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Multiscale microstructural consideration of enhanced shear strength in TiAl intermetallic/K4169 alloy composite joints prepared by vacuum brazing with(Ti,Zr)-Ni-based amorphous filler metal

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Journal of Materials Science & Technology 2024年第5期172卷 51-70页

作者： Liangliang Zhang Honggang Dong Peng Li baosheng wu Yueting Ma Libing Huang Chao Li Jiachen Li School of Materials Science and Engineering Dalian University of TechnologyDalian 116024China

TiAl intermetallic could be used to replace Ni-based alloy in assemblies to generate excellent specific strength.A(Ti,Zr)-Ni-based amorphous filler metal Ti_(21.25)Zr_(25)Ni_(25)Cu_(18.75)(at.%)was designed using a cluster-plus-glue-atom model to successfully vacuum braze K4169 and TiAl bimetallic *** various brazing temperatures and holding time,the quantitative relationships between lattice distortion,grain boundary,dislocation density,and hardness,elastic modulus,shear strength of the joints were ***,the fracture mechanism of the joints was *** brazed seam mainly consisted of solid diffusion reaction layers(ZonesⅠandⅢ)and filler metal residue zone(ZoneⅡ).When the brazing temperature increased to 1030℃,grain refinement occurred in the brazed ***Ⅰwas primarily composed of(Ni)ss[0-11]+TiNi[011]/(Cr,Fe,Ni)ss[0-11]/(Ti,Zr)Ni[0-1-1]+(Cr,Fe,Ni)ss[0-11].The(Ti,Zr)(Ni,Cu)[001]and(Ti,Zr)(Ni,Cu)[101]intermetallic compound-based solid solutions were formed in ZoneⅡ.And the lattice distortion of(Ti,Zr)(Ni,Cu)[101]and(Ti,Zr)(Ni,Cu)[001]was 32.05%and 14.82%,*** a result,the proportion of low angle grain boundaries(LAGBs)and deformed grains in ZoneⅡrose to 38.6%and 38.7%.In ZonesⅠandⅢ,the proportion of LAGBs reduced to 8%and 3.4%,*** the holding time increased,the long-range diffusion of Al in ZoneⅡcaused the(Ti,Zr)(Ni,Cu)[001]with cubic structure to transform into(Ti,Zr)(Ni,Cu,Al)[00-1]with hexagonal crystal system structure,where the lattice distortion was 4.42%and 10.49%for a and *** 1030℃/10 min,the average geometrically nec-essary dislocation densities(GNDs)in ZonesⅠ,ⅡandⅢwere 9.87×10^(14)m^(-2),8.55×10^(14)m^(-2)and 11.4×10^(14)m^(-2),***,the shear strength of joints reached 322 MPa due to the lattice distortion,dislocation strengthening and fine grain ***,the plastic and brittle hard phases were generated in ZoneⅡand displayed a mechanical interlocking structure tha

关键词： K4169/Ti_(21.25)Zr_(25)Ni_(25)Cu_(18.75)/TiAl composite joints Intermetallic compound-based solid solution Lattice distortion Elastic modulus

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黄河下游平滩流量的模拟方法

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水利学报 2024年第7期55卷 791-801页

作者：吴保生沈逸马子普郑珊清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学水利部水圈科学重点实验室北京100084 清华大学水利水电工程系北京100084 天津大学建筑工程学院天津300072

在黄河流域水沙变异背景下,准确计算黄河下游平滩流量对于河道冲淤趋势预测与悬河治理十分重要。本文在比较分析已有多个黄河下游平滩流量计算方法基础上,首先建立了考虑非汛期水沙条件影响的平滩流量滞后响应模型,再提出了基于滞后响... 详细信息

在黄河流域水沙变异背景下,准确计算黄河下游平滩流量对于河道冲淤趋势预测与悬河治理十分重要。本文在比较分析已有多个黄河下游平滩流量计算方法基础上,首先建立了考虑非汛期水沙条件影响的平滩流量滞后响应模型,再提出了基于滞后响应模型和能量法的平滩流量模拟方法,结果表明:(1)小浪底运行后非汛期水沙条件发生了重要改变,已有研究提出的三种黄河下游平滩流量计算方法中,滑动平均法、滞后响应模型、能量法均无法有效模拟2000年后的黄河下游河道平滩流量。(2)建立了考虑非汛期水沙条件影响的滞后响应模型,以反映小浪底水库运行以来非汛期来水来沙条件的影响,虽然提高了平滩流量的模拟精度,但平滩流量平衡值的计算公式中部分参数差异较大,结构形式不稳定。(3)借鉴能量法的优点,改进了平滩流量平衡值计算公式,改进后的平滩流量计算方法不仅可反映全年来水来沙的影响,而且可同时反映以床沙中值粒径为代表的床面阻力的影响,新方法不仅具有一定的理论基础,而且提高了平滩流量的模拟精度。

关键词：黄河下游平滩流量来水来沙床沙中值粒径滞后响应能量法

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小浪底水库运用以来黄河下游时空冲淤规律与模拟

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Journal of Geographical Sciences 2024年第3期34卷 591-609页

作者：沈逸吴保生王彦君覃超郑珊 State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering Tsinghua UniversityBeijing100084China Key Laboratory of Hydrosphere Sciences of the Ministry of Water Resources Tsinghua UniversityBeijing100084China Department of Hydraulic Engineering Tsinghua UniversityBeijing100084China Key Laboratory of River Regulation and Flood Control of Ministry of Water Resources Yangtze River Scientific Research InstituteWuhan430010China State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science Wuhan UniversityWuhan430072China

This study focuses on the Lower Yellow River(LYR),which has experienced continuous erosion since the operation of Xiaolangdi Reservoir in 1999,and its spatiotemporal variation process is *** on the single-step mode of the Delayed Response Model(DRM),we proposed a calculation method for simulating the accumulated erosion and deposition volume in the *** coefficient of determination R^(2)between the calculated and measured values from 2000 to 2020 is ***,the LYR is undergoing continuous erosion,however the erosion rate is gradually slowing down,and the difference between the equilibrium and calculated values of accumulated erosion and deposition volume gradually decreases,which means riverbed erosion has a tendency towards ***,we derive a formula to simulate the spatial distribution of the main channel accumulated erosion volume per unit river length in the LYR based on the non-equilibrium suspended sediment transport *** coefficient of determination R^(2)between the fitted values and measured values from 2003 to 2015 is approximately 0.98-0.99,with a relative error of approximately 6.2%.The findings in this research suggest that under the current background of decreasing sediment inflow and continuous erosion in the LYR,it takes approximately 3.0 years for the riverbed to achieve half of the erosion and deposition adjustment and approximately 13.0 years to achieve 95%of the ***,the spatial distribution of accumulated main channel erosion volume in the LYR tends to become uniform with the continuous development of *** results could provide a valuable reference for analysing the complex spatiotemporal variation process in the LYR.

关键词： Lower Yellow River erosion and deposition adjustment Delayed Response Model non-equilibrium sediment transport equation

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VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)高熵合金中间层真空扩散连接TC4钛合金和T2铜

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焊接学报 2024年第9期45卷 1-13页

作者：吴宝生李鹏马月婷董红刚大连理工大学材料科学与工程学院大连116024

根据伪二元合金设计策略和共晶高熵合金设计理念,设计并制备了VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)共晶高熵合金中间层用于真空扩散连接TC4钛合金和T2铜,研究了不同连接温度对TC4/T2扩散连接接头微观组织和力学性能的影响规律.结果表明,所... 详细信息

根据伪二元合金设计策略和共晶高熵合金设计理念,设计并制备了VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)共晶高熵合金中间层用于真空扩散连接TC4钛合金和T2铜,研究了不同连接温度对TC4/T2扩散连接接头微观组织和力学性能的影响规律.结果表明,所有接头界面结合良好无缺陷产生,在TC4侧的连接界面附近发生了部分相变,由α-Ti向β-Ti进行转变,并且形成了部分魏氏体组织.Ti_(2)(Co,Ni),Ti_(2)(V,Cr,Al),Ti(V,Cr,Co)和(V,Cr)(Al,Ni,Co)相形成在TC4/VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)界面上,而VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)/T2界面上形成了(V,Cr)(Al,Ni,Co)和(V,Cr)(Cu,Ni,Co)_(3)相.界面上形成高熵微观组织结构起到高熵固溶强化作用,扩散层Ⅰ和Ⅱ对应的生长激活能分别为229 kJ/mol和191 kJ/mol,接头抗剪强度在880℃时达到最大为194 MPa,接头主要沿着BCC基体相和B2相交替位置断裂,断口表面出现河流花样特征,属于一种典型的解理断裂模式.

关键词： TC4钛合金/T2铜异种金属真空扩散连接 VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)中间层微观组织抗剪强度

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黄河下游河道冲淤分布模式及冲淤特征

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水利学报 2024年第4期55卷 468-480页

作者：马子普吴保生沈逸薛源覃超汪舸清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084

为揭示黄河下游河道的沿程冲淤分布模式及分布特征,对黄河下游1952—2021年间共70年的河段实测冲淤量数据进行了系列统计分析。研究表明:(1)黄河下游河道存在7种沿程冲淤分布模式,其中全线冲刷、全线淤积、上冲下淤、上淤下冲等4种为基... 详细信息

为揭示黄河下游河道的沿程冲淤分布模式及分布特征,对黄河下游1952—2021年间共70年的河段实测冲淤量数据进行了系列统计分析。研究表明:(1)黄河下游河道存在7种沿程冲淤分布模式,其中全线冲刷、全线淤积、上冲下淤、上淤下冲等4种为基本模式。上淤下冲模式的冲淤临界位置在孙口附近,上冲下淤模式的冲淤临界位置在游荡性河段。各模式对河道整体冲淤的贡献率存在较大差异,两边冲中间淤模式对冲刷量的贡献率最大,全线淤积模式对淤积量的贡献率最大;(2)1952年以来,黄河下游河道沿程冲淤分布模式的变化过程可分为1952—1959年、1960—1985年、1986—1999年、2000年后共4个阶段;(3)各河段冲淤量大小以0点为中心近似呈偏态分布,冲淤量在多年尺度下具有沿程减小的趋势性特征以及“冲久必淤、淤久必冲”的周期性特征;(4)各河段整体冲淤发生年数差别不大,反映了河道冲淤的平衡趋向性;70年内淤积于黄河下游河床底部的泥沙有一半左右被冲走,花园口到孙口河段的累计冲淤量接近下游总冲淤量的8成,孙口以下河段很小;(5)全线冲刷模式为小浪底水库运用后下游河道的主要冲淤模式,小花段前期淤积的泥沙基本被冲完,夹高段、高孙段及孙艾段仅冲走了前期淤积泥沙的二到三成。研究结果总结了黄河下游河道的沿程冲淤分布模式,分析了冲淤分布特征,有助于深化对下游河道冲淤现象的整体认识。

关键词：黄河下游冲淤量沿程分布模式全线冲刷全线淤积

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Al-Mg合金搅拌摩擦焊接头的组织演变及腐蚀性能

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焊接学报 2024年第10期45卷 8-18页

作者：刘金浩李家辰张亮亮吴宝生李鹏董红刚大连理工大学材料科学与工程学院大连116024

文中基于电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)和动电位极化等方法,探索了Al-Mg系合金AA5083-H112搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)接头的微观组织、腐蚀性能和力学性能,揭示了Al-Mg系合金搅拌摩擦焊接头微观... 详细信息

文中基于电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)和动电位极化等方法,探索了Al-Mg系合金AA5083-H112搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)接头的微观组织、腐蚀性能和力学性能,揭示了Al-Mg系合金搅拌摩擦焊接头微观组织的演变机理,明确了微观组织对其腐蚀性能和力学性能的影响规律.结果表明,5083-H112铝合金搅拌摩擦焊接头从母材区(base metal zone,BMZ)到焊核区(nugget zone,NZ)的组织演变规律符合连续动态再结晶机制.800 r/min下接头从BMZ到NZ的平均晶粒尺寸先增大后减小,大角度晶界(high angle grain boundaries,HAGBs)占比先减小后增加.随转速的升高,NZ的平均晶粒尺寸逐渐增大,HAGBs占比受焊接热输入及焊后冷却时间的影响先减小后增大.同转速下接头不同区域和不同转速下接头NZ的腐蚀倾向均呈现出与HAGBs占比正相关的规律,腐蚀部位主要在晶界,腐蚀形貌呈现出晶间腐蚀和剥落腐蚀的特征.接头各区域的硬度与微观组织相符,但对转速的变化不敏感.在600 r/min和1000 r/min转速范围内接头抗拉强度达母材的97%以上,同时断后伸长率与母材接近.

关键词： Al-Mg合金搅拌摩擦焊组织演变腐蚀性能力学性能

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Ti_(43.76)Zr_(12.50)Cu_(37.49-x)Ni_(6.25)Co_(x)非晶钎料真空钎焊TC4钛合金/316L不锈钢

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焊接学报 2024年第1期45卷 47-57,I0006页

作者：韩文倩董红刚马月婷李鹏吴宝生张亮亮大连理工大学大连116024

根据双团簇模型设计并制备了Ti-Zr-Cu-Ni-Co系非晶钎料,用于真空钎焊TC4钛合金和316L不锈钢,分析了钎料中Co元素含量对钎焊接头界面微观组织形貌、力学性能及断裂行为的影响规律.结果表明,钎焊接头可划分为TC4/扩散区(Ⅰ区)/钎缝中心区... 详细信息

根据双团簇模型设计并制备了Ti-Zr-Cu-Ni-Co系非晶钎料,用于真空钎焊TC4钛合金和316L不锈钢,分析了钎料中Co元素含量对钎焊接头界面微观组织形貌、力学性能及断裂行为的影响规律.结果表明,钎焊接头可划分为TC4/扩散区(Ⅰ区)/钎缝中心区(Ⅱ区)/界面区(Ⅲ区)/316L,界面典型微观组织结构为TC4/β-Ti+Ti_(2)Cu/(Ti,Zr)_(2)(Cu,Ni)+Ti_(2)Cu+Ti_(2)(Cu,Ni)+TiFe/(Fe,Cr)_(2)Ti+α-(Fe,Cr)+τ+γ-(Fe,Ni)+σ/316L,随着Co元素含量的增加,接头剪切强度先升高后降低再升高,当Co元素含量为1.56%时达到最大310 MPa,不添加Co元素时,接头断裂于钎缝中心区(Ⅱ区);当Co元素含量为1.56%~6.24%时,接头断裂于靠近316L母材的界面区(Ⅲ区)附近,断裂模式为典型的解理断裂.

关键词：真空钎焊非晶钎料钛合金/不锈钢异种金属微观组织剪切强度

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Fluvial Processes in the Meandering Reach of the Lower Wei River During the Course of Degradation

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四川大学学报（工程科学版） 2005年第S1期37卷 46-51页

作者： Xia, Junqiang Wang, Guangqian wu, baosheng Dept. of Hydraulic Eng. Tsinghua Univ. Beijing 100084 China

This paper presents an analysis of the changes of the longitudinal and lateral profiles in the meander- ing reach of the Lower Wei River over the period from October 1973 to October 1976 during the course of *** results indicated that retrogressive erosion and subsequent downstream erosion occurred in the reach due to the lowering in the Tongguan elevation and the inflowing water carrying low sediment con- *** the end of the degradation,the main channel widths of the majority ...

关键词： the Lower Wei River fluvial processes batse level of erosion channel widening channel undercut

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Particle inertia effect on sediment dispersion in turbulent open-channel flows

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Science China(Technological Sciences) 2014年第10期57卷 1977-1987页

作者： ZHANG Lei ZHONG DeYu wu baosheng State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering Tsinghua University

Particle inertia effect plays a significant role in sediment dispersion which has not been fully *** this paper,the profound effect of particle inertia on the sediment dispersion was *** theoretical expression for the drift velocity based on the two-phase mixture theory in turbulent open channels is firstly *** influence of particle inertia on sediment dispersion was investigated through three different aspects including vertical dispersion,motion,and flux properties based on the drift *** show that the dispersion of suspended sediment in turbulent open-channel flows is affected by three major processes including turbulence of water sediment mixtures,particle random motion,and collisions among particles,of which the contributions of particle turbulence and collisions to the sediment dispersion are remarkable for particles of high *** respect to the vertical mean velocity and sediment flux,it shows that the predictive results agree well with the measurements when the term of particle inertia is *** a result,particle inertia considerably affects the behavior of suspended *** particular,the influence of inertia must be accounted for in circumstances of flows laden with high-inertia particles.

关键词： inertia effect suspended sediment dispersion

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Two-dimensional numerical modeling of the longitudinal and lateral channel deformations in alluvial rivers

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Science China(Technological Sciences) 2004年第Z1期47卷 199-211页

作者： XIA Junqiang WANG Guangqian wu baosheng Department of Hydraulic Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China Department of Hydraulic Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China Department of Hydraulic Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China

Two kinds of bank erosion mechanisms were analyzed, including fluvial and non-fluvial controlled mechanisms, and mechanical methods of simulating the erosion processes of cohesive, non-cohesive and composite riverbanks were improved. Then a two-dimensional numerical model of the channel deformation was developed, consisting of a 2D flow and sediment transport submodel and bank-erosion submodels of different soil riverbanks. In the model, a new technique for updating the bank geometry during the bed evolution was presented, which combines closely two kinds of submodels. The proposed model is capable of not only predicting the processes of flood routing and longitudinal channel deformation in natural rivers, but also simulating the processes of lateral channel deformation, especially the processes of lateral erosion and failure of cohesive, non-cohesive and composite riverbanks.

关键词： soil riverbanks, bank erosion, longitudinal channel deformation, lateral channel deformation, 2D numerical model.

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