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Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5)块体金属玻璃的成分优化设计及其晶化行为

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材料研究学报 2023年第4期37卷 281-290页

作者：朱雪冬张爽邹存磊刘林根朱智浩万鹏董闯大连交通大学材料科学与工程学院大连116028 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室大连116024 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司佛山528300

参照Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5)合金的成分并应用团簇加连接原子模型,设计具有高玻璃形成能力的Zr-Cu-Al-Ni体系成分。在Zr-Cu-Al-Ni四元体系中,先定出两个与金属玻璃形成相关的晶化相CuZr_(2)和CuZr,其中的局域结构可分别用团簇表述... 详细信息

参照Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5)合金的成分并应用团簇加连接原子模型,设计具有高玻璃形成能力的Zr-Cu-Al-Ni体系成分。在Zr-Cu-Al-Ni四元体系中,先定出两个与金属玻璃形成相关的晶化相CuZr_(2)和CuZr,其中的局域结构可分别用团簇表述为[Cu-Zr_(8)Cu_(4)]和[Cu-Zr_(8)Cu_(6)],然后应用双团簇模型将这两个团簇按照1∶1的配比构建双团簇式,连接原子个数为2或4或6,由此确定总原子个数为30或32或34,进而选择双团簇式原子总数为32设计出最接近Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5)合金的四元块体金属玻璃成分Zr1_(7)Cu_(10)Al_(3)Ni_(2)≈Zr_(53.1)Cu_(31.3)Al_(9.4)Ni_(6.3)。这种合金玻璃的Trg值可达0.6,晶化激活能为334.138 kJ/mol,均略高于参照合金Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5),表明其具有更高的玻璃形成能力。

关键词：金属材料成分优化团簇加连接原子模型玻璃形成能力块体金属玻璃晶化行为

航空发动机阻燃钛合金力学性能预测及成分优化

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工程科学学报 2022年第6期44卷 1036-1043页

作者：李雅迪弭光宝李培杰曹京霞黄旭清华大学新材料国际研发中心北京100084 中国航发北京航空材料研究院钛合金研究所北京100095 中国航发先进钛合金重点实验室北京100095

采用支持向量机算法,在实验数据的基础上,建立航空发动机阻燃钛合金的合金化元素与力学性能关系模型,分析合金化元素对力学性能的影响规律.模型的输入参数为V、Al、Si和C元素,输出参数为室温拉伸性能(抗拉强度、屈服强度、延伸率和断面... 详细信息

采用支持向量机算法,在实验数据的基础上,建立航空发动机阻燃钛合金的合金化元素与力学性能关系模型,分析合金化元素对力学性能的影响规律.模型的输入参数为V、Al、Si和C元素,输出参数为室温拉伸性能(抗拉强度、屈服强度、延伸率和断面收缩率).结果表明:各个力学性能支持向量机模型的线性相关系数均在0.975以上,具有较高的预测能力;各个力学性能测试样本实验值与模型预测值的绝对百分误差均在5%以内,具有良好的泛化能力,能够有效地反映出阻燃钛合金的合金化元素与力学性能之间的定量关系,进而实现对该合金的成分优化.对于Ti−35V−15Cr阻燃钛合金,可以通过加入质量分数为0~0.1%的Si元素和质量分数为0.05%~0.125%的C元素,并减少质量分数为2%~5%的V元素,来提高力学性能;对于Ti−25V−15Cr阻燃钛合金,可以通过加入质量分数为1.5%~1.8%的Al元素和质量分数为0.15%~0.2%的C元素,来提高力学性能.

关键词：阻燃钛合金支持向量机算法合金化元素力学性能成分优化

成分优化及热处理对高导热铝硅合金组织性能影响

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成分优化及热处理对高导热铝硅合金组织性能影响

作者：董中强吉林大学

学位级别：硕士

随着5G通信技术的普及,以及数据传输速率的加快,对基站的散热能力提出了挑战。作为基站散热器“首选”材料的Al-Si合金,其导热性能和力学性能很难得到同时改善。因此如何使合金同时具有良好力学性能和优良导热性能来满足应用的需求是研... 详细信息

随着5G通信技术的普及,以及数据传输速率的加快,对基站的散热能力提出了挑战。作为基站散热器“首选”材料的Al-Si合金,其导热性能和力学性能很难得到同时改善。因此如何使合金同时具有良好力学性能和优良导热性能来满足应用的需求是研究的关键。目前,对Al-Si合金采用合金化、变质以及热处理等手段的研究主要集中在力学性能的改善上,而对导热性能的研究相对较少。一般来说合金的导热性能依赖于合金元素的分布、第二相的形貌以及析出相的种类。通过合金化加入合适类型的合金元素,可以有效地平衡力学性能和导热性能。结合热处理改变第二相的形貌和析出相种类,使合金导热性能和力学性能进一步得到改善。综上所述,探究合金化和热处理对Al-Si系合金组织及性能的影响对于优化制造工艺,开发具有良好综合性能的合金具有重要的实际应用价值和研究意义。本文以Al-Si合金为基础,通过正交试验优化了合金成分,探讨了不同加入量的Si、Mg、Cu对合金性能方面的作用机制和规律。通过对合金进行不同制度的固溶热处理,研究了不同固溶热处理参数对Al-8Si系合金的组织和导热性能的作用规律和机制。在此基础上,探究了不同时效热处理制度对合金的组织和综合性能的作用规律和机制。最终通过正交试验优化出最佳热处理工艺。主要研究结果如下:(1)通过正交试验的方法优化出最优成分为Al-8Si-0.6Mg-0.1Cu的合金。Si、Mg以及Cu这三个合金元素对合金的强度来讲影响大小为:Si>Mg>Cu,对于合金的导热率大小的影响:Mg>Cu>Si。(2)对Al-8Si合金进行固溶热处理。结果表明Al-8Si合金在固溶时间为0.5h时导热率达到最高,为191.2 W/(m·K),且此时的共晶硅尺寸相对较小,长径比的值最低。当固溶时间继续延长,共晶硅尺寸和长径比变大,合金的导热性能下降。(3)对Al-8Si-0.6Mg-0.1Cu进行固溶热处理。结果表明当固溶温度增加时,合金的导热率降低,但是其HV逐渐升高。在535°C下固溶4h,Mg和Cu固溶完全,此时硬度值达到峰值71.7 HV。(4)对Al-8Si-0.6Mg-0.1Cu分别进行单级时效和双级时效。结果表明预时效与二级时效微过时效结合的方式,使Al-8Si-0.6Mg-0.1Cu合金的强度和导热率都得到了提升。(5)通过对合金的热处理工艺进行优化得到最佳热处理工艺,在该热处理工艺下得到Al-8Si-0.6Mg-0.1Cu合金的抗拉强度为340.8 MPa,导热率为185.6 W/(m·K)。根据实验结果,二级时效的温度参数对合金的强度作用最大,接下来是预时效的温度参数和以及在二级时效下保持的时间,固溶时间的影响相对较小;对于导热性能,二级时效温度参数作用最大,接着是二级时效过程的保持时间和进行预时效过程的温度参数,固溶时间的影响相对较小。

关键词：亚共晶铝硅合金成分优化热处理析出相组织与性能

补肺益肾组分方Ⅱ活性成分优化及组分方Ⅲ的建立

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中华中医药杂志 2023年第6期38卷 2526-2532页

作者：李建生秦燕勤田燕歌刘学芳董浩然郑万春赵鹏冯素香李君子河南中医药大学河南省中医药防治呼吸病重点实验室郑州450046 呼吸疾病中医药防治省部共建协同创新中心郑州450046 河南中医药大学中医药科学院郑州450046

目的:优化治疗慢性阻塞性肺疾病(COPD)的补肺益肾组分方Ⅱ(ECC-BYFⅡ)活性成分,形成ECC-BYFⅢ。方法:建立A549/THP-1细胞共培养炎症模型,分人参提取物及人参皂苷Rb1、Rg3、Rh1不同浓度组,ELISA检测细胞上清液中白介素(IL)-6、IL-1β、I... 详细信息

目的:优化治疗慢性阻塞性肺疾病(COPD)的补肺益肾组分方Ⅱ(ECC-BYFⅡ)活性成分,形成ECC-BYFⅢ。方法:建立A549/THP-1细胞共培养炎症模型,分人参提取物及人参皂苷Rb1、Rg3、Rh1不同浓度组,ELISA检测细胞上清液中白介素(IL)-6、IL-1β、IL-8、基质金属蛋白酶(MMP)-9水平,筛选人参提取物药效相当的人参皂苷及成分配比,组成初步确定的ECC-BYFⅢ。将108只SD大鼠随机分为正常组,模型组,氨茶碱组,人参皂苷Rh1高、中、低剂量组,黄芪甲苷高、中、低剂量组,第1—8周采用香烟烟雾暴露联合细菌感染制备COPD稳定期大鼠模型。第9—16周给予药物干预,结束后取材。从肺功能、肺组织病理、炎症反应、氧化应激、蛋白酶/抗蛋白酶失衡方面评价药物对COPD大鼠的干预作用,确定ECC-BYFⅢ。结果:人参皂苷Rh1与人参提取物对共培养细胞炎症因子抑制作用相当,可代替人参提取物组成组分确定的ECC-BYFⅢ,该组分方可显著抑制细胞炎症反应。含不同剂量人参皂苷Rh1、黄芪甲苷的ECC-BYFⅢ对COPD大鼠药效指标效应不同,人参皂苷Rh1中剂量效果较好。结论:含人参皂苷Rh1中剂量ECC-BYFⅢ纠正COPD大鼠药效指标效果较好,可代替人参提取物组成ECC-BYFⅢ。

关键词：慢性阻塞性肺疾病补肺益肾组分方Ⅱ 补肺益肾组分方Ⅲ 人参皂苷Rh1 黄芪甲苷成分优化

基于第二相热力学计算的7050铝合金成分优化及设计

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有色金属工程 2022年第3期12卷 8-15,61页

作者：黄仁松李萌蘖郑善举杨红斌阎勇昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093

利用JMatPro热力学计算软件和相应的铝基合金数据库,在固溶温度475℃下,计算了S(Al_(2)CuMg)、Al_(7)Cu_(2)Fe、Mg_(2)Si和Al_(3)MD0_(23)等第二相在7050铝合金中的相含量,研究了Zn、Mg、Cu、Fe、Si和Zr等合金元素对第二相相含量的影响... 详细信息

利用JMatPro热力学计算软件和相应的铝基合金数据库,在固溶温度475℃下,计算了S(Al_(2)CuMg)、Al_(7)Cu_(2)Fe、Mg_(2)Si和Al_(3)MD0_(23)等第二相在7050铝合金中的相含量,研究了Zn、Mg、Cu、Fe、Si和Zr等合金元素对第二相相含量的影响规律,并建立了第二相含量与合金元素含量之间的关系回归方程。研究结果表明:当控制Mg含量为2.4%~2.6%、Zn含量为6.4%~6.7%、Cu含量为2.0%~2.2%、Zr含量为0.12%、Fe含量≤0.08%、Si含量≤0.06%时,可减小7050铝合金平衡状态下生成的S(Al_(2)CuMg)相含量≤0.4%、Al_(7)Cu_(2)Fe相含量≤0.106%、Mg_(2)Si相含量≤0.103%、Al_(3)MD0_(23)相含量为0.192%。并优化出7050铝合金的成分范围:Al-(6.4%~6.7%)Zn-(2.4%~2.6%)Mg-(2.0%~2.2%)Cu-(≤0.08%)Fe-(≤0.06%)Si-0.12Zr-(≤0.1)Mn-(≤0.04%)Cr-(≤0.06%)Ti。

关键词： 7050铝合金热力学计算第二相合金元素成分优化

Mg、Mn成分优化对5083铝合金组织和性能的影响

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有色金属工程 2023年第1期13卷 57-65页

作者：庞凌志陆泽鹏苏天邱远辉唐海翔韦宗繁赵艳君广西大学资源环境与材料学院南宁530004 南宁富联富桂精密工业有限公司南宁530007 广西大学有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004

设计了不同Mg、Mn含量的5083铝合金,采用室温拉伸、硬度测试和剥落腐蚀等实验,研究了Mg、Mn含量变化对5083显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响,得到了最优的成分。当Mg含量在4.3%~4.4%,5083的力学性能和耐腐蚀性能较高。Mn含量在0.7%... 详细信息

设计了不同Mg、Mn含量的5083铝合金,采用室温拉伸、硬度测试和剥落腐蚀等实验,研究了Mg、Mn含量变化对5083显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响,得到了最优的成分。当Mg含量在4.3%~4.4%,5083的力学性能和耐腐蚀性能较高。Mn含量在0.7%~0.8%,5083力学性能较高;而当Mn含量在0.5%~0.6%时,5083剥落腐蚀程度较低。实验室条件下得到力学性能和耐腐蚀性能优良的5083铝合金的Mg含量为4.38%,Mn含量为0.61%,该成分合金退火状态下的抗拉强度为209.1 MPa,硬度为87 HV,断后延伸率为16.04%,剥落腐蚀等级为PA级。Mg在5083合金中能形成Mg_(2)Al_(3)相,复合相Al-Mg-Cr、Al-Mg-Mn-Fe脆硬相,会降低5083合金塑性和韧性。Mn在5083中能形成AlMn_(0.75)Fe_(2.25)、Fe_(19)Mn等相,Al-Mg-Mn-Fe、Al-Mn-Fe-Si、Al-Mn-Fe复合相与Al基体间的界面为剥落腐蚀的主要根源。

关键词： 5083铝合金成分优化力学性能耐腐蚀性能

Zr-Cu-Al-Ni大块金属玻璃的成分优化和晶化行为研究

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Zr-Cu-Al-Ni大块金属玻璃的成分优化和晶化行为研究

作者：刘林根大连理工大学

学位级别：硕士

非晶合金又被称为金属玻璃,相对于晶态材料而言,非晶合金具有独特的结构,均匀且各向同性,这种独特的结构避免了各种晶体缺陷,使得金属玻璃相比于晶态合金具有更优良的特性。当前,研究者们已经开发出很多具有较大玻璃形成能力的合金体系... 详细信息

非晶合金又被称为金属玻璃,相对于晶态材料而言,非晶合金具有独特的结构,均匀且各向同性,这种独特的结构避免了各种晶体缺陷,使得金属玻璃相比于晶态合金具有更优良的特性。当前,研究者们已经开发出很多具有较大玻璃形成能力的合金体系,临界尺寸最高可达72 mm。但是近几年来,未见突破进展,研究者们对非晶合金的玻璃形成能力研究相对较少,仍需开发高玻璃形成能力的合金体系,针对这个不足,本文选择Zr-Cu-Al-Ni合金系作为研究目标,在前人的基础上改进团簇加连接原子模型,利用团簇加连接原子模型对对经典成分ZrCuAlNi合金进行成分优化。本文利用团簇加连接原子模型对ZrCuAlNi合金成分进行解析,希望在此基础上进一步提升合金的玻璃形成能力。典型的二元和三元块体金属玻璃成分以前是通过单团簇式来解释的,也就是说,一个好的玻璃成分是由一个最近邻团簇加上一个或三个连接原子得到的,每个单团簇式的自由电子数接近24。在这项研究中,由于ZrCuAlNi大块金属玻璃代表了双相结构,使用双团簇式方法,即代表两个单团簇式的化学公式来解释和优化。首先,双团簇式中的原子数是从主要晶化相Cu Zr中所有可能的单团簇式组合后估计出来的,其范围在28到34之间。第二,每个元素的自由电子数用以Zr为中心原子的单团簇式进行计算。第三,参考合金成分ZrCuAlNi被近似为27到36个原子的整数形式,双团簇式电子数用分配的元素自由电子数计算。之后通过铜模电弧熔炼对设计的成分以及参比合金进行了玻璃形成能力的检验。对合金铸锭进行了原子密度、热分析、HV硬度、铸锭中玻璃相的体积分数进行测试,结果表明32原子的化学式ZrCuAlNi(ZrCuAlNi)是最佳的合金成分,该团簇式的电子数略低于48,这证实了复杂的金属玻璃体系可以通过多个单团簇式来解析。随后,对ZrCuAlNi和参比合金ZrCuAlNi合金的晶化相进行研究,发现ZrCuAlNi合金和参比合金完全晶化后均出现两个晶化相,分别为Cu Zr和Cu Zr相,这与理论解析相呼应。分别对两个合金的晶化行为进行研究,发现ZrCuAlNi合金变温晶化的激活能为312 k J/mol,等温晶化的晶化激活能为291 k J/mol,均高于参比合金(292 k J/mol,215 k J/mol),进一步证实32原子的化学式ZrCuAlNi非晶稳定性更好。

关键词：大块金属玻璃团簇加连接原子模型成分优化玻璃形成能力晶化行为

锡基巴氏合金制备工艺与成分优化改性研究进展

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焊接 2023年第2期 44-52页

作者：刘晓芳钟素娟荆文张冠星常云峰郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室郑州450001 中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司哈尔滨150028

锡基巴氏合金作为一种性能优异的滑动轴承轴衬材料,是工业生产必不可少的材料。近年来,随着工业用大型、高性、重载机械设备不断涌现,传统的锡基巴氏合金材料和制备工艺逐渐表现出一些弊端,已无法满足新的需求,锡基巴氏合金材料制备工... 详细信息

锡基巴氏合金作为一种性能优异的滑动轴承轴衬材料,是工业生产必不可少的材料。近年来,随着工业用大型、高性、重载机械设备不断涌现,传统的锡基巴氏合金材料和制备工艺逐渐表现出一些弊端,已无法满足新的需求,锡基巴氏合金材料制备工艺和成分优化改性又成为研究热点。锡基巴氏合金制备工艺的主要为离心铸造、电弧堆焊、钎焊、激光熔覆、原位微波辅助铸造技术等方法,分析不同制备工艺对锡基巴氏合金成分和涂层结合强度的影响;通过添加强化元素、化合物、碳材料、纳米材料等方法优化巴氏合金成分,进一步提高涂层结合强度,系列研究成果对延长轴承寿命起到了显著的作用。文中重点对锡基巴氏合金制备工艺与成分改性的研究进展进行了综述,提出设计开发新型锡基巴氏合金涂层结构,以提高锡基巴氏合金涂层结合强度和使用寿命,这将是国内外学者的研究重点和未来的发展趋势。

关键词：锡基巴氏合金制备工艺成分优化结合强度

加氢反应器焊丝成分优化及焊缝持久性能提升机理

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金属热处理 2018年第5期43卷 60-66页

作者：段修刚霍洁中国一重天津重型装备工程研究有限公司

运用JMat Pro相图计算及材料性能模拟软件对不同成分的埋弧焊焊缝、母材组织中碳化物进行了计算,并与焊缝OM、SEM分析结果相对比,研究了影响焊缝持久性能的重要因素,提出了焊丝成分优化的方案及措施。对优化后的焊丝进行焊接试验,对新... 详细信息

运用JMat Pro相图计算及材料性能模拟软件对不同成分的埋弧焊焊缝、母材组织中碳化物进行了计算,并与焊缝OM、SEM分析结果相对比,研究了影响焊缝持久性能的重要因素,提出了焊丝成分优化的方案及措施。对优化后的焊丝进行焊接试验,对新焊缝的力学性能进行测试并与原焊缝性能相对比。结果表明,成分优化后的焊缝高温持久性能大大提升,其他力学性能也达到了标准要求。成分优化后焊缝组织内细小碳化物数量增加,大颗粒碳化物尺寸减小、数量降低是焊缝高温持久性能提升的重要原因。

关键词：加氢反应器焊丝成分优化持久性能