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Improvement of mechanical properties and investigation of strengthening mechanisms on the Ti_(3)AlC_(2) ceramic with nanosized WC addition

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Journal of Advanced Ceramics 2024年第6期13卷 861-876页

作者： Yi Zhong Ying Liu Qinkai Jiang Na Jin Zifeng Lin jinwen ye School of Materials Science&Engineering Sichuan UniversityChengdu 610065China Yibin R&D Park Yibin Industrial Technology Research InstituteSichuan UniversityYibin 644005China

Ti_(3)AlC_(2) (TAC) has great potential for use as an ablation material in aerospace applications due to its great oxidation/ablation resistance, but its high-temperature strength and thermal shock resistance still have much room for simultaneous improvement under fast temperature variation conditions. Herein, we used Ti_(3)AlC_(2) and WC powders as raw materials and successfully fabricated textured (Ti,W)_(3)AlC_(2) ceramic with small amounts of TiC and Al_(2)O_(3), and room temperature mechanical properties such as flexural strength (1146±46.9 MPa), fracture toughness (11.78±0.44 MPa·m^(1/2)), and hardness (5.81±0.11 GPa) at 5 wt% WC addition were achieved. The high-temperature strength of the ceramic was significantly improved, and better thermal shock resistance from 298 to 1173 K was simultaneously acquired together with the regulation of the elastic modulus, thermal conductivity, and thermal expansion coefficient, providing (Ti,W)_(3)AlC_(2) with more possibilities for fast-temperature variation applications. Strengthening and toughening mechanisms were proposed. Scanning transmission electron microscopy high-angle annular dark-field imaging (STEM-HADDF) showed that W randomly replaced the Ti1 and Ti2 sites of Ti_(3)AlC_(2), providing a good reference for establishing crystal models, and further density functional theory (DFT) calculations based on these models indicated a higher fracture energy of (Ti,W)_(3)AlC_(2) along different crystal planes, providing superior resistance to transgranular fracture;a lower mismatch degree of (Ti,W)_(3)AlC_(2)/Al_(2)O_(3) resulted in stronger interface bonding, resulting in greater resistance to intergranular fracture as well as more balanced stress distributions at different interfaces.

关键词： mechanical properties solid solution MAX phase transmission electron microscopy(TEM) ceramic atomic structure

(Cr,La)_(2)(C,N)添加对Ti(C,N)基金属陶瓷结构与性能的影响

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粉末冶金技术 2024年第1期42卷 45-52页

作者：龙航飞叶金文曹之南四川大学材料科学与工程学院成都610064

在开放体系下采用高温碳管炉制备了(Cr,La)_(2)(C,N)粉末,并将其作为添加剂制备Ti(C,N)基金属陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电镜、万能力学试验机及维氏硬度计等设备研究了(Cr,La)_(2)(C,N)添加对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的... 详细信息

在开放体系下采用高温碳管炉制备了(Cr,La)_(2)(C,N)粉末,并将其作为添加剂制备Ti(C,N)基金属陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电镜、万能力学试验机及维氏硬度计等设备研究了(Cr,La)_(2)(C,N)添加对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明,(Cr,La)_(2)(C,N)的添加能够有效细化Ti(C,N)基金属陶瓷的硬质相晶粒,其中Cr、La元素主要固溶于粘结相,La元素促进了硬质相的溶解–析出过程,金属陶瓷的抗弯强度、硬度以及断裂韧性等力学性能得到明显改善。当添加(Cr,La)_(2)(C,N)的质量分数为5.0%时,Ti(C,N)基金属陶瓷的综合力学性能达到最佳,抗弯强度为2002 MPa,维氏硬度为1643 MPa,断裂韧性为11.22 MPa·m^(1/2)。

关键词： Ti(C,N)基金属陶瓷 (Cr,La)_(2)(C,N) 微观组织力学性能断裂韧性

(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)含量对WC-10Co硬质合金微观组织及力学性能的影响

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工具技术 2024年第6期58卷 50-55页

作者：李祥坤王璐叶金文四川大学材料科学与工程学院

通过添加一种新型抑制剂(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)制备出室温和高温下均性能优异的WC-10Co硬质合金,并研究(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)含量对WC-10Co硬质合金微观组织、室温力学性能和高温硬度的影响。结果表明,添加(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)具有良好的细化WC晶粒的效果,随着(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)含量增加,WC晶粒不断细化,硬度逐渐增加,断裂韧性降低,抗弯强度(TRS)先升高后降低,当(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)的添加量为0.6wt.%时,抗弯强度最高为3840.5MPa。抑制剂(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)的加入对高温硬度具有积极影响,随着(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)含量增加,高温硬度逐渐增加;当(Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N)含量不变时,随着温度升高,硬度逐渐降低。

关键词： (Cr_(0.87),V_(0.13))_(2)(C,N) 微观组织室温力学性能高温硬度

Enhancing Fe content tolerance in A356 alloys for achieving low carbon footprint aluminum structure castings

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Journal of Materials Science & Technology 2023年第30期161卷 180-191页

作者： Guodong Niu Jianfeng Wang jinwen ye Jian Mao College of Materials Science and Engineering Sichuan UniversityChengdu 610065China China Science Lab General Motor’s Global Research and DevelopmentShanghai 201206China

Low carbon footprint aluminum structure castings are the mainstream development direction of alu-minum alloys in the *** the Fe content tolerance upper limit in casting aluminum alloys is considered an effective way to promote the application of recycled aluminum *** this work,it was found that with the Ce and TiCN NPs(nanoparticles)addition simultaneously to A356 alloys,the acicular Fe-rich phases(β-Al 5 FeSi)which damages the properties can be changed into beneficial phases(core-shell heterostructures)for the alloy,and hence the mechanical properties of A356 alloys can be *** TiCN nanoparticles and rare element Ce play crucial roles in the formation of core-shell *** formation mechanism of core-shell heterostructure was also systematically researched from the perspective of thermodynamics and *** study provides a simple and feasible strategy to eliminate the harmful effects of Fe impurity and contributes to the industrialization of low carbon footprint aluminum structure castings.

关键词： A356 casting aluminum alloys Heterostructure Carbon neutral TiCN nano particles Mechanical properties

“厚基础、强实践、重创新”的材料类本科专业人才培养模式重构与实践

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 17-23页

作者：杨劼人叶金文苟倩王泽高吴朝玲朱建国张云刘颖四川大学材料科学与工程学院四川成都610065

材料科学与工程是国家“四个面向”的重要支撑,先进材料及制造是国家战略性、基础性产业,是涉及国家安全的关键核心领域。本文针对国家对材料类高素质人才的迫切需求和传统材料类本科人才培养中存在的专业过度细分、实践能力偏弱、创新... 详细信息

材料科学与工程是国家“四个面向”的重要支撑,先进材料及制造是国家战略性、基础性产业,是涉及国家安全的关键核心领域。本文针对国家对材料类高素质人才的迫切需求和传统材料类本科人才培养中存在的专业过度细分、实践能力偏弱、创新能力不足等局限性问题,从一流高等院校本科生培养视角出发,依托四川大学厚重基础与综合优势,结合近二十年来材料科学与工程学院本科育人改革实践,系统阐释了“厚基础、强实践、重创新”的材料类本科人才培养特色与新模式。全文宗旨在于论述如何发挥“材料科学与工程”世界一流学科建设学科、一级学科国家重点学科的优势,服务国家重大需求和国民经济主战场,全面总结了系统性多层次育人探索和教学改革,对培养理想坚定、基础扎实、勇于创新的材料类优秀本科人才的具体内涵、实施路径及育人成效进行了思路分析与案例介绍,并对进一步持续改革工作进行了展望。

关键词：材料科学与工程本科专业人才培养教学改革

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Preparation of isotropic Sm_(2)Fe_(17)N_(x) magnetic powders and their bonded magnets

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Rare Metals 2006年第Z1期25卷 568-571页

作者： ye jinwen LIU Ying LI Meng SONG Dayu GAO Shengji TU Mingjing College of Material Science and Engineering Sichuan UniversityChengdu 610065China

The isotropic Sm_(2)Fe_(17)N_(x)magnetic powders were prepared by Hydrogenation-Disproportion-Desorption-Recombination(HDDR)*** phase and microstructure evolutionary process of Sm-Fe alloy during the solidification,homogenization,HDDR and nitration processes were investigated by means of XRD,SEM,EDX and *** results show that the homogeneous Sm_(2)Fe_(17)alloy was successfully obtained and the impurity phases and residual stress were well removed by heated at 1050℃for 24 *** heated at 800℃for 1h in H_(2)of 0.1 MPa,the alloy turns into SmHx andα-Fe with plenty of *** vacuumized at 800℃for 2 h the alloy recombines into Sm_(2)Fe_(17)with a crystal grain size of about 85 *** lattice constant of the alloy increases and the expanding of the crystal cell reaches 6.28%after nitrified at 500℃for 5 *** magnetic property of isotropic bonded Sm_(2)Fe_(17)N_(x)magnets is B_(r)=0.6704 T,H_(cj)=1015 kA·m^(-1),(BH)_(max)=73.7 kJ·m^(-3)with a density of 6.04 g·cm^(-3).

关键词： rare earths permanent magnets SmFeN

扫描速度对激光选区熔融316L不锈钢表面粗糙度和力学性能的影响

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稀有金属材料与工程 2023年第3期52卷 860-866页

作者：毛彬洋刘颖叶金文陈正杰四川大学材料科学与工程学院四川成都610065

采用选区激光熔融法在不同扫描速度下制备了316L不锈钢成型件,通过物相分析、金相观察、拉伸试验、维氏硬度试验和表面粗糙度试验,研究了扫描速度对成型件相组成、熔池形态、表面粗糙度、密度和力学性能的影响。结果表明,在不同的扫描... 详细信息

采用选区激光熔融法在不同扫描速度下制备了316L不锈钢成型件,通过物相分析、金相观察、拉伸试验、维氏硬度试验和表面粗糙度试验,研究了扫描速度对成型件相组成、熔池形态、表面粗糙度、密度和力学性能的影响。结果表明,在不同的扫描速度下(800~1200 mm/s)样品均能成功打印。此外,随着扫描速度的增加,未重熔的熔池深宽比降低,表面粗糙度从5.78μm增加到22.79μm。当扫描速度为800 mm/s时,裂痕出现;当扫描速度超过1100 mm/s时,出现收缩纹路。当扫描速度为800 mm/s时,由于激光输入能量过高,样品具有较高的孔隙率。当扫描速度为900 mm/s时,样品具有最佳的维氏硬度(2401 MPa)和最高的相对密度(99.2%)。

关键词：选区激光熔融 316L 表面粗糙度扫描速度

WC原料粒度对超粗晶硬质合金组织与性能的影响

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工具技术 2022年第11期56卷 13-18页

作者：王涵叶金文四川大学材料科学与工程学院成都市610000

通过纳米粉末活化法制备了超粗晶硬质合金,并采用扫描电镜、万能试验机和维氏硬度计等检测方法对其进行微观组织及力学性能的表征,研究了WC原料粒度对超粗晶硬质合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,合金中的WC... 详细信息

通过纳米粉末活化法制备了超粗晶硬质合金,并采用扫描电镜、万能试验机和维氏硬度计等检测方法对其进行微观组织及力学性能的表征,研究了WC原料粒度对超粗晶硬质合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,合金中的WC平均晶粒尺寸增大,WC晶粒间邻接度先减小后基本不变,Co相平均自由程先减小后基本不变,抗弯强度先增大后减小,硬度减小;随着WC原料粒度的增大,合金中的WC平均晶粒尺寸增大,WC晶粒间邻接度增大,Co相平均自由程增大,抗弯强度减小,硬度减小;当WC原料粒度为12~15μm、烧结温度为1450℃时,可以制备出平均晶粒尺寸6.80μm、抗弯强度2735MPa的超粗晶硬质合金。

关键词：超粗晶硬质合金原料粒度 Co含量烧结温度力学性能

Te微合金化对1R50导电铝合金的组织及性能的影响

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热加工工艺 2023年第16期52卷 16-20页

作者：杜壮叶金文杨璐霏四川大学材料学院稀土钒钛材料中心四川成都610065

向1R50导电铝合金中添加微量Te元素,采用OM、XRD、SEM、EDS、万能试验机及涡流导电仪分别研究了Te微合金化对1R50合金微观组织、力学性能及导电率的影响。结果表明:Te添加后形成的Al2Te3相作为形核核心,可有效细化合金晶粒尺寸;使1R50... 详细信息

向1R50导电铝合金中添加微量Te元素,采用OM、XRD、SEM、EDS、万能试验机及涡流导电仪分别研究了Te微合金化对1R50合金微观组织、力学性能及导电率的影响。结果表明:Te添加后形成的Al2Te3相作为形核核心,可有效细化合金晶粒尺寸;使1R50导电铝合金的第二相形貌由粗大长条状转变为球形,提升了1R50导电铝合金的力学性能。此外,Te与Fe、Si、Ce原子形成了Al-Ce-Fe-Si-Te的金属间化合物,并在晶界析出,净化了基体,改善了1R50导电铝合金的导电性能。当Te添加量为0.1wt%时,合金的综合性能最佳,抗拉强度及伸长率为78 MPa及41.4%,与1R50合金相比分别提高了16.4%及7.0%,且导电率不降低。

关键词：碲元素晶粒细化力学性能导电性能