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DD5单晶叶片用热障涂层高温防护性能研究

热能动力工程 2024年第1期39卷 198-204页

作者：董志宏张超李洋鲍泽斌中国科学院金属研究所辽宁沈阳110016 中国船舶集团有限公司第七○三研究所黑龙江哈尔滨150078 船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心黑龙江哈尔滨150078

为了提高燃气轮机热端部件的服役寿命,拓展热端部件的高温防护方法及应用,在某燃气轮机涡轮叶片用DD5镍基单晶高温合金表面制备了CoCrAlY+YSZ,(Ni,Pt)Al+YSZ和Zr改性(Ni,Pt)Al+YSZ 3种热障涂层,对比研究了这3种热障涂层的1100℃循环氧... 详细信息

为了提高燃气轮机热端部件的服役寿命,拓展热端部件的高温防护方法及应用,在某燃气轮机涡轮叶片用DD5镍基单晶高温合金表面制备了CoCrAlY+YSZ,(Ni,Pt)Al+YSZ和Zr改性(Ni,Pt)Al+YSZ 3种热障涂层,对比研究了这3种热障涂层的1100℃循环氧化行为和900℃混合盐热腐蚀行为。结果表明:CoCrAlY+YSZ涂层在循环氧化和热腐蚀过程中均发生严重的YSZ陶瓷面层剥落现象,而铝化物+YSZ涂层的陶瓷面层则完好或仅局部极少量剥落;(Ni,Pt)Al涂层经活性元素Zr改性后抗氧化和耐热腐蚀性能均进一步提高,表现为氧化和腐蚀增重降低,内氧化和内硫化现象明显减轻;(Ni,Pt)Al+YSZ涂层和Zr改性(Ni,Pt)Al+YSZ涂层对DD5镍基单晶高温合金叶片均有较好的适用性。

关键词： DD5 热障涂层铂铝涂层循环氧化热腐蚀

热处理工艺和W丝特性对W丝增强锆基非晶复合材料残余应力的影响

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金属学报 2024年第8期60卷 1055-1063页

作者：李彪张龙颜廷毅付华萌袁旭东文明月张宏伟李宏张海峰中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 沈阳理工大学材料科学与工程学院沈阳110159 东北大学冶金学院沈阳110819

为了调控W丝增强锆基非晶复合材料在制备过程中产生的残余应力,采用中子衍射技术对不同热处理条件后的W丝增强的非晶复合材料进行应力分布状态的测量。实验结果表明,W丝轴向方向具有强烈的织构和较低的精修残差值(R_(wp)),证实了精修数... 详细信息

为了调控W丝增强锆基非晶复合材料在制备过程中产生的残余应力,采用中子衍射技术对不同热处理条件后的W丝增强的非晶复合材料进行应力分布状态的测量。实验结果表明,W丝轴向方向具有强烈的织构和较低的精修残差值(R_(wp)),证实了精修数据的准确性。首先,在200℃下回火处理30 min可以有效降低非晶复合材料内部的残余应力;但当回火时间增加到60 min时,其应力会再次增大。通过对W丝进行烧氢处理,发现非晶复合材料内部的残余应力可以有效地降低。另外,非晶复合材料内部的残余应力对W丝直径变化并不敏感。

关键词：非晶复合材料残余应力中子衍射回火处理烧氢处理

YAlO对热压烧结BC陶瓷微观组织及力学性能的影响

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兵工学报 2024年

作者：张巍张杰中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳工业大学材料科学与工程学院

为了研究烧结助剂Y3Al5O12对热压烧结制备的B4C陶瓷的影响，以B4C微粉为原料，Al2O3+Y2O3原位反应生成的Y3Al5O12为烧结助剂，在1 950 ℃烧结温度下，采用热压烧结工艺制备出B4C陶瓷，研究了Y3Al5O12添加量对B4C陶瓷物相组成、烧结性能... 详细信息

为了研究烧结助剂Y3Al5O12对热压烧结制备的B4C陶瓷的影响，以B4C微粉为原料，Al2O3+Y2O3原位反应生成的Y3Al5O12为烧结助剂，在1 950 ℃烧结温度下，采用热压烧结工艺制备出B4C陶瓷，研究了Y3Al5O12添加量对B4C陶瓷物相组成、烧结性能、微观结构和力学性能的影响。研究结果表明：当烧结助剂Y3Al5O12添加量<7 wt.%时，B4C陶瓷中晶界以B4C-B4C晶粒相连接的清洁晶界和B4C-非晶相Y3Al5O12-B4C晶界两种形式存在；当烧结助剂Y3Al5O12添加量≥7 wt.%时，B4C陶瓷中晶界以B4C-B4C晶粒相连接的清洁晶界、B4C-非晶相Y3Al5O12-B4C晶界和B4C-晶相Y3Al5O12-B4C晶界3种形式存在；当Y3Al5O12添加量为7 wt.%时，热压烧结B4C陶瓷的综合性能最佳，即相对密度为96.2%，硬度为20.9 GPa，抗弯强度为455 MPa，断裂韧性为3.53 MPa·m1/2；烧结助剂Y3Al5O12通过改变热压烧结B4C陶瓷的气孔率、晶粒尺寸和晶界特征影响B4C陶瓷的力学性能。

关键词： B C陶瓷烧结助剂钇铝石榴石力学性能晶界

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碳化硅吸波材料的原位反应法制备及其机理

材料研究学报 2024年第9期38卷 659-668页

作者：崔思凯付广艳林立海颜雨坤李处森沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016

使热解碳与硅粉分别在1800℃、2000℃和2200℃进行原位反应制备三种SiC材料,观察其微观形貌、物相和晶体结构并测试其电磁吸波性能,研究了原位反应温度对其吸波性能的影响。结果表明,在1800℃硅碳原位反应生成3C结构的β相SiC,在2000℃... 详细信息

使热解碳与硅粉分别在1800℃、2000℃和2200℃进行原位反应制备三种SiC材料,观察其微观形貌、物相和晶体结构并测试其电磁吸波性能,研究了原位反应温度对其吸波性能的影响。结果表明,在1800℃硅碳原位反应生成3C结构的β相SiC,在2000℃原位反应的蒸发—冷凝过程中β相SiC向6H结构的α相SiC转变。随着反应温度的提高相变加剧,α相SiC的比例随之提高,SiC材料对电磁波的介电损耗性能减弱,阻抗匹配性能也随之提高。原位反应温度不低于2000℃时生成的SiC材料,其介电损耗和阻抗匹配性能适当,是性能较好的吸波材料。

关键词：复合材料碳化硅吸波材料碳化硅相变原位反应吸波性能

稀土Ce对X20Co马氏体耐热钢蠕变性能的影响

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材料研究学报 2024年

作者：向钰琳杨仁贤蔡欣胡小强李殿中中国科学技术大学材料科学与工程学院中国科学技术大学中国科学院赣江创新研究院中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心

在不同温度进行X20Co马氏体耐热钢的蠕变实验，用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)、场发射透射电子显微镜(STEM)等手段表征其微观组织和性能，研究了稀土Ce对其蠕变行为的影响。结果表明，在680～720℃和100～200 MPa条件下进行X20Co... 详细信息

在不同温度进行X20Co马氏体耐热钢的蠕变实验，用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)、场发射透射电子显微镜(STEM)等手段表征其微观组织和性能，研究了稀土Ce对其蠕变行为的影响。结果表明，在680～720℃和100～200 MPa条件下进行X20Co的蠕变实验，Ce的添加使其蠕变寿命提高，且随着Ce含量的提高X20Co的蠕变寿命显著延长。在700℃/150 MPa条件下进行蠕变实验，添加质量分数为0.005.%和0.012%Ce的X20Co其蠕变断裂时间分别为77.6 h和119.0h，比不添加Ce的蠕变断裂时间(58.3 h)分别提高33%和104%以上。不添加Ce和添加质量分数为0.005%、0.012%Ce的X20Co，对应的蠕变应力指数分别为5.05和4.76、4.49，蠕变激活能分别为572.3、595.0、642.1 kJ/mol，蠕变门槛应力分别为58.3、87.8、82.5 MPa。Ce含量不同的三种X20Co，其蠕变机制均为位错攀移控制机制。Ce的添加并不改变X20Co的蠕变机制，但是使其蠕变激活能和门槛应力显著提高。蠕变前和断裂后X20Co的微观组织中出现三类析出相：沿晶界分布的富W大尺寸M6C、富Cr的较大尺寸M23C6和弥散分布在晶内的富V细小MC。Ce的添加，使X20Co中大尺寸块状M6C的数量减少和使其蠕变性能提高。

关键词： X20Co马氏体耐热钢稀土元素析出相蠕变性能微观组织

SiO_(2)含量对光固化3D打印SiC浆料及素坯性能的影响

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材料工程 2024年第7期52卷 71-82页

作者：梁馨之王晴李乔磊梁静静谭海兵李金国沈阳建筑大学材料科学与工程沈阳110168 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学院太空制造重点实验室北京100094 中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500

光固化3D打印技术的出现为制备复杂结构SiC陶瓷零部件提供了新的技术方案,但SiC高吸光、高折射率的特性导致其出现打印难固化的共性问题。通过在SiC陶瓷基体粉末中加入低吸光度、低折射率的SiO_(2)作为填料以改善SiC陶瓷浆料的固化性能... 详细信息

光固化3D打印技术的出现为制备复杂结构SiC陶瓷零部件提供了新的技术方案,但SiC高吸光、高折射率的特性导致其出现打印难固化的共性问题。通过在SiC陶瓷基体粉末中加入低吸光度、低折射率的SiO_(2)作为填料以改善SiC陶瓷浆料的固化性能和打印精度。研究了不同SiO_(2)添加量对浆料流变性、稳定性和固化性的影响及其作用机理,利用光固化3D打印技术制备出了高精度、表面质量好的素坯,对素坯的微观结构和性能进行了测试分析。结果表明:在SiC浆料中添加SiO_(2)能降低浆料的黏度、改善浆料的稳定性、提高浆料的固化性能;SiO_(2)的添加显著改善了SiC素坯的表面粗糙度,使素坯的抗弯强度先增大后减小。

关键词：光固化增材制造碳化硅陶瓷浆料

固溶温度和时效时间对Inconel 617高温合金微观组织与力学性能的影响

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材料工程 2024年

作者：王庆鹏刘生孙明月贾震徐斌吴升清陈轶杰沈阳航空航天大学航空宇航学院中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室苏州实验室中国北方车辆研究所

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等研究固溶温度和时效时间对Inconel 617高温合金微观组织与力学性能的影响。结果表明：Inconel 617合金固溶态组织中主要析出相为M23C6型碳化物，且优先于晶界处形核长大；随着固溶温... 详细信息

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等研究固溶温度和时效时间对Inconel 617高温合金微观组织与力学性能的影响。结果表明：Inconel 617合金固溶态组织中主要析出相为M23C6型碳化物，且优先于晶界处形核长大；随着固溶温度的升高，晶界及晶内碳化物经历先长大后溶解两个过程，合金平均晶粒尺寸生长速率提高。随着时效时间的延长，γ′相弥散析出且均匀分布于组织中，呈现数量减少、尺寸增大的趋势。γ′相尺寸增大，其晶格错配度随之增大，γ′相周围的弹性应变场增强，强化效果更加明显。高温拉伸性能测试表明：随固溶温度的升高，Inconel 617合金在750 ℃时抗拉强度和屈服强度逐渐降低，而在900 ℃时抗拉强度和屈服强度逐渐提高。在≤750 ℃时Inconel 617合金晶界强度高于晶内强度，而在900 ℃时晶内强度则高于晶界强度。随时效时间的延长，Inconel 617合金在750 ℃时抗拉强度和屈服强度逐渐提高。

关键词： Inconel 617合金固溶时效碳化物 γ′相力学性能

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氢化物超导体临界转变温度的机器学习模型

金属学报 2024年第10期60卷 1418-1428页

作者：赵晋彬王建韬何东昌李俊林孙岩陈星秋刘培涛太原科技大学材料科学与工程学院太原030024 中国科学院金属研究所、沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

高压下发现的具有高临界转变温度(Tc)的氢化物超导体激起了研究者对常压室温超导材料探索的广泛兴趣。尽管第一性原理方法可以准确预测氢化物超导体的Tc,但电声耦合计算量巨大且十分昂贵,因此迫切需要建立一个既准确又高效的Tc预测模型... 详细信息

高压下发现的具有高临界转变温度(Tc)的氢化物超导体激起了研究者对常压室温超导材料探索的广泛兴趣。尽管第一性原理方法可以准确预测氢化物超导体的Tc,但电声耦合计算量巨大且十分昂贵,因此迫切需要建立一个既准确又高效的Tc预测模型。本工作利用随机森林算法,根据特征的重要性选择最关键的特征,开发了一个简单且物理可解释的机器学习模型。该模型利用所选择的4个关键特征(即组成元素价电子数标准差、共价半径平均值和门捷列夫数(Mendeleev数)范围,以及Fermi能级处H的态密度占比)实现了高的Tc预测精度(平均绝对误差为24.3 K,均方根误差为33.6 K),这为氢化物超导体的高通量筛选提供了有效预测模型,有助于加速高Tc超导氢化物的发现。

关键词：氢化物超导体超导转变温度机器学习随机森林第一性原理计算

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基于涂层改性炮管寿命的研究进展

中国腐蚀与防护学报 2024年第2期44卷 295-302页

作者：李硕李希超赵经香戴作强徐斌孙明月郑莉莉青岛大学机电工程学院、动力集成及储能系统工程技术中心、电动汽车智能化动力集成技术国家地方联合工程技术中心(青岛) 青岛266071 中国科学院金属研究所、沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 中国科学院金属研究所、中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016

随着武器装备的各项指标不断提升,火炮的发展受到身管寿命的限制,目前身管寿命的延长已成为重要研究方向。本文综述了身管内膛涂层改性技术的发展历程及最新研究进展,从火炮身管的失效机理出发,指出对火炮身管内膛表面进行改造的困难。... 详细信息

随着武器装备的各项指标不断提升,火炮的发展受到身管寿命的限制,目前身管寿命的延长已成为重要研究方向。本文综述了身管内膛涂层改性技术的发展历程及最新研究进展,从火炮身管的失效机理出发,指出对火炮身管内膛表面进行改造的困难。重点对Cr涂层、Ta涂层、新陶瓷涂层等一系列涂层的性能以及研究进展进行了阐述。分析对比各种涂层改性中的优缺点,旨为继续进行身管延寿技术的研究提供参考。

关键词：火炮身管寿命内堂表面改性 Cr 涂层 Ta涂层陶瓷涂层