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基于灰色系统理论的TiVNbMo高固溶合金强塑性演变规律分析

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机械工程学报 2024年

作者：李洲徐再东武保林傅霄云万刚张璐沈阳航空航天大学材料科学与工程学院辽宁省航空轻合金及加工技术重点实验室东北大学材料科学与工程学院

在电子浓度VEC约束条件下，基于最大熵原则，设计并制备了一组Ti VNb Mo高固溶合金。经过1200℃/24h均匀化处理后，合金呈成分均匀的单一BCC固溶体单相组织。根据室温拉伸力学性能测试获得的数据，基于灰色系统理论相关性理论和GM(1, N... 详细信息

在电子浓度VEC约束条件下，基于最大熵原则，设计并制备了一组Ti VNb Mo高固溶合金。经过1200℃/24h均匀化处理后，合金呈成分均匀的单一BCC固溶体单相组织。根据室温拉伸力学性能测试获得的数据，基于灰色系统理论相关性理论和GM(1, N)模型，计算了屈服强度、塑性与平均原子平均半径r*、电子浓度VEC、电子键级Bo、d电子层转移能量Md、原子错配度δ以及剪切模量G这些物理参量间的关联度，得出了合金的强度、塑性与各已知物理参量之间的相关关系；对屈服强度进行了预测。作为对比，同时利用固溶强化模型对合金的拉伸强度进行了计算分析。结果表明，屈服强度与各物理参量间的关联序为：G>δ>VEC>Bo>r*>Md；拉伸伸长率与各物理参量间的关联序为：Md>r*>Bo>VEC>δ>G。剪切模量G和原子错配度δ是对强塑性影响最大的物理参量。选取关联度最大的G、δ、VEC和Bo物理参量，基于GM(1,5)模型计算的屈服强度与试验结果之间的误差较小，具有比传统固溶强化模型更好的适配度。

关键词： Ti VNb Mo高固溶合金灰色系统理论GM(1, N)模型物理参量灰色关联度

Ni中间层对6061T6铝合金板/08Al异种金属电阻点焊接头的力学性能及组织的影响

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中国机械工程 2024年第7期35卷 1290-1298页

作者：彭宇欣刘省胡心彬湖北工业大学材料与化学工程学院武汉430068 湖北工业大学绿色轻工材料湖北省重点实验室武汉430068 车用轻质材料与加工湖北省工程实验室武汉430068

通过在钢板上添加Ni中间层,成功实现了6061T6铝合金板与08Al钢板的可靠连接,显著提高了铝/钢点焊接头的力学性能。研究结果显示,采用预制Ni中间层工艺可控制Ni中间层在钢板上的厚度与分布,减少Al-Fe脆性金属间化合物的形成;相较于直接添... 详细信息

通过在钢板上添加Ni中间层,成功实现了6061T6铝合金板与08Al钢板的可靠连接,显著提高了铝/钢点焊接头的力学性能。研究结果显示,采用预制Ni中间层工艺可控制Ni中间层在钢板上的厚度与分布,减少Al-Fe脆性金属间化合物的形成;相较于直接添加Ni箔中间层,预制Ni中间层工艺能有效增大焊核直径;钢板上激光熔覆Ni层的铝/钢电阻点焊接头最大拉剪力较高,比无中间层的接头最大拉剪力增大了35.5%。

关键词：铝/钢电阻点焊 6061T6铝合金中间层第一性原理计算

TiZrAlHf钛基中熵合金热变形及组织演变规律

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材料工程 2024年第1期52卷 128-136页

作者：刘倩倩杨啸雨高帆李臻熙刘宏武王青峰燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004 中国航发北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室北京100095

为优化新型TiZrAlHf钛基中熵合金的热加工窗口,采用热压缩模拟实验和组织表征的方法对热变形特性、热变形组织演变规律进行研究。结果表明:TiZrAlHf合金铸锭的组织主要由片层状α相和晶界处的魏氏组织组成。合金β转变温度(Tβ)为895℃... 详细信息

为优化新型TiZrAlHf钛基中熵合金的热加工窗口,采用热压缩模拟实验和组织表征的方法对热变形特性、热变形组织演变规律进行研究。结果表明:TiZrAlHf合金铸锭的组织主要由片层状α相和晶界处的魏氏组织组成。合金β转变温度(Tβ)为895℃,在α/α+β相区(700~850℃)测试工艺范围内变形时,变形温度700~750℃之间存在失稳区,热变形激活能为827.514 kJ/mol,变形组织主要为球状α相,软化机制为片层状α相球化;在β相区(900~1100℃)测试工艺范围内,加工图中不存在失稳区,同时所有试样均完好,无开裂,能够采用自由锻造的方式进行开坯及改锻,热变形激活能为113.909 kJ/mol,变形组织主要为拉长的β晶粒和内部的针状α′马氏体,软化机制为动态回复;两种变形软化机制的本质均为位错的增殖、滑移和胞状结构演化。

关键词：钛基中熵合金热变形组织演变 α相球化动态回复

基于剪切波变换对Si_(3)N_(4)陶瓷轴承内圈沟道表面缺陷检测的分析

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航空动力学报 2024年第1期39卷 226-234页

作者：廖达海殷明帅罗宏斌张鑫李汶洁景德镇陶瓷大学机械电子工程学院江西景德镇333403 景德镇陶瓷大学江西省陶瓷材料加工技术工程实验室江西景德镇333403

为有效检测航空动力系统中Si_(3)N_(4)陶瓷轴承内圈沟道表面凹坑、划痕、擦伤的缺陷。采用中值滤波除去Si_(3)N_(4)陶瓷轴承内圈沟道原始图像零散噪点,对其处理图像进行剪切波变换,归一化阈值曲面法对变换后的剪切波系数进行重构、剪切... 详细信息

为有效检测航空动力系统中Si_(3)N_(4)陶瓷轴承内圈沟道表面凹坑、划痕、擦伤的缺陷。采用中值滤波除去Si_(3)N_(4)陶瓷轴承内圈沟道原始图像零散噪点,对其处理图像进行剪切波变换,归一化阈值曲面法对变换后的剪切波系数进行重构、剪切波逆变换获取缺陷增强图像,对缺陷增强图像进行灰度阈值分割与识别分类,定位提取缺陷。基于剪切波变换的Si_(3)N_(4)陶瓷轴承内圈沟道的表面缺陷检测方法能有效的检测出Si_(3)N_(4)陶瓷轴承内圈沟道表面的缺陷。该方法对Si_(3)N_(4)陶瓷轴承内圈沟道表面缺陷提取的准确率可达97.50%,具有高精度与高准确性,满足预期要求。

关键词： Si_(3)N_(4)陶瓷轴承内圈剪切波变换表面缺陷检测缺陷增强缺陷提取

碳纤维增强陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工技术的研究进展

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机械工程学报 2024年第9期60卷 26-56页

作者：董志刚王中旺冉乙川鲍岩康仁科大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室大连116024 大连理工大学辽宁省先进复合材料高性能制造重点实验室大连116024

碳纤维增强陶瓷基复合材料(C_(f)/SiC复合材料)具有良好的化学和热稳定性、高比强度、耐高温以及低密度等优点,被广泛应用于航空航天、高速列车以及核能等领域。目前陶瓷基复合材料构件普遍采用近净成形技术制备,但仍需进行二次加工以... 详细信息

碳纤维增强陶瓷基复合材料(C_(f)/SiC复合材料)具有良好的化学和热稳定性、高比强度、耐高温以及低密度等优点,被广泛应用于航空航天、高速列车以及核能等领域。目前陶瓷基复合材料构件普遍采用近净成形技术制备,但仍需进行二次加工以满足最终装配的尺寸精度和几何公差。然而,由于C_(f)/SiC复合材料具有各向异性和多相非均质的材料特性,其高效低损伤加工需求备受关注。因此,系统地综述了文献报道的C_(f)/SiC复合材料超声振动辅助铣削加工技术相关研究进展。首先概述了陶瓷基复合材料传统机械加工以及特种能场辅助加工技术的研究现状。其次,从陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工过程中直角切削试验和有限元仿真两方面总结了材料去除机理和超声作用机制;介绍了陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削中切削力建模的方法和陶瓷基复合材料加工表面损伤及其剩余强度方面的研究。最后,分析了陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工的发展趋势以及展望未来研究方向。

关键词：陶瓷基复合材料 C_(f)/SiC复合材料超声振动辅助铣削材料去除机理铣削力模型加工损伤剩余强度

超高分子量聚乙烯纤维层合板在斜侵彻下的动态响应与失效行为研究

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北京理工大学学报 2024年

作者：周熠郑冰倩王昕强鹭升张瑞武汉纺织大学纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室武汉纺织大学纺织科学与工程学院南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室中国航天科技创新研究院先进材料与能源中心

为了研究弹丸斜入射下超高分子量聚乙烯（ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE）纤维层合板的抗侵彻响应，分别在0°、10°与20°的入射角下开展了弹道冲击实验，利用高速摄影捕捉动态响应，并在冲击实验后观察破坏形貌.... 详细信息

为了研究弹丸斜入射下超高分子量聚乙烯（ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE）纤维层合板的抗侵彻响应，分别在0°、10°与20°的入射角下开展了弹道冲击实验，利用高速摄影捕捉动态响应，并在冲击实验后观察破坏形貌.构建了相应的三维有限元计算模型，通过对比实验结果验证了其可靠性，并基于该数值模型，进一步阐明不同入射角下的UHMWPE纤维层合板抗侵彻机理.结果表明：当层合板受到平头弹丸斜侵彻作用时，弹头局部接触所引发的应力集中使得层合板更容易发生强度失效，但由于层合板的等效厚度增加且弹丸偏转所造成的弹体与层合板接触面积增加，使得入射角的影响与弹丸入射速度有关.当入射速度较低时，层合板的抗侵彻性能随着入射角增大而略微减小；而当入射速度远大于弹道极限时，层合板的抗侵彻性能随着入射角增大而增大.

关键词：斜侵彻超高分子量聚乙烯纤维层合板抗侵彻性能入射角

低温轧制对高强高导Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金性能及析出行为的影响

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金属学报 2024年第3期60卷 405-416页

作者：李龙健李仁庚张家郡曹兴豪康慧君王同敏大连理工大学材料科学与工程学院辽宁省凝固控制与数字化制备技术重点实验室大连116024 南京工业大学先进轻质高性能材料研究中心南京210009

随着现代工业中交通、电气、航空航天、电子等领域的快速发展,对铜合金的性能要求越来越高。强度和导电率是相互矛盾的性质,实现铜合金兼具高强度和高导电率是现代铜工业发展的重要课题。采用真空熔炼、低温轧制、时效处理等工艺制备了C... 详细信息

随着现代工业中交通、电气、航空航天、电子等领域的快速发展,对铜合金的性能要求越来越高。强度和导电率是相互矛盾的性质,实现铜合金兼具高强度和高导电率是现代铜工业发展的重要课题。采用真空熔炼、低温轧制、时效处理等工艺制备了Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb(质量分数,%)合金,研究了低温轧制对Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金显微组织、力学性能和导电性能的影响,分析了时效工艺对析出相种类、形貌和分布的影响。结果表明,Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金主要由Cr相、富Zr相、Cr2Nb相及Cu基体相组成。450℃短时(30 min)时效后Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金即可析出纳米级fcc结构的Cr析出相,在长时间(300 min)时效后,会形成bcc结构的Cr析出相。Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金经过低温轧制和时效处理后,在Cu基体中形成了纳米析出相、纳米变形孪晶和位错等混合组织并获得了优异的综合性能。低温轧制Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金450℃时效30 min后,抗拉强度为700 MPa,导电率为73.29%IACS;450℃时效300 min后,导电率可达79.81%IACS,此时,抗拉强度、屈服强度和硬度分别为646 MPa、606 MPa和212 HV。结合实验结果和对强度贡献计算表明,位错强化和析出强化是Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金的主要强化机制。

关键词： Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金低温轧制析出相强度导电率

焊前固溶处理对SLM-AlSi10Mg合金激光焊孔隙缺陷的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 1111-1119页

作者：陈威豪刘奋成牛鹏亮尤启凡刘丰刚汪志太南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室江西南昌330063

针对选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金焊接过程中氢气孔敏感性高的问题,采用固溶脱氢与真空固溶脱氢的方法对比了脱氢处理对合金激光焊接接头孔隙缺陷的影响,分析了不同状态下激光焊焊缝气孔分布、组织演变及力学行为。结果表明,固溶处... 详细信息

针对选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金焊接过程中氢气孔敏感性高的问题,采用固溶脱氢与真空固溶脱氢的方法对比了脱氢处理对合金激光焊接接头孔隙缺陷的影响,分析了不同状态下激光焊焊缝气孔分布、组织演变及力学行为。结果表明,固溶处理能够有效减少选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金激光焊焊缝气孔率,且真空固溶处理效果最好,气孔率从沉积态激光焊接焊缝的2.646%降到真空固溶态焊缝的0.14%;通过对接头组织的演变与基板物相形态、成分的变化分析阐述了孔隙出现的原因,揭示了真空热处理是解决由于基板中预先存在的较高含量的氢导致焊缝氢气孔形成的有效方法。固溶后母材硬度明显下降,各试板焊缝的平均硬度(HV)为784MPa,较为一致;固溶态试板焊接接头抗拉强度为143 MPa,低于沉积态接头,但延伸率增加到了24%,表现为韧性断裂特征。

关键词：铝合金激光焊接气孔率选区激光熔化

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稀土永磁材料的氧化和腐蚀防护研究进展

稀土 2024年第1期45卷 36-46页

作者：肖滕龙吕贵红马峥李孝森刘夏琳安士忠河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 有色金属共性技术河南省协同创新中心河南洛阳471023 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室河南洛阳471023

稀土永磁材料因其特殊的能量转换作用,在航空航天、新能源汽车和风力发电等领域有重要而广泛的应用。然而,由于稀土元素本身比较活泼,稀土永磁材料在高温、潮湿等环境下服役时容易发生氧化和腐蚀,导致其磁性能会急剧下降乃至失效。针对... 详细信息

稀土永磁材料因其特殊的能量转换作用,在航空航天、新能源汽车和风力发电等领域有重要而广泛的应用。然而,由于稀土元素本身比较活泼,稀土永磁材料在高温、潮湿等环境下服役时容易发生氧化和腐蚀,导致其磁性能会急剧下降乃至失效。针对常用的Sm-Co永磁材料和Nd-Fe-B永磁材料,归纳了Sm-Co永磁材料在高温条件下的氧化过程及其模型,总结了Nd-Fe-B永磁材料在高温、湿热环境下发生的氧化、吸氢腐蚀和电化学腐蚀特性,综述了提高磁体自身耐蚀性和涂层防护方面的新进展,并展望了其未来发展的方向。

关键词：稀土永磁材料氧化腐蚀防护