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低价锆氧化物Zr_(3)O的结构、热力学和弹性性质第一性原理研究

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 952-965页

作者：周虹伶陈莉君杨晓玲刘许旸孙超栾佰峰重庆大学材料科学与工程学院轻合金材料国际合作联合实验室沈阳材料科学国家研究中心重庆400044 重庆大学航空航天学院重庆400044 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

采用第一性原理系统地研究3种Zr_(3)O晶形(空间群分别为R3c(斜方六面体)、R32(斜方六面体)和P6322(六面体))的晶格动力学及其与温度相关的热力学和力学性质。计算得到的3种Zr_(3)O晶形的晶体结构参数与实验结果一致。此外,证明3种Zr_(3)... 详细信息

采用第一性原理系统地研究3种Zr_(3)O晶形(空间群分别为R3c(斜方六面体)、R32(斜方六面体)和P6322(六面体))的晶格动力学及其与温度相关的热力学和力学性质。计算得到的3种Zr_(3)O晶形的晶体结构参数与实验结果一致。此外,证明3种Zr_(3)O结构在动力学和热力学上均具有稳定性。获得了3种Zr_(3)O晶形在0~1500 K温度范围内的熵、焓、吉布斯自由能、比热容、热膨胀系数和弹性模量等性质。发现3种Zr_(3)O晶形在0K时的相对稳定性顺序为Zr_(3)O(R3c)>Zr_(3)O(R32)>Zr_(3)O(P6_(3)22);然而,在50 K时Zr_(3)O(R3c)转变成Zr_(3)O(R32),在540K时转变为Zr_(3)O(P6_(3)22)。相较于其他2种Zr_(3)O相,Zr_(3)O(R32)表现出更优越的力学性能。

关键词：第一性原理 Zr_(3)O 晶格动力学热力学性质弹性模量

应变速率对7065铝合金等温压缩软化机制的影响

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材料导报 2024年第8期38卷 207-212页

作者：赵言唐建国张勇郑许赵辉中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室长沙410083 广西南南铝加工有限公司铝合金材料与加工重点实验室南宁530031

采用等温压缩实验并结合电子背散射衍射手段,研究了应变速率对7065铝合金热变形行为的影响规律。结果表明,随着应变速率由0.001 s^(-1)增加到30 s^(-1),合金的动态再结晶面积分数先显著减少,在1 s^(-1)时达到较低水平,而后变化幅度小于1... 详细信息

采用等温压缩实验并结合电子背散射衍射手段,研究了应变速率对7065铝合金热变形行为的影响规律。结果表明,随着应变速率由0.001 s^(-1)增加到30 s^(-1),合金的动态再结晶面积分数先显著减少,在1 s^(-1)时达到较低水平,而后变化幅度小于10%,当应变速率大于1 s^(-1)时,合金的亚结构面积分数显著增加。低应变速率阶段(0.001~1 s^(-1))的软化机制为动态再结晶(DRX)机制和动态回复(DRV)机制,而高应变速率阶段(1~30 s^(-1))的软化机制为DRV机制。随着应变速率的增加,等温压缩变形后合金的形变储能逐渐增加。

关键词： Al-Zn-Mg-Cu合金等温压缩热变形本构方程动态再结晶(DRX) 动态回复(DRV)

高性能镁合金电弧增材制造技术研究现状与展望

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机械工程学报 2024年第7期60卷 289-311页

作者：李坤吉辰白生文蒋斌潘复生重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044 重庆大学金属增材制造(3D打印)重庆市重点实验室重庆400044 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044

高性能镁合金已成为运载装备轻量化的重要发展方向之一,而镁合金因其自身活泼的性质和较差的室温加工性,在传统制造技术中受到了很大限制。最近电弧增材制造技术因其沉积速率高、制造空间大、成形稳定、过程安全等特点成为高性能镁合金... 详细信息

高性能镁合金已成为运载装备轻量化的重要发展方向之一,而镁合金因其自身活泼的性质和较差的室温加工性,在传统制造技术中受到了很大限制。最近电弧增材制造技术因其沉积速率高、制造空间大、成形稳定、过程安全等特点成为高性能镁合金先进制备的重要手段之一。因此,系统综述了目前电弧增材制造镁合金的研究现状,重点综述了目前电弧增材制造技术以及其沉积态镁合金在成形、组织与性能上的特点。同时针对镁合金在制备过程中的热循环、热累积、性能薄弱等问题,总结了制备过程中的原位加工、镁合金焊丝设计、电弧成形精度控制与热处理优化等研究与现状。并根据已有研究指出了电弧增材制造镁合金存在的瓶颈问题并提出该领域需要发展与改进的方向。

关键词：镁合金电弧增材制造轻量化微观组织性能

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磁声耦合:物理、材料与器件

物理学报 2024年第5期73卷 1-23页

作者：陈崇马铭远潘峰宋成清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室北京100084

固体中的声波有两种传播方式:一种是声体波,以纵波或横波的形式在固体内部传播;另一种是声表面波,在固体表面产生并沿着表面传播.声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号,尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中.声学滤波器因其体积... 详细信息

固体中的声波有两种传播方式:一种是声体波,以纵波或横波的形式在固体内部传播;另一种是声表面波,在固体表面产生并沿着表面传播.声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号,尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中.声学滤波器因其体积小、成本低和性能稳定等多方面的优势,在移动通信等领域得到了广泛应用.受益于成熟的制造工艺和确定的共振频率,声波已逐渐成为操控磁性和自旋的有力手段,这一领域正朝着小型化、超快和节能的自旋电子学器件应用迈进.将磁性材料集成到声学射频器件,也开辟了对声学器件调控方法和性能提升的新思路.本综述首先梳理了各种磁声耦合的物理机制,并在此基础上系统介绍了声控磁化动力学、磁化翻转、磁畴和磁性斯格明子产生及运动、自旋流产生等一系列磁性和自旋现象.同时也讨论了声控磁的逆过程——磁控声波的研究进展,包括声波参数的磁调控和声波的非互易传播,以及基于此开发的新型磁声器件,如磁传感器、磁电天线、可调谐滤波器等.最后展望了磁声耦合未来可能的研究方向和潜在的应用前景.

关键词：磁弹耦合声控磁性磁控声波磁声器件

退火温度对多向锻造Ti-6Al-4V合金显微组织演变和拉伸行为的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第6期34卷 1864-1877页

作者：刘石双蔡建明周毅曹京霞张旺峰戴圣龙黄旭曹春晓中国航发北京航空材料研究院先进钛合金重点实验室北京100095

为调节Ti−6Al−4V锻件显微组织和力学性能,进行一系列退火处理。结果表明:锻态和退火态组织均呈现由等轴初生α相(αp)和转变β相(βt)组成的双态组织。随着退火温度的升高,次生α相(αs)从β相中析出。组织中没有明显的织构,晶体取向均... 详细信息

为调节Ti−6Al−4V锻件显微组织和力学性能,进行一系列退火处理。结果表明:锻态和退火态组织均呈现由等轴初生α相(αp)和转变β相(βt)组成的双态组织。随着退火温度的升高,次生α相(αs)从β相中析出。组织中没有明显的织构,晶体取向均匀分布。同时,强度呈先增大后减小的变化趋势,而塑性没有明显的变化。在860℃退火处理时,由于析出的细小αs相含量较高,合金具有强度和塑性的良好匹配。所有断口表面均包含大量韧窝,为典型的韧性断裂特征。在断口附近发现微裂纹、微孔洞和扭结αp/αl相(等轴αp相和片层α相)特征。

关键词： Ti−6Al−4V锻件退火温度显微组织演变次生α相拉伸性能韧性断裂

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增材制造铝合金残余应力研究现状及展望

航空学报 2024年第12期45卷 1-25页

作者：李坤左春林廖若冰吉辰蒋斌潘复生重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044 重庆大学金属增材制造(3D打印)重庆市重点实验室重庆400044 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044

增材制造铝合金构件在制造过程中产生的残余应力已成为影响其性能的关键因素。全面了解导致残余应力形成的潜在机制并制定有效的预测和控制策略,对提高铝合金部件的结构性能至关重要。本文系统地阐述了增材制造铝合金残余应力领域的最... 详细信息

增材制造铝合金构件在制造过程中产生的残余应力已成为影响其性能的关键因素。全面了解导致残余应力形成的潜在机制并制定有效的预测和控制策略,对提高铝合金部件的结构性能至关重要。本文系统地阐述了增材制造铝合金残余应力领域的最新研究进展。首先,讨论了残余应力在增材制造铝合金性能方面的影响,包括对缺陷、组织及机械性能的影响;其次,分析了残余应力的产生机制,涉及复杂的热应力场与显微组织演变;同时,审查了影响残余应力的各种因素,发现其主要与构件结构和制造工艺有关;然后,探讨了多种先进检测技术的应用情况,包括X射线衍射法、中子衍射法等;此外,综述了基于精确模型的预测方法及表面处理等调控策略对改善构件残余应力方面的效果。最后,总结并展望了增材制造铝合金残余应力的发展趋势和方向。

关键词：铝合金残余应力增材制造应力检测模拟预测应力调控

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近α型高温钛合金起燃机理

物理学报 2024年第8期73卷 244-260页

作者：吴明宇弭光宝李培杰清华大学新材料国际研发中心北京100084 中国航发北京航空材料研究院先进钛合金重点实验室北京100095

采用激光氧浓度实验方法,研究激光功率和氧浓度对近α型高温钛合金(TA19合金)燃烧状态的影响,发现合金的起燃温度随激光功率和氧浓度的增加而降低,在200—325 W的激光功率以及21%—60%的氧体积浓度条件下,TA19合金的起燃温度为W27—1595... 详细信息

采用激光氧浓度实验方法,研究激光功率和氧浓度对近α型高温钛合金(TA19合金)燃烧状态的影响,发现合金的起燃温度随激光功率和氧浓度的增加而降低,在200—325 W的激光功率以及21%—60%的氧体积浓度条件下,TA19合金的起燃温度为W27—1595℃,低于合金熔点.通过组织表征揭示保护性氧化层的失效形式,并结合氧化层应力失效模型分析起燃机理:1520℃以上TiO的高蒸气压特性导致表层TiO_(2)下方形成孔隙缺陷,加速TiO_(2)层的热应力失效;且起燃时需要同时满足临界温度条件和瞬时温度变化率条件.在此基础上,将保护性氧化层失效机理与能量方程结合以构建起燃模型;根据实验数据拟合计算得到TA19合金在起燃阶段的反应激活能约为280 kJ/mol,并得出起燃温度随激光功率和氧浓度变化的函数关系为1.2×10^(10)exp(-280000/RT_(ig))c^(1/2)+0.52R_(L)-315=0.该结果对航空发动机复杂气流条件下的阻燃性能研究及其他类型钛合金的起燃温度预测提供理论参考.

关键词：近α型高温钛合金保护性氧化层起燃温度起燃机理

FexCr5Al合金在模拟失水事故下的氧化行为研究

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稀有金属材料与工程 2024年第8期53卷 2331-2342页

作者：张文怀姚美意林晓冬王皓瑜梁雪李毅丰胡丽娟谢耀平上海大学材料研究所上海大学微结构重点实验室

本研究熔炼制备了4种FexCr5Al（x=13、15、17、18，质量分数，%）合金，采用配有蒸汽发生器的热重分析仪研究了4种合金在1000和1200℃蒸汽中氧化2 h的行为。采用XRD、FIB/SEM、EDS和TEM观察分析腐蚀后样品的显微组织、晶体结构和成分。... 详细信息

本研究熔炼制备了4种FexCr5Al（x=13、15、17、18，质量分数，%）合金，采用配有蒸汽发生器的热重分析仪研究了4种合金在1000和1200℃蒸汽中氧化2 h的行为。采用XRD、FIB/SEM、EDS和TEM观察分析腐蚀后样品的显微组织、晶体结构和成分。结果表明，4种合金在两种温度下氧化时，氧化动力学曲线均遵循抛物线规律，增加Cr含量合金的抛物线速率常数降低，改善了合金的抗高温蒸汽氧化性能；4种合金的氧化膜均为脊状形貌，主要由α-Al2O3组成。随Cr含量的增加，氧化膜中的孔隙减少，氧化膜与基体的结合性变好，说明增加Cr含量可以提高氧化膜的致密性和结合力，有助于形成均匀且致密的Al氧化膜，从而提高合金的抗高温蒸汽氧化性能。

关键词： FeCrAl合金高温蒸汽氧化显微组织氧化膜

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木材胶黏剂仿生改性研究进展

材料导报 2024年第8期38卷 270-276页

作者：崔政李京超李建章高强北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

目前,利用无醛胶黏剂替代醛类树脂胶黏剂制备人造板产品成为木材胶黏剂研究热点,符合国家可持续发展和“双碳”战略。生物仿生为木材胶黏剂的改性和性能提升提供了设计灵感,是一种新兴且有效的改性策略。通过仿生设计与改性,无醛木材胶... 详细信息

目前,利用无醛胶黏剂替代醛类树脂胶黏剂制备人造板产品成为木材胶黏剂研究热点,符合国家可持续发展和“双碳”战略。生物仿生为木材胶黏剂的改性和性能提升提供了设计灵感,是一种新兴且有效的改性策略。通过仿生设计与改性,无醛木材胶黏剂的耐水性、防霉性、涂布预压性等得到显著提升的同时可以赋予胶黏剂功能性,是木材工业研究热点之一。本文综述了无醛木材胶黏剂仿生改性研究进展,按照仿生原理分为生物化学仿生木材胶黏剂(包括灵感来源于贻贝湿态黏附或模拟生物矿化、细胞壁构筑和重组键合网络过程等)以及结构仿生木材胶黏剂(包括灵感来源于壁虎脚趾微纳刷状结构、蜘蛛丝微相分离结构、珍珠层“砖和砂浆”结构、墨鱼骨多孔结构、弹簧螺旋结构等)。重点介绍了仿生原理、配方设计、胶黏剂性能和潜在应用价值,以期为木材胶黏剂的开发与高附加值利用提供参考。

关键词：无醛木材胶黏剂仿生性能功能性