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激光增材制造技术制备高熵合金的研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 102-112页

作者：赵燕春宋海转王晓昱王园园马虎文冯力刘建军段望春兰州理工大学省部共建有色金属加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105 兰州工业研究院甘肃兰州730050 甘肃省机械工程研究院甘肃兰州730000

目前基于焓变的传统合金化材料设计理念趋于极限,而基于熵变设计的新型金属材料中高熵合金设计自由度大,弥补了亚稳态材料室温脆性以及亚稳晶化的不足,且在性能上不断取得突破。激光增材制造技术具有不同于传统的加工设计和制造理念,为... 详细信息

目前基于焓变的传统合金化材料设计理念趋于极限,而基于熵变设计的新型金属材料中高熵合金设计自由度大,弥补了亚稳态材料室温脆性以及亚稳晶化的不足,且在性能上不断取得突破。激光增材制造技术具有不同于传统的加工设计和制造理念,为推动先进合金材料的发展提供了新的可能,已经成为链接材料与产品的关键技术。本文基于不同维度的激光增材制造技术,从2D、3D和4D这3种维度分别介绍了激光熔覆技术制备高熵合金涂层、3D打印技术制备高熵合金和4D打印技术制备高熵高温形状记忆合金的研究现状,并结合目前研究中所面临的关键技术问题及解决方案进行了讨论,最后对激光增材制造技术制备先进合金材料进行了总结和展望。

关键词：激光增材制造高熵合金高熵高温形状记忆合金 4D打印

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异质梯度纳米结构金属的研究现状

稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 1195-1206页

作者：赵燕春吕志马虎文史亚鹏毛丰寇生中段望春冯力兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105 甘肃省机械工程研究院增材制造与新材料事业部甘肃兰州730000

强度-塑性倒置普遍存在于传统均匀或随机微观结构的金属材料,而梯度纳米结构材料由于其晶粒尺寸呈梯度变化,变形过程中不同特征尺寸的结构相互协调,使其具有优异的综合力学性能。近年来,由不同性质的非均质区域构成异质结构的设计理论... 详细信息

强度-塑性倒置普遍存在于传统均匀或随机微观结构的金属材料,而梯度纳米结构材料由于其晶粒尺寸呈梯度变化,变形过程中不同特征尺寸的结构相互协调,使其具有优异的综合力学性能。近年来,由不同性质的非均质区域构成异质结构的设计理论、制备方法和变形机理逐步完善。本文总结了梯度结构、双峰结构、谐波结构、异质层状结构、分散纳米域和层状纳米孪晶结构等异质结构金属材料的分类及制备方法。结合梯度纳米结构金属在应力加载过程中非均匀塑性变形行为,总结其强塑性机制,包括梯度塑性、几何必须位错、机械驱动的晶粒粗化、表面残余应力和表面扰动和剪切带行为等,并讨论其未来发展所面临的挑战。

关键词：异质结构材料梯度纳米结构力学性能制备方法

非晶合金及异质结构金属材料的强韧化机理研究

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非晶合金及异质结构金属材料的强韧化机理研究

作者：马虎文兰州理工大学

学位级别：硕士

均质材料往往会由于强度与塑性的倒置关系,而严重限制工程应用,如非晶合金独特的晶体结构带来的室温脆性和应变软化问题。针对以上问题,通过引入具有明显物理性能差异的晶体结构能够显著克服均质材料的性能倒置,已经成为了近年来材料领... 详细信息

均质材料往往会由于强度与塑性的倒置关系,而严重限制工程应用,如非晶合金独特的晶体结构带来的室温脆性和应变软化问题。针对以上问题,通过引入具有明显物理性能差异的晶体结构能够显著克服均质材料的性能倒置,已经成为了近年来材料领域的研究热点之一。其中,对于非晶合金,通过内生法或外加法形成晶体第二相阻挡剪切带,克服早期破坏以提升延展性;对于晶体材料则采用表面机械研磨或累积轧制等方法制备层状、双峰(Bi-modal)以及梯度材料,形成异质诱导强化和硬化,有效克服强度与塑性的制约关系。本文针对非晶复合材料和层状材料两种异质结构材料,主要研究内容包括三个主要方面,分别为:TRIP效应和微观结构不均匀性对非晶复合材料(BMGc)延展性提升的协同效应2D有限元模拟、非晶合金的原子尺度分子动力学模拟以及通过3D有限元模拟研究层状异质材料中“剪切带”(即“应变集中带”)的起源问题。通过TRIP效应能够有效改善块体非晶合金的室温脆性和应变软化行为,但其对剪切带的阻碍机制尚未被量化。首先晶体材料中TRIP效应增强延展性通常被归结为加工硬化率的提高导致的延缓颈缩,而具有这种亚稳态第二相的非晶复合材料从未发生颈缩失效。其次,通过原位衍射技术可以探索奥氏体、马氏体相以及非晶母相之间的载荷分配,但对于阻止或缓解剪切带向失效转变的作用机理尚未揭示。本文结合自由体积理论通过有限元模拟加载过程中非晶基体剪切带的扩展行为,并采用中子衍射校准应变驱动的TRIP模型。从微观力学的角度研究几何因素所起的作用,如渗流作用、核壳和反核壳分布,在此基础上分析微观结构不均匀性和TRIP效应对塑韧性的协同作用。通过调整研究参数表明BMG基体的强度必须介于软的奥氏体相和硬的马氏体相之间,才能有效的阻碍第二相附近的剪切带扩展,降低最大剪切应变,从而提高拉伸塑性。其次,由于通过实验检测对非晶合金变形过程中纳米尺度的剪切带演变和力学行为的观察是非常困难的,本文通过分子动力学模拟研究温度、应变速率、缺口尺寸、纳米压头尺寸以及纳米级第二相对非晶合金的力学行为和剪切带演变的影响。研究结果表明,较高的应变速率和温度通过促进原子热涨落,形成了更多的剪切带,有利于延展性的提升。通过对锯齿流变和弹性能密度分布情况的分析,从模拟角度证明其自组织临界行为。其次,根据剪切应变概率分布、应力陡降(Dt=ty-ts,需要与锯齿流变雪崩区别)和强度标准差异(Dt/ty)表明,缺口长度比宽度更有利于主剪切带的形成,对非晶合金产生更大的削弱作用。而缺口宽度增加对主剪切带的形成先促进后削弱,即较大的缺口宽度所引起的三向应力状态有利于多重剪切带的形成。同时研究发现纳米级第二相对剪切带的阻碍作用严重依赖于几何尺寸,直径为4nm的Cu晶体相未发生严重畸变的原因被归结为位错和层错的协同强化作用。此外,证明了较小的压头尺寸有利于剪切带的充分扩展,而较小的下压速率则会激发更多的小尺寸剪切带。通过对锯齿流变行为和应力增量分布情况的分析,建立了微观力学行为、剪切带演变以及宏观力学性能之间的联系。最后,对于非均匀材料,异质形变诱导(HDI)强化被认为是克服材料强度与塑性权衡关系的关键驱动力。然而,无论是双峰结构(Bi-modal)的内部还是层状或梯度材料的表层,其强韧化机制往往会伴随着“剪切带”或应变集中这种所谓的“剪切带”并非材料本构不稳定所引起的,而是由几何所引起的,即“应变集中带”。一方面,几何必要位错形成的正向应力和背应力均是处于微观尺度的,但绝大多数的失效是由于缺乏起源和排布机制的宏观尺度“剪切带”所导致的。另一方面,由DIC实验得到的“剪切带”形貌和数量具有较强的随机性和不确定性,且主要取决于试样的截面比。因此,本工作采用3D有限元模拟定量研究了软硬层的异质强化和表面扰动机制的协同效应。对于表面宏观扰动改善延展性的层状异质材料,参数变化结果表明,表面扰动的几何因素(如波长、初始振幅和相位差等)是决定“剪切带”三种排列类型的关键因素,包括I、X以及W型。此外,通过力学模拟,波矢角度和波长表现出强烈的自选择行为。即使在不考虑几何必要位错(GND)和异质形变诱导(HDI)强化机制的情况下,层状异质材料表面“剪切带”的形成原因也可由连续介质力学和表面扰动解释,采用实际参数进行模拟得到的“剪切带”角度与文献中的实验结果一致。

关键词：非晶合金相变诱导塑性剪切带扩展异质材料表面扰动

Ag添加对Fe基中熵合金组织与腐蚀性能的影响

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有色金属工程 2023年第5期13卷 1-8页

作者：赵燕春胡若楠马虎文张敏亚寇生中冯力兰州理工大学省部共建有色金属加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105

采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼和负压铜模吸铸法制备双相FCC结构的铁基中熵合金,研究Ag元素微量添加对合金的组织结构以及在不同介质中腐蚀行为的影响。结果表明,合金中主要组元与添加的Ag元素的二元混合焓为正值,由于相分离在枝晶间富集形... 详细信息

采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼和负压铜模吸铸法制备双相FCC结构的铁基中熵合金,研究Ag元素微量添加对合金的组织结构以及在不同介质中腐蚀行为的影响。结果表明,合金中主要组元与添加的Ag元素的二元混合焓为正值,由于相分离在枝晶间富集形成FCC2相。随着Ag含量的增加,合金的腐蚀电位逐渐正移,腐蚀电流密度减小,容抗弧半径增大,合金耐蚀性能明显得到提升。其中,合金Fe_(60.8)Mn_(13.4)Si_(8.7)Cr_(9.4)C_(3.7)Ag_(4)在PBS溶液中的腐蚀电流密度可达2.139×10^(-8) A/cm^(2),耐腐蚀性能最优。

关键词：中熵合金相分离微观组织耐腐蚀性能

正挤压-弯曲剪切变形对AQ80镁合金组织及性能影响

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塑性工程学报 2020年第11期27卷 53-58页

作者：项瑶卢立伟盛坤刘晓烨马旻张景怀陈刚唐伦圆伏明珠马虎文湖南科技大学材料科学与工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学湖南省新能源汽车产学研海智创新中心湖南湘潭411201 哈尔滨工程大学超轻材料与表面技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院山东威海264209 湖南融拓新材料研究有限公司湖南湘潭411100

利用正挤压-弯曲剪切变形新工艺制备AQ80镁合金板材。采用金相显微镜和扫描电镜分析挤压过程中AQ80镁合金微观组织、晶粒尺寸和第二相的变化,通过X射线衍射仪和万能拉伸试验机等检测手段,研究了正挤压-弯曲剪切变形对AQ80镁合金织构及... 详细信息

利用正挤压-弯曲剪切变形新工艺制备AQ80镁合金板材。采用金相显微镜和扫描电镜分析挤压过程中AQ80镁合金微观组织、晶粒尺寸和第二相的变化,通过X射线衍射仪和万能拉伸试验机等检测手段,研究了正挤压-弯曲剪切变形对AQ80镁合金织构及力学性能的影响。研究结果表明:正挤压-弯曲剪切变形使AQ80镁合金发生完全动态再结晶,最终形成了均匀细晶组织,平均晶粒尺寸约为2.5μm。AQ80镁合金中析出相促进动态再结晶并抑制晶粒长大,且具有析出强化效果。挤压后AQ80镁合金的基面织构被削弱,综合力学性能优良,屈服强度高达259 MPa,抗拉强度高达370 MPa,相较于挤压前抗拉强度提高了13.8%,伸长率升高至18%。

关键词： AQ80镁合金正挤压-弯曲剪切变形微观组织织构力学性能

量子定位系统在沙尘暴背景下的最优纠缠度自适应策略

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光电子·激光 2024年第8期 861-867页

作者：马虎森聂敏杨光张美玲孙爱晶裴昌幸西安邮电大学通信与信息工程学院西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室

量子定位系统(quantum positioning system, QPS)具有定位精度高、安全系数高的特点，然而沙尘暴会使得光量子纠缠度产生较大变化，进而影响到量子定位系统的定位误差。为了降低这种误差，本文基于双卫星星地链路切换策略提出了抵抗沙... 详细信息

量子定位系统(quantum positioning system, QPS)具有定位精度高、安全系数高的特点，然而沙尘暴会使得光量子纠缠度产生较大变化，进而影响到量子定位系统的定位误差。为了降低这种误差，本文基于双卫星星地链路切换策略提出了抵抗沙尘暴干扰的最优纠缠度自适应(optimal entanglement degree adaptive, OEDA)策略。建立了沙尘暴各参数、传输距离与纠缠度之间的关系，并且将沙尘暴整体特征对系统的定位误差在自适应调整前后进行对比。仿真结果表明，当沙尘暴整体特征聚合因子为10,传输距离为10 km时，采用OEDA算法后，系统定位误差由0.14 m缩减至0.02 m,因而可知经过OEDA策略后可以提高沙尘暴天气下QPS的精确度。

关键词：量子光学量子定位系统纠缠度沙尘暴自适应

皖西传统民居风貌要素的保护策略研究——以安徽省六安市苏埠明清老街为例

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住宅产业 2024年第2期 40-42页

作者：马虎中铁合肥建筑市政工程设计研究院有限公司安徽合肥230011

安徽省传统民居的关注点大多聚集在皖南徽派传统民居上,作为安徽传统民居重要组成部分的皖西传统民居往往被忽略。本文选取位于皖西地区安徽省六安市苏埠镇明清老街为例,通过实地调研梳理老街民居的风貌要素,包括建筑整体外观、空间、... 详细信息

安徽省传统民居的关注点大多聚集在皖南徽派传统民居上,作为安徽传统民居重要组成部分的皖西传统民居往往被忽略。本文选取位于皖西地区安徽省六安市苏埠镇明清老街为例,通过实地调研梳理老街民居的风貌要素,包括建筑整体外观、空间、构件、材料等方面。结果表明,风貌要素中的整体外观及空间特征的影响显著,特色构件及材料次之。通过要素重要度的分析,有助于区分皖西传统民居的特点,并在实际保护与传承更新过程中有针对性地进行维护和改善。

关键词：皖西地区苏埠明清老街传统民居层次分析法

旋转爆轰燃烧室与涡轮导向器集成特性数值研究

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航空学报 2024年第10期45卷 124-144页

作者：孟博威马虎夏镇娟周长省南京理工大学机械工程学院特种动力技术教育部重点实验室南京210094

为了研究叶栅稠度对旋转爆轰燃烧室-涡轮导向器流场分布和工作特性的影响,以便进一步优化旋转爆轰燃烧室与涡轮导向器的相关设计,基于SST k-ω黏性湍流模型求解二维非定常雷诺平均Navier-Stokes控制方程,并结合间歇因子转捩模型,爆轰燃... 详细信息

为了研究叶栅稠度对旋转爆轰燃烧室-涡轮导向器流场分布和工作特性的影响,以便进一步优化旋转爆轰燃烧室与涡轮导向器的相关设计,基于SST k-ω黏性湍流模型求解二维非定常雷诺平均Navier-Stokes控制方程,并结合间歇因子转捩模型,爆轰燃烧机理采用正癸烷-空气单步反应,通过在初始流场施加高温高压区诱发爆轰波,分别对具有6种不同叶栅稠度导向器和不具备导向器的旋转爆轰燃烧室开展数值计算,对瞬态流场演变和波系结构进行了讨论分析,评估了不同叶栅稠度下导向器的工作特性。研究结果表明:导向器上下游均形成了动态的耙式激波包络面,其结构和强度受叶栅稠度影响,爆轰流场特性保证了叶栅通道自起动能力。导向器抑制了上游压力峰值,峰值衰减率最高可达60.87%。爆轰燃烧的总压增益得到提高,导向器出口增压比最高为1.24,出口增压比频率与叶栅稠度大小呈正相关,最高可达143.33 kHz。叶栅通道对爆轰产物具有一定流动调节能力,时均落后角最小为1.84°,出口时均马赫数最高为1.38,此外出口气流角均匀性显著提高。研究结果揭示了导向器对提高连续旋转爆轰涡轮发动机性能的潜在价值,对该种发动机的设计优化以及工程化应用提供了一定指导。

关键词：旋转爆轰燃烧室涡轮导向器叶栅稠度流场结构工作特性

借助互联网资源提升语文教学质量——新课程标准下的语文教学探索

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中国新通信 2024年第2期26卷 197-199页

作者：马虎英东乡族自治县格鲁沟学校

本文结合互联网资源、文学作品,探讨利用多媒体资源开展多样化的教学活动,激发学生的学习兴趣,以提高学生的文学欣赏能力和思辨能力,培养学生的人文关怀和跨文化交流能力。

关键词：互联网资源语文教学新课程标准