TiB2/Al-Cu-Li复合材料时效析出及组织演变对力学性能的影响

研究了TiB₂/Al-Cu-Li复合材料T6工艺的微观组织演变和时效析出对力学性能的影响。通过气氛保护熔炼法制备了TiB₂/Al-Cu-Li复合材料。结果表明：在铸态合金的微观组织中,TiB₂颗粒和共晶相主要分布在晶界周围。均匀化处理后,大部分共晶相回溶。轧制变形后,TiB₂颗粒沿着轧制方向被拉长,产生了大量位错。固溶处理削弱了轧制产生的Brass织构和S织构,回溶了轧制产生的析出相。在175℃温度下进行时效,欠时效过程中,δ’(Al₃Li)/β’(Al₃Zr)为主要析出相。随着时效时间的增加,到22 h峰时效时,T1相为主要析出强化相。通过位错强化和析出强化的共同作用,随时效时间增加,屈服强度和抗拉强度先上升后下降,延伸率持续下降。复合材料峰时效的极限抗拉强度为562.7 MPa,屈服强度为475.9 MPa,延伸率为4.5%。     

电磁场下AA3003/AA4045铝合金复层管坯水平连铸技术

采用数值模拟方法研究在电磁场下AA3003/AA4045铝合金复层管坯的水平连铸制备过程。为了考察电磁场对复层管坯水平连铸过程的影响,建立一个三维分析模型并对有无施加电磁场时的两个水平连铸过程分别进行全面地模拟与分析。数值模拟结果表明：施加旋转电磁搅拌后,铝合金熔体的紊流作用增强,糊状区的范围增大,糊状区的温度梯度减小且温度场变得均匀,铝合金熔体的固相率下降。这些改变有利于复层管坯组织的细化及复合界面元素的扩散。采用与数值模拟相同的工艺参数进行实验,结果证实在电磁场作用下复层管坯组织得到细化并且复合界面的元素扩散作用增强。     

熵调控抑制ZrNiSn基half-Heusler热电材料的晶格热导率

ZrNiSn基half-Heusler热电材料具有较高的热导率, 限制了其热电性能进一步提高。为了降低晶格热导率, 本研究采用磁悬浮熔炼和放电等离子烧结的方法制备ZrNiSn和Zr_0.5Hf_0.5Ni_1-xPt_xSn (x=0, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3)高熵half-Heusler热电合金。在Zr位进行Hf原子替代, Ni位进行Pt原子替代以调控该合金的构型熵, 并研究构型熵对热电性能的影响。本工作优化了Zr_0.5Hf_0.5Ni_0.85Pt_0.15Sn在673 K的最小晶格热导率和双极扩散热导率之和为2.1 W·m^-1·K^-1, 与ZrNiSn相比降低了约58%。这一发现为降低ZrNiSn基合金的晶格热导率提供了一种有效的策略, 有助于改善材料的热电性能。     

原位自生Fe_3Al增强Cu基复合材料的组织和性能

通过XRD、OM、SEM、TEM和拉伸试验等手段,研究了不同Fe_3Al含量和变形工艺对原位自生Fe_3Al增强Cu基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,当Fe_3Al含量增加时,复合材料晶粒明显细化;第二相以纳米尺度的Fe_3Al为主,且均匀分布在Cu基体中;经过冷轧和退火处理后,晶粒进一步细化,同时强度得到提升。Fe和Al含量分别为10%的复合材料在经过90%冷轧变形和350℃×1h退火处理后,显微硬度(HV)和抗拉强度分别达到272和871MPa。     

高性能铜合金研究现状及发展趋势

从铜合金材料的性能需求出发,系统阐述了高性能铜合金的发展历程、研究现状及未来发展方向。以铜合金服役性能为主线,介绍了铜合金强度、导电性、耐热性和耐磨性等影响因素、调控机理及相互作用机制。总结了高强高导铜合金、高耐热铜合金和高耐磨铜合金的制备方法和强化机理,为新型高性能铜合金的设计与制备提供参考。     

TiB2对AlSi10MnMg合金压铸态组织及力学性能的影响

基于TiB₂增强AlSi10MnMg合金压铸件,研究TiB₂颗粒对AlSi10MnMg合金铸件组织及力学性能的影响。结果表明,引入TiB₂降低了预结晶晶粒(ESCs)的尺寸,改善了富铁相的尺寸及形貌,AlSi10MnMg合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率同步提高。当TiB₂添加量为0.018%时,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率达到160.5 MPa、296.3 MPa和6.7%,较AlSi10MnMg合金分别提高了5.3%、11.5%以及115.9%。试样的拉伸断口观察发现有许多细小的韧窝和较少的撕裂棱,主要断裂机制为韧脆混合断裂。进一步增大TiB₂添加量,韧窝数量减少,断面处脆性断裂比例升高。     

同构合金化对P型ZrCoSb基高熵half-Heusler合金热电性能的影响

Half-Heusler(HH)合金由于其本身具有较为优异的力学性能和高温热稳定性,已成为目前最具有应用前景的中高温热电材料之一。然而,其本身较高的本征晶格热导率阻碍了热电性能的进一步提升。本文以P型Zr Co Sb_0.85Sn_0.15合金为研究对象,基于同构合金化具有优异P型热电性能的(Nb_0.8Ta_0.2)_0.8Ti_0.2Fe Sb,通过磁悬浮熔炼和放电等离子烧结设计并制备出一种(Zr Co Sb_0.85Sn_0.15)_1-x[(Nb_0.8Ta_0.2)_0.8Ti_0.2Fe Sb]_x(x=0,0.2,0.3,0.4,0.5)高熵HH合金。微观组织分析表明,同构合金化这一策略引入了大量多尺度多衬度的第二相,这将有效增强对声子的散射。其中,当同构合金化含量为0.3时,晶格热导率在923 ...     

In2O3/InNbO4复合材料的热电性能研究

In₂O₃作为一种良好的光电和气敏材料, 因高温下具有优异的热电性能在热电领域也获得广泛关注。本研究通过固相反应法结合放电等离子烧结(SPS)成功将原位自生的InNbO₄第二相引入到In₂O₃基体中, 优化了块体样品的制备工艺。同时, InNbO₄改善了样品的电输运性能, 使载流子浓度明显提高, 在1023 K时电导率最高可达1548 S·cm^-1, 高于大多数元素掺杂的样品。其中, 0.998In₂O₃/0.002InNbO₄样品的热电性能测试表明, 在1023 K时, 其功率因子可达到0.67 mW·m^-1·K^-2, 热电优值(ZT)达到最高值0.187。综上所述, 通过在In₂O₃中原位复合InNbO₄第二相可以很好地改善In₂O₃基热电陶瓷的电性能, 进而调控其高温热电性能。     

Cu-Cr-Co-Ti合金微观组织和高温性能研究

采用真空感应熔炼结合两步低温轧制-时效处理（CRA）工艺制备了Cu-Cr-Co-Ti合金,分析了峰时效样品的室温性能和高温性能。通过电子背散射衍射（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）观察了Cu-Cr-Co-Ti样品的微观组织。结果表明：两步低温轧制-时效处理能够在铜基体中引入高密度的变形孪晶片层、位错和纳米析出相,有效提升了Cu-Cr-Co-Ti合金的室温强度和导电率。具有面心立方结构的纳米Cr析出相均匀弥散地分布在铜基体内,和基体具有立方-立方位向关系。Co和Ti元素能够聚集在纳米Cr析出相表面上,阻碍了析出相在时效处理和高温变形过程的粗化和长大现象。在经过300 ℃高温拉伸测试后,纳米Cr析出相仍稳定地阻碍了晶界运动,显著提升了Cu-Cr系合金的高温性能。经过500 ℃时效处理2 h后,峰时效CRA样品的室温抗拉强度为571 MPa、导电率为73.9%IACS （国际退火铜标准）。高密度孪晶片层具有优异的热稳定性,将铜合金在300 ℃和400 ℃下的高温强度分别提升至481 MPa和379 MPa。     

变价稀土元素Eu掺杂BiCuSeO热电性能的研究

作为一种适于中温下使用的极具发展前景的新型热电材料, BiCuSeO由于本征热导率低且Seebeck系数较高而广受关注。本研究探索了变价稀土元素Eu替换Bi位对BiCuSeO热电材料微观组织和热电性能的影响。实验结果显示, 样品中同时存在Eu²⁺和Eu³⁺两种价态的离子, 掺杂Eu元素不仅可以增加样品的载流子浓度, 还可以调整样品的能带结构, 进而改善样品的电输运性能, Bi_0.85Eu_0.15CuSeO电导率显著提升, 在823 K时达到了98 S·cm^-1, 相比于未掺杂样品提升了将近6倍。在温度为823 K时, Bi_0.975Eu_0.025CuSeO的功率因子可达0.32 mW·m^-1·K^-2, ZT值为0.49。本研究表明, 掺杂变价稀土元素可以有效改善BiCuSeO热电材料的性能。