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激光熔覆制备CoCrCu0.4FeNi高熵合金涂层的微观组织和性能研究

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激光熔覆制备CoCrCu0.4FeNi高熵合金涂层的微观组织和性能研究

作者：徐洪洋苏州科技大学

学位级别：硕士

低碳钢因良好的塑性和焊接性能,常用于制造机械零件,但由于低碳钢强度和硬度低以及耐磨性和耐腐性较差,导致机械零件在高温、高负载和腐蚀介质环境易过早失效。而高熵合金由于其固溶强化的特点,具有较高的强度、韧性、耐磨耐蚀性,在零... 详细信息

低碳钢因良好的塑性和焊接性能,常用于制造机械零件,但由于低碳钢强度和硬度低以及耐磨性和耐腐性较差,导致机械零件在高温、高负载和腐蚀介质环境易过早失效。而高熵合金由于其固溶强化的特点,具有较高的强度、韧性、耐磨耐蚀性,在零件表面熔覆高熵合金涂层改善其性能或修复损坏的零件,能够较好解决低碳钢制备的机械零件硬度低和耐磨性较差等问题。目前多采用单质金属粉制备高熵合金涂层,但单质金属粉末熔点通常较高,在熔覆过程中很难避免钢基体的过度熔化,导致涂层中Fe含量大幅增加。而自熔合金具有熔点低和技术成熟的优势,其中Ni-Cr-B-Si、Co-Cr-B-Si自熔合金中含有的B、Si具有降低熔点、提高熔融金属流动性和保护涂层在制作过程中不被氧化的作用,含有的C、B具有间隙固溶强化和增加形核率的效果,利用其优势进一步提高涂层性能。但熔覆使钢基体熔化,涂层不均匀和梯度分布,使力学性能不易测试,因此采用第一性原理计算涂层相的稳定性和力学性能,从而预测涂层宏观的力学性能。本文采用Ni65、Co157自熔合金、Cu粉组成的混合粉以及单质金属粉Co、Cr、Cu、Ni组成的混合粉,分别在Q235钢基体上激光熔覆Co Cr CuFe Ni高熵合金涂层,通过OM、SEM、EDS和XRD分析涂层的组织和性能,并采用第一性原理计算涂层相的稳定性以及力学性能,探索理论与实验涂层的组织和硬度的内在联系。结果表明,采用含33 wt%Cu的自熔合金混合粉激光熔覆的Co Cr Cu Fe Ni高熵合金涂层,在涂层中部和顶部存在着严重的Cu偏析现象,因此调整粉末比例和激光工艺参数进一步实验。采用含10 wt%Cu的自熔合金混合粉和Co、Cr、Cu、Ni单质金属混合粉两组混合粉末制备了Co Cr CuFe Ni高熵合金涂层。与单质金属粉制备的涂层相比,自熔合金粉制备的涂层厚度较高,增高约0.75 mm,表面更光滑,而单质金属粉制备的涂层则有黑色浅坑。两种涂层组织均为FCC的树枝晶和枝晶间组成,其树枝晶与枝晶间晶格常数均有一定差异,树枝晶Cu和Ni元素较多,Cr元素较少,枝晶间则相反,自熔合金粉制备的涂层成分基本均匀,成分范围约为15～25 wt%,枝晶大小约为2.2～7.3μm,且局部区域存在着调幅分解;而单质金属粉制备的涂层Fe元素含量较多且呈明显的梯度分布,最高达到了50.8 wt%,枝晶大小约为7.9～10.4μm;分析认为自熔合金中B、Si降低了熔点,使得基体没有过度熔化且厚度增加,提高了熔融金属流动性使涂层成分更均匀,而后者涂层Fe元素呈现梯度分布,另外,保护了涂层避免其表面氧化;自熔合金中C、B的加入增加了形核率,有利于降低晶粒尺寸,在性能方面,自熔合金涂层的显微硬度约为280～300 HV0.2,基体的显微硬度约为110～130 HV0.2,约为基体的2.5倍,且分布均匀,后者涂层的显微硬度约为170～230HV0.2,约为基体1.7倍,且梯度分布。自熔合金中C、B对涂层具有明显的间隙固溶强化和细晶强化作用。基于第一性原理计算了两种涂层逐层成分的相结构均为FCC,前者晶格常数的计算值与实验值误差为3.63%～6.22%,计算值大于实验值且误差较大,归咎于C和B间隙固溶加强晶格畸变,后者晶格常数误差为1.33%～2.60%,与实验结果相吻合。两者FCC相的基态总能量和生成热皆为负值,表明涂层的稳定性和热力学稳定性;前者树枝晶和枝晶间处FCC相的弹性模量波动较小,说明硬度分布均匀,后者FCC相总体呈韧性,随着Fe元素含量逐渐降低,弹性模量总体逐渐增大,硬度增加;两者弹性模量和硬度变化规律,均与实验显微硬度变化规律相符合。

关键词：激光熔覆高熵合金涂层调幅分解显微硬度第一性原理计算

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明代嘉靖时期陶瓷艺术中的道教文化研究

明代嘉靖时期陶瓷艺术中的道教文化研究

作者：徐洪洋大连工业大学

学位级别：硕士

道教文化在中国传统文化史上占有重要的地位。其中“天人合一”哲学思想、神幻有趣的神仙故事、“大象无形、大音希声”的美学理念等等深受人们的重视和欣赏。从古自今,历朝历代的陶瓷作品或多或少、或深或浅都受到了道教文化的影响,具... 详细信息

道教文化在中国传统文化史上占有重要的地位。其中“天人合一”哲学思想、神幻有趣的神仙故事、“大象无形、大音希声”的美学理念等等深受人们的重视和欣赏。从古自今,历朝历代的陶瓷作品或多或少、或深或浅都受到了道教文化的影响,具有道教风韵。明嘉靖时期,上至皇帝下到百姓,十分崇信敬奉道教,使得这一时期的陶瓷艺术极具道教色彩。嘉靖一朝道教韵味的陶瓷作品产量达到最高,为后世的研究提供了标本。本文是关于明代嘉靖时期陶瓷艺术中道教文化的应用研究。通过对明代嘉靖时期陶瓷艺术作品的造型、色彩、装饰纹饰等方面研究,提炼出具有道教色彩的陶瓷艺术作品的造型、色彩、图案,了解道教文化在该时期陶瓷艺术创作中的应用特点,为自己创作具有道教色彩的陶瓷艺术作品积攒理论和现实支撑。通过研究,我认识到陶艺创作是一个继承与发展的过程。在经济全球化的今天,创造出具有中国特色的陶瓷作品是迫切需要的。把中国本土文化中的精华—道教文化运用到当代陶瓷艺术的创作中,创作出既具有民族文化特色又具有当代审美风尚的陶瓷作品,是极具特色,很有意义的。

关键词：嘉靖道教文化陶瓷艺术造型釉色装饰纹样民族文化特色创新

激光熔覆CoCrCu_(0.4)FeNi高熵合金涂层的微观组织和性能

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表面技术 2023年第3期52卷 418-428,437页

作者：徐洪洋卢金斌彭漩马明星苏州科技大学机械工程学院江苏苏州215009 中原工学院材料与化工学院郑州450007

目的提高零部件的硬度和耐磨性。方法采用Ni-Cr-B-Si、Co-Cr-B-Si自熔合金以及Cu粉在Q235钢基体上激光熔覆CoCrCuFeNi高熵合金涂层,激光功率为2.2、2.4 kW,扫描速度为9、12 mm/s,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析... 详细信息

目的提高零部件的硬度和耐磨性。方法采用Ni-Cr-B-Si、Co-Cr-B-Si自熔合金以及Cu粉在Q235钢基体上激光熔覆CoCrCuFeNi高熵合金涂层,激光功率为2.2、2.4 kW,扫描速度为9、12 mm/s,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析涂层的微观组织,并测试了涂层的显微硬度。结果Cu含量较高的涂层与基体形成了良好的冶金结合,但在涂层中存在严重的Cu偏析现象;Cu含量较低的涂层与基体结合处附近存在少量孔洞缺陷,局部区域具有调幅分解,涂层微观组织主要由树枝晶和枝晶间组成,树枝晶为FCC1,富Cu贫Cr,枝晶间为FCC2,富Cr贫Cu,还存在少量的纳米相,形成了具有C和B间隙固溶的CoCrCu_(0.4)FeNi高熵合金涂层。熔覆的涂层厚度为2.19~2.58 mm,涂层枝晶厚度为2.2~7.3μm,且枝晶越小,硬度越高。涂层的显微硬度为280~300HV0.2,基体的硬度为110~130HV0.2,约为基体的2.5倍。结论采用Ni-Cr-B-Si、Co-Cr-B-Si自熔合金和Cu粉激光熔覆了CoCrCuFeNi高熵合金涂层可提高Q235钢基体的硬度。激光功率越低,扫描速度越大,树枝晶越细小,细晶强化的作用越强,涂层的硬度越高。

关键词：激光熔覆高熵合金显微硬度涂层调幅分解 CoCrCuFeNi

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基于第一性原理的CrCuFeNiTi高熵合金涂层的相及稳定性分析

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金属热处理 2021年第7期46卷 60-64页

作者：徐洪洋孟雯露卢金斌马明星苏州科技大学机械工程学院江苏苏州215009 中原工学院材料与化工学院河南郑州450007

采用等离子弧在45钢基体上熔覆了CrCuFeNiTi高熵合金涂层,经X射线衍射分析涂层中的物相有BCC、FCC和Fe_(2)Ti相,并对BCC、FCC和Fe_(2)Ti相进行了成分测试,采用CASTEP中的虚拟晶体近似方法建立了BCC、FCC和Fe_(2)Ti相的晶体结构模型,基... 详细信息

采用等离子弧在45钢基体上熔覆了CrCuFeNiTi高熵合金涂层,经X射线衍射分析涂层中的物相有BCC、FCC和Fe_(2)Ti相,并对BCC、FCC和Fe_(2)Ti相进行了成分测试,采用CASTEP中的虚拟晶体近似方法建立了BCC、FCC和Fe_(2)Ti相的晶体结构模型,基于第一性原理计算了涂层中BCC、FCC和Fe_(2)Ti相的晶格常数,并与涂层中BCC、FCC和Fe_(2)Ti相的X射线测试结果进行了比较,另外计算了BCC和FCC相的弹性常数C_(ij)、体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E和泊松比ν。结果表明,涂层中BCC和FCC相以及Fe_(2)Ti的晶格常数计算值与试验值的误差为0.43%~3.05%,BCC、FCC和Fe_(2)Ti相的生成热均为负值且BCC和FCC相的弹性常数C_(11)、C_(12)和C_(44)满足立方结构高熵合金的力学稳定性限制条件,可知BCC、FCC和Fe_(2)Ti相是稳定的。另外由C_(12)-C_(44)> 0,G/B 0.26可知BCC和FCC相以金属键结合且呈现韧性的特征。

关键词：等离子熔覆第一性原理计算晶格常数弹性常数生成热

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全尾砂胶结充填体强度影响规律分析

全尾砂胶结充填体强度影响规律分析

北京力学会第二十八届学术年会

作者：杨发光徐洪洋中国矿业大学(北京)

为探究质量浓度、胶砂比因素对全尾砂胶结充填体的影响规律,采用全面法设计方案并开展了充填体单轴抗压强度试验。基于试验得出在质量浓度(或胶砂比)固定不变时,充填体7d、28d单轴抗压强度均随胶砂比(或质量浓度)呈正相关变化规律;在质... 详细信息

为探究质量浓度、胶砂比因素对全尾砂胶结充填体的影响规律,采用全面法设计方案并开展了充填体单轴抗压强度试验。基于试验得出在质量浓度(或胶砂比)固定不变时,充填体7d、28d单轴抗压强度均随胶砂比(或质量浓度)呈正相关变化规律;在质量浓度为72%,胶砂比为1:4时,7d、28d单轴抗压强度均达到最大值分别为1.83MPa、3.77MPa;建立了7d、28d单轴抗压强度数学模型,且各模型精度均较高。

关键词：全尾砂胶结充填体单轴抗压强度

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山东万鑫集团办公楼设计

山东万鑫集团办公楼设计

北京力学会第二十五届学术年会

作者：张国龙徐洪洋中国矿业大学(北京)

山东万鑫集团办公楼位于山东省淄博市。这是一栋五层的办公楼。其目的是为办公室工作人员提供一个适宜的办公条件,该办公楼的设计主要从建筑设计和结构设计两个方面进行设计。建筑设计主要基于结构的安全性、适用性和可靠性的原则,同时... 详细信息

山东万鑫集团办公楼位于山东省淄博市。这是一栋五层的办公楼。其目的是为办公室工作人员提供一个适宜的办公条件,该办公楼的设计主要从建筑设计和结构设计两个方面进行设计。建筑设计主要基于结构的安全性、适用性和可靠性的原则,同时,按照办公楼设计思路和设计理念,对此项工程的施工方案、施工图纸进行设计。结构设计就是选取拥有典型特征的一榀框架进行内力分析计算,利用D值法计算水平风荷载与地震荷载,利用力矩二次分配法来分析计算竖向荷载,紧接着开展荷载的内力组合,分析比对得到最不利的内力组合方式,梁、板、柱、基础的设计和配筋计算均根据该荷载数值进行计算和分析,最后,利用PKPM进行电算,并将其计算结果与人工计算结果进行比较。办公楼设计为钢筋混凝土框架结构,建筑面积达到4731.84平方米,该建筑总层数为五层。

关键词：框架结构施工方案结构设计钢筋混凝土

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三亭桥设计

三亭桥设计

北京力学会第二十五届学术年会

作者：徐洪洋张国龙中国矿业大学(北京)

本工程位于山东省聊城市,位于黄河冲击平原上,地貌单元单一,场地地形除河岸附近相对低外其它稍平坦。该方案采用35+35+358)预应力混凝土简支T梁桥,桥面净宽为128)。桥梁上部结构采用5片主梁,主梁间距取用2.48),其中预制主梁宽1.58)。预... 详细信息

本工程位于山东省聊城市,位于黄河冲击平原上,地貌单元单一,场地地形除河岸附近相对低外其它稍平坦。该方案采用35+35+358)预应力混凝土简支T梁桥,桥面净宽为128)。桥梁上部结构采用5片主梁,主梁间距取用2.48),其中预制主梁宽1.58)。预制板安装就位后,在企口缝内填筑标号比预制板高的小石子混凝土,并浇筑厚10(88)的25水泥混凝土铺装层连成整体,支座采用30×40(88)的橡胶支座。

关键词：施工方案结构设计钢筋混凝土预应力混凝土梁桥应力验算

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渭河桥自重荷载计算

渭河桥自重荷载计算

北京力学会第二十八届学术年会

作者：徐洪洋杨发光杜海瑞中国矿业大学(北京)

对渭河桥主梁一期荷载、二期荷载进行了计算,验证了设计的可行性。

关键词：一期荷载二期荷载可行性

Q235钢等离子熔覆AlCoCrCuFexNi高熵合金涂层的组织和性能

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热加工工艺 2023年第2期52卷 67-71页

作者：徐洪洋卢金斌马明星孟雯露李洪哲苏州科技大学机械工程学院江苏苏州215009 中原工学院材料与化工学院河南郑州450007

采用等离子熔覆在Q235钢基体上制备了AlCoCrCuFexNi高熵合金涂层,利用SEM、EDS和XRD分析涂层的微观组织,并测试了涂层的显微硬度和耐磨性。结果表明,采用Al、Co、Cr、Cu、Fe、Ni混合粉末在Q235钢基体上可制备出与基体冶金结合的高熵合... 详细信息

采用等离子熔覆在Q235钢基体上制备了AlCoCrCuFexNi高熵合金涂层,利用SEM、EDS和XRD分析涂层的微观组织,并测试了涂层的显微硬度和耐磨性。结果表明,采用Al、Co、Cr、Cu、Fe、Ni混合粉末在Q235钢基体上可制备出与基体冶金结合的高熵合金涂层,涂层厚度约为0.5 mm,且无裂纹和气孔。涂层的微观组织主要由FCC树枝晶和BCC枝晶间结构组成,并形成大量的纳米相和有序BCC相。涂层的显微硬度达到350~680 HV0.2,基体的磨损量约为涂层的3.4倍。

关键词：等离子熔覆高熵合金显微硬度涂层微观组织

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