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高Al含量的亚稳β型Ti-Al-Mo-Nb-V系列钛合金的组织与力学性能

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材料导报 2024年第2期38卷 207-212页

作者：张健朱智浩张爽董闯大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室辽宁大连116024 大连交通大学材料科学与工程学院辽宁大连116028

目前,亚稳β钛合金的成分朝着更高Al含量和更高β稳定元素含量的方向发展,本工作基于典型亚稳β钛合金β-21S和TB18的成分设计思路,添加了更高含量的Al元素,同时添加了Mo、Nb、V三种β稳定元素,设计并利用铜模吸铸法制备了高Al含量的亚... 详细信息

目前,亚稳β钛合金的成分朝着更高Al含量和更高β稳定元素含量的方向发展,本工作基于典型亚稳β钛合金β-21S和TB18的成分设计思路,添加了更高含量的Al元素,同时添加了Mo、Nb、V三种β稳定元素,设计并利用铜模吸铸法制备了高Al含量的亚稳β型Ti-Al-(Mo,Nb,V)系列钛合金。结果表明,Ti-6.5Al-1.5V-11.5Mo-2.8Nb合金在吸铸态下的β相结构达到临界稳定状态。此时,该合金的拉伸屈服强度为623 MPa,延伸率为16.6%,其屈服强度略低于对标合金TB18,但延伸率明显高于同系列合金和TB18合金,具有最佳的综合力学性能。此外,该合金液固温区为31℃,在同系列合金中最低,且明显低于对标合金TB18的液固温区238℃。

关键词：亚稳β钛合金高Al含量显微组织力学性能

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数字金融对区域技术创新的影响研究

数字金融对区域技术创新的影响研究

作者：朱智浩东北师范大学

学位级别：硕士

在国内外形式都非常严峻的环境下,当前我国正处于“十四五”规划的重要时期,整体经济面临着产业结构升级的压力,经济增长动能要从“要素”投入向“创新”驱动转化,且绿色经济越来越成为新的经济发展共识。无论是从金融市场或委托代理等... 详细信息

在国内外形式都非常严峻的环境下,当前我国正处于“十四五”规划的重要时期,整体经济面临着产业结构升级的压力,经济增长动能要从“要素”投入向“创新”驱动转化,且绿色经济越来越成为新的经济发展共识。无论是从金融市场或委托代理等金融理论出发,还是从提高技术创新水平的实际出发,又或是“深化金融体制改革,增强金融服务实体经济”等政策性的倡导,都表明了充足的资金供给对于提升区域性的技术创新水平有着重要意义,因此寻求新的金融发展模式与现实相契合将成为提升技术创新的关键点。数字金融作为有别于传统金融的一种新的金融模式,其依托于科技进步,大数据以及对数据运算能力的提升;即在硬件、“材料”以及算法均有大幅提升的前提下,数字金融这一新金融模式有可能为解决深层次的金融矛盾而提出合理的解决方案。因而本文搜集了2011-2020年的省级面板数据,采用两步系统矩估计法以及动态面板回归模型检验了数字金融对区域技术创新的影响。此外,本文还利用SDM（空间杜宾模型）检验了数字金融对区域技术创新的空间溢出的影响。本文的研究结果表明,数字金融能够通过优化产业结构以及缓解融资约束,从而有效地提升了地区的技术创新水平。此外,数字金融对区域技术创新的正向影响存在显著的空间特征,具体可以分解成直接效应与间接效应,即区域内的正向影响和区域外的溢出,但研究结果显示,直接效应即区域内的正向影响在数字金融提升区域技术创新水平中的作用更加重要。进一步研究结果显示,数字金融影响区域技术创新的空间溢出效应无论在时间,地域还是变换空间权重矩阵的条件下均存在着差异。本文的研究成果丰富了金融尤其是数字金融或者普惠金融等相关领域的文献;在政策制定层面也能够为国家或者地区提供一定的参考意义,有助与我国创新驱动发展战略的实施,对于实现社会主义现代化的伟大愿景有一定的参考价值;在执行层面,各地区可以根据本地区的实际情况,有的放矢地发展数字金融,从而切实提升本地区的技术创新水平,也可以根据区位条件,加强地区之间的协调与联动。

关键词：数字金融区域技术创新融资约束产业结构优化空间溢出效应

Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5)块体金属玻璃的成分优化设计及其晶化行为

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材料研究学报 2023年第4期37卷 281-290页

作者：朱雪冬张爽邹存磊刘林根朱智浩万鹏董闯大连交通大学材料科学与工程学院大连116028 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室大连116024 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司佛山528300

参照Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5)合金的成分并应用团簇加连接原子模型,设计具有高玻璃形成能力的Zr-Cu-Al-Ni体系成分。在Zr-Cu-Al-Ni四元体系中,先定出两个与金属玻璃形成相关的晶化相CuZr_(2)和CuZr,其中的局域结构可分别用团簇表述... 详细信息

参照Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5)合金的成分并应用团簇加连接原子模型,设计具有高玻璃形成能力的Zr-Cu-Al-Ni体系成分。在Zr-Cu-Al-Ni四元体系中,先定出两个与金属玻璃形成相关的晶化相CuZr_(2)和CuZr,其中的局域结构可分别用团簇表述为[Cu-Zr_(8)Cu_(4)]和[Cu-Zr_(8)Cu_(6)],然后应用双团簇模型将这两个团簇按照1∶1的配比构建双团簇式,连接原子个数为2或4或6,由此确定总原子个数为30或32或34,进而选择双团簇式原子总数为32设计出最接近Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5)合金的四元块体金属玻璃成分Zr1_(7)Cu_(10)Al_(3)Ni_(2)≈Zr_(53.1)Cu_(31.3)Al_(9.4)Ni_(6.3)。这种合金玻璃的Trg值可达0.6,晶化激活能为334.138 kJ/mol,均略高于参照合金Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5),表明其具有更高的玻璃形成能力。

关键词：金属材料成分优化团簇加连接原子模型玻璃形成能力块体金属玻璃晶化行为

团簇式方法设计具有高比强度的Ti-7Al-2V合金

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第11期33卷 3364-3375页

作者：朱智浩刘田雨宋梦凡陈志鹏张爽董闯大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性教育部重点实验室大连116024 沈阳铸造研究所有限公司高端装备轻合金铸造技术国家重点实验室沈阳110022 大连交通大学材料科学与工程学院大连116028

基于团簇式设计方法,采用激光增材制造工艺制备一种近α型Ti-7Al-2V合金,其比强度优于Ti-6Al-4V合金的比强度。该合金的成分式为α-{[Al-Ti_(12)](AlTi_(2))}_(15)+β-{[Al-Ti_(14)](V_(3))}_(2):其特征在于α结构单元比例提高为15/17(相对于Ti-6Al-4V的12/17),使合金成分偏向α-Ti;通过V元素合金化,提高了β-Ti结构单元稳定性。该合金具有良好的激光增材制造成形性。沉积态下,该合金的显微组织由细网篮组织区、粗网篮组织区和超细α魏氏组织区构成。其中,粗网篮组织区的表面粗糙度明显低于细网篮组织区和超细α魏氏组织区的表面粗糙度。细网篮组织区的α相分布相比于粗网篮组织区更加均匀。该合金的抗拉强度为971~1005 MPa,屈服强度为891~921 MPa,伸长率为4.5%~6.6%,均与Ti-6Al-4V的相近,尤其是该合金的比强度为224~232 kN·m/kg,优于Ti-6Al-4V合金的比强度。

关键词：钛合金成分设计团簇加连接原子模型激光增材制造力学性能

基于团簇式设计激光增材制造的高比强度Ti-7Al-2V合金(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2022年

作者：朱智浩刘田雨宋梦凡陈志鹏张爽董闯大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室沈阳铸造研究所有限公司高端装备轻合金铸造技术国家重点实验室大连交通大学材料科学与工程学院

基于团簇式方法设计并采用激光增材制造工艺制备了一种近α型Ti-7Al-2V合金，其比强度优于Ti-6Al-4V合金。该合金的成分式为α-{[Al-Ti](AlTi)}+β-{[Al-Ti](V)}: 其特征在于α结构单元比例提高为15/17(相对于Ti-6Al-4V的12/17)，使合...

基于团簇式方法设计并采用激光增材制造工艺制备了一种近α型Ti-7Al-2V合金，其比强度优于Ti-6Al-4V合金。该合金的成分式为α-{[Al-Ti](AlTi)}+β-{[Al-Ti](V)}: 其特征在于α结构单元比例提高为15/17(相对于Ti-6Al-4V的12/17)，使合金成分偏向α-Ti；其次β相团簇式添加了大量V元素，提高了β-Ti结构单元稳定性。该合金具有良好的激光增材制造成型性。沉积态下，该合金的显微组织由细网篮组织区、粗网篮组织区和超细α魏氏组织区构成。其中，粗网篮组织区的表面粗糙度低于对应细网篮组织区和超细α魏氏组织区。细网篮组织区的α相分布相比于对应粗网篮组织区更加均匀。该合金的抗拉强度为971-1005MPa，屈服强度为891-921MPa，伸长率为4.5%-6.6%，强度和塑性均与Ti-6Al-4V持平，尤其是该合金的比强度为224-232 kN. m/kg优于Ti-6Al-4V合金。

关键词：

团簇式方法设计具有高比强度的Ti-7Al-2V合金（英文）

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第11期 3364-3375页

作者：朱智浩刘田雨宋梦凡陈志鹏张爽董闯大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性教育部重点实验室沈阳铸造研究所有限公司高端装备轻合金铸造技术国家重点实验室大连交通大学材料科学与工程学院

基于团簇式设计方法，采用激光增材制造工艺制备一种近α型Ti-7Al-2V合金，其比强度优于Ti-6Al-4V合金的比强度。该合金的成分式为α-{[Al-Ti12](AlTi2)}15+β-{[Al-Ti14](V3)}2：其特征在于α结构单元比例提高为15/17(相对于Ti-6Al-4V... 详细信息

基于团簇式设计方法，采用激光增材制造工艺制备一种近α型Ti-7Al-2V合金，其比强度优于Ti-6Al-4V合金的比强度。该合金的成分式为α-{[Al-Ti12](AlTi2)}15+β-{[Al-Ti14](V3)}2：其特征在于α结构单元比例提高为15/17(相对于Ti-6Al-4V的12/17)，使合金成分偏向α-Ti；通过V元素合金化，提高了β-Ti结构单元稳定性。该合金具有良好的激光增材制造成形性。沉积态下，该合金的显微组织由细网篮组织区、粗网篮组织区和超细α魏氏组织区构成。其中，粗网篮组织区的表面粗糙度明显低于细网篮组织区和超细α魏氏组织区的表面粗糙度。细网篮组织区的α相分布相比于粗网篮组织区更加均匀。该合金的抗拉强度为971～1005 MPa，屈服强度为891～921 MPa，伸长率为4.5%～6.6%，均与Ti-6Al-4V的相近，尤其是该合金的比强度为224～232 k N·m/kg，优于Ti-6Al-4V合金的比强度。

关键词：钛合金成分设计团簇加连接原子模型激光增材制造力学性能

介观尺度燃烧驱动温差发电的实验研究与数值模拟

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介观尺度燃烧驱动温差发电的实验研究与数值模拟

作者：朱智浩浙江科技学院

学位级别：硕士

随着我国经济科技水平的不断提高,面临的能源问题愈发严峻。近期国家对于碳中和、新能源车和物联网等领域都提出了新的要求。目前的可移动电源系统多为锂电池系统,其能量密度低,充电时间长,使得新能源车和无人机等移动设备的续航供电问... 详细信息

随着我国经济科技水平的不断提高,面临的能源问题愈发严峻。近期国家对于碳中和、新能源车和物联网等领域都提出了新的要求。目前的可移动电源系统多为锂电池系统,其能量密度低,充电时间长,使得新能源车和无人机等移动设备的续航供电问题愈发凸显。本文设计了一款介观尺度燃烧驱动的温差发电机。以塞贝克效应为原理,通过燃烧丙烷气体,采用微型温差发电机直接将燃烧产生的热能转化为电能。本文研究包括以下几点:（1）设计了全新结构的微型温差发电机燃烧器。首先,使用多台阶稳燃结构,火焰可自适应燃烧位置,保持燃烧稳定。其次,使用烟气逆流换热技术,加强整体换热能力,同时可使未燃气体预热。最后,使用多排交错肋柱（Pin-fin）达到强化集热效果。（2）使用传统碲化铋温差发电模块对该温差发电机性能进行了全面测试。包括不同化学当量比、燃烧功率、冷端散热情况、壁面保温情况等条件。当化学当量比处于0.95,燃烧功率为1041 W,壁面全面保温时,整体发电功率达到最高（29.6 W）,发电效率也达到最高（2.84%）。在研究的范围内,冷端散热功率的提高反而导致发电效率降低。（3）采用新型碲化铋-碲化铅温差发电片与传统碲化铋温差发电片混合结构,研究了不同燃烧功率、化学当量比和冷端散热条件下微型温差发电机的发电性能。研究发现采用混合温差发电模块时,系统的发电功率得到了显著的提高,最高发电功率增加到51.0 W,比采用碲化铋温差发电模块时系统的最高发电功率（29.6 W）增加了72.3%。（4）使用GAMBIT与FLUENT软件进行全面模拟,研究集热器热端壁面温度与实际测量值的区别。发现模拟温度数值略微高于实际测量值,推断燃料有一部分未燃烧完全导致温度降低且存在一定的测量误差。此外,研究发现本文设计的燃烧器可以有效预热未燃气体,从而增加了系统的稳燃性。

关键词：介观尺度燃烧温差发电发电功率发电效率功率负载特性

热挤压Mg-Zn-Ca-Mn合金及其复合材料的组织与力学性能研究

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热挤压Mg-Zn-Ca-Mn合金及其复合材料的组织与力学性能研究

作者：朱智浩太原理工大学

学位级别：硕士

本文保持Zn和Ca总质量百分比(wt.%)为4%,设计并制备了具有不同Zn/Ca比的Mg-x Zn-(4-x)Ca-0.5Mn(x=2.9,2.2,1.4 wt.%)合金。在此基础上,通过添加0.5 wt.%Ti C纳米颗粒,制备出Ti C/Mg-Zn-Ca-Mn纳米复合材料。系统地研究了Zn/Ca比及纳米Ti C的加入对铸态及挤压态Mg-Zn-Ca-Mn合金及其纳米复合材料组织与性能的影响。研究结果表明,铸态Mg-2.9Zn-1.1Ca-0.5Mn合金中第二相主要为Mg Zn相;随Zn/Ca比的降低,第二相的种类逐渐由Mg Zn相转变为CaMgZn相。经均匀化处理后,Mg Zn相溶入基体,未溶的CaMgZn相则呈断续网状分布。加入纳米Ti C后,铸态复合材料的晶粒均明显细化,其第二相均为CaMgZn相,Ti C富集区第二相尺寸细小且呈弥散分布。随Zn/Ca比的降低,细晶强化及第二相强化逐渐增加,导致合金屈服强度(YS)逐渐提高;均匀化处理后Mg-Zn-Ca-Mn合金的YS得到进一步提高;Ti C的加入进一步提高了细晶强化作用,并改善了第二相的分布,导致铸态、均匀化处理态Ti C/Mg-Zn-Ca-Mn复合材料的YS相比于合金均显著增加。经不同挤压工艺后,Mg-2.2Zn-1.8Ca-0.5Mn合金中均发生了动态再结晶(DRX),导致晶粒显著细化,同时出现动态析出的Mg Zn相。DRX晶粒的平均尺寸、体积分数和析出相的平均尺寸随挤压速率或挤压温度的降低而趋于减小,而析出相的体积分数则趋于增加。挤压态合金具有典型的纤维织构,未动态再结晶区的织构强度明显高于DRX区。Mg-2.2Zn-1.8Ca-0.5Mn合金的YS和极限抗拉强度(UTS)随挤压速率或挤压温度的降低而趋于增加,断裂延伸率(EL)则逐渐降低;随Zn/Ca比的降低,Mg-Zn-Ca-Mn合金的DRX晶粒尺寸和体积分数趋于降低,析出相的体积分数亦显著降低;其(0002)基面和(11-20)柱面织构逐渐减弱。YS和UTS随Zn/Ca比的降低逐渐升高,而EL逐渐降低。在挤压工艺为270℃/0.01mm s时,Mg-2.2Zn-1.8Ca-0.5Mn合金的力学性能最佳,其YS、UTS和EL分别为～364.1 MPa、～383.8 MPa和～6.1%。TiC/Mg-2.2Zn-1.8Ca-0.5Mn复合材料挤压后晶粒尺寸显著细化,出现Mg Zn相的动态析出。Ti C/Mg-2.2Zn-1.8Ca-0.5Mn复合材料基体的DRX晶粒尺寸、体积分数和析出相尺寸随挤压速率或挤压温度的降低趋于减小,析出相体积分数则略有增加。YS和UTS随挤压速率或挤压温度降低趋于升高,而EL逐渐降低。随Zn/Ca比减小,Ti C/Mg-Zn-Ca-Mn纳米复合材料的DRX晶粒尺寸与体积分数、析出相的尺寸与体积分数均逐渐减小;导致其YS和UTS逐渐提高,EL则逐渐降低。经270℃/0.1mm s挤压后Ti C/Mg-2.2Zn-1.8Ca-0.5Mn复合材料的综合力学性能最佳,其YS、UTS和EL分别为～423.6MPa、～436.8MPa和～2.4%。

关键词：镁合金镁基纳米复合材料挤压显微组织织构力学性能

基于α''组织设计适于激光立体成形的新型高塑性Ti-4.13Al-9.36V合金

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材料研究学报 2021年第10期35卷 741-751页

作者：刘田雨朱智浩张爽董闯闵小华王清大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室大连116024 大连交通大学材料科学与工程学院大连116028 大连理工大学材料科学与工程学院大连116024

为了提高Ti-6Al-4V合金的加工硬化率和塑性,基于其团簇成分式12[Al-Ti_(12)](AlTi_(2))+5[Al-Ti_(14)](V2Ti)设计成分式为4[Al-Ti_(12)](AlTi_(2))+12[Al-Ti_(14)](V2Ti)的(Ti-4.13Al-9.36V,%)合金,采用激光立体成形工艺制备Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V(对比合金),研究了沉积态和固溶温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,沉积态Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V合金的显微组织均由基体外延生长的初生β柱状晶和晶内细小的网篮α板条组成。Ti-6.05Al-3.94V合金的初生β柱状晶的宽度约为770μm,α板条的宽度约为0.71μm;而Ti-4.13Al-9.36V合金的初生β柱状晶的宽度显著减小到606μm,α板条的宽度约为0.48μm。经920℃固溶-淬火处理后Ti-6.05Al-3.94V样品的显微组织为α’+α相,其室温拉伸屈服强度约为893 MPa,抗拉强度约为1071 MPa,延伸率约为3%。经750℃固溶-淬火处理后Ti-4.13Al-9.36V样品的显微组织为α’’+α相,与α’马氏体相比,应力诱发的α’’马氏体能显著地提高合金的加工硬化能力,其室温拉伸屈服强度约为383 MPa,抗拉强度约为989 MPa,延伸率达到了17%。这表明,根据团簇理论模型调控α’’+α的显微组织能有效提高激光立体成形Ti合金的加工硬化能力和塑性。

关键词：金属材料成分设计团簇加连接原子模型激光立体成形加工硬化