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Supermodulus effect by grain-boundary wetting in nanostructured multilayers

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Journal of Materials Science & Technology 2021年第6期65卷 202-209页

作者： Jing Wang Lu Han Xiaohu Li Dongguang Liu laima luo Yuan Huang Yongchang Liu Zumin Wang State Key Lab of Hydraulic Engineering Simulation and Safety School of Materials Science and EngineeringTianjin UniversityTianjin 300350China German Engineering Materials Centre at MLZ Helmholtz-Zentrum GeestachtD-85747 GarchingGermany Institute of Industry and Equipment Technology Hefei University of TechnologyHefei 230009China School of Materials Science and Engineering Hefei University of TechnologyHefei 230009China

The effect of thermal treatments on mechanical properties was systematically investigated in Ni/Mo multilayers with a constant modulation period(160 nm)prepared by magnetron sputtering deposition.A supermodulus effect was found in the annealed multilayers as compared to the as-deposited state.A large tensile stress development was observed in the *** evolution of grain-boundary(GB)wetting was observed at the interfaces of the multilayers,which results in an enhanced modulus based on the mechanism of GB-wetting-induced interfacial stress/*** GB wetting phenomenon was further supported by a thermodynamic *** results not only bring clear evidence of the important role of interfacial structures in governing the elastic behavior of metallic multilayers,but also allow designing the multilayers with special properties through atomic diffusion and wetting at the interfaces based on the thermodynamic calculation.

关键词： Multilayer Elastic modulus Grain-boundary wetting Stress Thermodynamic calculation

High-strength diffusion bonding of oxide-dispersion-strengthened tungsten and CuCrZr alloy through surface nano-activation and Cu plating

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Journal of Materials Science & Technology 2021年第33期92卷 186-194页

作者： Yuanyuan Chen Yuan Huang Fei Li Lu Han Dongguang Liu laima luo Zongqing Ma Yongchang Liu Zumin Wang School of Materials Science and Engineering Tianjin UniversityTianjin 300350China School of Materials Science and Engineering Hefei University of TechnologyHefei 230009China

Oxide-dispersion-strengthened tungsten(ODS-W)and a Cu Cr Zr alloy were bonded by a three-step process:(i)surface nano-activation,(ii)copper plating followed by annealing,and(iii)diffusion *** morphological and structural evolutions of ODS-W and the interface of the ODS-W/CuCrZr joint during these processes have been thoroughly studied by X-ray diffraction,scanning electron microscopy,energy dispersive spectrometry,and high-resolution transmission electron *** surface nanoactivation,a nanoporous structure of ODS-W with an average pore size of~100 nm was obtained,and the Y_(2)O_(3)particles therein remained unchanged.A Cu coating was tightly bonded with the surface nanoactivated ODS-W after Cu plating and *** interaction layer embedded with nanosized W particles was formed at the interface between ODS-W and plated Cu after the three-step ***,well-cohesive ODS-W/Cu and ODS-W/Y_(2)O_(3)/Cu interfaces were *** ODS-W/Cu Cr Zr joint showed high shear strengths(up to 201 MPa)and effective bonded area ratios(>98%).The developed three-step bonding process between ODS-W and the Cu Cr Zr alloy provides an effective support for future plasma-facing components in nuclear fusion reactor applications.

关键词： Oxide-dispersion-strengthened W Surface nano-activation Cu plating CuCrZr Diffusion bonding Plasma-facing components

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WC-Co硬质合金的成型工艺研究进展

机械工程学报 2023年第8期59卷 60-73页

作者：罗来马汤俊宇吴玉程合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009 有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心合肥230009 高性能铜合金材料及成形加工教育部工程研究中心合肥230009

WC-Co硬质合金由难熔金属化合物WC和粘结相Co组成,其展现出优异综合性能因而被广泛应用于制造各种削切刀具和耐磨部件。目前人们研究的重点在硬质合金粉体的制备、烧结以及晶粒长大抑制剂等方面,然而硬质合金的成型工艺由于技术复杂且... 详细信息

WC-Co硬质合金由难熔金属化合物WC和粘结相Co组成,其展现出优异综合性能因而被广泛应用于制造各种削切刀具和耐磨部件。目前人们研究的重点在硬质合金粉体的制备、烧结以及晶粒长大抑制剂等方面,然而硬质合金的成型工艺由于技术复杂且较难改进,受到的关注较少,但成型工艺作为硬质合金制备的重要一环起着从粉末到样品的承接作用,成型后坯体具有高致密度、高均匀性对于后续烧结获得最终硬质合金产品的物理力学性能具有很大的促进效果。对注射成型、等静压成型、模压成型等传统WC-Co硬质合金成型技术进行介绍,并对最新研究进展进行概述,重点介绍近年来兴起的3D打印技术在WC-Co硬质合金上的应用现状,最后对各种成型技术的优缺点及前景进行分析与展望。

关键词： WC-Co硬质合金注射成型等静压成型 3D打印成型

高速电弧喷涂FeMnCr/Cr_3C_2涂层抗高温冲蚀磨损性能

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稀有金属材料与工程 2010年第2期39卷 234-237页

作者：罗来马刘少光俞佳赵琪孙乃荣郦剑浙江大学浙江杭州310027 温州科得力新特材料有限公司浙江温州325029 江苏科技大学江苏镇江212003

针对超临界锅炉管道的严重冲蚀磨损问题,采用高速电弧喷涂技术在20钢表面制取耐磨涂层,并研究其高温冲蚀磨损特性。采用场发射扫描电子显微镜和X射线能谱分析等方法探讨涂层的冲蚀磨损规律。结果表明,FeMnCr/Cr3C2涂层最大冲蚀率出现在... 详细信息

针对超临界锅炉管道的严重冲蚀磨损问题,采用高速电弧喷涂技术在20钢表面制取耐磨涂层,并研究其高温冲蚀磨损特性。采用场发射扫描电子显微镜和X射线能谱分析等方法探讨涂层的冲蚀磨损规律。结果表明,FeMnCr/Cr3C2涂层最大冲蚀率出现在冲击角60°附近,表现出半塑性冲蚀磨损特征;其耐高温冲蚀性与FeCrNi/Cr3C2涂层相近,明显优于20钢。

关键词： FeMnCr/Cr3C2粉芯丝材高速电弧喷涂抗高温冲蚀磨损

微量元素Nb、C强化W-Lu_2O_3复合材料的组织及性能

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稀有金属材料与工程 2017年第9期46卷 2533-2538页

作者：张俊罗来马朱晓勇罗广南程继贵吴玉程合肥工业大学安徽合肥230009 安徽省有色金属材料与加工工程实验室安徽合肥230009 中科院等离子体物理研究所安徽合肥230031

采用机械球磨和放电等离子体烧结制备了W-Lu_2O_3和W-Nb-C-Lu_2O_3合金,通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱(EDS)和透射电子显微镜(TEM)研究分析了合金复合粉末的形貌、合金烧结体表面形貌和断口形貌;测定了合金的致密度、热导率... 详细信息

采用机械球磨和放电等离子体烧结制备了W-Lu_2O_3和W-Nb-C-Lu_2O_3合金,通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱(EDS)和透射电子显微镜(TEM)研究分析了合金复合粉末的形貌、合金烧结体表面形貌和断口形貌;测定了合金的致密度、热导率、硬度和强度。结果表明:在W-Lu_2O_3的基础上添加微量Nb和C对钨合金晶粒细化、致密化和强度提高有着明显的效果,W-Nb-C-Lu_2O_3合金的相对密度比W-Lu_2O_3提高了5.75%,达到了95.12%,晶粒尺寸由8~13μm细化到2~5μm,W-Nb-C-Lu_2O_3合金比W-Lu_2O_3合金的显微硬度和抗拉伸强度得到明显改善。

关键词： W-Nb-C-Lu2O3合金放电等离子体烧结微量元素

Hf含量对湿化学法制备超细W-Y_(2)O_(3)复合材料显微组织与性能的影响

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 125-138页

作者：刘祯颜硕罗来马昝祥吴玉程合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009 合肥工业大学有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心合肥230009 合肥工业大学高性能铜合金材料及成形加工教育部工程研究中心合肥230009

本文在现有W-Y_(2)O_(3)材料基础上,引入微量Hf4+掺杂入Y_(2)O_(3),调节Y_(2)O_(3)与W晶粒之间的界面关系,从而改善W基材料的综合性能。通过改变Y与Hf元素的掺杂比例,获得纳米级W基复合粉体,在氢气气氛下常规烧结制备W-Y_(2)(Hf)O_(3)... 详细信息

本文在现有W-Y_(2)O_(3)材料基础上,引入微量Hf4+掺杂入Y_(2)O_(3),调节Y_(2)O_(3)与W晶粒之间的界面关系,从而改善W基材料的综合性能。通过改变Y与Hf元素的掺杂比例,获得纳米级W基复合粉体,在氢气气氛下常规烧结制备W-Y_(2)(Hf)O_(3)复合材料。采用SEM、TEM等表征手段对W-Y_(2)(Hf)O_(3)复合材料的性能进行表征分析,研究Y与Hf元素在材料中的作用规律。结果表明:掺杂Hf元素有利于后续氢气还原,在第二相掺杂量不变条件下,当Hf含量增加时,所获得的粉体粒径减小,W-3Y-7Hf的粒径约为100 nm,明显小于传统制备的W-Y_(2)O_(3)粉体。烧结后的块体晶粒尺寸细化,显微硬度和相对密度随之增大,成分为W-3Y-7Hf烧结块体显微硬度最高,为513.7HV_(0.2),致密度为97.6%。在钨基材料中同时添加Y与Hf元素会在钨晶粒的晶界与晶内处形成复合第二相氧化物Y_(2)Hf_(2)O_(7)颗粒,尺寸更小,弥散强化作用更强;其中,W-3Y-7Hf中第二相氧化物颗粒尺寸仅为200 nm左右,与钨晶界产生良好的界面结合关系,形成半共格界面。

关键词：纳米级钨基复合粉体湿化学法弥散强化复合第二相氧化物

TiC含量对W-30Cu/TiC复合材料显微结构和性能的影响（英文）

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稀有金属材料与工程 2018年第2期47卷 447-451页

作者：谌景波黄丽枚罗来马昝祥吴玉程合肥工业大学安徽合肥230009 安徽省粉末冶金工程技术研究中心安徽合肥230009

经简化预处理后,采用化学法制得W-30Cu/xTiC(x=0~4,质量分数%)复合粉末,在400 MPa压力下,将制得的复合粉末压制成毛坯块体试样,随后在1300℃下烧结1 h制得块体复合材料试样。采用场发射扫描电镜来表征原始W和TiC粉末、预处理后的W和TiC... 详细信息

经简化预处理后,采用化学法制得W-30Cu/xTiC(x=0~4,质量分数%)复合粉末,在400 MPa压力下,将制得的复合粉末压制成毛坯块体试样,随后在1300℃下烧结1 h制得块体复合材料试样。采用场发射扫描电镜来表征原始W和TiC粉末、预处理后的W和TiC粉末、化学法制得的W-30Cu/xTiC(x=0~4)复合粉末的显微形貌,以及制得的W-30Cu/TiC复合材料的显微结构。对不同TiC含量对W-30Cu/TiC复合材料性能(相对密度、硬度、导电性和抗弯强度等)进行研究。结果表明:对简单预处理后的W、TiC粉末化学镀Cu所获得的W-30Cu/TiC复合粉末的显微结构均匀。TiC含量低于1%时,W-30Cu/TiC复合材料的抗弯强度和硬度随TiC含量的增加而显著增大。而导电性则随TiC含量增加而减小,但仍高于国家标准值。添加一定量的TiC有利于获得综合性能较好的W-30Cu/TiC复合材料。

关键词：简单预处理化学镀 W-Cu/TiC复合材料性能

真空等离子喷涂钨涂层组织与热行为研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2015年第10期44卷 2405-2408页

作者：朱晓勇罗来马李萍陈俊凌罗广南吴玉程合肥工业大学安徽合肥230009 安徽省粉末冶金工程技术研究中心安徽合肥230009 中科院等离子体物理研究所安徽合肥230031

采用真空等离子喷涂技术在铜基体表面制备了钨涂层,分别通过NiCrAl和W75Cu25涂层作为中间层。5 MW/m2,2 s的高热负荷电子束实验表明NiCrAl中间层提高了涂层的热导率并降低了热应力和残余应力值。W75Cu25涂层作为中间层则表现出较差的热... 详细信息

采用真空等离子喷涂技术在铜基体表面制备了钨涂层,分别通过NiCrAl和W75Cu25涂层作为中间层。5 MW/m2,2 s的高热负荷电子束实验表明NiCrAl中间层提高了涂层的热导率并降低了热应力和残余应力值。W75Cu25涂层作为中间层则表现出较差的热疲劳性能。高热负荷电子束真空等离子喷涂钨涂层表现出侵蚀和微裂纹。因热应力导致涂层发生塑性变形,在高温情况下裂纹起源于熔融的钨颗粒,但是,裂纹被钨涂层塑性变形和孔洞所抑制。

关键词：钨真空等离子喷涂热循环显微组织中间层

化学镀和粉末冶金法制备W-15Cu复合材料及性能研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2015年第12期44卷 3005-3008页

作者：罗来马谭晓月卢泽龙罗广南昝祥程继贵吴玉程合肥工业大学安徽合肥230009 安徽省粉末冶金工程技术研究中心安徽合肥230009 中科院等离子体物理研究所安徽合肥230031

用化学镀和粉末冶金的方法制备出W-15Cu复合材料。首先用化学方法对W粉表面预处理,然后在其表面化学镀铜。得到的复合粉末用图谱进行表征。发现用化学镀的方法制备出的W-15Cu复合粉末纯度非常高,且W颗粒均匀、被Cu致密的包覆着。呈现出... 详细信息

用化学镀和粉末冶金的方法制备出W-15Cu复合材料。首先用化学方法对W粉表面预处理,然后在其表面化学镀铜。得到的复合粉末用图谱进行表征。发现用化学镀的方法制备出的W-15Cu复合粉末纯度非常高,且W颗粒均匀、被Cu致密的包覆着。呈现出包状结构。这种复合粉末表现出优异的压制性能,压坯分别在300,400,500,600 MPa的压制压力下成形。压坯在1250℃温度下保温90min烧结后,从其断口形貌可以发现W颗粒没有明显的长大,且W颗粒表面特征并没有发生改变,仍然表现出预处理后的表面特征。对烧结体的相对密度、硬度、抗弯强度和电导率同样进行了表征。

关键词： W-15Cu复合材料化学镀显微结构