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氮空位调控晶格畸变度强化(NbMoTaW)N_(x)薄膜的力学性质和耐磨损性

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无机材料学报 2024年第6期39卷 715-725页

作者：张睿张侃袁梦雅谷鑫磊郑伟涛吉林大学材料科学与工程学院超硬材料国家重点实验室长春130012

高熵过渡金属氮化物(HENs)具有热稳定性,抗腐蚀、抗氧化性以及优异的力学性质,可用作结构部件及运动部件的表面防护薄膜。然而,受HENs组元多样性的影响,宽泛可调的金属组分与HENs力学性质之间的映射关系相当复杂。本工作以(NbMoTaW)N_(x... 详细信息

高熵过渡金属氮化物(HENs)具有热稳定性,抗腐蚀、抗氧化性以及优异的力学性质,可用作结构部件及运动部件的表面防护薄膜。然而,受HENs组元多样性的影响,宽泛可调的金属组分与HENs力学性质之间的映射关系相当复杂。本工作以(NbMoTaW)N_(x)薄膜为研究对象,基于磁控溅射方法调节薄膜生长过程中氮气流量,制备了不同氮含量的(NbMoTaW)N_(x)(x=0,0.59,0.80,0.95)薄膜,研究了(NbMoTaW)N_(x)薄膜的成分、结构、形貌与性能,并对薄膜力学性质的主要影响机制进行了系统探究。结果表明,通过调节氮空位,实现了对氮原子及金属原子亚晶格畸变度的协同调控,得益于氮原子和金属原子亚晶格的高畸变度,(NbMoTaW)N_(0.80)样品具有最高的硬度与最好的耐磨损性能。排除电子结构、残余应力、晶粒尺寸等力学性质影响因素后,进一步确认了HENs薄膜晶格畸变度与力学性质之间的直接关系。本研究寻找到一条简洁的晶格畸变度调控策略,为调节、优化氮化物薄膜性能,进而更好地解决复杂服役环境下防护薄膜的机械损伤问题提供了新的思路。

关键词：晶格畸变度氮空位力学性质高熵过渡金属氮化物耐磨损性

多孔碳陶瓷化改进反应熔渗法制备陶瓷基复合材料研究进展

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无机材料学报 2024年第6期39卷 623-633页

作者：赵日达汤素芳中国科学院金属研究所前沿材料研究部沈阳110016

连续纤维增强陶瓷基复合材料具有高强韧、耐氧化的特性,现已成为航空航天领域重要的高温结构候选材料。反应熔渗法可实现陶瓷基复合材料的大规模、短周期和低成本制备,是目前最具有商业化前景的技术之一。然而,传统反应熔渗法制得陶瓷... 详细信息

连续纤维增强陶瓷基复合材料具有高强韧、耐氧化的特性,现已成为航空航天领域重要的高温结构候选材料。反应熔渗法可实现陶瓷基复合材料的大规模、短周期和低成本制备,是目前最具有商业化前景的技术之一。然而,传统反应熔渗法制得陶瓷基复合材料存在着基体碳残留、纤维刻蚀等问题,导致材料力学与氧化-烧蚀性能不佳。为突破传统碳基体陶瓷化程度低的局限性,相关研究人员采用碳基体孔结构构筑方法,通过多孔碳基体取代传统熔渗预制体中致密碳基体,以促进碳基体的陶瓷化转变及反应熔体的消耗,进而实现陶瓷基复合材料的性能优化。本综述介绍了采用多孔碳陶瓷化策略制备SiC陶瓷、SiC/SiC复合材料、C/SiC复合材料及超高温陶瓷基复合材料的相关研究进展,并且通过与传统反应熔渗法对比,验证了多孔碳陶瓷化策略的优势,同时总结了相关多孔碳基体制备方法的发展演变过程,最后针对先进陶瓷基复合材料的基础理论与工艺技术需求,对多孔碳陶瓷化改进反应熔渗法的未来发展方向进行了展望。

关键词：陶瓷基复合材料反应熔渗法多孔碳陶瓷化综述

Nb对锆合金LOCA淬火相变及力学性能影响的分子动力学研究

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1654-1665页

作者：胡丽娟张鸿林王子璇强媛媛姚美意谢耀平上海大学材料研究所上海200072

失水事故(loss of coolant accident, LOCA)下锆合金中原β-Zr层的力学性能对核安全具有重大意义,Nb作为锆合金中重要的合金元素对其有重要影响。运用分子动力学方法研究了Zr-x Nb(x=0, 0.5, 1, 2.5,质量分数,%)合金在淬火过程中的相变... 详细信息

失水事故(loss of coolant accident, LOCA)下锆合金中原β-Zr层的力学性能对核安全具有重大意义,Nb作为锆合金中重要的合金元素对其有重要影响。运用分子动力学方法研究了Zr-x Nb(x=0, 0.5, 1, 2.5,质量分数,%)合金在淬火过程中的相变行为和淬火后的拉伸行为,分析了Nb对其力学性能的作用机制。结果表明,Nb淬火相变模拟过程产生了类似原β-Zr组织的层片状多晶,这种层片状多晶主要由fcc和hcp结构原子组成;多晶的bcc→fcc相变路径遵从Brain位相关系,bcc→hcp相变路径遵从P-S位相关系;在降温过程中,添加的Nb会通过增大锆合金hcp与bcc结构的自由能之差来增加β→α的相变阻力,从而稳定锆合金的β相;Zr、Zr-0.5Nb和Zr-1Nb合金模型中Nb促进了晶界处bcc相的生成,使得变形集中于晶界,导致晶界易发生断裂;而Zr-2.5Nb中,晶粒内部的Nb含量较高,易形成bcc相,从而协调变形,提高其塑性;此外Zr-2.5Nb中团簇呈弥散分布,这使得其整体强度得到提高。

关键词：锆合金分子动力学原β-Zr 淬火相变力学性能

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6061铝合金表面激光粗化技术研究

中国激光 2024年第16期 108-117页

作者：李春杜欣蔚杜宝宪张子昌马康智李婷倪立勇曾一兵航天材料及工艺研究所表面工程事业部航天材料及工艺研究所研发处

采用激光表面处理技术对6061铝合金薄壁件进行表面粗化，并与用常规喷砂工艺处理的样品进行对比。研究了激光表面处理技术对6061铝合金表面显微形貌、物相组成和粗糙度的影响，测试了3种典型涂料在6061铝合金表面的润湿性和附着力。结... 详细信息

采用激光表面处理技术对6061铝合金薄壁件进行表面粗化，并与用常规喷砂工艺处理的样品进行对比。研究了激光表面处理技术对6061铝合金表面显微形貌、物相组成和粗糙度的影响，测试了3种典型涂料在6061铝合金表面的润湿性和附着力。结果表明，脉冲激光束将铝合金瞬间气化或熔融，并在其表面形成圆斑，周围的飞溅颗粒表面有薄氧化层；其表面粗糙度随处理次数的增加呈线性增加，处理次数为5次时与喷砂处理结果接近（表面粗糙度为4～5μm）；不同涂料的表面接触角不同，且与激光处理次数相关；3种典型涂料在激光粗化处理后6061铝合金表面的附着力为0级或1级，结合力优异。激光表面粗化有望作为铝合金有机涂料喷涂前处理工艺来替代喷砂处理工艺。

关键词：激光技术激光表面粗化 6061铝合金润湿角附着力

低温高应变量衬板控轧高固溶Al-Mg合金高强塑性与高热稳定性机制

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金属学报 2024年第4期60卷 473-484页

作者：田滕查敏殷皓亮花珍铭贾海龙王慧远吉林大学材料科学与工程学院汽车材料教育部重点实验室长春130025 吉林大学超硬材料国家重点实验室长春130012 吉林大学未来科学国际合作联合实验室长春130012

通过大变形技术制备的高强Al-Mg合金具有广阔应用前景,但其塑性低和高温稳定性差的缺点严重限制其进一步发展。本工作采用低温高应变量衬板控轧(cryogenic high-reduction hard-plate rolling,CHR-HPR)制备了兼具高强塑性(抗拉强度约597... 详细信息

通过大变形技术制备的高强Al-Mg合金具有广阔应用前景,但其塑性低和高温稳定性差的缺点严重限制其进一步发展。本工作采用低温高应变量衬板控轧(cryogenic high-reduction hard-plate rolling,CHR-HPR)制备了兼具高强塑性(抗拉强度约597 MPa、延伸率约7.7%)和高热稳定性的高固溶Mg含量Al-9Mg合金。利用EBSD、TEM、硬度测量和拉伸实验等方法系统研究了Mg含量对CHR-HPR Al-Mg合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:CHR-HPR Al-9Mg合金中高含量固溶Mg原子与低温变形促进合金中形成了高密度位错及小角晶界,显著提高合金的屈服强度;高含量固溶Mg原子与可动位错交互作用引起的动态应变时效导致合金加工硬化能力提高,进一步提高了合金的抗拉强度和塑性。此外,在再结晶退火过程中,高含量固溶Mg原子有效地抑制位错滑移、钉扎晶界,延缓回复与再结晶的发生。因此,CHR-HPR Al-Mg合金热稳定性随固溶Mg含量增加而显著提高,其中CHR-HPR Al-9Mg合金再结晶温度达到400℃。

关键词： Al-Mg合金低温衬板控轧加工硬化力学性能微观组织再结晶

超温及应力条件下IC10合金的组织演化及机理

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材料工程 2024年第7期52卷 140-151页

作者：刘明坤王威吴云胜佟文伟秦学智周兰章中国航发沈阳发动机研究所材料应用研究室沈阳110015 中国航发沈阳发动机研究所强度设计研究室沈阳110015 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心高温结构材料研究部沈阳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

针对燃气涡轮叶片超温运行可能引发的合金劣化问题,对燃气涡轮叶片用IC10合金超温(1070~1250℃)、拉/压应力(30~90 MPa)条件下的微观组演化进行系统分析。结果表明:无应力超温热暴露过程中IC10合金中二次γ′相的退化方式主要包括球化... 详细信息

针对燃气涡轮叶片超温运行可能引发的合金劣化问题,对燃气涡轮叶片用IC10合金超温(1070~1250℃)、拉/压应力(30~90 MPa)条件下的微观组演化进行系统分析。结果表明:无应力超温热暴露过程中IC10合金中二次γ′相的退化方式主要包括球化、粗化和回溶,随着热暴露温度的升高及热暴露时间的延长,在γ/γ′相界面能降低的驱动下,二次γ'相形状由花状向圆方状及球状演变。二次γ'相的面积分数随温度的升高及时间的延长逐渐降低。在高于1225℃下热暴露时间超过50 h后,二次γ'相完全回溶。随着温度的升高和时间的延长,二次γ'相尺寸逐渐增加,γ'相粗化符合由元素扩散控制的Lifshitz-Slozov-Wagner理论。在超温有应力热暴露过程中,随着温度的增加,γ'相筏化现象逐渐加剧。拉应力促进γ'相沿垂直于应力轴的方向出现N型筏化,压应力则促进γ'相沿平行于应力轴的方向出现P型筏化。相对于压应力,拉应力状态下γ'相筏化进程更加迅速。根据超温及应力条件下IC10合金的组织演化图谱可对服役后叶片的服役工况进行反向判定。

关键词： IC10合金超温热暴露组织演化筏化高温合金

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高压极端条件下的富氢高温超导体

高压物理学报 2024年第2期38卷 33-42页

作者：陈胤圻王洪波吉林大学物理学院超硬材料国家重点实验室吉林长春130012

自从在汞中发现4.2 K的超导转变温度以来,寻找室温超导体一直是凝聚态物理领域的研究热点。近年来,科学家在高压极端条件下发现了以共价型H_(3)S(T_(c)=203 K)和离子型LaH_(10)(T_(c)=250 K)、CaH_(6)(T_(c)=215 K)为代表的系列高温超导... 详细信息

自从在汞中发现4.2 K的超导转变温度以来,寻找室温超导体一直是凝聚态物理领域的研究热点。近年来,科学家在高压极端条件下发现了以共价型H_(3)S(T_(c)=203 K)和离子型LaH_(10)(T_(c)=250 K)、CaH_(6)(T_(c)=215 K)为代表的系列高温超导体,先后刷新了超导转变温度纪录,这些工作开启了学界在富氢化合物中寻找室温超导体的新篇章。本文重点介绍了目前高压下二元和三元富氢高温超导体的理论模拟以及实验制备和表征方面的相关研究进展,分析在富氢化合物中发现室温超导体面临的挑战和可能途径,为实现室温超导做出基础性贡献。

关键词：高压极端条件富氢超导体晶体结构预测金刚石对顶砧

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磨削接触刚度及其工艺关联分析研究

制造技术与机床 2024年第9期 147-154页

作者：冯克明赵金坠杜晓旭郑州三磨超硬材料有限公司河南郑州450001 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司河南郑州450001

在磨削加工中,磨削接触刚度过于抽象、难以理解,给磨削应用带来了不少困扰。立足外圆磨削工程,进行了全面分析、梳理,探讨了磨削相关部件之形变、受力,明确了关联刚度。磨床刚度主要受磨床主轴抗弯刚度、进给丝杠抗拉刚度影响,一般相对... 详细信息

在磨削加工中,磨削接触刚度过于抽象、难以理解,给磨削应用带来了不少困扰。立足外圆磨削工程,进行了全面分析、梳理,探讨了磨削相关部件之形变、受力,明确了关联刚度。磨床刚度主要受磨床主轴抗弯刚度、进给丝杠抗拉刚度影响,一般相对固定;磨削刚度指磨削状态下砂轮与工件两者抵抗法向形变的能力主要取决于磨削接触刚度;磨削接触刚度是指磨削状态下在磨削区内单位法向形变所承受的法向磨削力,具有时变特征,主要与砂轮基本特性、工件材料性能、砂轮工作面形貌、磨削参数有关。磨削技术人员主要工作是在满足磨削需求的前提下,合理利用当下磨削条件调整优化磨削接触刚度,保持磨削工艺系统稳定,最大限度发挥磨床加工能力。

关键词：磨削工艺系统磨床刚度磨削刚度磨削接触刚度法向磨削力形变

磁场对X70管线钢在碳酸钠溶液中阳极过程的影响

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中国腐蚀与防护学报 2024年第3期44卷 765-771页

作者：李晓徽陶轶琦黄浩张志成厉恩彤吕战鹏陈俊劼上海大学材料科学与工程学院材料研究所、省部共建特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200072

采用动电位扫描阳极极化曲线和恒电位极化测试方法研究了0.4 T磁场对X70管线钢在含与不含Cl^(-)的NaCO_(3)溶液中阳极过程的影响。外加磁场加速X70管线钢在NaCO_(3)溶液中高电位下的析氧反应,对钝化区阳极反应无显著影响。含Cl^(-)的NaC... 详细信息

采用动电位扫描阳极极化曲线和恒电位极化测试方法研究了0.4 T磁场对X70管线钢在含与不含Cl^(-)的NaCO_(3)溶液中阳极过程的影响。外加磁场加速X70管线钢在NaCO_(3)溶液中高电位下的析氧反应,对钝化区阳极反应无显著影响。含Cl^(-)的NaCO_(3)溶液中,在动电位扫描极化曲线钝化区内接近过渡区的电位下恒电位极化时出现快速活性溶解特征,外加磁场表现出抑制阳极溶解的作用;高电位下阳极溶解和析氧反应同时发生时磁场作用不明显。动电位极化和恒电位极化电流密度差异源于不同极化方式导致的电极表面状态及电极反应类型差异,导致磁场作用也发生变化。

关键词：管线钢磁场阳极极化碳酸钠氯离子析氧反应