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具有高度(220)取向垂直纳米孪晶异质结构铜薄膜的强化机制研究

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Acta Mechanica Sinica 2024年第1期40卷 44-53页

作者：韦小丁张鹏马瑜薇刘俊杰於中良丛超男 State Key Laboratory for Turbulence and Complex System Department of Mechanics and Engineering ScienceCollege of EngineeringPeking UniversityBeijing100871China Institute for Advanced Materials and Technology University of Science and Technology BeijingBeijing100083China Department of Engineering Mechanics Beijing University of TechnologyBeijing100124China College of Mechanical Engineering Yangzhou UniversityYangzhou225127China College of Science China Agricultural UniversityBeijing100083China

在本工作中,我们通过直流电沉积方法制备了含有不同体积比的(220)取向垂直纳米孪晶异质结构的铜薄膜,并表征了其力学性能.单轴拉伸测试表明,当垂直纳米孪晶的体积比增加时,机械性能显著提高:具有88%垂直孪晶的薄膜的极限拉伸强度为455 M... 详细信息

在本工作中,我们通过直流电沉积方法制备了含有不同体积比的(220)取向垂直纳米孪晶异质结构的铜薄膜,并表征了其力学性能.单轴拉伸测试表明,当垂直纳米孪晶的体积比增加时,机械性能显著提高:具有88%垂直孪晶的薄膜的极限拉伸强度为455 MPa,约比等轴晶粒铜薄膜的强度高83%.通过对拉伸后样品进行高分辨电子显微镜表征,并辅以分子动力学模拟,我们揭示了含有等轴晶粒和垂直纳米孪晶的特殊异质结构有助于激活铜薄膜材料内部多种模式的滑移系统,并导致更高的位错密度,从而在赋予材料更强的机械强度和加工硬化率的同时,不会显著损失材料的韧性.

关键词：纳米孪晶高分辨电子显微镜极限拉伸强度异质结构铜薄膜等轴晶粒滑移系统强化机制

不同预时效挤压态Mg−Gd−Y−Zn−Zr合金的再结晶行为和强化机制

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第2期34卷 480-503页

作者：徐健郑杰刘莞尔黄有旺闫钊鸣张治民王强薛勇中北大学材料科学与工程学院太原030051 北京宇航系统工程研究所北京100076 北京长征飞行器研究所北京100071

通过控制预时效时间制备3种不同状态的试样,研究不同预时效状态对挤压态Mg−9.5Gd−4Y−2.2Zn−0.5Zr(质量分数,%)合金的动态再结晶行为(DRX)和性能的影响。结果表明,欠时效挤压(UAE)样品的细晶体积分数为17.4%,而峰时效挤压(PAE)和过时效挤... 详细信息

通过控制预时效时间制备3种不同状态的试样,研究不同预时效状态对挤压态Mg−9.5Gd−4Y−2.2Zn−0.5Zr(质量分数,%)合金的动态再结晶行为(DRX)和性能的影响。结果表明,欠时效挤压(UAE)样品的细晶体积分数为17.4%,而峰时效挤压(PAE)和过时效挤压(OAE)样品的细晶体积分数分别达到89.7%和50.4%。在晶粒内部和晶界处分布的致密、细小的β颗粒相通过粒子激发形核机制显著提高了形核位点和位错密度。然而,致密针状γ'相抑制位错滑移,延迟DRX形核。PEA和OAE样品中细小晶粒的差异归因于原始颗粒相的数量和尺寸的不同,而其拉伸性能的差异归因于不同的显微组织。由于晶界强化和析出强化机制的贡献更大,PAE样品具有更优异的拉伸性能。

关键词： Mg−Gd−Y−Zn−Zr合金预时效处理再结晶行为强化机制粒子刺激形核

Al-Mg-Zn-Cu合金时效过程中的显微组织、力学性能及其强化机制

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中国有色金属学报 2023年第12期33卷 4002-4012页

作者：沈顾伟陈小林闫捷范龙毅杨洲张晋杨大龙管仁国大连交通大学辽宁省轻质金属材料近净成形重点实验室大连116028 大连交通大学连续挤压教育部工程研究中心大连116028 松山湖材料实验室东莞523808

新型T-Mg_(32)(Al,Zn,Cu)_(49)相强化的Al-Mg-Zn-Cu合金表现出优异的力学性能,本文以Al-4.39Mg-2.78Zn-0.42Cu合金为研究对象,对合金时效过程中的显微组织和力学性能进行研究,并揭示Al-Mg-Zn-Cu合金的强化机制。结果表明:随着第二阶段14... 详细信息

新型T-Mg_(32)(Al,Zn,Cu)_(49)相强化的Al-Mg-Zn-Cu合金表现出优异的力学性能,本文以Al-4.39Mg-2.78Zn-0.42Cu合金为研究对象,对合金时效过程中的显微组织和力学性能进行研究,并揭示Al-Mg-Zn-Cu合金的强化机制。结果表明:随着第二阶段140℃时效时间的增加,合金的显微组织由尺寸细小的Guinier-Preston(GP)区逐渐析出T相,析出相的尺寸不断增大,数量密度逐渐降低。拉伸测试结果表明:时效过程中合金的强度先升高后降低;在峰时效(90℃,48 h)+(140℃,16 h)状态下,合金的屈服强度为338 MPa。强化机制分析表明:T相析出强化以及Mg溶质原子的固溶强化和细晶强化分别对合金屈服强度贡献了284.8 MPa、55.6 MPa、12.2 MPa,说明了Al-Mg-Zn-Cu合金的主要强化机制为析出强化。

关键词： Al-Mg-Zn-Cu合金力学性能析出行为强化机制

Cr-Mo微合金冷镦钢的显微组织、力学性能及强化机制

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金属学报 2022年第9期58卷 1189-1198页

作者：陈继林冯光宏马洪磊杨栋刘维钢铁研究总院冶金工艺研究所北京100081 邢台钢铁有限责任公司邢台054027 河北省线材工程技术研究中心邢台054027

采用OM、SEM、TEM、拉伸实验和硬度测试等方法,对Cr-Mo微合金化冷镦钢在不同控轧控冷(TMCP)工艺下的组织与力学性能进行了表征和测试,并分析了强化机制。结果表明,TMCP工艺参数对Cr-Mo微合金化冷镦钢的组织与力学性能有显著影响,随着终... 详细信息

采用OM、SEM、TEM、拉伸实验和硬度测试等方法,对Cr-Mo微合金化冷镦钢在不同控轧控冷(TMCP)工艺下的组织与力学性能进行了表征和测试,并分析了强化机制。结果表明,TMCP工艺参数对Cr-Mo微合金化冷镦钢的组织与力学性能有显著影响,随着终轧温度的升高及冷速的增加,钢中铁素体及珠光体的复相组织逐渐向贝氏体铁素体转变,位错密度逐渐增加,抗拉强度呈现单调上升的规律,而延伸率呈起伏趋势。在终轧温度为935℃时,显微组织主要为均匀分布的短棒状和粒状贝氏体相,其间存在位错缠结,该工艺下具有最佳的强韧性匹配,其抗拉强度和延伸率分别达到了925 MPa和20%,距淬火端部7 mm(J7)处的硬度为53.1 HRC。终轧温度为900℃时,细晶强化是最主要的强化机制,占总强度的31%~36%;终轧温度在935℃以上时,位错强化为主要强化机制,占总强度的35%~38%。淬透性结果表明,Cr-Mo微合金化冷镦钢的淬透性不受显微组织及力学性能的影响,保持着良好的淬火性能,同时建立了Cr-Mo微合金钢的端淬曲线的模型,实现了淬透性的预测。

关键词： Cr-Mo微合金化冷镦钢终轧温度强化机制

黄原胶生物聚合物固化红黏土力学行为及强化机制

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Journal of Central South University 2023年第6期30卷 1948-1963页

作者：翁之宇俞缙邓永锋蔡燕燕王立娜 Fujian Research Center for Tunneling and Urban Underground Space Engineering Huaqiao UniversityXiamen 361021China Institute of Geotechnical Engineering Southeast UniversityNanjing 211189China College of Construction Engineering Yunnan Agricultural UniversityKunming 650201China

红黏土不良的岩土特性会诱发工程病害,而大量使用水泥、石灰等传统无机固化材料处理红黏土会对生态环境造成不可逆的影响,有必要探索低环境影响材料用以提升红黏土的工程力学性能,经固化的红黏土既可充当工程材料运用,又满足绿色可持续... 详细信息

红黏土不良的岩土特性会诱发工程病害,而大量使用水泥、石灰等传统无机固化材料处理红黏土会对生态环境造成不可逆的影响,有必要探索低环境影响材料用以提升红黏土的工程力学性能,经固化的红黏土既可充当工程材料运用,又满足绿色可持续发展需求。目前,黄原胶(XG)生物聚合物被视为一种极具挖掘潜力的环境友好型土壤稳定材料,具有优异的假塑性、安全性和稳定性等特性。本文为了系统地探究黄原胶生物聚合物对红黏土的固化效用及强化机制,在不同黄原胶掺量和养护龄期条件下,对固化后的红黏土开展了无侧限抗压强度试验、不固结不排水剪切试验、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)及X射线衍射(XRD)测试。结果表明,在1.5%最佳掺量和28 d标养下,XG有效提升了红黏土的宏观力学性能,固化体的抗压强度和粘聚力分别提高了93.31%和79.47%;引入Duncan-Chang本构模型并进行修正,建立了适用于描述黄原胶生物聚合物固化红黏土应力-应变关系的数学模型,计算结果与试验结果一致性较好;黄原胶生物聚合物通过与红黏土和水分子之间的离子键作用,在固化体微观结构演化过程中产生显著的胶结和充填效应,最终形成致密的复合材料基体。

关键词：土壤固化红黏土黄原胶生物聚合物力学行为强化机制

激光功率对DH36船用钢力学性能及强化机制的影响

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表面技术 2023年第3期52卷 408-417页

作者：柳睿于佳成杨琪帆吴志杰席明哲高士友燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

目的提高DH36船用钢表面力学性能及研究其强化机制。方法采用不同激光功率对DH36船用钢表面进行激光重熔。随后使用OM、SEM、TEM、万能力学试验机和维氏硬度计研究了激光功率对DH36船用钢组织转变、析出相和力学性能的影响。利用Rosent... 详细信息

目的提高DH36船用钢表面力学性能及研究其强化机制。方法采用不同激光功率对DH36船用钢表面进行激光重熔。随后使用OM、SEM、TEM、万能力学试验机和维氏硬度计研究了激光功率对DH36船用钢组织转变、析出相和力学性能的影响。利用Rosenthal模型计算出了熔池内的温度梯度、冷却速率和凝固速度。分析讨论了不同激光功率下重熔层内显微组织的转变过程。比较了不同激光功率作用后DH36船用钢的拉伸性能和显微硬度。结果激光功率为1500 W时,最大的屈服强度和抗拉强度分别为495.7 MPa和615.5MPa。重熔层内显微硬度沿z方向呈逐渐下降趋势,激光功率为1000 W时,具有最大的硬度值448HV。随着激光重熔功率(P)的增加,熔池内的温度梯度的最大值(G_(max))单调增加,而凝固速度的最大值(R_(max))则与P无关。当v=10 mm/s时,激光重熔DH36钢的熔池内有R_(max)=0.0983 m/s。在P=2500 W时,熔池内有G_(max)=107700 K/m。功率为1000 W时,晶粒内弥散着纳米渗碳体,强化机制为第二相强化;功率为2500 W时,晶粒内和晶界处出现尺寸较大的析出相,强化机制为固溶强化。不考虑P=1000 W,激光功率越大,重熔层硬度的提升效果越明显。结论激光重熔工艺可有效地提高DH36船用钢表面力学性能。不同激光功率下,船用钢重熔层内的强化机制不同。

关键词：激光功率 Rosenthal模型力学性能析出相强化机制

新型700 MPa级高强锚杆钢的微观组织及强化机制

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金属热处理 2023年第5期48卷 41-48页

作者：孟亚森潘丽芳张红旭刘鹏任志峰刘光明太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024 太原科技大学安全与应急管理工程学院山西太原030024 山西通才工贸有限公司山西临汾043000

自主设计了700 MPa级高强锚杆钢,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等对其微观组织与性能进行了系统测试与表征,并进一步讨论了其强化机制。结果表明,该锚杆用钢的显微组织为珠光体和铁素体复相组织,铁素体呈细小的等轴状,珠光体呈长... 详细信息

自主设计了700 MPa级高强锚杆钢,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等对其微观组织与性能进行了系统测试与表征,并进一步讨论了其强化机制。结果表明,该锚杆用钢的显微组织为珠光体和铁素体复相组织,铁素体呈细小的等轴状,珠光体呈长条形片层状分布,组织中珠光体体积分数约为43%;铁素体基体上析出了大量小于20 nm的纳米级V(C,N)粒子;试验钢屈服强度约为734 MPa,抗拉强度约为936 MPa,断后伸长率约为15.1%,屈强比约为0.78,具有良好的综合性能;该锚杆钢的强化机制为细晶强化、固溶强化、位错强化及析出强化的耦合强化,其中,细晶强化及固溶强化引起的强度贡献约占总强度值的73%。

关键词：锚杆钢力学性能强化机制微观组织

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钒对中锰热成形钢性能的影响及其强化机制

钢铁研究学报 2023年第2期35卷 166-172页

作者：葛锐杨睿刘子奇王贞武汉科技大学省部共建冶金与耐火材料国家重点实验室湖北武汉430080 钢铁研究总院北京100081

采用SEM、EBSD、TEM和室温拉伸等分析技术,研究了钒微合金化对中锰热成形钢的性能影响及其强化机制。结果表明,钒微合金化可有效提高中锰热成形钢基于两相临界区加热保温与淬火后材料的强度和延伸性能。900℃热冲压淬火后,含钒钢的抗拉... 详细信息

采用SEM、EBSD、TEM和室温拉伸等分析技术,研究了钒微合金化对中锰热成形钢的性能影响及其强化机制。结果表明,钒微合金化可有效提高中锰热成形钢基于两相临界区加热保温与淬火后材料的强度和延伸性能。900℃热冲压淬火后,含钒钢的抗拉强度达1 390 MPa、伸长率17.7%,高于无钒钢的抗拉强度1 283 MPa、伸长率15.2%;950℃热冲压淬火后,含钒钢抗拉强度达1 576 MPa、伸长率10.8%,亦高于无钒钢抗拉强度的1 318 MPa、伸长率9.9%。钒合金化通过材料晶粒尺寸细化、碳氮化钒第二析相析出、细化铁素体及改善其在马氏体之间的形态分布的共同作用,有效提高了中锰热成形钢的强度和塑性。

关键词：热成形中锰钢钒微合金化强化机制微观组织

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超声无铆静力学性能强化试验与机制研究

应用声学 2024年第2期43卷 443-449页

作者：赵伦王世成许龙李激光霍小乐郭子鑫林森曾照海深圳职业技术学院智能制造技术研究院深圳518055 辽宁科技大学材料与冶金学院鞍山114051 中国计量大学理学院杭州310018 河南天海电器有限公司连接器本部新能源事业部鹤壁458000

无铆连接是一种薄板材料连接新技术,可在无需预成孔和表面预处理情况下,实现同种、异种、多层薄板材料高效连接,但由于无铆接头静力学性能较低,极大地限制了该连接技术的推广与发展。为解决该问题,该文选用5A06铝合金与TA1钛合金进行同... 详细信息

无铆连接是一种薄板材料连接新技术,可在无需预成孔和表面预处理情况下,实现同种、异种、多层薄板材料高效连接,但由于无铆接头静力学性能较低,极大地限制了该连接技术的推广与发展。为解决该问题,该文选用5A06铝合金与TA1钛合金进行同种金属无铆铆接,并在此基础上进行了超声金属焊接复合试验,基于静拉伸测试和扫描电镜分析,探究超声焊对无铆接头力学性能的强化机制。试验结果表明:超声焊可有效提升无铆接头力学性能,特别是对于铝合金无铆接头;超声焊使得铝合金板接头部分塑性提高,钛合金接头部分则得到硬化;超声焊后无铆接头的受力形式发生改变,从颈部受力变为先焊合区受力再颈部受力,这是超声焊复合强化的根本原因;超声焊可使铝合金无铆接头内部形成一定深度的固相焊,使铝合金接头力学性能得到大幅提升;TA1钛合金无铆接头内部固相焊较浅,力学性能提升相对较低。

关键词：超声金属焊无铆连接力学性能微观组织强化机制