热挤压成形GH3625合金管材组织及裂纹形成机理

通过对比热挤压成形管材和爆裂管材的组织以及对爆裂管材裂纹和断口的分析,研究了热挤压成形GH3625合金管材的组织及裂纹形成机理。结果表明:爆裂管材与成形管材的组织均为等轴晶,但爆裂管材的开裂使晶界处的应力集中得以释放,其组织中并没有形成变形孪晶,在管材径向方向上也不存在晶粒尺寸不均匀的现象。挤压比过高导致管材在热挤压过程中绝热升温严重,使低熔点的Laves相熔化并扩散到周围基体中,是裂纹形成的根本原因。在模具出口处高拉应力的作用下,这些裂纹不断扩展最终连接在一起,导致管材的爆裂现象。由于断口表面冷却速率较高,组织通过奥氏体区的时间较短,再结晶形核核心多且晶粒长大过程受阻,使断口表面形成了一层十分细小的再结晶晶粒。     

二氧化钛包覆氧化锌纳米阵列光阳极的制备与性能

采用直流反应磁控溅射工艺,在ZnO纳米阵列的表面实现TiO2包覆,作为染料敏化太阳能电池光阳极,研究TiO2--ZnO核壳结构的形成机理和制备工艺对其光电性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪表征光阳极材料的成分与结构。测试电池组件的伏安特性曲线、电压-时间曲线和电化学阻抗谱,分析TiO2包覆对电子传输性能和光电转换效率的影响机理。结果表明:磁控溅射制备的TiO2颗粒完整地包覆ZnO纳米阵列,使得纳米棒表面形貌由六棱柱向圆柱状转变,间隙变窄,直径较ZnO纳米阵列有所增加,阵列有序度得到改善。随着延长染料吸附时间和TiO2包覆,光阳极界面电子传输阻抗显著增加,光生电子的寿命也得到提高。经过包覆的光阳极能够作为阻挡层钝化表面缺陷,抑制复合的发生,从而提高开路电压和填充因子。经过包覆的光阳极其光电转换效率相对于纯ZnO纳米阵列提高了132%。     

强界面能各向异性下二元Ni-Cu合金枝晶生长过程的相场法模拟

基于Wheeler模型和Eggleston修正强界面能各向异性的方法,建立耦合溶质场和温度场的相场模型,模拟强界面能各向异性下Ni-Cu合金枝晶生长过程.结果表明:在强界面能各向异性作用下,界面方向枝晶生长不连续且枝晶出现棱角;由于枝晶尖端温度梯度和溶质梯度较大,枝晶生长迅速.当界面能各向异性强度低于临界值时,枝晶尖端生长速度随界面能各向异性强度的增加而增大;当界面能各向异性强度等于临界值时,枝晶尖端生长速度下降4.34％;当界面能各向异性强度大于临界值时,枝晶尖端生长速度随界面能各向异性强度的增加先增大到极大值后逐渐减小.当无量纲热过冷度较小时,晶体平衡形貌为类矩形;随着无量纲热过冷度的增加,晶体平衡形貌向枝晶转变,枝晶尖端生长速度先呈幂指数增加,然后呈线性增加,枝晶生长由扩散控制转变为动力学控制.     

Ag和Fe元素添加对Cu-Zr-Al系非晶形成能力和力学性能的影响

以Cu-Zr-Al三元系为基础,研究Ag和Fe合金组元添加对块体金属玻璃(BMG)及BMG基复合材料的非晶形成能力和力学性能的影响.在Cu-Zr-Al三元合金体系中,Cu50Zr42Al8系BMG的△Tx=61 K,Trg=0.624,γ=0.416.适量添加Ag元素能显著地提高非晶形成能力:在Cu-Zr-Al-Ag四元合金体系中,Cu43Zr45Al8Ag4、Cu45Zr42Al8Ag5、Cu40Zr44Al10Ag6、Cu43Zr41Al8A98和Cu36Zr48Al8Ag8的Trg分别为0.618、0.625、0.618、0.628和0.598,γ值分别为0.424、0.427、0.424、0.432和0.433,△TX分别为77、76、78、84和108 K.在(Cu0.36Zr0.48-Al0.08Ag0.08)100-XFex(x-=0,3,5,10,15,20)五元体系中,Fe的添加明显影响合金的非晶形成能力;尽管△TX和Trg呈下降趋势,但(Cu0.36Zr0.48Al0.08Ag0.08)97Fe3块体非晶合金仍具有较高的非晶形成能力,其△TX=103 K,Trg=566,γ=0.424:Fe的适量加入可显著提高合金的力学性能,其中(Cu0.36Zr0.48Al0.08Ag0.08)95Fe5合金的强度和塑性应变分别提高至2 249 MPa和4.9%.Fe元素的存在导致Cu36Zr48Al8Ag8合金中产生明显的相分离,使(Cu0.36Zr0.48Al0.08Ag0.08)100-xFex合金得到增强增韧.     

强制对流作用下多枝晶生长的相场法研究

采用耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,对Ni-Cu合金凝固过程中多枝晶生长进行模拟,研究了多枝晶生长形貌及温度场和溶质场分布.结果表明:熔体流动显著改变凝固前沿的传热和传质,从而影响枝晶生长.受过冷熔体冲刷,枝晶逆流侧前沿溶质浓度和温度低,枝晶臂尖端生长迅速;枝晶顺流侧前沿溶质浓度和温度高,枝晶臂尖端生长缓慢.在熔体...     

定向凝固Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的取向与组织研究

利用区熔定向凝固设备制备了Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金,研究了不同定向凝固生长速度下Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的轴向择优取向、晶体的生长方式、结晶形貌的变化规律以及它们之间的关系。结果表明,随着定向凝固生长速度V从低速10μm/s逐步增大到380μm/s,Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金的轴向择优取向从〈110〉方向转变为〈311〉及〈110〉、〈211〉、〈533〉多种混合轴向取向,之后又转变为原来的〈110〉方向,当V≥350μm/s后,轴向择优取向变得不明显。在整个过程中出现了2个不稳定过渡阶段,即180μm/s相似文献   

定向凝固微观组织的MonteCarlo模拟

应用MonteCarlo方法模拟了定向凝固条件下微观组织的形成过程，还模拟了双向凝固、四边由表向里凝固及整体凝固的微观组织形成过程，模拟结果与实际情况非常接近。同时分析了MonteCarlo方法用于微观组织模拟存在的问题和不足之处。     

强制对流作用下镁合金枝晶生长的相场法数值模拟

基于Wheeler等提出的纯扩散相场模型,针对hcp晶系镁合金建立耦合温度场、溶质场和流场的相场模型,研究强制对流作用下镁合金凝固过程中单枝晶和多枝晶的生长行为。结果表明:在流速为17.19m/s的垂直强制对流作用下,流体逆流侧3个方向的枝晶臂明显比流体顺流侧3个方向的枝晶臂生长得快,逆流方向枝晶臂的稳态生长速度比纯扩散时的增加78.0%,顺流方向枝晶臂的稳态生长速度比纯扩散时的减小53.7%;各枝晶的臂长存在很大差异,枝晶形貌的六重对称性被严重破坏;在多枝晶生长时,相向生长的枝晶互相影响并竞相生长,不同枝晶的枝晶臂彼此抑制,最终形成不对称的枝晶形貌。     

Cu50 Zr42 Al8块体金属玻璃的组织和力学性能

采用悬浮熔炼-铜模吸铸法制备了Cu50Zr42Al8块体金属玻璃,研究了其楔形试样的组织演变.随着熔体凝固过程中冷却速度的变化,楔形试样中存在表面全非晶区,中心晶体区以及二者之间的过渡区域,并确定Cu50Zr42Al8块体金属玻璃临界尺寸为4.8 mm.分别考察了φ4 mm铸态完全非晶棒和φ5 mm非晶复合棒的力学性能.φ4 mm非晶棒的压缩断裂强度,弹性应变和塑性应变分别为2260 MPa,2.0%,0.4%,几乎没有塑性变形.而φ5 mm铸态非晶复合棒的屈服强度、断裂强度分别为1670MPa、1849 MPa,弹性应变和塑性应变分别为1.6%和1.9%.非晶基体中存在的马氏体相CuZr和正交晶相Cu10Zr7的竞争影响了非晶复合棒的最终力学行为.     

噪声影响凝固微观组织的相场法模拟

采用kim模型,利用耦合溶质场的相场模型,对Al-Cu二元合金的定向凝固过程进行模拟,为了简化计算,采用了温度冻结近似.研究了扰动对固液界面的形态及微观组织演化的影响.结果表明,引入界面扰动,使得固液界面的稳定性受到破坏,界面形态由初始平面转变为胞晶,在胞状生长过程中竞争淘汰是主要的生长方式;随着扰动强度的增加,胞状晶粒细化,界面推进速度增加,界面前沿的溶质扩散层变薄,微观偏析程度减小,溶质截留现象严重.