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Ni改性GNSs对SnAgCuRE/Cu钎焊接头热老化特性的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1523-1535页

作者：王悔改张柯柯王冰莹王要利河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心有色金属共性技术河南省协同创新中心河南洛阳471023

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni无铅钎料合金为研究对象,基于石墨烯纳米片(GNS)独特的结构、优异的物理性能和力学性能,以其为复合钎料的增强相,开展基于Ni改性GNSs(Ni-GNSs)增强Sn Ag Cu RE系复合钎料/Cu的钎焊和钎焊接头热老化试验,探讨Ni... 详细信息

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni无铅钎料合金为研究对象,基于石墨烯纳米片(GNS)独特的结构、优异的物理性能和力学性能,以其为复合钎料的增强相,开展基于Ni改性GNSs(Ni-GNSs)增强Sn Ag Cu RE系复合钎料/Cu的钎焊和钎焊接头热老化试验,探讨NiGNSs对复合钎料组织及钎焊接头热老化失效断裂机制的影响。结果表明:Ni-GNSs的加入,抑制了复合钎料的线膨胀,产生晶格畸变,导致位错产生,金属间化合物(IMC)颗粒分布在位错线附近,与位错发生交互作用,阻碍位错运动,强化复合钎料,进而强化复合钎料接头。随着热老化时间延长,钎焊接头界面IMC层厚度增加,剪切强度降低;其中,添加0.05%(质量分数)GNSs的复合钎料接头剪切强度降幅最小,为8.9%,且热老化384 h后,其剪切强度仍高于Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu合金接头热老化前的剪切强度。NiGNSs的加入,使复合钎料钎焊接头界面IMC的生长系数明显降低,有效缓解了复合钎料/Cu钎焊接头热老化过程中力学性能的降低,进而改变复合钎料/Cu钎焊接头的热老化失效断裂机制,最终影响接头的可靠性。Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头的断裂位置由热老化前的钎缝区向钎缝/界面IMC移动,变为韧脆混合断裂;而添加0.05%(质量分数)GNSs复合钎料接头的断裂位置均在钎缝区,为韧性断裂,钎焊接头可靠性较高。

关键词： Ni-GNSs/SnAgCuRE系复合钎料界面IMC 钎焊接头热老化组织与性能

不同复盐电解液中NaVO_(3)对铝合金微弧氧化热控膜层结构和性能影响的对比研究

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表面技术 2024年第16期53卷 103-115页

作者：安晓丽马颖欧凯奇李正强赵琴琴王乐乐衡志丹王晟兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

目的在以Na_(2)SiO_(3)为主导的Na_(2)SiO_(3)-Na_(3)PO_(4)复盐电解液和以Na_(3)PO_(4)为主导的Na_(3)PO_(4)-Na_(2)SiO_(3)复盐电解液中加入相同浓度梯度的NaVO_(3),研究着色盐NaVO_(3)对微弧氧化膜层结构的影响,分析膜层的黑度、热控性能、耐蚀性和结合力的变化。方法在A356铝合金表面制备微弧氧化膜层,采用比例分割分批法设计试验。利用ColorReader、涡流测厚仪、SEM、EPMA、EDS、LSCM、XRD、辐射计、太阳光谱反射计,分别表征膜层的颜色、厚度、微观形貌、元素分布、表面粗糙度、物相组成、发射率和吸收率。采用电化学、点滴及盐雾等实验检测膜层耐蚀性,采用热震实验检测结合力。结果在2种复盐电解液中,当NaVO_(3)的质量浓度均为12.06 g/L时,所得膜层颜色最深,且Na_(3)PO_(4)主盐系的颜色更深,其黑度值可低至20.31;热控性能最佳,吸收率和发射率分别高达0.934、0.888;加入着色盐NaVO_(3)后,微弧氧化膜表面出现了自封孔现象,对提高膜层耐蚀性很有利,Na_(3)PO_(4)主盐系膜层的耐蚀性优于Na_(2)SiO_(3)主盐系的,而且也是当NaVO_(3)的质量浓度为12.06 g/L时,膜层的耐蚀性最好;此时,Na_(3)PO_(4)主盐系膜层抗热冲击的次数可高达65。结论在2种复盐电解液中加入着色盐NaVO_(3)后,沉积出了使膜层显深色的钒氧化物。当NaVO_(3)的质量浓度为12.06 g/L时,在各自体系中均可获得同时具有优良耐蚀性、良好结合力、高吸收率、高发射率的热控膜层,且Na_(3)PO_(4)主盐系膜层的性能略高一筹。

关键词：铝合金微弧氧化黑色膜 Na_(2)SiO_(3) Na_(3)PO_(4) NaVO_(3) 耐蚀性热控性能

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氧含量对纯钛动态变形行为的影响

稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1517-1522页

作者：王博雅骆雨萌刘睿宋晓云于洋叶文君惠松骁中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088 有研(广东)新材料技术研究院广东佛山528051

通过准原位EBSD和SEM观察研究了纯钛、Ti-0.2%O和Ti-0.4%O(质量分数)多晶体在高应变速率下的变形行为。结果表明:在5%应变的动态压缩变形下,纯钛中的孪生行为非常活跃,多数晶粒内的孪生系被激活,且半数晶粒中出现多种孪生变体;而滑移迹... 详细信息

通过准原位EBSD和SEM观察研究了纯钛、Ti-0.2%O和Ti-0.4%O(质量分数)多晶体在高应变速率下的变形行为。结果表明:在5%应变的动态压缩变形下,纯钛中的孪生行为非常活跃,多数晶粒内的孪生系被激活,且半数晶粒中出现多种孪生变体;而滑移迹线分析表明,仅有50%的晶粒内开动了滑移系。随着氧含量的增加,孪生晶粒比例及孪晶面积占比均呈下降趋势,同时发生多滑移与交滑移。XRD分析表明,溶质氧原子导致晶格畸变,提高了α-Ti的c/a,有利于位错滑移。活跃的位错滑移行为抑制了孪晶的形成,并且氧原子钉扎位错也会阻碍孪晶界的扩展,导致孪生行为不再活跃。此外,氧含量每增加0.2%(质量分数),纯钛的动态屈服强度就能增加约390 MPa。这种固溶强化现象主要源于晶格畸变,也受到被钉扎位错及多滑移和交滑移产生的割阶影响。

关键词：纯钛氧含量变形机制准原位高应变速率

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同轴送粉激光熔覆的粉末熔化过程建模与仿真

焊接学报 2024年第5期45卷 47-55,118页

作者：朱明严瀚林张宗智杨骞石玗樊丁兰州理工大学省共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州职业技术学院兰州730070

同轴送粉激光熔覆中,粉末与激光的交互作用会直接影响熔覆成形的精度与质量,红外摄像无法直接获得激光内粉末的熔化行为,因此通过分析粉末对热量的吸收情况,使用高速摄像系统采集粉末熔化的动态行为,并建立粉末熔化过程的动态解析模型,... 详细信息

同轴送粉激光熔覆中,粉末与激光的交互作用会直接影响熔覆成形的精度与质量,红外摄像无法直接获得激光内粉末的熔化行为,因此通过分析粉末对热量的吸收情况,使用高速摄像系统采集粉末熔化的动态行为,并建立粉末熔化过程的动态解析模型,通过仿真分析激光功率对不同熔化阶段的影响,及粉末进入熔池时的温度特征.结果表明,高速摄像系统采集粉末在激光中的动态熔化行为中存在“固态→固液两相态→液态”3个典型熔化特征阶段,粉末熔化动态行为可以使用数学解析模型解析,而不同阶段的热物理行为具有粉末与激光热交互作用的动态解析模型,分析了激光功率、离焦量、载粉气流量对粉末熔化行为的影响,同时通过仿真分析不同激光功率对各个特征阶段持续时间的影响,预测粉末颗粒到达基材的温度分布,发现激光功率从100 W增加至1 500 W时,粉末进入熔池的温度呈非线性变化,温度从750℃增加至3 250℃.

关键词：同轴送粉激光熔覆热交互行为建模

射频超导腔用高纯铌板的力学性能与微观组织演变

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中国有色金属学报 2024年

作者：成佳鹏任军帅高婷宋健西北有色金属研究院稀有金属材料公司

射频超导加速是现代粒子加速器的关键技术，高纯铌板主要用于制造射频超导腔直线加速器用谐振腔，其性能与组织将直接影响射频超导腔的加工难度与腔体质量。本文对高纯铌板进行不同方式轧制变形，并对其进行热处理，随后测试力学性能，... 详细信息

射频超导加速是现代粒子加速器的关键技术，高纯铌板主要用于制造射频超导腔直线加速器用谐振腔，其性能与组织将直接影响射频超导腔的加工难度与腔体质量。本文对高纯铌板进行不同方式轧制变形，并对其进行热处理，随后测试力学性能，结合微观组织观察、织构与断口形貌分析，研究高纯铌板在不同轧制变形下的力学性能与微观组织演变。研究表明，高纯铌材在轧制变形中，晶面择优由{111}向{100}转动，晶向择优依据变形方式的不同由分别转为与，且其形变织构会对再结晶方式产生影响。在拉应力载荷下，轧制方式可改变高纯铌板的Schmid因子分布与断裂行为，高纯铌板可产生微孔聚集型断裂、滑移剪切型断裂及混合型断裂。

关键词：射频超导腔高纯铌力学性能织构断裂行为

添加Si和Zn对VW75镁合金显微组织、力学性能和弹性模量的影响

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稀有金属 2024年第6期48卷 796-807页

作者：张驰石国梁张奎李兴刚李永军马鸣龙中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室有研工程技术研究院有限公司北京有色金属研究总院

Mg-7Gd-5Y-1Nd-0.5Zr （%，质量分数；VW75）是一种获得批量应用的超高强耐热镁合金，但其弹性模量仅约为45 GPa，制约了其减重效果的充分发挥。以提升该合金弹性模量为目的设计了3种成分合金：VW75+1Si, VW75+2Si和VW75+2Si+2Zn（%，... 详细信息

Mg-7Gd-5Y-1Nd-0.5Zr （%，质量分数；VW75）是一种获得批量应用的超高强耐热镁合金，但其弹性模量仅约为45 GPa，制约了其减重效果的充分发挥。以提升该合金弹性模量为目的设计了3种成分合金：VW75+1Si, VW75+2Si和VW75+2Si+2Zn（%，质量分数），利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、 X射线衍射（XRD）等研究了“铸锭→均匀化→挤压”过程的显微组织演变，研究了3种合金在200℃的时效硬化行为，并对挤压态和T5态合金的室温拉伸性能和动态弹性模量进行了测试。结果表明：VW75合金添加Si后在熔体中形成高熔点自生增强相颗粒，增强相存在严重的沉降现象。XRD分析表明增强相为Gd5Si3, YSi和Zr5Si3，并且多数RE-Si（RE：稀土元素）增强相颗粒同时具有两个成分迥异的区域，即心部的富Y区和外层的富Gd区，暗示熔体降温过程中YSi先形核，Gd5Si3随后以YSi为异质核心析出，添加Zn元素加重了沉降。3种铸态合金中增强相平均粒径位于3.8～5.5μm区间，挤压后被破碎细化至3.4～3.7μm，且分布更加均匀。制备的3种合金中，VW75+2Si+2Zn合金铸态、挤压态和T5态弹性模量最高；挤压态VW75+2Si+2Zn合金具有最大的增强相面积分数（～9.4%）且增强相平均粒径仅～3.5μm，其T5（挤压+人工时效）态弹性模量最高，达到53.4 GPa，但由于RE-Si增强相的出现严重弱化了稀土元素的固溶强化作用，造成抗拉强度和屈服强度大幅降低，同时造成该合金没有时效硬化效应。

关键词：镁合金增强相显微组织力学性能弹性模量

GTAW熔池激光条纹动态行为与熔透预测方法研究

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机械工程学报 2024年第6期60卷 236-244页

作者：李春凯王嘉昕石玗代悦兰州理工大学省部共建有色金属先进材料加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院温州325100

熔透状态是影响焊缝质量的关键因素之一,可靠传感并实时预测焊缝熔透状态对于提升焊接质量以及焊接智能化水平具有非常重要的意义。利用激光视觉法对低频脉冲钨极氩弧焊(Pulsed gas tungsten arc welding,P-GTAW)不同熔透状态下的反射... 详细信息

熔透状态是影响焊缝质量的关键因素之一,可靠传感并实时预测焊缝熔透状态对于提升焊接质量以及焊接智能化水平具有非常重要的意义。利用激光视觉法对低频脉冲钨极氩弧焊(Pulsed gas tungsten arc welding,P-GTAW)不同熔透状态下的反射激光条纹进行了检测,通过建立熔池表面标准模型分析了激光条纹图像动态行为与三种熔透状态熔池自由表面之间(未熔透、临界熔透、全熔透)的相关性,并基于深度学习卷积神经网络建立了GTAW熔透预测模型。研究表明:P-GTAW激光条纹的动态行为与熔池背面熔透状态、熔池表面振荡模式之间存在明确的光学对应关系,所建立从激光条纹图像到GTAW背面熔透状态的端到端卷积神经网络模型能够准确分类未熔透、临界熔透和全熔透三种状态,且分类准确率可达到98.1%,能够实现焊缝熔透状态实时传感及预测。

关键词：熔透检测激光视觉法深度学习熔池振荡端到端神经网络 GTAW

Cu含量对铁基中熵合金耐腐蚀及抗菌性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1817-1825页

作者：赵燕春宋海转马虎文胡若楠冯力段望春 Liaw Peter K 兰州理工大学省部共建有色金属加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105 兰州资源环境职业技术大学甘肃兰州730123 田纳西大学材料系美国诺克斯维尔TN 37996

采用水冷铜坩埚磁悬浮真空熔炼炉制备了(Fe_(63.3)Mn_(14)Si_(9.1)Cr_(9.8)C_(3.8))_(99.5-x)Cu_(x)Ag_(0.5)(x=1,2,3,4,5,at%)合金,并对合金试样进行抗菌时效处理,研究Cu含量对合金耐腐蚀性能以及抗菌性能的影响。结果表明,经过固溶时效处理后的中熵合金均为fcc结构,随着Cu含量的提高,fcc1富铁基体上逐渐析出了富Cu和富Ag的fcc2相。合金在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的耐腐蚀性能优于AISI304。随Cu含量的增加,腐蚀电流密度先减小而后增加,容抗弧半径先增大后减小,表明合金的耐腐蚀性能先增强后减弱。合金在大肠杆菌悬浮液中的腐蚀速率呈现出先增大后减小的趋势,x=2合金的耐生物腐蚀能力最优,而抗菌性能和腐蚀性能存在倒置关系。富Cu和富Ag的fcc2相能有效提升合金的抗菌性能,x=5合金的抗菌性能最优,抗菌率达到99.94%.

关键词：中熵合金微观组织腐蚀性能抗菌性能

硫酸氢钾焙烧法回收NCM622正极材料中金属的研究

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中国材料进展 2024年第5期43卷 374-379页

作者：祁万虎王大辉陈怀敬贾鹏升武国真兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学理学院甘肃兰州730050

高镍三元正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)因具有良好的可逆容量、好的化学稳定性等优点,近年来在高能量密度的新能源汽车车用电池中获得了产业化应用。针对新能源汽车退役动力电池正极材料NCM622中的有价金属Li,Ni,Co... 详细信息

高镍三元正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)因具有良好的可逆容量、好的化学稳定性等优点,近年来在高能量密度的新能源汽车车用电池中获得了产业化应用。针对新能源汽车退役动力电池正极材料NCM622中的有价金属Li,Ni,Co,Mn的高效回收,提出了一种采用NCM622与硫酸氢钾(KHSO_(4))混合后焙烧,然后水浸出提取金属元素的新型工艺,并研究了焙烧过程金属元素赋存形式的演变规律及焙烧工艺条件对金属提取率的影响。研究结果表明:NCM622和KHSO_(4)的混合物在600℃焙烧0.5 h后,Li,Ni,Co,Mn元素赋存形式不再以LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)存在,而是转变为LiKSO_(4)和Ni,Co,Mn的氧化物或硫酸盐。焙烧产物中Ni,Co,Mn倾向于以低价态+2价形式存在。当NCM622与KHSO_(4)的混合质量比为1∶4.63时,经过焙烧-水浸,Li,Ni,Co,Mn元素的浸出率分别为99.93%,97.97%,98.36%,97.13%。

关键词：退役锂离子动力电池 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2) KHSO_(4) 焙烧金属回收

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