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High-strength and thermally stable TiB_(2)-modified Al-Mn-Mg-Er-Zr alloy fabricated via selective laser melting

International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials 2024年第10期31卷 2221-2232页

作者： Jiang Yu yaoxiang geng Yongkang Chen Xiao Wang Zhijie Zhang Hao Tang Junhua Xu Hongbo Ju Dongpeng Wang School of Materials Science and Engineering Jiangsu University of Science and TechnologyZhenjiang 212003China Beijing Advanced Innovation Center for Materials Genome Engineering Institute for Advanced Materials and TechnologyUniversity of Science and Technology BeijingBeijing 100083China National Engineering Research Center of Near-Net Shape Forming for Metallic Materials Guangdong Provincial Key Laboratory for Processing and Forming of Advanced Metallic MaterialsSouth China University of TechnologyGuangzhou 510640China CEMMPRE-Centre for Mechanical Engineering Materials and Processes Department of Mechanical EngineeringUniversity of CoimbraRua Luís Reis SantosCoimbra 3030-788Portugal

To increase the processability and plasticity of the selective laser melting(SLM)fabricated Al-Mn-Mg-Er-Zr alloys,a novel TiB_(2)-modified Al-Mn-Mg-Er-Zr alloy with a mixture of Al-Mn-Mg-Er-Zr and nano-TiB_(2) powders was fabricated by *** pro-cessability,microstructure,and mechanical properties of the alloy were systematically investigated by density measurement,microstruc-ture characterization,and mechanical properties *** alloys fabricated at 250 W displayed higher relative densities due to a uni-formly smooth top surface and appropriate laser energy *** maximum relative density value of the alloy reached(99.7±0.1)%,demonstrating good *** alloy exhibited a duplex grain microstructure consisting of columnar regions primarily and equiaxed regions with TiB_(2),Al6Mn,and Al3Er phases distributed along the grain *** directly aging treatment at a high tem-perature of 400℃,the strength of the SLM-fabricated TiB_(2)/Al-Mn-Mg-Er-Zr alloy increased due to the precipitation of the secondary Al6Mn *** maximum yield strength and ultimate tensile strength of the aging alloy were measured to be(374±1)and(512±13)MPa,*** SLM-fabricated TiB_(2)/Al-Mn-Mg-Er-Zr alloy demonstrates exceptional strength and thermal stability due to the synergistic effects of the inhibition of grain growth,the incorporation of TiB_(2) nanoparticles,and the precipitation of secondary Al6Mn nanoparticles.

关键词： selective laser melting aluminum alloy processability mechanical properties thermal stability

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An Ultra-High Strength Over 700 MPa in Al-Mn-Mg-Sc-Zr Alloy Fabricated by Selective Laser Melting

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Acta Metallurgica Sinica(English Letters) 2022年第3期35卷 466-474页

作者： Hao Tang yaoxiang geng Shunuo Bian Junhua Xu Zhijie Zhang School of Materials Science and Engineering Jiangsu University of Science and TechnologyZhenjiang 212003.China

Selective laser melting(SLM)provides optimized lightweight structures for aircraft and space ***,the strength of the current SLMed aluminum alloys is still lower than that of the traditional high-performance aluminum *** study presents an ultra-high-strength Al-Mn-Mg-Sc-Zr aluminum alloy specifically designed for SLM by increasing the(Mg+Mn)and(Sc+Zr)content simultaneously based on the rapid solidification characteristics of the SLM *** alloy exhibits good SLM processability with a minimum porosity of 0.23%.After aging at 300℃,the strength of the alloy was effectively improved,and the anisotropy of mechanical properties was ***,the tensile yield strength and ultimate tensile strength of the alloy reached 621±41 MPa and 712±28 MPa,respectively;these values are superior to those of most SLMed aluminum alloys reported *** strengthening mechanisms including solid solution strengthening,precipitation strengthening and grain refinement strengthening contribute to the high strength of the present alloys.

关键词： Selective laser melting Al-Mn-Mg-Sc-Zr alloy Aging treatment Mechanical properties Strengthening mechanism

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Influence of process parameters and aging treatment on the microstructure and mechanical properties of Al Si8Mg3 alloy fabricated by selective laser melting

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International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials 2022年第9期29卷 1770-1779页

作者： yaoxiang geng Hao Tang Junhua Xu Yu Hou Yuxin Wang Zhen He Zhijie Zhang Hongbo Ju Lihua Yu School of Materials Science and Engineering Jiangsu University of Science and TechnologyZhenjiang 212003China

Many studies have investigated the selective laser melting(SLM)of AlSi10Mg and AlSi7Mg alloys,but there are still lack of researches focused on Al-Si-Mg alloys specifically tailored for *** this work,a novel high Mg-content AlSi8Mg3 alloy was specifically designed for *** results showed that this new alloy exhibited excellent SLM processability with a lowest porosity of 0.07%.Massive lattice distortion led to a high Vickers hardness in samples fabricated at a high laser power due to the precipitation of Mg_(2)Si nanoparticles from theα-Al matrix induced by high-intensity intrinsic heat treatment during *** maximum microhardness and compressive yield strength of the alloy reached HV(211±4)and(526±12)MPa,*** aging treatment at 150℃,the maximum microhardness and compressive yield strength of the samples were further improved to HV(221±4)and(577±5)MPa,*** values are higher than those of most known aluminum alloys fabricated by *** paper provides a new idea for optimizing the mechanical properties of Al-Si-Mg alloys fabricated using SLM.

关键词： AlSi8Mg3 alloy selective laser melting process parameters microstructure aging treatment mechanical properties

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Strengthening mechanisms of high-performance Al-Mn-Mg-Sc-Zr alloy fabricated by selective laser melting

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Science China Materials 2021年第12期64卷 3131-3137页

作者： yaoxiang geng Hao Tang Junhua Xu Zhijie Zhang Yakai Xiao Yi Wu School of Materials Science and Engineering Jiangsu University of Science and TechnologyZhenjiang 212003China State Key Laboratory of Metal Matrix Composites Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China

Selective laser melting(SLM)can efficiently fabricate metallic components with complex shapes and offers new opportunities for the structural optimization of lightweight components[1].Owing to the high cooling rate(10^(3)-10^(6)Ks^(-1))of the SLM process,the solidified SLM-fabricated metals show a unique microstructure with highly supersaturated solid solutions that are well beyond the normal solubility limits of most *** leads to significant improvements in the mechanical properties of the SLM-fabricated materials[2].

关键词：时效处理时效强化组织和力学性能固溶强化析出强化合金化元素细晶强化成形性

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激光选区熔化Al-Si-Mg-Zr-Cu合金的成形性、组织和力学性能

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材料开发与应用 2024年第1期39卷 23-29,F0004页

作者：耿遥祥单志法陈永康宰春凤王肖高兴王宇鑫江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212100

为提升激光选区熔化(SLM)Al-Si-Mg系铝合金的强度,本研究以SLM专用高Mg含量Al-Si-Mg-Zr合金为基础,通过引入Cu元素对合金进行成分改性,系统研究了Al-Si-Mg-Zr-Cu合金的SLM成形性、显微组织和力学性能。结果表明,在250 W低激光功率下,合... 详细信息

为提升激光选区熔化(SLM)Al-Si-Mg系铝合金的强度,本研究以SLM专用高Mg含量Al-Si-Mg-Zr合金为基础,通过引入Cu元素对合金进行成分改性,系统研究了Al-Si-Mg-Zr-Cu合金的SLM成形性、显微组织和力学性能。结果表明,在250 W低激光功率下,合金具有良好的SLM成形性能,最大相对密度为99.8%。合金的显微组织以等轴晶为主,熔池内部存在少量的柱状晶,合金的晶粒内部包含网状亚结构,α-Al基体内存在纳米级沉淀相。在激光功率250 W,激光扫描速度1 200 mm/s的工艺参数下制备的SLM成形Al-Si-Mg-Zr-Cu合金的显微硬度为(159±4)HV、抗拉强度为(461±25) MPa、屈服强度为(397±32) MPa、伸长率为(2.4±0.7)%,其强度明显高于目前报道的SLM成形Al-Si-Mg系铝合金的。

关键词：激光选区熔化 Cu改性Al-Si-Mg-Zr合金微观组织力学性能

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铁基非晶合金局域结构与性能关联:基于微合金化机理研究

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金属学报 2020年第11期56卷 1558-1568页

作者：耿遥祥王英敏江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212003 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室大连116024

基于"团簇+连接原子"局域结构模型,从团簇内部和团簇间原子的关联作用出发,分析非晶合金的局域结构与非晶合金玻璃化转变、形成能力、热稳定性和力学性能之间的关系。并通过分析模型结构中微合金化元素的占位及其对周围原子关联作用的影... 详细信息

基于"团簇+连接原子"局域结构模型,从团簇内部和团簇间原子的关联作用出发,分析非晶合金的局域结构与非晶合金玻璃化转变、形成能力、热稳定性和力学性能之间的关系。并通过分析模型结构中微合金化元素的占位及其对周围原子关联作用的影响,理解非晶合金的微合金化机理。结果表明,团簇内部原子的关联作用对非晶合金的热稳定性有较大影响,而非晶合金的玻璃化转变、形成能力和力学性能主要受到团簇间原子关联作用影响。并以Si合金化Fe-B二元非晶合金及前过渡元素(Zr、Hf、Nb或Ta)和稀土元素(Y、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd或Dy)微合金化Fe-B-Si三元非晶合金对所提理论进行实验验证,两者吻合较好。该研究为理解非晶合金的局部结构-性能关联和微合金化元素作用机理提供了新思路。

关键词：铁基非晶合金 “团簇+连接原子”模型结构-性能关联微合金化机理实验验证

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Finemet型纳米晶软磁合金的双团簇特征与成分优化

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金属学报 2017年第7期53卷 833-841页

作者：耿遥祥林鑫羌建兵王英敏董闯江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212003 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室大连116024

基于Finemet合金的成分及其非晶前驱体的晶化特征,提出了Finemet型合金的"双团簇"结构模型和团簇式成分,即Finemet合金的非晶前驱体可看作由2类团簇结构构成:一种为基于a-Fe(Si)有序固溶体(例如Fe_3Si相)的[Si-Fe_(14)](Cu_(1/13)Si_(12... 详细信息

基于Finemet合金的成分及其非晶前驱体的晶化特征,提出了Finemet型合金的"双团簇"结构模型和团簇式成分,即Finemet合金的非晶前驱体可看作由2类团簇结构构成:一种为基于a-Fe(Si)有序固溶体(例如Fe_3Si相)的[Si-Fe_(14)](Cu_(1/13)Si_(12/13))_3弱稳定团簇结构;另一种为对应于Fe-B-Si-Nb系块体非晶合金的[(Si,B)-B_2(Fe,Nb)_8]Fe强稳定团簇结构。将2种团簇成分式按等比例混合,设计并制备了多个新成分合金。热分析和磁性测量结果表明,所有成分的非晶样品均显示多峰晶化特征,其中,[(Si_(0.8)B_(0.2))-B_2Fe_(7.2)Nb_(0.8)]Fe+[Si-Fe_(14)](Cu_(1/13)Si_(12/13))_3(即Fe_(74)B_(7.33)Si_(15.23)Nb_(2.67)Cu_(0.77))非晶两晶化峰的峰间距(ΔT_p=T_(p2)-T_(p1))最大,约为192 K。该非晶样品在813 K等温退火60 min后获得典型的纳米晶/非晶复相结构,其饱和磁化强度B_s约为1.26 T,矫顽力H_c约为0.5 A/m,1 k Hz下的有效磁导率m_e约为8.5×10~5。新成分纳米晶合金的综合软磁性能均优于典型成分为Fe_(73.5)Si_(13.5)B_9Cu_1Nb_3的已有Finemet纳米晶合金。

关键词： Finemet纳米晶合金 “双团簇”模型成分设计软磁性能

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Sn的加入对MnFe(P,Si)合金显微组织和磁性的影响

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金属学报 2017年第1期53卷 77-82页

作者：耿遥祥特古斯汪海斌董闯王宇鑫江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212003 内蒙古师范大学内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室呼和浩特010022 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室大连116024

用高能球磨和固态烧结法制备了Mn_(1.3)Fe_(0.7)P_(0.5)Si_(0.5-x)Sn_x(x=0、0.02、0.04,原子分数)系列合金,系统研究了Sn的加入对合金显微组织、磁性和磁热效应的影响。结果表明,所有合金中都存在少量的(Fe,Mn)_3Si相,在含Sn的合金中,S... 详细信息

用高能球磨和固态烧结法制备了Mn_(1.3)Fe_(0.7)P_(0.5)Si_(0.5-x)Sn_x(x=0、0.02、0.04,原子分数)系列合金,系统研究了Sn的加入对合金显微组织、磁性和磁热效应的影响。结果表明,所有合金中都存在少量的(Fe,Mn)_3Si相,在含Sn的合金中,Sn原子并没有进入到Fe_2P晶体结构的晶格点阵位置,而是与Mn和Fe形成了Sn_2(Mn,Fe)相。Sn的加入也使合金中形成了2种成分的(Fe,Mn)_2(P,Si)相,导致样品在升温过程中出现2次铁磁-顺磁转变,对应为2个连续磁熵变峰,从而有利于合金磁制冷温区的扩展和制冷容量的提升。Mn_(1.3)Fe_(0.7)P_(0.5)Si_(0.5)合金具有优异的室温磁热效应,1.5 T磁场变化下的最大磁熵变为12.1 J/(kg·K),最大绝热温变为2.4 K,合金的热滞为3 K,Curie温度为273 K,可作为室温磁制冷的理想候选材料。

关键词： Mn1.3Fe0.7P0.5Si0.5-xSnx合金显微组织室温磁制冷磁热效应热滞

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单晶UBM在电子封装微互连中的研究进展

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稀有金属材料与工程 2023年第9期52卷 3283-3294页

作者：高幸张志杰施权周旭魏红耿遥祥江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212003

3D封装是未来电子封装制造技术领域的重要发展方向,3D封装中微凸点的尺寸将急剧降低,此时,芯片凸点下金属层(UBM)可能仅包含几个甚至单个晶粒。因此,UBM的晶体取向对界面金属间化合物(IMC)的形核和生长过程将具有显著影响,而界面IMC的... 详细信息

3D封装是未来电子封装制造技术领域的重要发展方向,3D封装中微凸点的尺寸将急剧降低,此时,芯片凸点下金属层(UBM)可能仅包含几个甚至单个晶粒。因此,UBM的晶体取向对界面金属间化合物(IMC)的形核和生长过程将具有显著影响,而界面IMC的特性会直接影响到凸点微/纳尺度互连的可靠性。因此,以单晶作为UBM研究界面物质的传输与IMC的生长规律,具有重要的理论和应用价值。本文对近年来以单晶Cu、Ni和Ag作为UBM焊点的界面反应进行综合分析,总结了单晶UBM上特殊形貌IMC晶粒的形成条件、界面IMC与单晶基体的位向关系、IMC的生长动力学过程、柯肯达尔空洞的形成规律、单晶UBM上IMC的晶体取向调控方法及晶体取向对无铅焊点力学性能和可靠性的影响,为评价单晶UBM凸点的力学性能和可靠性及提供指导。

关键词：件3D封装单晶Cu 单晶Ni 单晶Ag 界面反应

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Mixed Dead-time Effect Suppression Strategy for Modular Multilevel Converters

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CSEE Journal of Power and Energy Systems 2024年第3期10卷 1075-1084页

作者： Zhi geng Minxiao Han School of Electrical and Electronic Engineering North China Electric Power UniversityBeijing 102206China IEEE

Dead time is necessary for the coupled power switches to prevent shoot-through,especially in the modular multilevel converters(MMCs)with a large number of power *** paper proposes a dead-time effect suppression strategy for MMCs with nearest level *** operational principles of MMCs are first *** to the operational features of MMCs,the method that removes a switching signal from the coupled switches and the reduced switching frequency voltage balancing algorithms(RSFVBAs)are mixed in the proposed *** the intervals that are furthest away from the zerocrossing points(ZCP)of arm currents,the single switching signal method can completely eliminate the dead-time effect(DTE).Alternatively,the DTE is suppressed by the RSFVBA in intervals that are close to the *** the combination of the two methods,the dependence of the DTE suppression method on currents is reduced and the influences of ZCP are also released without degrading the normal operation performance of ***,the output performance of MMCs is improved and the voltage stress on the arm inductor dramatically ***,the validation of the method is verified by the simulation results with the professional tool Matlab/Simulink.

关键词： Dead-time effect modular multilevel converters switching frequency voltage balancing algorithm

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