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超音速微粒轰击诱导表面纳米化对300M钢腐蚀疲劳行为的影响

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金属学报 2024年第5期60卷 627-638页

作者：熊毅栾泽伟马云飞厉勇查小琴河南科技大学材料科学与工程学院洛阳471023 河南科技大学有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心洛阳471023 中航光电科技股份有限公司洛阳471003 钢铁研究总院特殊钢研究所北京100081 中国船舶重工集团第725研究所洛阳471000

300M钢因其具有超高强度和优异塑韧性,常作为起落架的首选材料。但其在“高温、高湿、高盐”的海洋服役环境下易发生腐蚀疲劳失效,而表面强化可以有效提高其抗腐蚀疲劳性能。本工作采用超音速微粒轰击(SFPB)技术对300M超高强度钢进行表... 详细信息

300M钢因其具有超高强度和优异塑韧性,常作为起落架的首选材料。但其在“高温、高湿、高盐”的海洋服役环境下易发生腐蚀疲劳失效,而表面强化可以有效提高其抗腐蚀疲劳性能。本工作采用超音速微粒轰击(SFPB)技术对300M超高强度钢进行表面纳米化处理,系统研究了SFPB对300M钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀疲劳行为的影响规律,并对300M钢腐蚀疲劳后的表面形貌、微观组织演变和残余应力松弛进行表征。结果表明,300M钢经SFPB后表层晶粒细化至纳米级,形成梯度纳米结构的同时还存在着高幅值残余压应力。在相同的加载应力水平下,SFPB有效提高了300M钢的腐蚀疲劳寿命。腐蚀疲劳后300M钢表层晶粒尺寸仍处于纳米量级,加载应力水平的增加使次表层位错密度显著增加的同时形变孪晶数量增多。在腐蚀疲劳过程中,300M钢表层由于SFPB诱导产生的残余压应力发生不同程度的松弛现象,残余应力松弛程度随着加载应力水平的增加而明显增加。

关键词：超音速微粒轰击 300M钢表面纳米化腐蚀疲劳微观组织残余应力松弛

基于边界网格投影的铸造模拟仿真网格剖分方法

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特种铸造及有色合金 2024年第5期44卷 614-619页

作者：崔雨薇赵宇宏裴小龙潘玥侯华中北大学材料科学与工程学院高性能铝/镁合金材料开发及应用省部共建协同创新中心太原030051 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 太原科技大学材料科学与工程学院太原030024

提出了一种基于边界网格投影的铸造模拟仿真网格剖分方法。首先读取铸件三维模型的STL文件并进行缺陷处理,接着对铸件整体进行结构化网格剖分,并进行内外网格区分得到边界网格,最后对边界网格进行投影处理。应用实例表明,该方法可得到... 详细信息

提出了一种基于边界网格投影的铸造模拟仿真网格剖分方法。首先读取铸件三维模型的STL文件并进行缺陷处理,接着对铸件整体进行结构化网格剖分,并进行内外网格区分得到边界网格,最后对边界网格进行投影处理。应用实例表明,该方法可得到贴合铸件三维模型形状的网格文件,对于铸造CAE模拟精度提升具有积极意义。

关键词：铸造数值模拟结构化网格剖分边界网格投影处理

依托大科学设施提升钢铁高端产品开发能力的思考

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中国冶金 2024年第4期34卷 153-160页

作者：梁治国闫松涛张卫冬任学冲金莹陆永浩北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京102206

当前中国钢铁行业主要面临去产能、调结构的压力,把产品向产业应用端下游延伸,将极大提升产品附加值。钢铁高端新产品的开发应用,需要解决技术研发和产品验证等诸多难题,目前中国多数钢铁企业尚不具备面向终端应用场景的产品服役性能评... 详细信息

当前中国钢铁行业主要面临去产能、调结构的压力,把产品向产业应用端下游延伸,将极大提升产品附加值。钢铁高端新产品的开发应用,需要解决技术研发和产品验证等诸多难题,目前中国多数钢铁企业尚不具备面向终端应用场景的产品服役性能评价能力。重点分析了钢铁企业在新产品开发过程中如何通过产品的终端应用导向来提升附加值,指出解决新产品开发的关键核心问题是产品在新材料、新工艺、新功能、新结构等方面的应用中应以终端用户需求为导向,对标国际同类型产品,重点开展国产化开发,根据产品实际工况制订针对性的试验研究和数据积累策略;通过对新产品服役性能和寿命的精准评价,有效加速高端新产品的研发优化迭代,为其能够快速应用以及参与国际市场竞争提供权威的“上岗证”。结合北京科技大学牵头建设的国家重大科技基础设施“重大工程材料服役安全研究评价设施(MSAF)”在服务支撑国产高铁、风电装备、船舶制造等关键核心部件测试评价的具体案例,剖析了制约钢铁行业高质量发展特别是产业延伸向高附加值领域扩展的瓶颈问题及应对策略路径,为促进钢铁产业高质量创新发展提供了新的理论和实施建议。

关键词：大科学设施工程科学试验体系产品验证钢铁行业

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好氧堆肥污泥农用后溶解性有机质释放特征

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1011-1017页

作者：时聪慧张瑞昌朱书法李欣彤周新全张宁荣亮杨丽珍魏学锋河南科技大学化学化工学院河南洛阳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河南洛阳471023 中国五洲工程设计集团有限公司北京100053

研究污泥农用后溶解有机质(DOM)的释放特征,有助于评价和预测土壤中共存污染物的环境行为和效应。以河南省洛阳市某污泥处理厂好氧堆肥后的市政污泥作为样本,利用扫描电子显微镜(SEM)、总有机碳分析仪、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、凝... 详细信息

研究污泥农用后溶解有机质(DOM)的释放特征,有助于评价和预测土壤中共存污染物的环境行为和效应。以河南省洛阳市某污泥处理厂好氧堆肥后的市政污泥作为样本,利用扫描电子显微镜(SEM)、总有机碳分析仪、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、凝胶渗透色谱(GPC)、三维荧光光谱(3D-EEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振波谱(NMR)等表征技术,研究污泥农用后释放DOM的浓度、分子量、组成和结构等性质的演变特征。结果表明,污泥还田60 d内,释放的DOM微观形貌上存在较大变化,由致密块状物变为不规则松散物质;污泥农用后释放溶解性有机碳(DOC)量在4.25~6.22 mg·g^(-1)污泥范围,呈现先上升后稳步下降的趋势;释放过程中,污泥DOM的分子量和芳香性等性质也存在显著的变化:污泥DOM重均分子量由0.5 d时2674 g·mol^(-1)的逐渐升高为60 d的129026 g·mol^(-1);污泥还田后释放的DOM分子中芳香性物质逐渐积累;3D-EEM结合平行因子分析(PARAFAC)模型分析污泥释放DOM中的荧光物质,发现DOM中荧光物质主要为类富里酸和类腐殖质,释放过程中,类腐殖质逐渐积累,DOM整体上呈现腐殖化趋势;FTIR图谱表征污泥DOM脂肪族烷烃类物质的减少和芳香烃物质生成。污泥还田后释放DOM数量和性质变化,显著改变土壤中共存污染物环境行为和生态效应。该研究可为评估和预测污泥农用后产生的环境影响提供理论依据,也对市政污泥的资源化利用具有一定指导意义。

关键词：污泥农用溶解性有机质释放特征分子量芳香性

Al_(1−x)Li_(x)无序相的弹性性质及理想强度的第一性原理研究

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特种铸造及有色合金 2024年第9期44卷 1245-1249页

作者：田晋忠李博霖白正豪杨晓敏赵宇宏侯华中北大学材料科学与工程学院高性能铝/镁合金材料开发及应用省部共建协同创新中心太原030051 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 太原科技大学材料科学与工程学院太原030024

基于密度泛函理论,研究了不同结构对无序Al_(1−x)Li_(x)(x=0.25,0.5和0.75)的弹性模量、各向异性和理想抗拉强度的影响。结果表明,Al_(1−x)Li_(x)相可以在0 K时形成稳定结构,但Al_(0.75)Li_(0.25)相的形成难度较大。对于相同成分的Al_(1... 详细信息

基于密度泛函理论,研究了不同结构对无序Al_(1−x)Li_(x)(x=0.25,0.5和0.75)的弹性模量、各向异性和理想抗拉强度的影响。结果表明,Al_(1−x)Li_(x)相可以在0 K时形成稳定结构,但Al_(0.75)Li_(0.25)相的形成难度较大。对于相同成分的Al_(1−x)Li_(x)相,BCC结构具有相对较弱的抗体积变形能力。当Li含量(摩尔分数)从5%提高到75%,FCC Al_(1−x)Li_(x)相发生韧脆性转变,可能是由金属键转变为共价键导致。BCC Al_(0.75)Li_(0.25)的弹性性质展现出显著的各向异性,而FCC Al_(0.75)Li_(0.25)和BCC Al_(0.25)Li_(0.75)趋于各向同性。相同结构的Al_(1−x)Li_(x)相的理想抗拉强度随Li含量的增加而呈降低趋势。

关键词：第一性原理 Al_(1−x)Li_(x)相弹性性质各向异性

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机器学习在镁合金应用中的研究进展

工程科学学报 2024年第10期46卷 1797-1811页

作者：吴铮李全安陈晓亚郑泽宇张娜娜王政河南科技大学材料科学与工程学院洛阳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洛阳471023 龙门实验室洛阳471000 郑州大学计算机与人工智能学院郑州450000

在材料基因工程的背景下,基于数据驱动的机器学习技术作为一种强大的新型工具在镁合金的研究领域得到了广泛的关注.机器学习可以绕过几乎任何复杂的实验过程,只要确定描述符和目标属性之间的联系,就能以较低的成本,快捷地预测材料的性能... 详细信息

在材料基因工程的背景下,基于数据驱动的机器学习技术作为一种强大的新型工具在镁合金的研究领域得到了广泛的关注.机器学习可以绕过几乎任何复杂的实验过程,只要确定描述符和目标属性之间的联系,就能以较低的成本,快捷地预测材料的性能.传统的实验试错法和基于密度泛函理论的方法由于时间成本高、效率低,难以满足材料科学的不断发展需求.本文综述了机器学习在镁合金应用中的研究进展.首先简述了机器学习的基本流程和各种方法,主要包括数据集收集、数据预处理、模型构建和性能评估,并对机器学习算法的分类进行了总结.重点介绍了机器学习在镁合金加工工艺、显微组织、力学性能、耐蚀性能、储氢性能、固有属性(强化机制、各向异性等)和逆向设计等诸多方面应用的研究成就.机器学习模型不仅加速了新型高性能镁合金的设计过程,而且推动了镁合金塑性变形机理的深入研究.最后,分析了机器学习在镁合金研究应用中一些亟待解决的问题,并据此提出了机器学习在镁合金应用方面未来的研究方向和发展趋势.

关键词：机器学习镁合金性能预测合金设计数据驱动

1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料热变形模型对比分析

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塑性工程学报 2024年第3期31卷 107-118页

作者：郝朋程张兵张志娟赵田丽刘广龙陈乐徐依蔡军王快社西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学功能材料加工国家与地方联合工程研究中心陕西西安710055 甘肃金川镍钴新材料技术创新中心有限公司甘肃金昌737101

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为25~400℃、应变速率为0.01~10s^(-1)和真应变为0.85的条件下,对1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料进行了热压缩试验,研究其热变形行为,建立了应变补偿的Arrhenius (SCA)、修正的Jo... 详细信息

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为25~400℃、应变速率为0.01~10s^(-1)和真应变为0.85的条件下,对1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料进行了热压缩试验,研究其热变形行为,建立了应变补偿的Arrhenius (SCA)、修正的Johnson-Cook (MJC)和修正的Zerilli-Armstrong (MZA) 3种本构模型,并对流变应力的预测值与实验值进行对比。结果表明,层状复合材料流变应力呈加工硬化型,并随温度升高或应变速率降低而降低;在100℃/0.5s^(-1)、200℃/0.1s^(-1)和300℃/0.1s^(-1)条件下,层状复合材料组元层间变形较为协调;3种本构模型中,MZA模型的相关系数最高,R为0.99085、平均绝对相对误差最低,e_(AARE)为0.046966,更适合描述1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料的热变形行为。

关键词： 1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料流变应力宏观形貌本构方程

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退火温度对转向架用低密度钢组织性能的影响

金属热处理 2024年第6期49卷 8-16页

作者：吴斯李非凡王学敏尚学良徐翔宇中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所北京100081 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 上海大学材料科学与工程学院上海200444

通过Thermo-Calc热力学计算、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、拉伸试验和机器学习,从相转变、几何必需位错密度、晶界类型以及晶界密度的角度,设计并研究了退火温度对转向架用中Mn低密度中厚板组织性能的影响。结果表明,室温下... 详细信息

通过Thermo-Calc热力学计算、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、拉伸试验和机器学习,从相转变、几何必需位错密度、晶界类型以及晶界密度的角度,设计并研究了退火温度对转向架用中Mn低密度中厚板组织性能的影响。结果表明,室温下低密度钢的热轧组织为δ铁素体、奥氏体和马氏体;退火时,基体会发生逆转变以及原奥氏体的长大,且在退火过程中产生的奥氏体的稳定性会随着退火温度的升高而降低;随退火温度的增加,试验钢的几何必需位错密度不断减小;退火过程中晶粒的长大和马氏体板条合并会导致组织中的原奥氏体界面(PAG boundaries)和马氏体板条界面(Lath boundaries)密度下降;退火后,试验钢的断后伸长率相比热轧态有显著提升,其屈服强度随退火温度的增加而降低;热轧态及退火后的试验钢在拉伸测试中均表现为均匀变形,并发生了解理断裂;在820和880℃退火后,试验钢的屈服强度分别达到了491和413 MPa。

关键词：低密度钢中厚板转向架退火显微组织力学性能

深冷轧制变形对新型Ni-W-Co-Ta高密度合金显微组织与性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第4期34卷 1214-1225页

作者：舒康豪熊毅厉勇岳赟陈正阁查小琴韩顺王春旭河南科技大学材料科学与工程学院洛阳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洛阳471023 钢铁研究总院特殊钢研究所北京100081 西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室西安710024 中国船舶重工集团第725研究所洛阳471000

采用熔炼-浇铸-锻造流程制备新型Ni-W-Co-Ta高强度合金,并对Ni-W-Co-Ta合金经深冷轧制变形后的显微组织及力学性能演变规律进行表征。结果表明:随着变形量的增加,新型Ni-W-Co-Ta高密度合金中等轴晶粒沿轧制方向不断被拉长,同时产生大量... 详细信息

采用熔炼-浇铸-锻造流程制备新型Ni-W-Co-Ta高强度合金,并对Ni-W-Co-Ta合金经深冷轧制变形后的显微组织及力学性能演变规律进行表征。结果表明:随着变形量的增加,新型Ni-W-Co-Ta高密度合金中等轴晶粒沿轧制方向不断被拉长,同时产生大量的滑移带以协调剧烈的塑性变形,并最终形成纤维组织。变形量的增大导致位错密度急剧增大,位错交互作用显著加强,进而使晶粒尺寸细化至纳米量级;合金强度、硬度随着变形量的增加而显著提高,伸长率则急剧下降。断口形貌则由韧性断裂(未变形)向准解理-韧性混合型断裂转变(90%变形量)。

关键词： Ni-W-Co-Ta高密度合金深冷轧制纤维组织力学性能准解理-韧性混合型断裂