协同提高新型轻质Ti2VZrNb0.5Al0.5高熵合金抗氧化性能与力学性能(英文)

提高抗氧化性能是难熔高熵合金高温应用的首要要求.本研究中,我们将Al代替50%Nb添加到Ti₂VZrNb难熔高熵合金中,以提高其抗氧化性能与力学性能.结果表明,相比于Ti₂VZrNb合金, Ti₂VZrNb_0.5-Al_0.5合金的抗氧化性得到了显著提升,这是由于在合金表面形成了连续的Al₂O₃+ZrO₂氧化层保护膜.同时, Ti₂VZrNb_0.5Al_0.5合金室温屈服强度高达1273 MPa,相比于Ti₂VZrNb合金强度提升66%.结构表征说明, Ti₂VZrNb_0.5Al_0.5合金强度提升得益于其较大的固溶强化效果.较轻元素Al的添加使得该合金具有较低的密度(5.44 g cm^-3),相比于Ti₂VZrNb合金密度...     

挤压态Mg-2Sn-2Bi-0.5Ca-0.2Mn合金的显微组织和力学性能

低合金化的Mg-Sn-Bi基合金具有较高的拉伸延展性和挤压成形性,是开发高强韧镁合金的理想材料。为了弥补其强度不足的缺点,本文通过微合金化设计了一种新型的低合金化Mg-2Sn-2Bi-0.5Ca-0.2Mn镁合金,该合金在挤压温度为523 K、挤压比为25∶1的条件下被成功挤压成形。采用电子背散射衍射仪(EBSD)、X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等技术表征挤压态合金的组织特征和相组成,并利用拉伸试验机测试了挤压态合金的室温拉伸性能,此外,还对合金的强韧化机制和加工硬化行为进行了详细的讨论。结果表明：挤压态合金主要由α-Mg、Mg₃Bi₂以及Mg₂Bi₂Ca相组成,且表现出几乎完全的动态再结晶组织和典型的挤压镁合金织构;合金的拉伸屈服强度为287.2 MPa,抗拉强度为353.0 MPa,伸长率为20.0%,具有良好的强韧性匹配度。合金展现出的高屈服强度是晶界强化、第二相强化和织构强化共同作用的结果;合金的断口形貌表现出典型的韧性断裂特征,然而粗大Mg<...     

AlxCrFeNi3Ti0.3高熵合金的微观组织、力学和摩擦学性能研究

为给Al_xCrFeNi₃Ti_0.3高熵合金在摩擦磨损领域的应用提供技术支撑和理论支持，利用电弧熔炼技术制备了Al_xCrFeNi₃Ti_0.3高熵合金，通过X射线衍射仪、维氏硬度计、摩擦试验机、万能试验机、三维轮廊仪、扫描电镜等研究了不同Al含量对高熵合金组织、力学与摩擦学性能的影响。结果表明：Al的加入使高熵合金由单一的FCC相转变为FCC和BCC两相共存，且两相均呈现出树枝晶结构。随着Al含量的增加，合金的密度降低，但合金的硬度、屈服强度和抗压强度显著增大，表现出优异的综合力学性能。Al的加入显著改善了高熵合金的耐磨性能，其中Al_1.2CrFeNi₃Ti_0.3高熵合金的室温耐磨性能较不含Al的高熵合金提高了约8倍，且合金的磨损机制由磨粒磨损转变为氧化磨损。其强度和硬度的提高以及磨损表面硬质氧化层的形成是合金耐磨性能改善的主要原因。     

Mn对Mg-Y-Cu合金的组织和性能的影响

研究了Mn对Mg_95.5Y₃Cu_1.5合金的组织、拉伸性能和腐蚀行为的影响。结果表明，随着Mn含量的提高合金中的初生α-Mg相细化，其形貌由树枝晶转变为等轴枝晶状，而LPSO相的形貌和体积分数未发生明显的变化；合金的屈服强度、极限拉伸强度和伸长率都提高，与未添加Mn的合金相比Mn含量为0.9%(原子分数)的合金分别提高了20.7%、17.6%和41.0%。合金试样在1%(质量分数)NaCl溶液中的析氢速率、质量损失速率和腐蚀电流密度都降低，腐蚀电位向正向移动，表明其耐腐蚀性能提高。     

冷轧变形对Al-Cu-Mg合金的显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、EBSD技术、透射电子显微镜和万能拉伸试验机等研究了冷轧变形对热轧态Al-Cu-Mg合金显微组织和性能的影响。显微组织观察结果表明，随着冷轧变形量的增加，合金中未溶的Al₂CuMg[Fe, Mn]相和Al₂Cu[Fe, Mn]相发生了破碎。基体中存在较多的棒状Al₂₀Cu₂Mn₃相，该相附近存在大量缠结位错，对合金产生显著强化效果。在冷轧变形量为19%时，位错密度达到最大值。同时，随着冷轧变形量的增加，S、R、Cube、Goss、Brass织构的含量也增加，〈111〉、〈110〉织构的含量降低。力学性能测试结果表明，随着冷轧变形量的增加，合金强度提高，延伸率仍保持较高水平。当冷轧变形量为11%时，合金轧向综合力学性能最佳，抗拉强度为465.0 MPa,屈服强度为291.6 MPa,延伸率为19.0%。此时，合金横向抗拉强度为469.9 MPa,屈服强度为318.0 MPa,延伸率为16.9%。     

氢燃料电池用镁-钛基合金储氢性能研究

采用高能振动球磨法,制备了Mg₃₅Ti₆₅合金,并添加(10%La_0.4Ce_0.1Pr_0.3Nd_0.2Ni_4Co_0.5Mn_0.3Al_0.2)作为改性剂,制备了储氢合金Mg₃₅Ti₆₅/(10%La_0.4Ce_0.1Pr_0.3Nd_0.2Ni_4Co_0.5Mn_0.3Al_0.2),研究了改性剂的添加及球磨时间对合金显微组织、吸放氢性能的影响规律。结果表明:球磨Mg₃₅Ti₆₅时间为20h时,能获得单一的BCC固溶体相,加入质量分数为10%的改性剂球磨0.5h时能明显地改善其储氢性能,8MPa,573K下100s内吸氢质量能达到3%,随着球磨时间的增加,其相结构发生改变,吸氢量及动力学性能逐渐变差。     

相溶解协同提升高熵合金的强度和塑性（英文）

热处理是金属材料热机械加工的常用手段.随着热处理温度的升高而湮灭的缺陷通常导致材料的塑性提升而强度降低.本研究中,我们通过提高热处理温度促进相溶解而协同提升了TiZrNbTa高熵合金的强度和塑性.当热处理温度从800提升至1250°C,合金的拉伸屈服强度提高了40%,达到1003±16 MPa.同时,合金的伸长率增加了近一倍,达到16.79%±1.03%.热处理温度提升引起的相溶解加剧了晶格畸变,从而增强了晶格摩擦应力并提升了屈服强度.相溶解也降低了界面失配并缓解了应力集中.此外, 1250°C热处理合金中的局部化学有序结构促进了位错共平面滑移和位错增殖.两种机制共同提升了合金的塑性.该研究不仅扩展了关于金属材料中热处理和相溶解的理解,而且也为合金的强韧化设计提供了思路.     

激光熔覆CoCrFeMnNiMox高熵合金的组织和耐蚀性研究

目的 为了增强钢制结构表面的耐蚀性,研究Mo含量对CoCrFeMnNiMox高熵合金组织与耐蚀性的影响。方法 采用激光熔覆的方式在N80钢上制备CoCrFeMnNiMox（x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5）高熵合金熔覆层,研究Mo含量变化对高熵合金组织、物相与耐蚀性的影响。结果 CoCrFeMnNiMox熔覆试样均由单一的FCC固溶体相组成,随着Mo含量的增加,晶格畸变增大;当Mo的摩尔比超过0.3后,晶粒有长大倾向;Mo的摩尔比为0.5时,表面择优生长晶面由（111）密排晶面转变为（200）非密排晶面。熔覆试样在氯化钠溶液和稀硫酸溶液中的耐蚀性相较N80钢提升明显,其中,CoCrMnFeNiMo0.3的耐蚀性最好,在质量分数为3.5%的氯化钠溶液中其自腐蚀电流密度是N80钢的5%,自腐蚀电位比N80钢提高了1倍;在0.5 mol/L硫酸溶液中,其自腐蚀电流密度是N80钢的31%,钝化区电流密度比N80钢降低了1个数量级。结论 在该高熵合金体系中,随着Mo含量的增加,晶格畸变增大。CoCrMnFeNiMox高熵合金熔覆层可以有效地阻止基体腐蚀的发生。Mo元素在溶液中能够形成MoO3附着在金属表面,从而形成稳定致密的保护层,减少点蚀的发生。CoCrMnFeNiMo0.3熔覆层的耐蚀性最好。     

氧化石墨烯-SiO2杂化材料对环氧树脂拉伸性能的影响

为了提高环氧树脂的力学性能,采用一步合成法制备得到氧化石墨烯(GO)-SiO₂(GO-SiO₂)杂化材料,利用扫描电子显微镜(SEM)对杂化材料的形貌进行表征,成功制得了具有三维结构的GO-SiO₂杂化材料;将GO、SiO₂颗粒和GO-SiO₂以相同的含量(质量分数均为0.1%)添加到环氧树脂中制备复合材料,利用万能强力仪测试复合材料的拉伸性能,比较3种填料对树脂基复合材料拉伸性能的影响;再分别将质量分数为0.1%、0.3%和0.5%的GO-SiO₂添加到环氧树脂中制备GO-SiO₂/环氧树脂复合材料,比较不同质量分数的GO-SiO₂对树脂基复合材料拉伸性能的影响;利用SEM对拉伸样条的断截面进行扫描测试,分析了不同种类和不同比例的填料对树脂基复合材料的增强增韧效果,并分析其增强增韧机制。结果表明: GO-SiO₂的增强增韧效果明显优于GO和SiO₂颗粒,当GO-SiO₂的添加质量分数为0.3%时,其增强增韧效果最佳。     

熵工程提高(GeTe)x(AgSb0.5Bi0.5Te2)1-x的热电性能和显微硬度(英文)

作为一种材料基因特性的内禀属性,构型熵是材料基因组中一个新兴的指征因子.设计具有高构型熵的多组元热电材料,可以通过严重的晶格畸变显著降低晶格热导率,并通过提高晶体对称性改善塞贝克系数.然而,高构型熵也造成了载流子迁移率的恶化,从而限制了zT值的改善.本文通过在众所周知的(GeTe)_1-x(AgSbTe₂)_x,即TAGS合金中用Bi取代一半的Sb,设计了(GeTe)_1-x(AgSb_0.5Bi_0.5Te₂)_x,又称TABGS合金,以证明熵工程的有效性.鉴于TAGS合金的载流子平均自由程较低,已接近Mott-Ioffe-Regel极限,进一步的Bi置换和构型熵增加不会再损害载流子迁移率.此外,通过高构型熵抑制菱方-立方相变和降低的载流子浓度有助于大幅提高Seebeck系数.而且, AgSb_0.5Bi_0.5Te₂合金化诱导的多尺度微观结构和减小的声速有效地...     

3D打印成形Ti-6Al-4V合金的组织和力学性能分析北大核心CSCD

采用3D打印方法制得Ti-6Al-4V合金形成梯度组织,通过实验测试方法对其组织以及拉伸力学性能进行测试分析。研究结果表明:各区域形成了不同尺寸与分布形态的β晶粒。试样形成了清晰的层带间界线,相邻层带间界线距离约2.5 mm。各个高度处都形成了片层组织,不同部位的α片层具有明显不同的尺寸。在各个高度处的试样拉伸测试得到的屈服强度基本一致,而拉伸强度由底部的842 MPa增大至顶部的895 MPa,同时断裂伸长率上升。合金顶端形成了较多位错,中间部位的位错密度发生了显著减小,到底部区域时位错已经很少。45°方向试样达到了最高的屈服/拉伸强度,强度最低的是Z方向试样;X和Y方向试样具备较高断裂延伸率,之后是45°方向试样,最小的是Z方向试样。     

中间形变热处理对铝锂合金短横向拉伸性能的影响

通过室温拉伸试验、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、背散射电子衍射技术(EBSD)、透射电镜(TEM)等手段对经过中间形变热处理工艺处理后的T84状态铝锂合金厚板的短横向拉伸性能及合金的显微组织进行了系统研究。结果表明,随冷压变形量的增加,合金短横向屈服强度和抗拉强度变化较小,延伸率先升高后降低。冷变形工艺提高了合金在随后热处理过程中的再结晶程度,降低了基体内粗大第二相的数量和尺寸,抑制了T₁相在晶界处的析出,晶粒形貌、粗大第二相和析出相共同影响了合金的短横向塑性。冷压变形量为20%时,合金的短横向屈服强度(R_p0.2)为436 MPa、抗拉强度(R_m)为543 MPa、延伸率为5.1%,具有最佳的强塑性匹配。     

氧化镧掺杂铌酸钾钠陶瓷的电、光性能研究

铌酸钾钠(K_0.5Na_0.5NbO₃, KNN)基陶瓷具有充放电速度快、透明度高、应用温度范围宽、使用寿命长等优点, 在脉冲功率器件等领域具有广阔的应用前景。通过改性技术提高铌酸钾钠基陶瓷的电、光性能是该方向的研究热点。本研究采用固相法制备0.825(K_0.5Na_0.5)NbO₃-0.175Sr_1-3x/2La_x(Sc_0.5Nb_0.5)O₃(x=0, 0.1, 0.2, 0.3)陶瓷(简称0.825KNN- 0.175SLSN), 研究La₂O₃掺杂对其相结构、微观形貌、光学、介电、铁电及储能性能的影响。研究结果表明: 0.825KNN- 0.175SLSN陶瓷具有高对称性的伪立方相结构; 随着La₂O₃掺杂量增大, 陶瓷的平均晶粒尺寸减小, 相变温度(T_m)及饱和极化强度(P_max)增大, 达到峰值后下降。在x=0.3时, 该体系陶瓷表现出优异的透明性, 在可见光波长(780 nm)及近红外波长(1200 nm)范围内透过率分别达65.2%及71.5%, 同时实现了310 kV/cm的击穿场强和1.85 J/cm ³的可释放能量密度。     

人工时效对激光选区熔化AlMg4.5Sc0.55Mn0.5Zr0.2合金显微组织和力学性能的影响

采用激光选区熔化制备AlMg_4.5Sc_0.55Mn_0.5Zr_0.2合金,研究人工时效工艺参数对合金维氏硬度的影响规律,分析沉积态和优选时效态合金的室温拉伸性能和显微组织。结果表明：人工时效使该合金的维氏硬度由102HV提升至140HV以上。随着时效温度升高（305~335℃）或时效时间延长（1.5~48 h）,维氏硬度呈现先增加、再降低、最后逐渐趋于稳定的规律。在315℃时效3 h或12 h后,合金的室温拉伸性能基本相当,无明显的各向异性;抗拉强度和屈服强度分别达到470 MPa和410 MPa,断后伸长率保持在15.0%。力学性能的提升得益于人工时效过程中弥散析出且与基体共格的纳米增强颗粒Al₃（Sc,Zr）。     

固溶时间对半固态挤压成形Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金组织及力学性能的影响

采用半固态挤压成形工艺制备过共晶Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金,研究固溶时间对过共晶Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金组织及性能的影响.结果表明,随着固溶时间的增加,Si相出现球化,固溶时间为10 h时,共晶Si的圆整度为0.72.铸态下Si相周围富集较高浓度的Cu元素,固溶1 h后,Cu元素快速固溶到基体中.固溶时间从1 h增加到16 h,在XRD曲线上的θ(Al2 Cu)和Q(Al5 Si6 Cu2 Mg8)相的衍射峰强降低,合金基体中的位错密度大量减少.经180℃,时效处理12 h后,组织中析出针状的θ'相和短棒状的Q'相.随着固溶时间的增加,合金强度值呈现"双峰"现象.固溶1h后,合金的抗拉强度为269 MPa,屈服强度为233 MPa,与未热处理合金相比,抗拉强度和屈服强度分别提高了43.3％和42.7％,合金强度的提高是由于在固溶初期基体中仍有较大的位错密度,时效处理后析出相对位错有较强的钉扎阻碍作用.固溶时间为10 h时,合金的抗拉强度为311 MPa,屈服强度为263 MPa,达到第二个强度峰值,Si相的圆整化和细小析出相的弥散强化作用是形成第二个强度峰的主要原因.     

Ta含量对高性能镍基粉末高温合金高温拉伸性能的影响

使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和高温拉伸试验机等手段系统地研究了不同Ta含量FGH98合金的显微组织和高温拉伸性能。结果表明：添加Ta可明显消除原始粉末颗粒的边界(PPB,Prior Particle Boundary),促进二次γ′相形态失稳和三次γ′相数量的增加。加入Ta使合金的高温抗拉强度和屈服强度都有一定程度的提高,Ta含量为2.4%(质量分数,下同)的合金塑性最好;无Ta和1.2%Ta合金的拉伸断口为结晶状断口;2.4%Ta合金的断口上有较多的等轴状韧窝,为韧性断裂;3.6%Ta和4.8%Ta合金为穿晶和沿晶解理断裂,属于典型的结晶状断口。在无Ta合金中产生大量孪晶和位错绕过γ′相发生变形,Ta的加入降低了合金的层错能,随着Ta含量的提高合金的位错剪切γ′相产生大量的层错。     

拉伸速率控制模式及拉伸速率对冷轧薄板强度测试结果的影响

按照GB/T 228.1—2010中推荐的不同拉伸速率控制模式及拉伸速率对冷轧镀锌钢板进行了拉伸对比试验,分析了应变速率、横梁位移速率及应力速率对冷轧薄板规定非比例延伸强度R_p0.2、下屈服强度R以及抗拉强度R_tn测试结果的影响。结果表明:采用应变速率进行控制得到的拉伸试验数据相对其他两种速率控制模式更为稳定,可以最大限度地降低拉伸测试结果的不确定度;采用0.000 25 s^-1的应变速率控制模式所得试验结果的稳定性与采用40～50 MPa·s^-1的应力速率控制模式所得结果较为接近;在不同拉伸速率控制模式下,提高应变、横梁位移和应力速率均会使屈服强度R_p0.2和R_el增加,而抗拉强度R_tn基本上处于稳定状态。     

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%。     

原位自生纳米Al2O3/Al-Zn-Cu复合材料的力学性能

将纳米ZnO粉末和Al粉球磨后冷压成Al-ZnO预制块,然后将其加到Al-Zn-Cu熔体中进行Al-ZnO原位反应,制备出纳米Al₂O₃颗粒增强Al-Zn-Cu基复合材料。能谱面扫描分析和透射电镜观察结果表明,复合材料由纳米Al₂O₃颗粒和Al₂Cu析出相两种颗粒/析出相组成。纳米Al₂O₃颗粒通过异质形核和晶界钉扎,细化了Al-Zn-Cu合金晶粒组织和Al₂Cu析出相。原位纳米Al₂O₃颗粒的生成提高了基体合金的拉伸性能,轧制+热处理使Al₂O₃/Al-Zn-Cu复合材料的拉伸强度比相同处理的基体合金提高约100%,总伸长率提高约98%。     

SiCP/Al复合材料力学性能及显微结构分析

采用粉末冶金 热挤压法制备了10%SiCP/6066Al(体积分数)复合材料.对材料拉伸性能进行了研究,并利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜对微观组织结构进行了观测.实验结果表明:SiC颗粒在铝基体中分布比较均匀;T6热处理条件下10%SiCp/6066Al复合材料的抗拉强度和屈服强度分别约为430.5、354.1MPa,其延伸率为5%,弹性模量为84.5GPa.加入SiC颗粒后合金基体晶粒细化同时位错密度提高,位错强化和细晶强化在SiCP/Al复合材料的强化机制中起了主要作用.