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碳纤维感应元件厚度对碳纤维增强热塑性复合材料感应焊接接头力学性能及断裂形式的影响

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复合材料学报 2023年第4期40卷 2405-2414页

作者：王飞云罗杰帮张平则刘星占小红南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106

利用碳纤维织物与树脂薄膜制备了0.2 mm、0.3 mm与0.5 mm 3种不同厚度的碳纤维感应元件,并开展碳纤维增强热塑性复合材料(Carbon fiber reinforced thermoplastic composite,CFRTP)感应焊接建模仿真与工艺试验。观察CFRTP感应焊接接头... 详细信息

利用碳纤维织物与树脂薄膜制备了0.2 mm、0.3 mm与0.5 mm 3种不同厚度的碳纤维感应元件,并开展碳纤维增强热塑性复合材料(Carbon fiber reinforced thermoplastic composite,CFRTP)感应焊接建模仿真与工艺试验。观察CFRTP感应焊接接头成形形貌,开展接头拉伸剪切强度测试与断口形貌分析,着重探究感应元件厚度对接头力学性能与断裂形式的影响。研究结果表明:碳纤维感应元件能在不引入异质材料的前提下实现CFRTP的高质量感应焊接,但接头界面温度分布具有明显的不均匀性;随着感应元件厚度的增加,过量的树脂会降低接头的成形效果、连接质量与力学性能,同时界面的有效连接面积也随之减小;当感应元件厚度为0.2 mm时,焊接接头的拉伸剪切强度最高可达23.77 MPa;焊接接头的断裂形式包括感应元件内聚破坏、母材表层自破坏、界面破坏和混合破坏,造成接头失效的断裂机制根据感应元件厚度的改变而发生变化。

关键词：热塑性复合材料感应元件厚度感应焊接力学性能断裂形式

纯铜表面Ta-W合金层的抗高温氧化及摩擦行为

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材料导报 2022年第23期36卷 100-104页

作者：吕绪明江涛张云汉苑建志杨凯党博张平则核工业理化工程研究院天津300180 粒子输运与富集技术国防科技重点实验室天津300180 南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016

采用双辉等离子渗金属技术在纯铜表面通过添加过渡层金属钽制备Ta-W合金层,通过在400℃下恒温氧化试验对比分析铜基体与Ta-W合金层的氧化性能,利用纳米压入和摩擦磨损试验评价Ta-W合金层的硬度和高温耐磨性能。结果表明,Ta-W合金层以胞... 详细信息

采用双辉等离子渗金属技术在纯铜表面通过添加过渡层金属钽制备Ta-W合金层,通过在400℃下恒温氧化试验对比分析铜基体与Ta-W合金层的氧化性能,利用纳米压入和摩擦磨损试验评价Ta-W合金层的硬度和高温耐磨性能。结果表明,Ta-W合金层以胞状结构为主,均匀致密,厚度约为13μm,各层间元素含量呈梯度分布,界面结合良好,表面为单一的α-W相。在400℃恒温氧化50 h后,纯铜基体的氧化增重为13.9 mg/cm^(2),Ta-W合金层的氧化增重为4.6 mg/cm^(2),仅为纯铜基体的33.1%。Ta-W合金氧化试验后形成的氧化膜由WO和WO组成,连续致密、无缺陷,完整地覆盖住基体,有效阻碍了氧原子渗入基体,显著改善了纯铜基体的抗氧化性能。与纯铜基体相比,Ta-W合金层的表面纳米硬度从1.07 GPa提高到11.99 GPa,硬度显著提升;Ta-W合金层的平均摩擦系数变化不大,但摩擦系数的波动幅度显著降低,比磨损率由基体的13.77×10mm^(3)/(N·m)降至Ta-W合金层的7.24×10mm^(3)/(N·m),耐磨性得到提高,纯铜基体的磨损机制主要是粘着磨损、氧化磨损和磨粒磨损的共同作用,而Ta-W合金层则表现出轻微的磨粒磨损。

关键词：双辉等离子渗金属 Ta-W合金层微观结构高温氧化耐磨性能

高熵陶瓷薄膜晶体结构、制备及其功能特性研究进展

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表面技术 2023年第12期52卷 274-288,314页

作者：谷佳慧魏东博高泽宇刘建华胡玉锦张平则南京航空航天大学材料与科学技术学院南京210016

高熵陶瓷薄膜是在高熵合金薄膜中掺入C、N、O等非金属元素形成的碳化物、氮化物、氧化物等性能更优异的薄膜材料。由于高熵陶瓷薄膜具有组分可调节空间大、熵效应独特及材料性能可调控等优点,因此高熵陶瓷薄膜无论是作为结构材料还是功... 详细信息

高熵陶瓷薄膜是在高熵合金薄膜中掺入C、N、O等非金属元素形成的碳化物、氮化物、氧化物等性能更优异的薄膜材料。由于高熵陶瓷薄膜具有组分可调节空间大、熵效应独特及材料性能可调控等优点,因此高熵陶瓷薄膜无论是作为结构材料还是功能材料,都有望成为综合多种优异性能的薄膜材料。首先介绍了含有C、N、O等不同非金属元素的高熵陶瓷薄膜的晶体结构,并研究了改变晶体结构的影响因素。除了掺入薄膜中的C、N、O等非金属元素含量会对薄膜的晶体结构产生显著影响外,制备工艺中的工艺参数也会对高熵陶瓷薄膜的晶体结构产生影响。例如,随着基底温度的升高,高熵氮化物薄膜会由非晶结构转变为简单的FCC固溶体结构。另外,基底偏压虽不能直接影响高熵陶瓷薄膜的晶体结构,但对薄膜的择优取向有着显著影响。综述了制备高熵陶瓷薄膜常用的技术,包括磁控溅射技术、脉冲激光沉积技术、真空电弧沉积等。综述了目前国内外研究者对高熵陶瓷薄膜的功能特性的研究进展,包括抗辐照性、扩散阻挡性、电催化性、磁学性、生物相容性等。最后总结了高熵陶瓷薄膜的应用,并指出了目前研究的不足,以及高熵陶瓷薄膜未来的研究方向。

关键词：高熵陶瓷薄膜晶体结构制备工艺功能特性应用

W替代对Ti2AlNb基合金电子结构与性能的影响

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稀有金属材料与工程 2007年第5期36卷 846-848页

作者：吴红艳张平则南京航空航天大学江苏南京210016

利用固体与分子经验电子理论计算了Ti2AlNb基合金中外来原子W的不同占位比引起基体电子结构的变化,分析了价电子结构参数nA,σ和ρ的变化及描述原子状态的特征参数nT,nc,nl的变化,讨论了W在不同占位比情况下的价电子结构对合金性能的影响。

关键词： Ti2AlNb基合金价电子结构 W原子占位

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纯铜表面Ti/Ta复合涂层的制备及性能

金属热处理 2023年第12期48卷 206-212页

作者：吕绪明高泽宇魏东博胡玉锦杨凯张平则核工业理化工程研究院粒子输运与富集技术国防科技重点实验室天津300180 南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏南京211106 面向苛刻环境的材料制备与防护技术工业和信息化部重点试验室江苏南京211106

基于双层辉光等离子表面合金化技术在纯铜表面制备Ta涂层,并采用引入Ti中间过渡层的方式在纯铜表面制备Ti/Ta复合涂层,分析了Ti/Ta复合涂层的微观结构,研究了复合涂层对铜基体的热震行为和熔盐热腐蚀行为的影响。结果表明,亚微米结构的T... 详细信息

基于双层辉光等离子表面合金化技术在纯铜表面制备Ta涂层,并采用引入Ti中间过渡层的方式在纯铜表面制备Ti/Ta复合涂层,分析了Ti/Ta复合涂层的微观结构,研究了复合涂层对铜基体的热震行为和熔盐热腐蚀行为的影响。结果表明,亚微米结构的Ti/Ta复合涂层组织致密均匀,厚度约为14.5μm,表面为α-Ta相。与Ta涂层相比,Ti/Ta复合涂层在700℃热震20次后表面仍较为平整致密,无任何微裂纹产生;呈梯度分布的中间Ti层缓解了界面应力,提升了涂层的抗热震性能。在500℃时NaCl和KCl混合盐腐蚀10 h后,纯铜质量增加为12.89 mg/cm^(2),Ti/Ta复合涂层的质量增加仅为2.8 mg/cm^(2),Ti/Ta复合涂层表面形成致密的Ta_(2)O_(5)氧化膜,有效阻止了熔盐腐蚀的深入,提高了铜基体的抗熔盐腐蚀性能。

关键词：双层辉光等离子表面合金化技术 Ti/Ta复合涂层热震熔盐热腐蚀

双辉等离子表面冶金Ti-Cu阻燃合金的制备工艺

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中国有色金属学报 2005年第1期15卷 110-115页

作者：张平则徐重张高会贺志勇太原理工大学表面工程研究所

为解决整体阻燃钛合金存在的比强度低、加工性差及价格昂贵等问题, 利用双层辉光离子渗金属技术,在Ti 6Al 4V的表面渗入Cu元素, 在其表面形成Ti Cu阻燃合金层。研究了温度、保温时间、源极电压、工件电压、极间距等工艺参数对渗层显微... 详细信息

为解决整体阻燃钛合金存在的比强度低、加工性差及价格昂贵等问题, 利用双层辉光离子渗金属技术,在Ti 6Al 4V的表面渗入Cu元素, 在其表面形成Ti Cu阻燃合金层。研究了温度、保温时间、源极电压、工件电压、极间距等工艺参数对渗层显微组织、成分及厚度的影响, 得出了适合的工艺参数。870 ℃渗铜 3.5 h, 渗层厚度可达到200μm以上。阻燃合金层的成分呈梯度分布, 显微组织为基体组织加弥散分布的Ti2Cu金属间化合物。初步阻燃实验证明, 渗Cu合金层起到了预期的阻燃效果。

关键词：阻燃钛合金双层辉光离子渗金属技术表面合金化渗铜

等离子表面Cr-Si合金化改善TiAl基合金高温性能的研究

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航空材料学报 2011年第6期31卷 43-49页

作者：李亚非张平则许浩南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106 中航工业中南传动机械厂军品分厂长沙410200

利用等离子表面合金化技术,在TiAl基合金表面实现了Cr-Si二元共渗。使用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X衍射仪(XRD)检测了合金渗层的形貌、合金元素含量与相组成,并研究了合金化处理对TiAl基合金高温抗氧化性能与高温耐磨性能的改善效果... 详细信息

利用等离子表面合金化技术,在TiAl基合金表面实现了Cr-Si二元共渗。使用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X衍射仪(XRD)检测了合金渗层的形貌、合金元素含量与相组成,并研究了合金化处理对TiAl基合金高温抗氧化性能与高温耐磨性能的改善效果。结果显示,合金渗层组成相为Cr3Si及Laves相TiCr2,过渡层物相主要为Al8Cr5与Al3Ti,合金层内Cr,Si元素含量呈梯度分布。经高温氧化,合金渗层表层形成致密CrO2,内层形成连续Al2O3阻隔层,其氧化动力学曲线呈现典型的抛物线型。较之原始TiAl基合金摩擦学特性,Cr-Si合金渗层的磨粒磨损程度降低极大,氧化磨损受到抑制,其相对耐磨性能提高了17.3倍。

关键词： TiAl基合金等离子表面合金化高温抗氧化性能高温耐磨性能

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Ti-Cu表面阻燃钛合金研究

稀有金属材料与工程 2005年第1期34卷 162-165页

作者：张平则徐重张高会贺志勇李争显太原理工大学山西太原030023

利用双层辉光离子渗金属技术,在Ti-6Al-4V的表面渗入Cu元素,在其表面形成Ti-Cu阻燃合金层。阻燃合金层的成分及硬度呈梯度分布,显微组织为基体组织加弥散分布的Ti2Cu金属间化合物。初步阻燃试验证明,渗铜合金层起到了预期的阻燃效果。

关键词：阻燃钛合金双层辉光离子渗金属技术表面合金化渗铜

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基材碳含量对离子渗W、Mo、Co的影响

材料热处理学报 2004年第6期25卷 91-95页

作者：李忠厚张艳梅张平则徐重太原理工大学表面工程研究所山西太原030024

研究了在离子渗金属中基材碳含量对离子渗W、Mo、Co的影响。结果显示 ,基材的碳含量对渗层的组织结构、组成相、渗层合金元素的分布都有相当大的影响。在离子渗W、Mo、Co时 ,工业纯铁和中、高碳钢的渗层断面都出现分层结构。工业纯铁的... 详细信息

研究了在离子渗金属中基材碳含量对离子渗W、Mo、Co的影响。结果显示 ,基材的碳含量对渗层的组织结构、组成相、渗层合金元素的分布都有相当大的影响。在离子渗W、Mo、Co时 ,工业纯铁和中、高碳钢的渗层断面都出现分层结构。工业纯铁的表层是由 (FeCo) 7(WMo) 6 型金属间化合物 μ相 ,(FeCo) 2 (WMo)型laves相 ,和W(Mo)固溶体相组成的沉积层 ,中、高碳钢的表层是由MC型碳化物和M6C型碳化物组成的化合物层。随着基材碳含量增加 ,渗层变薄。对于中、高碳钢 ,离子渗金属中 ,碳原子向表层富集 ,形成化合物层 ,当越过渗层中的化合物层时 ,W、Mo含量锐减 ,而Co的分布受到的影响较小。

关键词：等离子渗金属碳含量表层相组成元素分布