高熵合金相形成理论研究进展

相对于传统的二元合金,多主元高熵合金(HEAs)通常由五种及以上元素组成,呈现出结构晶格畸变、原子缓慢扩散及组织高稳定性等特征。高熵合金作为材料研究领域的一种新型合金,极易获得热稳定性很高的固溶相和纳米结构,甚至可得到非晶相,其综合性能明显优于传统合金,因此,高熵合金具有很高的学术研究价值和工业应用潜力。材料的成分和组织决定了材料最终的性能,多主元成分设计使得高熵合金相组成较为复杂,如何通过理论计算相形成规律,从而准确地预测出给定成分高熵合金的相组成,对高熵合金材料设计至关重要。研究发现混合焓H_(mix)可对高熵合金中的相组成进行确定,但简单的混合焓参数已经不能满足多主元高熵合金相预测的准确性,更多参数在高熵合金发展进程中被提出。研究发现,原子半径差δ_r及熵/焓Ω(T_A)等参数可预测出高熵合金中的固溶体(SS)相和金属间化合物(IM)相,却无法预测固溶体的具体类型。然而,K_1~(Cr)(T_A)参数的补充提高了给定热处理温度下相预测的准确性,且热处理后SS相形成域的参数值变小,这表明IM相在热处理后形成了另一种相且影响了参数值;价电子浓度VEC判据可预测FCC、BCC型高熵合金的固溶体类型,但不适用于所有的高熵合金;电负性差ΔX可对大部分高熵合金(除含大量Al之外)的拓扑闭合相稳定性进行预测,且ΔX0.133时可预测出高熵合金中有拓朴闭合稳定相存在。为了更全面准确地预测高熵合金相组成,有学者提出了较为完善的CALPHAD计算机热力学相图预测模型,由于FCC比BCC结构的动力学效应大,采用CALPHAD方法预测FCC相组成精确性较差,但对BCC相的预测十分精确。而分子轨道理论仅用一个参数Md(合金化过渡金属d轨道的平均能级),就可以预测以镍基、钴基和铁基合金为基础高熵合金中固溶体与过渡金属所形成的TCP/GCP相。本文在传统合金相形成规律的基础上,通过对现有高熵合金相形成理论进行研究,阐明了高熵合金的相结构模型;总结出固溶体与金属间化合物,面心立方FCC、体心立方BCC和密排六方HCP结构的高熵合金,以及固溶体与第二相形成规律的理论预测模型;分析所有理论预测模型的优缺点,最终总结出一套较为完整的高熵合金相组成的预测流程,有利于初学者进行高熵合金的成分设计。     

基于智能控制技术的家居系统的研究

家居系统是一个复杂的多变量系统,具有非线性时变及变量之间动态耦合,不易建立精确的数学方程,将PLC控制技术和基于平均速度的粒子群优化模糊PID算法相结合,通过电力载波线组网,采用组态技术,实现家居智能控制.实验表明,该系统能够根据环境变化实时动态地开窗通风、启动窗帘调光及开启空调调温等,使家居温度稳定,环境舒适,而且界面简单易操作,方便在线修改,推广价值良好.     

铜导线表面热浸镀PbSn合金镀层的组织与性能

为了改善铜导线的可焊性和耐蚀性,采用热浸镀技术在铜导线表面制备Pb40Sn60和Pb37Sn63两种成分的低熔点合金镀层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等分析手段和电阻率检测实验、拉伸实验、中性盐雾实验等方法,系统研究其微观组织、相成分、电阻率、力学性能及耐蚀性。结果表明:Pb40Sn60和Pb37Sn63两种成分的合金镀层均由α相和β相两相组成,镀层的电阻率分别约为2.6832×10^-3,2.5929×10^-3Ω·m,均高于铜基体。铜导线热浸镀Pb40Sn60和Pb37Sn63两种成分合金镀层后的表面硬度分别为13.4,12.6HV0.2;抗拉强度分别为193,180 MPa;伸长率分别为35%和37%,与铜基体相比均降低。铜导线表面热浸镀PbSn合金镀层具有良好的导电性、力学性能及耐腐蚀性等综合性能。随着Pb含量的降低或Sn含量的增加,PbSn合金镀层中α相的相对量减少、β相的相对量增大,其电阻率、硬度和强度降低,塑性略有增大,耐蚀性增强。Pb40Sn60比Pb37Sn63合金镀层的腐蚀速率较高,分别为2.44×10^-2,3.65×10^-3 g·cm^-2·a^-1,耐腐蚀性较差。PbSn合金镀层中α相比β相的腐蚀程度更为严重,α相比β相的耐蚀性要差。     

(Fe50Mn30Co10Cr10)100-xCx浇铸态高熵合金组织与性能研究

通过X射线衍射(XRD)、光学显微镜(0M)、电子背散射衍射(EBSD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段分析了(Fe50Mn30Co10Cr10)100-xCx(x=0,0.5,2.0,2.5;原子分数)浇铸态高熵合金微观组织与力学性能.结果 表明,随着碳原子含量的增加,浇铸态高熵合金由fcc+hcp双相...     

钢筋高应变低周疲劳寿命的统计分析

对轧后淬火、自回火（QST）HRB400钢筋的低周疲劳寿命进行了试验测定。针对高应变低周疲劳的分散性,采用威布尔双参数概率函数、正态分布与对数正态分布函数及t分布函数等多种数理统计方法,对所测得的低周疲劳寿命进行了统计处理与分析。结果表明,在所采用的概率函数中,t分布函数应用于疲劳寿命的分析具有最高的可靠性,正态分布应用于疲劳寿命的分析最不具可靠性,威布尔最大似然法应用于疲劳寿命的分析最为安全。统计分析结果可为钢筋高应变低周疲劳寿命的数据分析提供可靠的理论依据。     

V-N微合金化抗震钢筋铁素体中V(C,N)析出行为分析

采用回火硬度法研究了两种不同V,N含量的抗震钢筋回火等温过程组织及显微硬度变化规律,根据J-M-A(Johnson-Mehl-Avrami)理论定量计算了V(C,N)在铁素体中的析出热动力学,并与实验所测PTT(析出-温度-时间)曲线进行对比。透射电镜下观察了V(C,N)沉淀析出规律。结果表明,由于大量弥散的第二相颗粒的作用,V-N微合金化钢筋(0.04V-0.0135N)的回火组织比V微合金化钢筋(0.076V-0.0055N)更加均匀细小。回火硬度法测得两种材料的PTT曲线与计算所得吻合,V微合金化钢筋呈"C"型且在670℃左右的鼻温区析出动力学加快,V-N微合金化钢筋是一单调曲线,这主要考虑N含量的影响。本次实验同时观察到纤维状碳化物,V(C,N)在过饱和铁素体中相间析出以及位错线析出,并就其形成机制进行讨论。     

细晶化和余热处理抗震钢筋的高应变低周疲劳行为分析

基于钢筋混凝土中钢筋在地震交变载荷下的失效模型,采用恒应变控制方式,室温下对细晶化和余热处理两种生产工艺得到的400MPa级抗震钢筋的高应变低周疲劳性能进行了研究。疲劳寿命数据用双参数威布尔统计方程处理后采用Coffin-Manson和Hollomon公式拟合。为了计算地震载荷下钢筋的能量吸收率,建立一个新的预测模型并命名为循环韧度。结果表明,相对于余热处理钢筋,细晶钢筋具有更高的循环韧度、低周疲劳寿命,以及疲劳过渡寿命。余热处理钢筋在±1%应变幅以上加速循环软化,这是由于其表层回火马氏体中二次裂纹在循环载荷下萌生并快速扩展造成的。细晶钢筋循环塑性应变均匀,裂纹开裂几率小,具有较好的高应变低周疲劳性能。     

不同生产工艺的500 MPa抗震钢筋高应变低周疲劳性能分析

为研究不同生产工艺的500 MPa钢筋在地震载荷下的抗震性能,通过控制总应变幅恒定,分别对直径为?20 mm未加工的HRB500余热处理(QST)和钒氮微合金化(VNM)热轧带肋钢筋进行高应变低周疲劳试验。采用Hollomon和Coffin-Manson公式拟合疲劳数据,得到新的钢筋抗震性能评估模型即循环韧度。结果表明:500VNM钢筋的应变为3.5%,其在各应变范围下的疲劳寿命均大于500QST,且循环韧度比500QST大约16%,这是其表层回火马氏体中二次裂纹在循环载荷下大量萌生并快速扩展造成的。钒氮微合金化钢筋循环韧度相对较高,在1%～4%循环应变范围内的滞后环面积均较大,且疲劳断口出现密集且较深的轮胎花样,说明在循环过程中消耗了大量的塑性变形功,V(C,N)纳米颗粒阻挡裂纹扩展使其钝化,避免了应力集中以及应变局部化现象的产生,使钢筋具有更高的抗震能力。     

钢筋高应变低周疲劳寿命的统计分析

对轧后淬火、自回火(QST)HRB400钢筋的低周疲劳寿命进行了试验测定。针对高应变低周疲劳的分散性,采用威布尔双参数概率函数、正态分布与对数正态分布函数及t分布函数等多种数理统计方法,对所测得的低周疲劳寿命进行了统计处理与分析。结果表明,在所采用的概率函数中,t分布函数应用于疲劳寿命的分析具有最高的可靠性,正态分布应用于疲劳寿命的分析最不具可靠性,威布尔最大似然法应用于疲劳寿命的分析最为安全。统计分析结果可为钢筋高应变低周疲劳寿命的数据分析提供可靠的理论依据。     

热处理对CoCrFeMnNi-5%Mo高熵合金组织及性能的影响

为了研究CoCrFeMnNi-5%Mo高熵合金中第二相的分布及其对力学性能的影响,采用不同冷却方式对CoCrFeMnNi-5%Mo高熵合金进行热处理,研究了其在不同冷却方式下的微观组织及性能。结果表明:铸态CoCrFeMnNi-5%Mo高熵合金为FCC单相组织,1 000℃/4h热处理后形成第二相σ相(MoCr相),其显微结构为FCC+σ相两相组织,随着冷却速度的增大,CoCrFeMnNi-5%Mo高熵合金中σ相的相对量减少,σ相由晶内析出逐渐变为晶界析出,分布形态由晶内条状和晶界连续状转变为晶界处条状。热处理态CoCrFeMnNi-5%Mo高熵合金中形成的σ相具有第二相强化作用,其屈服强度和抗拉强度均显著提高,塑性没有明显的降低,断裂为微孔聚集形成的韧窝型韧性断裂。