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%。     

难熔高熵合金在反应堆结构材料领域的机遇与挑战

传统反应堆结构材料性能已趋于极限,亟需开发新型材料。难熔高熵合金是以多种难熔元素作为主元的新型金属材料,具有独特的力学、物理和化学性质,尤其在高温力学、抗辐照等方面表现出优异的性能。难熔高熵合金在第4代核裂变反应堆包壳材料、核聚变堆面向第一壁材料等关键领域具有广阔的应用前景。本文结合具有代表性的文献,围绕难熔高熵合金的力学性能、抗辐照性能、抗氧化性能阐述了其强化机制与抗辐照机理,梳理了难熔高熵合金的发展脉络,在此基础上展望了难熔高熵合金在反应堆结构材料领域的应用前景。     

新型NixTi24Zr12Nb10Ta12Mo5W5高熵合金含能结构材料的组织及力学性能

设计并使用真空电弧炉制备了Ni_xTi₂₄Zr₁₂Nb₁₀Ta₁₂Mo₅W₅(x=5, 10, 15, 20, 32, 35)高熵合金含能结构材料。采用XRD、EPMA、万能试验机等手段研究了不同Ni含量下合金的相组成、微观组织及力学性能。结果表明,随着Ni含量增加,合金的微观组织由BCC1+BCC2+Ni₁₀Zr₇+Unknown四相结构转变为BCC1+BCC2+Ni₁₀Zr₇+Unknown+FCC五相结构;当x=20时合金呈现出最佳的强塑性匹配,屈服强度为1 653 MPa,压缩伸长率约为19%;随着Ni含量增加,合金硬度先升高后降低,当x=20时合金硬度(HV)达到最大值为592。     

液相法合成碳酸钴的过程控制

本文着重考查了碳酸钴合成过程中氯化钴的浓度、反应温度、加料速度及表面活性剂等因素对碳酸钴的成核、生长的影响,通过以上条件的优化选择,利用液相法合成理想的碳酸钴晶体。     

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。     

水平连铸5流中间包控流装置优化

为确保铝液水平连铸5流中间包控流的稳定性,利用数值模拟结合水模型试验,优化设计了中间包控流装置,以期获得更为均一的流场和温度场。结果表明,设计的优化控流方案,中间包内铝液流速在各出坯口处分布均匀,且整体接近于拉速;中间包内铝液最大温差由原始方案的15K下降至9K,降低了40%;各流口最大温差由7K降至2K,下降了71.4%。设计的5流中间包控流方案,有利于提高铸坯质量和稳定生产工艺。     

凝固末端电磁搅拌对大方坯凝固组织的影响

对某钢厂80帘线钢在结晶器和凝固末端复合电磁搅拌(M+F-EMS)条件下生产的连铸大方坯的凝固组织进行了研究,从微观组织、成分偏析等方面进行了分析,探讨了凝固末端电磁搅拌对铸坯凝固组织的影响。结果表明,凝固末端电磁搅拌可以明显的细化80帘线钢铸坯中心部位凝固组织,减少了铸坯中心疏松和缩孔,降低了铸坯中心碳、硫偏析。     

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。     

铅白铜水平电磁连铸坯宏观组织及宏观偏析的研究

研究了水平电磁连铸铅白铜棒材在不同电流120～200A、不同频率10～50Hz时铸坯宏观组织的变化,并对其机理进行探讨。而且将未加磁场时的铸锭与水平电磁连铸生产的铸锭进行了比较。结果表明,在电磁场的搅拌作用下,铅白铜合金棒材的凝固组织发生了很大的变化,表现在铸坯组织的细化和等轴晶范围与比率的上升,同时抑制了合金元素Pb的宏观偏析;搅拌后宏观组织主要由等轴晶组成,最后凝固区由靠近上表面(中心线上方11.5cm处)下移到铸锭几何中心位置。最终:电磁场频率为25～30Hz搅拌效果略好,电磁场强度在160A效果最好。     

冷却斜槽法制备均质Al-Bi系难混溶合金

高于互溶温度的难混溶合金流经一个冷却斜槽,最终被浇入水浴铜铸型,利用该冷却斜槽法成功制备了Al-Bi系均质难混溶合金,探讨了析出的富Bi液滴随金属熔体在斜槽上流动时的受力情况.结果表明,作用于富Bi液滴上的Marangoni力、熔体粘滞力及熔体冲刷的力与重力相互作用并相互减弱抵消,大大降低了富Bi液滴的Stokes沉积和Marangoni迁移运动,使得Al-Bi难混溶合金熔体在斜槽上不发生严重的宏观偏析.而且熔体从斜槽流过后,温度大为降低,在很大程度上降低了后续水浴铜铸型的冷却压力.