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Cu-V双合金化3Mn钢的组织和力学性能

金属学报 2024年第6期60卷 817-825页

作者：许仁杰屠鑫胡斌罗海文北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

研究了Cu-V双合金化的3Mn钢热轧板在550~650℃温轧和临界退火等制备工艺过程中(简称温轧退火样品)的组织演变与最终力学性能,并与热轧后在同样温度范围时效处理并临界退火的样品(简称热轧时效退火样品)进行对比。结果表明,温轧退火样品... 详细信息

研究了Cu-V双合金化的3Mn钢热轧板在550~650℃温轧和临界退火等制备工艺过程中(简称温轧退火样品)的组织演变与最终力学性能,并与热轧后在同样温度范围时效处理并临界退火的样品(简称热轧时效退火样品)进行对比。结果表明,温轧退火样品的塑性显著高于热轧时效退火样品,但2者屈服强度相似,这归因于温轧阶段引入大量缺陷,促进了临界退火时奥氏体逆转变过程,提高了残余奥氏体分数,最终可实现屈服强度高达1230~1320 MPa并保有23%~29%的延伸率,这一综合性能显著优于文献中Cu/V单一合金化的中锰钢,尤其是屈服强度大幅提高。这是由于采用了Cu-V双合金化并且在热轧后采用了温轧加临界退火的两段热变形处理工艺,除了在温轧阶段引入富Cu析出相以实现强化外,在临界退火阶段析出的VC还弥补了由于退火导致的软化,实现了高屈服强度;并形成25%~30%的残余奥氏体来提供相变诱导塑性,从而保证了高塑性。

关键词：中锰钢温轧析出相奥氏体力学性能

bcc结构下二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)低温低浓度下固溶软化行为的机制

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 15-21页

作者：王娜李翔飞北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

采用第一性原理计算研究了体心立方(bcc)Fe的4种二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)低温低浓度下固溶软化行为的机制,发现低温低浓度下的固溶软化行为由双扭结形核控制,由溶质原子直接引起双扭结形核势垒降低为固溶软化的本征机制,而由溶质原... 详细信息

采用第一性原理计算研究了体心立方(bcc)Fe的4种二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)低温低浓度下固溶软化行为的机制,发现低温低浓度下的固溶软化行为由双扭结形核控制,由溶质原子直接引起双扭结形核势垒降低为固溶软化的本征机制,而由溶质原子对间隙原子清除减少双扭结形核为固溶软化的外部机制.分别计算了bcc Fe的4种二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)中反映双扭结形核势垒的原子行位移(ARD)能和堆垛层错(GSF)能.计算结果表明,仅Cr可微弱降低ARD和GSF能,而Co,Mo,W均引起ARD和GSF能升高,因此,依据固溶软化的本征机制,仅Cr引起固溶软化,而Co,Mo,W均引起固溶强化.Cr,Mo,W与周围Fe原子均为反铁磁相互作用,Co与Fe为铁磁相互作用.尽管铁磁/反铁磁相互作用与价电子数(电子构型)具有一定相关性,双扭结形核势垒并不与价电子数(电子构型)明显相关.进一步的计算表明,双扭结形核势垒与其结合能呈现正相关关系,Cr与Fe结合能减弱,因此双扭结形核势垒降低,而Co,Mo,W与Fe结合能增强,因此双扭结形核势垒升高.而结合能并未表现出与原子半径、电子数(电子构型)的明显相关性,因此,双扭结形核势垒并不与原子半径、电子数(电子构型)明显相关.依据本征机制,Co,Mo,W与Fe的结合能增强引起双扭结形核势垒升高,因此为固溶强化,其二元合金低温低浓度下的固溶软化行为无法用本征机制解释,需要考虑外部机制(如间隙C原子的作用),而Cr二元合金的固溶软化行为可能为本征机制.

关键词：体心立方铁二元合金原子行位移能堆垛层错能固溶软化

金刚石/碳纳米管异质界面热导及声子热输运特性

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物理学报 2024年第13期73卷 346-355页

作者：刘子怡褚福强魏俊俊冯妍卉北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

碳纳米管作为新一代热界面材料,在天然材料中具有最高的热导率,有望解决金刚石半导体超高热流密度的散热问题.因此,本文提出将金刚石和碳纳米管结合,可大幅度提高器件性能及稳定性,减小封装尺寸,实现器件小型化设计.采用非平衡分子动力... 详细信息

碳纳米管作为新一代热界面材料,在天然材料中具有最高的热导率,有望解决金刚石半导体超高热流密度的散热问题.因此,本文提出将金刚石和碳纳米管结合,可大幅度提高器件性能及稳定性,减小封装尺寸,实现器件小型化设计.采用非平衡分子动力学方法从微观层面探究了金刚石/碳纳米管异质结构界面热特性及影响因素.研究发现碳纳米管层数增加使声子态密度峰值增大并向低频波段移动,低频声子增多更有利于界面传热,同时声子重叠能提高,声子耦合振动增强提升了界面传热效率;同时,一定范围内体系温度的升高及碳纳米管长径比的增大可以提高近界面处金刚石和碳纳米管的态密度截止频率,提升低频波段的峰值,进一步增强两侧声子的耦合振动,提高了界面热导.最后,采用正交试验模拟获得了金刚石/碳纳米管界面热导的最优值,结果远优于目前一般半导体/金属的界面热导.该工作为优化金刚石/碳纳米管异质界面的热输运提供了思路,并将有利于器件热管理和芯片材料设计.

关键词：碳纳米管金刚石界面热导分子动力学

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弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级

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物理学报 2024年第2期73卷 49-58页

作者：解晓洁孙俊松秦吉红郭怀明北京科技大学物理系北京100083 北京科技大学理论物理研究所北京100083 北京航空航天大学物理系北京100191

利用线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法研究了弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级.通过线性自旋波理论,发现磁赝朗道能级出现在磁子能谱的高能端,其能级间距与能级指数的平方根成正比.线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法都显示... 详细信息

利用线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法研究了弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级.通过线性自旋波理论,发现磁赝朗道能级出现在磁子能谱的高能端,其能级间距与能级指数的平方根成正比.线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法都显示,尺寸相同时随着应变强度的逐渐增加,局域磁化强度逐渐减弱,应变强度相同的条件下反铁磁序在y方向上连续减弱,因为上边界处的海森伯链解耦为孤立的垂直链,导致上边界附近的磁序被破坏.量子蒙特卡罗方法提供了更精确的反铁磁序演化:在特定应变强度下上边界处垂直关联不变,水平关联增加,从而影响磁化强度,使局域磁化在上边界处呈上翘趋势.研究结果有助于理解弯曲应变对自旋激发的影响,并可能在二维量子磁性材料实验中得以实现.

关键词：弯曲应变赝朗道能级线性自旋波理论量子蒙特卡罗方法

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基于选区激光熔化镍基单晶高温合金的修复

中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1376-1392页

作者：张宇沈超张鹏章林曲选辉北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学北京材料基因组高精尖创新中心北京100083 辽宁材料实验室材料智能技术研究所沈阳110000

选区激光熔化技术光斑和热影响区小,成形精度高,可对镍基单晶高温合金叶片进行有效的修复以延长使用寿命。本工作选用了一种具有中等体积分数γ′相的合金粉末,研究了在单晶CM247LC基板上进行外延生长过程中该合金粉末的显微组织演变规... 详细信息

选区激光熔化技术光斑和热影响区小,成形精度高,可对镍基单晶高温合金叶片进行有效的修复以延长使用寿命。本工作选用了一种具有中等体积分数γ′相的合金粉末,研究了在单晶CM247LC基板上进行外延生长过程中该合金粉末的显微组织演变规律以及力学性能。结果表明:修复界面的熔池宽深比大于4时,沉积区与基体能形成良好的结合界面以及较小的晶粒取向差。通过增大扫描速率和降低激光功率可以有效减小沉积区裂纹密度,沉积组织以沿沉积方向生长的柱状枝晶为主,沉积层越高,冷却速率越小,枝晶间距和晶粒取向差越大。通过打印参数优化,最终得到了裂纹密度低、晶粒取向单一、且与单晶基板结合优异的镍基单晶高温合金沉积层,其抗拉强度为1094 MPa,伸长率为21%。

关键词：镍基单晶高温合金选区激光熔化显微组织晶粒取向力学性能

纳米结构BCC-Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4)高熵合金在氯化钠溶液中的电化学腐蚀行为

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第6期34卷 1908-1921页

作者：张博威张泽群董其娟吴俊升庄宁左鹏程李晓刚北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学国家材料腐蚀与防护科学数据中心北京100083

采用电化学测试并结合对合金表面膜的细致表征,研究Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4)高熵合金(HEA)在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4) HEA主要由富含Al、Ni的B2相和富含Cr、Fe的A2相组成。在电化学... 详细信息

采用电化学测试并结合对合金表面膜的细致表征,研究Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4)高熵合金(HEA)在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,Al_(0.5)CoCrFeNi_(0.4) HEA主要由富含Al、Ni的B2相和富含Cr、Fe的A2相组成。在电化学极化作用下,合金表面均匀地形成了一层富含Cr的超薄钝化膜。随着外加电位的增加,保护膜在两相界面处破裂,随后B2相优先溶解。最后,在HEA表面形成三层结构的表面膜:内层富集Cr、中间层富集Fe,外层富集Al和Ni。内层和中间层的形成可归因于Cr物种的高稳定性和Fe的选择性溶解,而腐蚀产物的沉积形成表面膜外层归因于B2相的溶解。

关键词：高熵合金电化学腐蚀行为选择性腐蚀过钝化三层结构氧化膜

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Ti–Mn系储氢合金的研究进展

硅酸盐学报 2024年第6期52卷 1873-1883页

作者：张贺林繁鑫刘勇缪国栋王振刘春荣李平曲选辉北京科技大学新材料技术研究院北京100083

Ti-Mn系储氢合金在常温下能快速可逆吸放超过1.8%(质量分数)的氢气,且具有良好的循环稳定性和较低的成本,成为最具前景的储氢合金之一,但其较高的平台压不利于大规模应用。本文综述了近年来Ti-Mn系储氢合金的研究进展,总结了取代元素的... 详细信息

Ti-Mn系储氢合金在常温下能快速可逆吸放超过1.8%(质量分数)的氢气,且具有良好的循环稳定性和较低的成本,成为最具前景的储氢合金之一,但其较高的平台压不利于大规模应用。本文综述了近年来Ti-Mn系储氢合金的研究进展,总结了取代元素的半径对Ti-Mn系储氢合金晶体结构的影响,讨论了氧含量、元素取代和制备工艺对材料储氢性能的影响,阐述了微观缺陷-循环稳定性的关联机制,并对Ti-Mn系储氢合金在储氢罐领域的突破性应用进行了综述。最后提出未来的研究重点将集中于工艺改进和机理分析。

关键词： Ti–Mn系储氢合金吸放氢反应机理储氢性能储氢罐

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碳点在金属腐蚀防护领域的研究进展

表面技术 2024年第3期53卷 75-87页

作者：王金科吴尚浩陈质彬王悦马菱薇张达威北京科技大学新材料技术研究院北京100083

综述了碳点的合成路径、改性方法及其在腐蚀防护领域的应用,重点阐述了碳点作为缓蚀剂及其在自修复、自预警等智能防腐涂层方向应用的国内外最新研究进展。首先,分析和探讨了杂原子掺杂型、有机分子修饰型以及生物质衍生型碳点缓蚀剂的... 详细信息

综述了碳点的合成路径、改性方法及其在腐蚀防护领域的应用,重点阐述了碳点作为缓蚀剂及其在自修复、自预警等智能防腐涂层方向应用的国内外最新研究进展。首先,分析和探讨了杂原子掺杂型、有机分子修饰型以及生物质衍生型碳点缓蚀剂的缓蚀机理、优势及不足。其次,介绍了基于碳点的本征和外援自修复涂层、腐蚀预警涂层的设计思路及自修复、自预警机制。最后,提出了碳点在缓蚀剂和智能防腐涂层中应用所存在的问题,并对其未来发展前景进行了讨论。未来应秉持绿色、高效理念,进一步优化碳点的制备工艺,深入研究其在缓蚀、涂层自修复及腐蚀预警中的关键作用,以期早日实现工业应用。

关键词：碳点缓蚀剂涂层自修复自预警

可充放锌空电池用过渡金属氧化物双功能催化剂研究进展

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工程科学学报 2024年第1期46卷 56-72页

作者：刘渐芳赵勇智王永刘鸾刘思佳秦运璞吴昊阳张德印贾宝瑞曲选辉秦明礼北京科技大学新材料技术研究院北京100083

近年来,可充放锌-空气二次电池因其高理论比能密度、高安全性、环境友好、低成本等优点,引起了广泛的关注,被认为是未来电网和电动汽车供电的可行选择之一.锌空电池中,氧还原反应和析氧反应催化剂的活性和稳定性对电池的能量密度、功率... 详细信息

近年来,可充放锌-空气二次电池因其高理论比能密度、高安全性、环境友好、低成本等优点,引起了广泛的关注,被认为是未来电网和电动汽车供电的可行选择之一.锌空电池中,氧还原反应和析氧反应催化剂的活性和稳定性对电池的能量密度、功率密度和寿命有重要影响,因此,开发高效、稳定的氧还原/析氧反应双功能催化剂已经成为一个重要研究方向.本文介绍了不同种类过渡金属氧化物催化剂的活性来源及其在锌空电池能量密度、充/放电电压、循环寿命等方面的表现,总结了当下研究现状中提高催化性能的策略和方法.

关键词：锌空电池电催化剂过渡金属氧化物尖晶石钙钛矿