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A Hot Cracking Initiation Criterion Based on Solidification Liquid Film Characteristic and Microstructure

Acta Metallurgica Sinica(English Letters) 2023年第11期36卷 1776-1790页

作者： Ming Su Wentao Zheng Chunyu Yue Bowen Zheng xiaojiao zuo Mengyuan He Xiaoguang Yuan School of Materials Science and Engineering Shenyang University of TechnologyShenyang110870China School of Materials Science and Engineering Northeastern UniversityShenyang110870China

Herein,a hot cracking initiation criterion based on the characteristics of solidification liquid film and the microstructure was proposed,which integrated both the mechanical and non-mechanical factors during *** criterion also took the effect of the shrinkage volume of the solid-liquid two-phase in the mushy zone,the flow behavior of the liquid film and the microstructure on the feeding behavior into ***,the effect factors of hot cracking initiation such as alloy composition,microstructure,mold design and process condition were included in this criterion,and it could quantitatively calculate whether hot cracks occurred under a certain state or not during *** criterion was utilized to predict whether hot cracks occurred in Al-4.0 wt%Cu alloy in different initial solidification states or not,which was consistent with the experimental results and verified its *** to the criterion expression,Vfeeding*was related with five effect factors includingη,ΔP*,l*,r*and n,in which r*and n were in positive correlation with Vfeeding*whileη,ΔP*and l*were in negative correlation with that,which provided a good instructive significance for mold design,process optimization and composition and microstructure regulation of alloys and simultaneously further enriched the mechanism and influencing factors of hot cracking ***,a multiscale simulation method for calculating the characteristic parameters of hot tearing behavior during solidification was also provided in this study.

关键词： Hot cracking criterion Liquid film characteristic Microstructure Aluminum alloy Multiscale simulation

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Effect of Y and Ce Micro-alloying on Microstructure and Hot Tearing of As-Cast Al-Cu-Mg Alloy

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Acta Metallurgica Sinica(English Letters) 2024年第6期37卷 939-952页

作者： Chunyu Yue Bowen Zheng Ming Su Yuxiang Wang xiaojiao zuo Yinxiao Wang Xiaoguang Yuan School of Materials Science and Engineering Shenyang University of TechnologyShenyang110870China Institute of Metal Research Chinese Academy of SciencesShenyang110016China

In this work,the Al-Cu-Mg alloy with different Y(0-0.2 wt%)and Ce(0.5-1.5 wt%)are *** effect of mixed addition of Y and Ce on the grain structure and hot tearing for Al-4.4Cu-1.5Mg-0.15Zr alloy was investigated using"cross"hot tearing *** results indicate that as rare earth Y and Ce increases,the grain size becomes finer,the grain morphology changes from dendrite to equiaxed grain,and effectively reduce the hot tearing sensitivity coefficient(HTS1)and crack susceptibility coefficient(CSC)of the *** the increase of Ce element(0.5-1.5 wt%),the hot tearing susceptibility of the alloy decreases first and then *** the increase of Y element(0-0.2 wt%),the hot tearing sensitivity of the alloy *** the content of rare earth is 0.2 wt%Y+1.0 wt%Ce,the minimum HTS1 value and CSC value of the alloy are 68 and 0.53,*** earth Ce refines the alloy microstructure,shortens the feeding channel,and reduces the hot tearing ***,the rare earth Y can form Al6Cu6Y phase at the grain boundary,improve the feeding capacity of the ***,appropriate addition of rare earth Y and Ce can effectively reduce the hot tearing tendency of the alloy.

关键词： Al-Cu-Mg alloy Y and Ce Microstructure Thermal analysis Hot tearing sensitivity

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Hot Deformation Behaviors in Ti-6Al-4V/(TiB+TiC)Composites

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Acta Metallurgica Sinica(English Letters) 2021年第12期34卷 1747-1757页

作者： Xuejian Lin Hongjun Huang Fuyu Dong Yue Zhang Xiaoguang Yuan Bowen Zheng xiaojiao zuo School of Materials Science and Engineering Shenyang University of TechnologyShenyang 110870China

Thermal compression testing was investigated using the Gleeble 3800 thermal simulator,and thermal deformation behavior of particle-reinforced titanium matrix composites(TMCs)was studied under deformation temperatures of 750-900°C,strain rates of 0.001-1 s^(-1),and experimental deformation of 60%.According to obtained flow stress curves,the hot deformation characteristics were *** on the Arrhenius hyperbolic sinusoidal model,the constitutive equation at high temperature was *** on the theory of dynamic material models,a hot processing map of TMCs at high temperature was established,and the peak region of power dissipation rate and the instability region in the hot processing map were both *** the same time,the corresponding microstructures in the peak power dissipation rate and rheological instability regions were *** results showed that flow stress decreased with increasing deformation temperature and increased with increasing strain *** thermal deformation activation energy of titanium matrix composites was 301.8 kJ/*** Ti-6Al-4V/(TiB+TiC)composites possessed only one instability zone under high-temperature compression at a strain of 0.5,with corresponding temperatures at 750-840°C and strain rates at 0.1-1 s^(-1).The optimal thermal deformation parameters included corresponding temperatures of 830-880°C and strain rates of 0.001-0.05 s^(-1).The microstructures corresponding to optimal hot working parameters in processing maps were more homogeneous than the microstructures in the instability zone,including the distribution uniformity of reinforcement and the degree of dynamic recrystallization,and no instability phenomena including abnormal grain growth,microcracks or intensive fracture of reinforcements were found,indicating that the hot processing map had a positive guiding effect on the option of desirable material thermal-working parameters.

关键词： Ti-6Al-4V/(TiC+TiB)composites Hot deformation Flow stress behavior Processing map

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热处理对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响

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材料研究学报 2014年第7期28卷 528-534页

作者：左晓姣袁晓光黄宏军刘欢沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110780

用SEM、TEM、微区XRD等手段分析了复合板界面扩散层的形貌和结构,研究了热处理工艺对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响,讨论界面扩散层形成规律。研究表明,冷轧铜铝复合板经过扩散热处理后,在复合界面形成具有扩散性质的界面层,随... 详细信息

用SEM、TEM、微区XRD等手段分析了复合板界面扩散层的形貌和结构,研究了热处理工艺对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响,讨论界面扩散层形成规律。研究表明,冷轧铜铝复合板经过扩散热处理后,在复合界面形成具有扩散性质的界面层,随着热处理时间的延续,界面扩散层由最初的单层逐渐生长为三层,进一步延长热处理时间,界面层的层数不变,厚度略有增加;界面层含有q(Al2Cu)相、h2(AlCu)相和g2(Al4Cu9)相等金属间化合物;界面扩散层结构为:铝侧的Al-Cu固溶体与q(Al2Cu)相复合层、h2(AlCu)相层和铜侧的Cu-Al固溶体与g2(Al4Cu9)相复合层。

关键词：金属材料铜铝复合板热处理扩散层金属间化合物

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Er对电工Al-Fe-Mg-Si合金组织和性能的影响

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特种铸造及有色合金 2017年第1期37卷 106-109页

作者：刘欢黄宏军左晓姣袁晓光沈阳工业大学材料科学与工程学院

制备了不同Er含量的Al-0.7Fe-0.4Mg-0.1Si铝合金,采用OM、SEM、EDS、TEM等手段对合金铸态、挤压态和线材的组织进行分析,并检测了Er含量及不同制备工艺对合金力学性能和电导率的影响。结果表明,合金中加入Er后,形成的Al3Er相作为结晶核... 详细信息

制备了不同Er含量的Al-0.7Fe-0.4Mg-0.1Si铝合金,采用OM、SEM、EDS、TEM等手段对合金铸态、挤压态和线材的组织进行分析,并检测了Er含量及不同制备工艺对合金力学性能和电导率的影响。结果表明,合金中加入Er后,形成的Al3Er相作为结晶核心引起合金铸态组织的细化;铸态合金经过挤压和拉拔成线材后,组织进一步细化。Er加入量过多会导致合金抗拉强度和电导率下降。适宜的Er加入量为0.2%,此时线材的力学性能和电导率最佳,抗拉强度为273.90 MPa,伸长率为21.32%,电导率为31.69 MS/m。

关键词：电工铝合金稀土元素Er 组织性能

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剥离法测定铜-铝复合板的结合强度

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特种铸造及有色合金 2014年第5期34卷 529-531页

作者：刘欢左晓姣黄宏军杨远龙袁晓光沈阳工业大学材料科学与工程学院

通过对复合材料结合强度不同测试方法的分析比较,设计了一种在拉伸试验机上进行90°剥离的复合板结合强度测量装置,分析了装置的结构特点,研究了装置测量的稳定性和测量误差。结果表明,该装置结构简单、使用方便、对试样制备要求低、测... 详细信息

通过对复合材料结合强度不同测试方法的分析比较,设计了一种在拉伸试验机上进行90°剥离的复合板结合强度测量装置,分析了装置的结构特点,研究了装置测量的稳定性和测量误差。结果表明,该装置结构简单、使用方便、对试样制备要求低、测量结果再现性好。通过对6组300℃保温4h试样的剥离强度测量结果比较,发现测量过程再现性较好;对250℃保温12h试样进行剥离强度重复测试,剥离力相对测量误差为3.1%,满足测量要求。

关键词：复合材料剥离装置剥离强度

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铜铝层状复合板中性盐雾腐蚀行为研究

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中国腐蚀与防护学报 2021年第2期41卷 241-247页

作者：张艺凡袁晓光黄宏军左晓姣程禹霖沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

采取模拟大气环境的室内中性盐雾腐蚀实验,探讨了铜铝层状复合材料的腐蚀行为。通过扫描电镜(SEM)观察腐蚀后铜铝界面形貌,结合X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)分析腐蚀产物成分,并通过电化学检测分析试样经过不同时间盐雾腐蚀后的表面... 详细信息

采取模拟大气环境的室内中性盐雾腐蚀实验,探讨了铜铝层状复合材料的腐蚀行为。通过扫描电镜(SEM)观察腐蚀后铜铝界面形貌,结合X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)分析腐蚀产物成分,并通过电化学检测分析试样经过不同时间盐雾腐蚀后的表面腐蚀状态,探讨铜铝复合板在服役环境下的腐蚀机制。结果表明:铜铝复合板在盐雾环境下铜铝构成腐蚀原电池,Al为阳极铜为阴极,阴阳极面积比越大,腐蚀速率越大。随着腐蚀的不断进行,铜铝界面的Cu一侧发生腐蚀,且靠近界面的位置腐蚀最为严重,随着腐蚀时间延长,铝基体出现严重的剥蚀现象,Cu几乎无变化。腐蚀产物成分为Al2O3,Al(OH)3和AlO(OH),电化学结果显示:铜铝复合板在腐蚀的过程中,腐蚀速率呈现先增加后减小再增加的趋势。

关键词：铜铝层状复合板盐雾腐蚀电化学失重腐蚀产物

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高熵合金电解水电极的研究进展

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表面技术 2024年第2期53卷 49-59页

作者：邢伯玮张楠楠马婧雯左晓姣于惠舒霍萧冉张啸沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

开发合适的催化材料,制备出高性能、大规模、低成本的催化电极,可减少电解水过程的能量消耗、提升制氢效率。高熵合金由于具有高催化活性,在催化电极应用方面受到广泛关注。综述了应用于电解水过程中析氢反应和析氧反应的高熵合金催化... 详细信息

开发合适的催化材料,制备出高性能、大规模、低成本的催化电极,可减少电解水过程的能量消耗、提升制氢效率。高熵合金由于具有高催化活性,在催化电极应用方面受到广泛关注。综述了应用于电解水过程中析氢反应和析氧反应的高熵合金催化电极的研究进展。首先简述了电解水制氢的工业背景和电化学原理;分析了高熵合金催化活性的来源,即杂化能带结构带来的更为合理的表面吸附能和更多的表面活性位点,以及其特有的高熵效应与“鸡尾酒”效应对整体催化活性的影响;接着讨论了高熵合金的成分设计理念,即通过非贵金属元素的替代来降低成本,同时通过改变合金化元素含量提高高熵合金的内禀活性、增加表面活性位点数量;介绍了第一性原理计算在高熵合金催化机理研究、催化表面吸附能调控、合金成分高通量筛选中的应用;总结了高熵合金平板、多孔、负载纳米颗粒催化电极制备的工艺特点,以及其中的问题与挑战;最后对未来高熵合金电催化电极的发展前景和研究方向进行了展望。

关键词：高熵合金电解水催化电极成分设计第一性原理活性位点

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热压缩变形对Al-1Mg-1.0Si-0.5Cu-0.2Zr合金组织的影响

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热加工工艺 2020年第14期49卷 66-70页

作者：许忠仓李赫亮黄宏军左晓姣中山市三丰金属锻造有限公司广东中山528400 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新123000 沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110000

利用Gleeble-1500热模拟机对Al-Mg-Si-Cu合金进行高温压缩变形模拟实验,分析了变形温度、应变速率和应变量对显微组织的影响。结果表明:在应变速率和应变量一定时,变形温度较低时(380、430℃),合金变形带中未出现明显的再结晶晶粒,且有... 详细信息

利用Gleeble-1500热模拟机对Al-Mg-Si-Cu合金进行高温压缩变形模拟实验,分析了变形温度、应变速率和应变量对显微组织的影响。结果表明:在应变速率和应变量一定时,变形温度较低时(380、430℃),合金变形带中未出现明显的再结晶晶粒,且有大量的位错杂乱的缠结在第二相粒子周围,形成位错塞积;变形温度较高时(480、530℃),变形带间出现了许多动态再结晶晶粒,晶粒的数量随着温度的升高而增加同时位错数量显著减少。在合金变形温度为480℃、应变量0.76时,再结晶晶粒随着应变速率升高,其数量有所增加而平均尺寸有所减小,再结晶程度增强。当合金在较低温度、较高应变速率和较小应变量下变形时,Al-Mg-Si-Cu合金主要软化机制为动态回复;在变形温度较高,应变速率较低,应变量较大时,合金的动态软化机制主要是动态再结晶。

关键词： Al-Mg-Si-Cu合金热模拟实验微观组织再结晶

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精确预测近平面应变载荷下各向异性行为的屈服准则参数识别策略

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中国机械工程 2023年第19期34卷 2381-2393页

作者：都凯任彦强侯勇李小强陈帅峰孙亮左晓姣袁晓光沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 首尔国立大学材料科学与工程学院首尔088263 .北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016

随着现代汽车工业对冲压零部件成形精度要求的不断提高,描述商用汽车板材变形行为的模型的精度也必须相应提高。在此背景下,结合当前工业级实验室检测能力,提出一种基于单轴拉伸、等双轴拉伸和近平面应变数据标定先进各向异性屈服准则... 详细信息

随着现代汽车工业对冲压零部件成形精度要求的不断提高,描述商用汽车板材变形行为的模型的精度也必须相应提高。在此背景下,结合当前工业级实验室检测能力,提出一种基于单轴拉伸、等双轴拉伸和近平面应变数据标定先进各向异性屈服准则的参数识别策略。将新提出的校准方法应用于BBC2008屈服准则并与其他几种屈服准则(包括工业界广泛使用的Hill48和Barlat89,以及与BBC2008灵活性相当的Yld2004-18p、Yld2011-27p、Yoshida2013和Poly4*Hosford)进行比较。通过定量评估MP980和SPCE钢以及5182-O和A6XXX-T4铝合金的法平面屈服轨迹、对角线平面剪切屈服轨迹、等双轴和单轴拉伸屈服应力与塑性应变比的预测误差,验证了新参数识别策略的有效性和适用性。结果表明,新方法能够全面提升塑性各向异性方面的描述能力,尤其是对于对角线平面剪切屈服轨迹。不同屈服准则对商用汽车板材各向异性行为的描述能力表现出非常大的差异性。特别地,在使用相同力学性能数据校准屈服准则的前提下,释放指数的潜在调节能力比增加材料参数的数量更加重要。

关键词：商用汽车板材塑性各向异性参数识别策略近平面应变载荷关联流动法则

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