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矿用硬质合金摩擦、腐蚀行为研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第8期53卷 2361-2374页

作者：吴玉程汤俊宇杨宇鲁振运鲍智勇朱晓勇罗来马合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 有色金属与加工国家地方联合工程研究中心安徽合肥230009 合肥工业大学智能制造研究院安徽合肥230051

硬质合金是一种包括硬质相(WC)和软粘结相(Fe、Co、Ni、HEA等)的金属陶瓷,其耐摩擦、高硬度、热硬性好等优良特性的组合使得硬质合金被广泛应用于矿山、隧道、钻井等地质工程。由于实际服役环境复杂,矿用硬质合金常面临极端恶劣的工况,... 详细信息

硬质合金是一种包括硬质相(WC)和软粘结相(Fe、Co、Ni、HEA等)的金属陶瓷,其耐摩擦、高硬度、热硬性好等优良特性的组合使得硬质合金被广泛应用于矿山、隧道、钻井等地质工程。由于实际服役环境复杂,矿用硬质合金常面临极端恶劣的工况,存在诸多失效机制,例如摩擦、腐蚀和热冲击等一种甚至几种共同作用都会造成硬质合金材料的失效。因此,了解矿用硬质合金的失效机理,对不同环境下选用和改进硬质合金材料具有重要意义。本文对矿用硬质合金的摩擦、腐蚀行为进行了综述,重点涉及环境和热应力对硬质合金失效的影响,此外,由于成分对硬质合金的微观结构和力学性能具有重要的影响,还综述了粘结相和添加剂的加入对硬质合金摩擦、腐蚀行为的影响。旨在为后续硬质合金的选择、改进和新型硬质合金开发提供参考。

关键词：硬质合金摩擦、腐蚀行为工况粘结相热应力

Fe-(9~11)Cr-Y_(2)O_(3)作为ITER结构材料的制备与表征

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过程工程学报 2021年第10期21卷 1207-1215页

作者：王珍珍黄依娜吴玉程罗来马合肥工业大学电子科学与应用物理学院安徽合肥230601 合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 先进功能材料与器件安徽省重点实验室安徽合肥230009 有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心安徽合肥230009

采用传统的机械合金(MA)和放电等离子体烧结(SPS)工艺成功制备了Fe-(9~11)Cr二元合金及纳米氧化物弥散强化(ODS)合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对MA粉末的形貌和物相进行分析,用能量色散谱(EDS)、显微维氏硬度仪、光... 详细信息

采用传统的机械合金(MA)和放电等离子体烧结(SPS)工艺成功制备了Fe-(9~11)Cr二元合金及纳米氧化物弥散强化(ODS)合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对MA粉末的形貌和物相进行分析,用能量色散谱(EDS)、显微维氏硬度仪、光学显微镜、透射电子显微镜(TEM)对合金样品进行表征。结果表明,在转速为300 r/min,球料比为10:1的条件下,MA粉末受到磨球与罐子内壁的撞击,晶粒尺寸不断细化,在40 h粉末晶粒尺寸减小至约16.1 nm趋于稳定。SPS烧结后晶粒尺寸无明显增大,各微量元素均匀分布在基体中。二元合金样品的维氏硬度随Cr含量增加而增大。10CrY合金样品经腐蚀液侵蚀后可粗略看到晶界呈均匀分布。ODS合金样品存在大量的纳米析出相,平均颗粒尺寸约30 nm。

关键词：机械合金化放电等离子体烧结微量元素分布维氏硬度微观结构

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核反应堆用奥氏体不锈钢辐照损伤的研究进展

机械工程材料 2018年第7期42卷 1-5页

作者：郝予琛赵美玲罗来马合肥工业大学机械工程学院合肥230009 合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009

总结了核反应堆中应用非常广泛的奥氏体不锈钢的不同辐照损伤行为,包括辐照诱导显微结构变化、辐照诱导偏析、辐照诱导析出、辐照诱导应力腐蚀断裂等;从试验方法和奥氏体不锈钢种类等方面提出了核反应堆用奥氏体不锈钢辐照损伤的研究方向。

关键词：奥氏体不锈钢核反应堆辐照损伤

不同辐照粒子下钨及钨合金辐照损伤行为的研究进展

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材料导报 2018年第1期32卷 41-46页

作者：罗来马徐梦瑶昝祥朱晓勇李萍程继贵吴玉程合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009 安徽省有色金属材料与加工工程实验室合肥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

研究核聚变、准稳态等离子体下面向等离子体材料的辐照行为,发展适合于先进实验超导托卡马克(EAST)、国际热核聚变实验堆(ITER)和中国聚变工程实验堆(CFETR)长脉冲高参数运行乃至未来聚变反应堆稳态运行的高性能面向等离子体材料是当前... 详细信息

研究核聚变、准稳态等离子体下面向等离子体材料的辐照行为,发展适合于先进实验超导托卡马克(EAST)、国际热核聚变实验堆(ITER)和中国聚变工程实验堆(CFETR)长脉冲高参数运行乃至未来聚变反应堆稳态运行的高性能面向等离子体材料是当前核聚变研究一项艰巨而又紧迫的任务。钨因具有高熔点、高导热率、低溅射腐蚀速率、高自溅射阀值以及低蒸气压和低氚滞留等优异性能,被认为是聚变装置最具有前景的面向等离子体材料。综合评述了钨及钨合金在不同辐照粒子下损伤行为的最新研究进展。粒子辐照造成的微观缺陷在钨及钨合金内部累积,辐照造成缺陷的形成和数量与钨基材料颗粒微观结构、第二相成分等密切相关,辐照缺陷情况各异。同时,辐照粒子种类、能量、剂量和温度等辐照条件都会对钨材料辐照后的形貌特征和缺陷产生重要影响。

关键词：钨核聚变堆辐照损伤面向等离子体材料

面向等离子体钨基材料的辐照损伤行为研究现状

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机械工程学报 2017年第8期53卷 25-34页

作者：吴玉程林锦山罗来马昝祥朱晓勇陈俊凌合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009 合肥工业大学安徽省有色金属材料与加工工程实验室合肥230009 中国科学院等离子体物理研究所合肥230031

解决人类能源问题的重要途径之一就是开发受热控核聚变能。在受热控核聚变反应堆装置中,钨作为优选最有前途的面向等离子体第一壁材料,具备这许多优良特性,如高熔点、高热导率、良好的高温强度等。然而钨基材料在离子中子辐照下会导致... 详细信息

解决人类能源问题的重要途径之一就是开发受热控核聚变能。在受热控核聚变反应堆装置中,钨作为优选最有前途的面向等离子体第一壁材料,具备这许多优良特性,如高熔点、高热导率、良好的高温强度等。然而钨基材料在离子中子辐照下会导致微观结构的改变,例如气泡、孔洞、纳米结构的形成。辐照还会导致材料硬化并使材料变脆。钨的辐照损伤问题是钨作为面向等离子体第一壁材料要重点解决的问题之一。通过改变材料的结构和成分设计可以改变钨的抗辐照性能。国内外许多研究人员对纯钨、碳化物掺杂钨、氧化物掺杂钨以及其他钨基材料的辐照损伤行为进行相关研究。对这些相关的研究进展和趋势进行综述。

关键词：面向等离子体材料钨基材料辐照损伤

W-Ni/Yb_2O_3复合材料的制备及烧结性能

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稀有金属材料与工程 2016年第12期45卷 3181-3185页

作者：赵美玲罗来马王爽谭晓月朱晓勇昝祥吴玉程合肥工业大学安徽合肥230009 有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心安徽合肥230009

采用化学镀获得Ni-Yb_2O_3复合粉体,然后通过机械球磨制备了不同质量分数的W-(0.2%,0.5%,1%,2%)Ni/Yb_2O_3复合粉末,最后在1600℃下烧结3 h获得了W-Ni/Yb_2O_3复合材料。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析了Ni-Yb_2O_3复合粉体形貌... 详细信息

采用化学镀获得Ni-Yb_2O_3复合粉体,然后通过机械球磨制备了不同质量分数的W-(0.2%,0.5%,1%,2%)Ni/Yb_2O_3复合粉末,最后在1600℃下烧结3 h获得了W-Ni/Yb_2O_3复合材料。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析了Ni-Yb_2O_3复合粉体形貌、W-Ni/Yb_2O_3复合材料表面形貌,测定了W-Ni/Yb_2O_3复合材料相对密度、显微硬度和热导率。结果表明,W-Ni/Yb_2O_3复合材料的相对密度和显微硬度随着Ni-Yb_2O_3含量增加而增加,Ni-Yb_2O_3的加入促进了钨基材料的烧结致密化;同时,添加Ni-Yb_2O_3复合粉使钨基材料的晶粒得到细化,但对钨基材料导热性起到降低的作用。

关键词：化学镀 Ni-Yb2O3复合粉体 W-Ni/Yb2O3复合材料晶粒细化热导率

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W-Re合金的制备与应用

中国钨业 2022年第3期37卷 1-13页

作者：罗来马徐旺之合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心安徽合肥230009 教育部铜合金及成形加工工程研究中心安徽合肥230009

钨铼合金具有更好的耐高温、延展性、低蒸汽压、低电子逸出功和低的韧脆转变温度等优异的高温力学性能,应用于各高温材料领域。结合近年相关研究,从制备钨铼合金粉体和钨铼合金块体两方面出发,综述了Re对钨基材料性能方面的改善效果以... 详细信息

钨铼合金具有更好的耐高温、延展性、低蒸汽压、低电子逸出功和低的韧脆转变温度等优异的高温力学性能,应用于各高温材料领域。结合近年相关研究,从制备钨铼合金粉体和钨铼合金块体两方面出发,综述了Re对钨基材料性能方面的改善效果以及合金制备方法,粉体制备方法有高能球磨法、混粉法、湿化学法和球化法,合金制备方法常见有放电等离子烧结法、气相沉积法、3D打印成型技术等,并结合其应用背景对制备工艺的研究现状及发展趋势进行展望。

关键词：钨铼合金铼效应制备技术

机械球磨时间对W-Nb合金氦辐照行为的影响（英文）

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稀有金属材料与工程 2019年第8期48卷 2406-2412页

作者：罗来马徐梦瑶昝祥徐虬朱晓勇刘家琴程继贵吴玉程合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学工业与装备技术学院安徽合肥230009 安徽省有色金属材料及加工工程实验室安徽合肥230009 京都大学大阪府590-0494 有色金属与加工技术国家联合工程研究中心安徽合肥230009

采用不同球磨时间制备W-Nb复合粉末,并通过放电等离子烧结方法制备W-Nb复合材料。所得的W-Nb复合材料用剂量为9.90×10^24ionsm^-2的氦离子束辐照11min,随后分别在900、1100和1300℃下热处理1h。结果表明,球磨时间不同导致复合材料中钨... 详细信息

采用不同球磨时间制备W-Nb复合粉末,并通过放电等离子烧结方法制备W-Nb复合材料。所得的W-Nb复合材料用剂量为9.90×10^24ionsm^-2的氦离子束辐照11min,随后分别在900、1100和1300℃下热处理1h。结果表明,球磨时间不同导致复合材料中钨-铌固溶程度不同,进而造成了材料抗辐照损伤性能的差异。其中,球磨36h的试样固溶程度最低,在辐照后其表面损伤也最严重,表面出现了纳米绒毛状结构。在同一个样品中,钨不同晶面取向也导致了不同的表面损伤形貌。通过对比不同热处理温度的试样,发现富铌区域的晶粒发生了明显的长大,但富钨区域的表面形貌几乎没有变化,这是由于铌的加入使得He在钨中的解吸峰右移。

关键词： W-Nb合金机械球磨法放电等离体子烧结氦辐照热处理

低能高通量氦离子辐照下W_(28)Ta_(28)V_(28)Zr_(8)Sc_(8)高熵合金损伤行为研究

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稀有金属材料与工程 2023年第1期52卷 339-344页

作者：王亚锋陈志鸿徐云凤罗来马昝祥朱晓勇吴玉程合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心安徽合肥230009 教育部铜合金及成形加工工程研究中心安徽合肥230009

采用放电等离子烧结技术制备了W_(28)Ta_(28)V_(28)Zr_(8)Sc_(8)高熵合金,研究了高熵合金在低能量、高通量氦离子辐照下的损伤行为。结果表明,在相同He离子辐照参数下,高熵合金表现出比纯W更优异的抗辐照损伤性能。不同He离子能量条件下... 详细信息

采用放电等离子烧结技术制备了W_(28)Ta_(28)V_(28)Zr_(8)Sc_(8)高熵合金,研究了高熵合金在低能量、高通量氦离子辐照下的损伤行为。结果表明,在相同He离子辐照参数下,高熵合金表现出比纯W更优异的抗辐照损伤性能。不同He离子能量条件下,高熵合金中出现严重Fuzz结构时的He离子能量阈值远高于纯W。在相同辐照参数下,高熵合金有着明显小于纯W的Fuzz层厚度。W28Ta28V28Zr8Sc8高熵合金中不同相区在辐照后表现出不同的表面形貌特点,这与构成相区主要元素的He离子辐照行为有关。通过设计高熵合金的显微组织,可以获得优良的抗辐照材料。

关键词：高熵合金 He离子辐照 Fuzz结构 He离子能量