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Superior strength-ductility combination resulted from hetero-zone boundary affected region in Cu-Fe layered material

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Journal of Materials Science & Technology 2024年第14期181卷 209-219页

作者： Hao Ran Peihao Ye Fengjiao Guo Mingsai Wang Wuli Su Xue Chen Si Gao Nobuhiro Tsuji Yuntian Zhu Xiaochong Lu chongxiang huang School of Aeronautics and Astronautics Sichuan UniversityChengdu 610065China Department of Materials Science and Engineering Kyoto UniversityYoshida HonmachiSakyo-kuKyoto 606-8501Japan Elements Strategy Initiative for Structural Materials(ESISM) Kyoto UniversityYoshida HonmachiSakyo-kuKyoto 606-8501Japan Department of Materials Science and Engineering City University of Hong KongHong KongChina Failure Mechanics and Engineering Disaster Prevention and Mitigation Key Laboratory of Sichuan Province Sichuan UniversityChengdu 610065China

The hetero-zone boundary affected region(HBAR)significantly influences the mechanical behaviors of layered materials,where the deformation mechanisms differ from those in the bulk *** this study,three kinds of heterogeneous Cu-Fe layered materials with different interface spacing but identical total thicknesses were *** effects of HBAR and strain partitioning on the tensile behavior of the lay-ered materials were *** results showed that layered materials had enhanced yield strength and uniform elongation with decreasing interface *** tensile deformation,geometrically nec-essary dislocations(GNDs)were generated at hetero-zone boundaries and piled up near them,resulting in hetero-deformation induced(HDI)strengthening and HDI work *** profilometry mea-surements showed that the Cu and Fe layers exhibited obvious strain partitioning and mutual *** decreasing interface spacing,strain partitioning is enhanced by interlayer constraint,which pre-vented strain localization at interfaces and thus improved the synergetic deformation of layers.A higher fraction of HBAR can improve the mechanical performance of heterogeneous layered *** study deepens our understanding of the relationship between HBAR and strength-ductility synergy and provides some insight into the design of layered materials.

关键词： Hetero-zone boundary affected region Layered material Strain partitioning Geometrically necessary dislocation Hetero-deformation

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Inter-zone constraint modifies the stress-strain response of the constituent layer in gradient structure

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Science China Materials 2021年第12期64卷 3114-3123页

作者： Yanfei Wang Yuntian Zhu Xiaolei Wu Yueguang Wei chongxiang huang School of Aeronautics and Astronautics Sichuan UniversityChengdu 610065China Department of Materials Science and Engineering City University of Hong KongHong KongChina State Key Laboratory of Nonlinear Mechanics Institute of MechanicsChinese Academy of SciencesBeijing 100190China Department of Mechanics and Engineering Science College of EngineeringPeking UniversityBeijing 100871China

How an individual constituent zone behaves during the deformation of a heterostructured metallic material is a fundamental issue for understanding heterostructure deformation, but it remains a challenge to experimentally observe it. Here we report a study on the stress-strain behavior of the nanostructured gradient layer(NGL) in an integrated gradient specimen that consists of a coarse-grained(CG)central layer sandwiched between two NGLs. Constraint from the CG central layer led to the formation of dense and dispersed stable strain bands(SBs) in the NGL, which regained dislocation hardening after initial recovery and grain coarsening. Consequently, the NGL exhibited a transient plateau of flow stress after yielding, and then regained extra strain hardening to achieve excellent uniform elongation. These unique behaviors are dramatically different from those of a freestanding NGL, indicating a fundamentally different deformation principle that is intrinsic to heterostructures, i.e.,inter-zone constraint modifies the constitutive behavior of constituent zones.

关键词： heterogeneous structure nanostructure stress-strain response strain bands strength and ductility

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ECAP变形下304L奥氏体不锈钢的形变诱导马氏体相变

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金属学报 2009年第8期45卷 906-911页

作者：杨钢黄崇湘吴世丁张哲峰钢铁研究总院结构材料研究所北京100081 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016

研究了304L奥氏体不锈钢在严重塑性变形(等通道转角挤压,ECAP)下发生形变诱导马氏体转变的微观持征,包括形核特征、长大方式和相变晶体学,探讨了粗大晶粒和亚微米晶粒发生马氏体相变的异同和微观机理.结果表明:粗大奥氏体晶粒发生相变时... 详细信息

研究了304L奥氏体不锈钢在严重塑性变形(等通道转角挤压,ECAP)下发生形变诱导马氏体转变的微观持征,包括形核特征、长大方式和相变晶体学,探讨了粗大晶粒和亚微米晶粒发生马氏体相变的异同和微观机理.结果表明:粗大奥氏体晶粒发生相变时,马氏体主要形核于微观剪切带(包括层错、变形孪晶和ε相等)的相互交割处,马氏体与奥氏体之间为K S(Kurduumov—Sachs)关系,而不是西山(Nishiyama一Wassermann)关系;亚微米奥氏体晶粒发生相变时,马氏体则多在奥氏体晶界处形核,马氏体与奥氏体之间仍为K-S关系.

关键词：奥氏体不锈钢等通道转角挤压亚微米晶马氏体相变微观机理

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工业纯铝搅拌摩擦焊质量与力学性能

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中南大学学报（自然科学版） 2018年第11期49卷 2677-2683页

作者：殷琨黄崇湘王艳飞王明赛黄爱辉四川大学空天科学与工程学院四川成都610065

采用不同旋转速度/进给速度(ω/v),研究其对AA1050搅拌摩擦焊焊缝的表面形貌、硬度分布、应力-应变曲线和显微组织的影响。研究结果表明:当ω/v分别为800/100,1 000/200和1 400/300时,焊缝区表面质量较好;焊核区硬度高于母材硬度,焊核... 详细信息

采用不同旋转速度/进给速度(ω/v),研究其对AA1050搅拌摩擦焊焊缝的表面形貌、硬度分布、应力-应变曲线和显微组织的影响。研究结果表明:当ω/v分别为800/100,1 000/200和1 400/300时,焊缝区表面质量较好;焊核区硬度高于母材硬度,焊核区平均维氏硬度最高为42.9;焊核区拉伸强度高于母材拉伸强度,极限拉伸强度最高为105 MPa,与母材的拉伸强度相比提升了64%;当旋转速度固定时,随进给速度增加,极限拉伸强度增加,塑性降低;当ω/v为1 400/300时,焊缝具有较好的力学性能和较强加工硬化能力,高焊缝质量对应的点分布在热输入量与焊核区屈服强度的关系曲线凹处周围。

关键词： 1050工业纯铝搅拌摩擦焊焊缝质量力学性能

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ECAP制备高强高韧马氏体耐热钢

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金属学报 2008年第4期44卷 409-413页

作者：张凌义杨钢黄崇湘陈为亮王立民昆明理工大学真空冶金国家工程实验室昆明650093 钢铁研究总院北京100081 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016

研究了热轧态1Cr16Co5Ni2MoWVNbN马氏体耐热钢经一道次等径角挤压(ECAP)变形+680℃×2h空冷处理后的微观结构和力学性能.结果表明:经ECAP变形后,马氏体板条大部分已碎化成亚晶粒和位错胞,第二相纳米粒子(M_(23)C_6)分布更弥散均匀;经随... 详细信息

研究了热轧态1Cr16Co5Ni2MoWVNbN马氏体耐热钢经一道次等径角挤压(ECAP)变形+680℃×2h空冷处理后的微观结构和力学性能.结果表明:经ECAP变形后,马氏体板条大部分已碎化成亚晶粒和位错胞,第二相纳米粒子(M_(23)C_6)分布更弥散均匀;经随后的退火处理,发生了回复和部分再结晶,位错密度有所降低,形成大量尺寸仅几百纳米的等轴亚晶粒.ECAP变形后材料的屈服强度有很大提高(提高至1400 MPa),但延伸率和静力韧度均大幅度下降(分别降至7.3%和100 MJ/m^3);随后的退火处理可恢复其塑性(15.4%),其强度(1044 MPa)和静力韧度(181.6 MJ/m^3)均较初始态(922 MPa,160.7 MJ/m^3)高.

关键词：耐热钢等径角挤压变形强度塑性静力韧度

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激光熔覆Al_2CrFeCoCuNi_xTi高熵合金涂层的组织及耐蚀性能（英文）

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红外与激光工程 2018年第7期47卷 90-97页

作者：邱星武吴明军戚燕刘春阁张云鹏黄崇湘四川建筑职业技术学院博士后创新实践基地四川德阳618000 四川大学空天科学与工程学院四川成都610065 四川建筑职业技术学院材料工程系四川德阳618000 四川建筑职业技术学院测绘工程系四川德阳618000 西安理工大学材料科学与工程学院陕西西安710048

采用激光熔覆工艺在Q235钢表面制备了Al_2CrFeCoCuNi_xTi高熵合金涂层,分析了Al_2CrFeCoCuNi_xTi高熵合金涂层的组织结构,测试了Al_2CrFeCoCuNi_xTi高熵合金涂层在0.5 mol/LHNO_3溶液及0.5 mol/L HCl溶液中的耐蚀性能。结果表明:Al_2CrFeCoCuNi_xTi高熵合金涂层主要分为熔覆区、结合区、热影响区,熔覆区组织主要由等轴晶组成,等轴晶上分布有微米尺度的粒子;合金相结构简单,由体心立方(BCC)及面心立方(FCC)结构组成;Cr元素和Ni元素的钝化作用及由Al元素形成Al_2O_3或Al_2O_3·H_2O膜使得Al_2CrFeCoCuNi_xTi高熵合金涂层在0.5 mol/L HNO_3溶液及0.5 mol/L HCl溶液中具有较好的耐蚀性能,自腐蚀电流密度与基体Q235钢相比降低一两个数量级;0.5 mol/L HCl溶液中的Cl-会穿透Ni_(0.5)高熵合金涂层表面形成的钝化膜,出现轻微小孔腐蚀。

关键词： Al2CrFeCoCuNixTi 高熵合金激光熔覆显微组织耐蚀性能

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等通道转角挤压Al-Cu合金的冲击性能

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金属学报 2007年第12期43卷 1251-1255页

作者：房大然段启强黄崇湘吴世丁张哲峰李家俊赵乃勤天津大学材料科学与工程学院天津300072 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016

对铸态Al-0.63%Cu和Al-3.9%Cu(质量分数)合金进行等通道转角挤压处理,研究了Al-Cu合金冲击性能的变化.结果表明,等通道转角挤压增强了Al-0.63%Cu合金的冲击性能;而对于Al-3.9%Cu合金,虽然晶粒细化和第二相的弥散分布使其强度增加,但较... 详细信息

对铸态Al-0.63%Cu和Al-3.9%Cu(质量分数)合金进行等通道转角挤压处理,研究了Al-Cu合金冲击性能的变化.结果表明,等通道转角挤压增强了Al-0.63%Cu合金的冲击性能;而对于Al-3.9%Cu合金,虽然晶粒细化和第二相的弥散分布使其强度增加,但较多的第二相θ(Al_2Cu)未提高其冲击性能.该合金的冲击吸收功与其静力韧度有关.

关键词： Al—Cu合金等通道转角挤压冲击性能静力韧度

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砂带抛光工艺参数对TC17表面粗糙度的影响规律研究

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工具技术 2023年第5期57卷 49-53页

作者：余广渊张晟玮康恺煜蒋睿嵩黄崇湘四川大学空天科学与工程学院中国航发航空科技股份有限公司

在航空发动机整体叶盘、叶片加工工艺中,常采用砂带抛光方法去除铣削残留高度和表面缺陷,其中抛光工艺参数对加工表面粗糙度具有显著影响。针对航空发动机整体叶盘、叶片用TC17钛合金材料,基于正交试验研究了砂带抛光工艺参数对表面粗... 详细信息

在航空发动机整体叶盘、叶片加工工艺中,常采用砂带抛光方法去除铣削残留高度和表面缺陷,其中抛光工艺参数对加工表面粗糙度具有显著影响。针对航空发动机整体叶盘、叶片用TC17钛合金材料,基于正交试验研究了砂带抛光工艺参数对表面粗糙度的影响规律。试验结果表明:砂带抛光得到的钛合金材料表面粗糙度均在Ra 0.2μm以下;高目数氧化铝砂带抛光后的表面粗糙度更小,在特定加工参数下表面粗糙度能够达到Ra 0.1μm;分别使用低目数和高目数氧化铝砂带进行抛光时,砂带线速度对抛光表面粗糙度的影响规律相同,而砂带进给速度和下压量对表面粗糙度的影响规律不同。在本文研究工作的基础上,推荐采用200目砂带抛光TC17钛合金材料,工艺参数域为Vc[17m/s, 19m/s],ap[0.2mm, 0.4mm],Vp[60mm/min, 180mm/min]。

关键词： TC17钛合金砂带抛光工艺参数表面粗糙度

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1000 MPa级CrCoNi中熵合金的微观组织和力学行为

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航空材料学报 2020年第4期40卷 62-70页

作者：宋凌云王艳飞王明赛郭凤娇何琼冉昊文勇黄崇湘四川大学空天科学与工程学院成都610065

采用轧制变形和退火处理相结合的方法,制备力学性能和摩擦学性能优异的超细晶CrCoNi中熵合金,利用电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)对CrCoNi中熵合金的显微结构进行表征。结果表明:低温轧制后650℃退火10 min的材料屈服强度高达1135... 详细信息

采用轧制变形和退火处理相结合的方法,制备力学性能和摩擦学性能优异的超细晶CrCoNi中熵合金,利用电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)对CrCoNi中熵合金的显微结构进行表征。结果表明:低温轧制后650℃退火10 min的材料屈服强度高达1135 MPa,均匀伸长率为14.1%,另一组室温轧制后650℃退火20 min的材料屈服强度为987 MPa,均匀伸长率提高至18.6%;以上工艺处理后的CrCoNi中熵合金的晶粒尺寸得到极大细化,平均晶粒尺寸仅0.81μm和0.92μm;这种超高强度是由于高角度晶界的晶界强化和低角度晶界的位错强化;同时超细晶中熵合金具有很高的耐磨性能。

关键词：中熵合金强度和塑性耐磨性能超细晶再结晶

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基于多目标优化算法的风力机叶片气动优化设计

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船舶工程 2022年第S2期44卷 46-50,78页

作者：肖航杨宛生张万军黄崇湘高磊高阳四川大学空天科学与工程学院成都610065 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司重庆401120 南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江) 广东湛江524013

海上风电叶片设计优化,对风力机捕风能力和项目收益意义重大。文章利用两种典型的多目标优化算法(粒子群优化算法和遗传优化算法)对某款在役叶片进行气动优化。结果表明:两种多目标算法都可以很好地完成叶片气动外形优化任务。与采用经... 详细信息

海上风电叶片设计优化,对风力机捕风能力和项目收益意义重大。文章利用两种典型的多目标优化算法(粒子群优化算法和遗传优化算法)对某款在役叶片进行气动优化。结果表明:两种多目标算法都可以很好地完成叶片气动外形优化任务。与采用经验方法设计的叶片相比,经多目标算法优化的叶片具有更高气动效率和更低的气动载荷。从收敛性、优化效率等方面对比分析了2种优化算法的优劣势,研究成果可为叶片气动外形优化提供一定参考。

关键词：风力机叶片多目标优化粒子群算法遗传算法气动设计

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