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纳米碳/铝复合材料强韧化研究现状及展望

中国材料进展 2024年第3期43卷 181-194,229页

作者：马凯刘振宇肖伯律马宗义中国科学院金属研究所师昌绪创新材料研究中心辽宁沈阳110016

以碳纳米管、石墨烯为代表的超高性能纳米碳,具有优越的力、热、电等综合性能,是复合材料的理想增强体,以纳米碳为强化相少量加入到铝中,有望开发出高强、高模、低热膨胀的复合材料,并使复合材料保持轻质、易加工等特性,在航空、航天、... 详细信息

以碳纳米管、石墨烯为代表的超高性能纳米碳,具有优越的力、热、电等综合性能,是复合材料的理想增强体,以纳米碳为强化相少量加入到铝中,有望开发出高强、高模、低热膨胀的复合材料,并使复合材料保持轻质、易加工等特性,在航空、航天、国防等领域具有重大的应用前景,因而以纳米碳/铝为代表的新一代铝基复合材料备受关注。然而,碳纳米管等纳米碳易团聚,与铝等大多数金属并不浸润,且容易分布在晶界上诱导显著的晶粒细化,使得复合材料的强韧性等关键性能指标提升困难,或者使强度提高的同时使塑韧性下降显著,限制了其工程应用潜力。综述近年来国内外研究者在纳米碳/铝复合材料强韧化方面的策略和方法,包括纳米碳分散、界面和构型调控等,以期推动新一代轻质高强纳米碳/铝复合材料的发展,支撑国家未来重大工程应用。

关键词：纳米碳/铝复合材料强韧化分散界面构型

60Si2Mn钢木材削片机刀片的强韧化热处理

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金属热处理 2024年第1期49卷 192-197页

作者：汤黎黎陈康敏罗新民镇江嘉林机械有限公司江苏镇江212000 江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

针对木材削片机刀片的服役条件,对60Si2Mn热轧钢刀片采用不同的预备热处理和强韧化热处理工艺,测试了其显微组织、抗弯强度、冲击性能及耐磨性,优化了60Si2Mn热轧钢刀片的热处理工艺。结果表明,60Si2Mn热轧钢经过双细化球化退火预先热处... 详细信息

针对木材削片机刀片的服役条件,对60Si2Mn热轧钢刀片采用不同的预备热处理和强韧化热处理工艺,测试了其显微组织、抗弯强度、冲击性能及耐磨性,优化了60Si2Mn热轧钢刀片的热处理工艺。结果表明,60Si2Mn热轧钢经过双细化球化退火预先热处理,在900~930℃淬火和在300~310℃回火的马氏体级别为1级,能获得良好的强韧性配合。经900℃淬火+310℃回火后,60Si2Mn热轧钢刀片的抗弯强度达4350 MPa,挠度为12.4;冲击吸收能量为10.3 J;98 N载荷磨擦4 h的总磨损量为14 mg,可以满足轻载削片机刀片的技术要求。

关键词：木材削片机刀片 60Si2Mn钢淬火回火强韧化

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镁锂合金强韧化在机械设计与制造中的运用

有色金属（冶炼部分） 2024年第6期 I0003-I0003页

作者：王颖辉广东创新科技职业学院智能制造学院

镁锂合金强韧化在机械设计与制造中的运用是一个复杂且重要的研究领域,其涉及到材料科学、机械设计和制造工艺等多个方面.由彭翔、刘文才、吴国华编著,中南大学出版社2023年12月出版的《镁锂合金强韧化及腐蚀行为》一书,以Mg-xLi-3Al-2Z... 详细信息

镁锂合金强韧化在机械设计与制造中的运用是一个复杂且重要的研究领域,其涉及到材料科学、机械设计和制造工艺等多个方面.由彭翔、刘文才、吴国华编著,中南大学出版社2023年12月出版的《镁锂合金强韧化及腐蚀行为》一书,以Mg-xLi-3Al-2Zn-0.5Y系合金为研究对象,系统研究不同Li含量、热处理和挤压对该系合金微观组织、力学性能、时效行为和腐蚀行为的影响规律及机制.研究结果为热稳定耐腐蚀镁锂合金设计提供理论指导,可推动镁锂合金在航天和电子产品等领域的进一步应用.研究者们深入探讨了镁锂合金的强韧化机制以及其在不同环境下的腐蚀行为,为镁锂合金在机械设计与制造中的应用提供了理论基础和实践指导.

关键词：镁锂合金强韧化合金微观组织机械设计与制造时效行为吴国华电子产品材料科学

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金属材料的构型化复合与强韧化

金属学报 2022年第11期58卷 1416-1426页

作者：范根莲郭峙岐谭占秋李志强上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200240

金属基复合材料的力学性能不仅取决于增强相与基体的成分配比,还取决于2者的复合构型(形状、尺寸和空间分布)。本文主要围绕复合构型设计,包括增强体非均匀构型设计和基体本征异构设计,归纳金属基复合材料构型设计尺度精细化、尺寸定量... 详细信息

金属基复合材料的力学性能不仅取决于增强相与基体的成分配比,还取决于2者的复合构型(形状、尺寸和空间分布)。本文主要围绕复合构型设计,包括增强体非均匀构型设计和基体本征异构设计,归纳金属基复合材料构型设计尺度精细化、尺寸定量化、结构参量多元化的发展历程,探讨了基于能量耗散理论的金属基复合材料构型化复合与强韧化的未来发展方向。

关键词：金属基复合材料强韧化复合构型能量耗散

Al-Zn系高强铸造铝合金强韧化研究现状与展望

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稀有金属材料与工程 2023年第11期52卷 3954-3970页

作者：王一唱袁灵洋杨磊彭立明丁文江上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240 上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室上海200240

轻质高强铸造铝合金在航空航天、汽车轻量化等方面展现出独特的优势。对铸造铝合金成形性能和力学性能进一步优化,对拓宽其应用领域意义重大。本文综述了Al-Zn系高强铸造铝合金的研究现状与进展,重点归纳了高强铸造铝合金(微)合金化、... 详细信息

轻质高强铸造铝合金在航空航天、汽车轻量化等方面展现出独特的优势。对铸造铝合金成形性能和力学性能进一步优化,对拓宽其应用领域意义重大。本文综述了Al-Zn系高强铸造铝合金的研究现状与进展,重点归纳了高强铸造铝合金(微)合金化、晶粒细化、组织纯净化、热处理优化等方面的强化机制及现有研究成果,并对铸造铝合金目前研发中所存在的问题进行探讨,最后对高强铸造铝合金的发展方向进行了展望,对高强铸造铝合金的发展具有一定的实践和理论指导意义。

关键词：铸造铝合金强韧化晶粒细化组织性能

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超高温陶瓷复合材料研究进展

无机材料学报 2024年第6期39卷 571-590页

作者：张幸红王义铭程源董顺胡平哈尔滨工业大学航天学院复合材料与结构研究所哈尔滨150001

随着高速飞行器朝着更宽空域、更长时间和更高速度的方向发展,对飞行器的鼻锥、前缘和发动机燃烧室等关键结构的热防护性能提出了更加严苛的要求,发展在极端环境下使用的高性能热防护材料是当前的研究重点。超高温陶瓷复合材料具有优异... 详细信息

随着高速飞行器朝着更宽空域、更长时间和更高速度的方向发展,对飞行器的鼻锥、前缘和发动机燃烧室等关键结构的热防护性能提出了更加严苛的要求,发展在极端环境下使用的高性能热防护材料是当前的研究重点。超高温陶瓷复合材料具有优异的抗氧化烧蚀性能,是一类极具应用潜力的非烧蚀型热防护材料。然而,本征脆性问题限制了超高温陶瓷复合材料的工程化应用,需通过组分结构调控对其进行强韧化。同时,飞行器有效载荷提升也对超高温陶瓷复合材料提出了轻量化的要求。本文系统概述了超高温陶瓷复合材料近年来取得的主要研究进展,包括压力烧结、泥浆浸渍、前驱体浸渍裂解、反应熔渗、化学气相渗透/沉积与“固-液”组合工艺等制备方法,颗粒、晶须、软相物质、短切纤维和连续纤维等强韧化方法及其机制,抗氧化烧蚀性能与机理,以及轻量化设计等。讨论了超高温陶瓷复合材料组分、微结构和性能之间的关系,并指出了超高温陶瓷复合材料目前存在的挑战以及未来的发展趋势。

关键词：超高温陶瓷复合材料强韧化抗氧化烧蚀轻量化综述

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难熔高熵合金的强韧化途径与调控机理

金属学报 2022年第3期58卷 257-271页

作者：徐流杰宗乐罗春阳焦照临魏世忠河南科技大学摩擦学与材料防护教育部工程研究中心洛阳471003 河南科技大学材料科学与工程学院洛阳471003 河南科技大学金属材料磨损控制与成型技术国家地方联合工程研究中心洛阳471003

在众多高熵合金中,由5种或5种以上的难熔金属元素,按照等原子比或者近等原子比混合形成的难熔高熵合金,凭借稳定的相结构和优异的高温性能,在高温材料领域具有广阔的应用前景。本文从难熔高熵合金的研究现状出发,综述典型难熔高熵合金... 详细信息

在众多高熵合金中,由5种或5种以上的难熔金属元素,按照等原子比或者近等原子比混合形成的难熔高熵合金,凭借稳定的相结构和优异的高温性能,在高温材料领域具有广阔的应用前景。本文从难熔高熵合金的研究现状出发,综述典型难熔高熵合金的微观组织和相组成、室温和高温力学性能、强韧化机理与力学性能调控,并对未来难熔高熵合金的研究开发进行展望。首先,将难熔高熵合金按照组成相进行分类,分析了难熔高熵合金的微观组织和相组成,然后总结了难熔高熵合金的室温和高温力学性能与强韧化机理,并讨论了3种不同的强韧化方案,即化学成分调控、工艺调控和相结构调控。最后对未来难熔高熵合金的发展进行了展望,并对其未来重点研究方向提出了如下建议:借助计算机等技术,模拟与计算材料的性能与形成相,构建难熔高熵合金的研究平台与数据库;借助组合实验方法,加快筛选新的难熔高熵合金;掌握自上而下和自下而上的实验方法,探究性能优异的新型难熔高熵合金体系。

关键词：难熔高熵合金微观组织力学性能强韧化性能调控

高熵合金跨尺度异构强韧化及其力学性能研究进展

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金属学报 2022年第11期58卷 1441-1458页

作者：安子冰毛圣成张泽韩晓东北京工业大学材料与制造学部固体微结构与性能研究所北京100124 浙江大学材料科学与工程学院杭州310058

高熵合金突破了传统合金设计理念的桎梏,具有高强度、高硬度、高耐磨性及抗腐蚀性,是一种具有巨大发展前景的新型金属材料。然而,金属材料的强度与塑性之间存在倒置矛盾关系,高熵合金仍受困于这一难题。因此,设计开发兼具高强度与高塑... 详细信息

高熵合金突破了传统合金设计理念的桎梏,具有高强度、高硬度、高耐磨性及抗腐蚀性,是一种具有巨大发展前景的新型金属材料。然而,金属材料的强度与塑性之间存在倒置矛盾关系,高熵合金仍受困于这一难题。因此,设计开发兼具高强度与高塑性的高熵合金材料已成为目前研究热点与难点。近年来,异构设计理念在传统金属材料强韧化这一问题上得到发展,如何设计异构高熵合金以实现高熵合金强韧化,使合金兼具高强度与高塑性,引起了科研人员的重视。本文从异构显微组织尺度出发,综述了目前存在的异构显微结构设计方法,分析了不同异构组织对其强韧化机制及力学性能的影响,并对未来高强韧高熵合金显微结构设计进行了展望。

关键词：高熵合金异构强韧化力学性能

多层金属复合材料的应变局部化延迟和抗断裂失稳机理

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中国材料进展 2024年第1期43卷 35-45,11页

作者：刘宝玺郑士建林曾孟殷福星河北工业大学材料科学与工程学院天津市材料层状复合与界面控制重点实验室天津300130 广东省科学院新材料研究所广东广州510651

多层金属复合材料在航天航空、汽车、船舶、核能电力领域中起着非常重要的作用。相比于传统单一金属,多层金属复合材料具有超高的塑性变形能力和断裂韧性。综述了多层金属复合材料在塑性变形过程中的应变局域化延迟和抗断裂失稳的特征... 详细信息

多层金属复合材料在航天航空、汽车、船舶、核能电力领域中起着非常重要的作用。相比于传统单一金属,多层金属复合材料具有超高的塑性变形能力和断裂韧性。综述了多层金属复合材料在塑性变形过程中的应变局域化延迟和抗断裂失稳的特征和机理,归纳出周期性颈缩、脱层断裂、隧道裂纹、弥散剪切带对抑制多层金属复合材料塑性失稳的作用机理,并阐明脱层断裂、裂纹分叉、隧道裂纹对多层金属复合材料的增韧机理,和对韧脆转变行为的作用规律,可为金属材料强韧化提供新的设计思路和技术支撑。

关键词：多层金属复合材料应变退局域化强韧化周期性颈缩隧道裂纹脱层断裂