成应力集中而引发的脆性断裂。