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Cu-Nb-Si体系相平衡的实验研究和热力学模拟

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第3期33卷 824-838页

作者：周佳强胡标李奔富杜勇汪炯安徽理工大学材料科学与工程学院淮南232001 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 安徽省纳米碳基材料与环境健康国际联合研究中心淮南232001

通过关键实验、热力学建模和第一性原理计算相结合的方法研究Cu-Nb-Si体系的相平衡关系。制备16种三元合金,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜结合X射线能谱仪(SEM-EDS),测定三相和两相区范围,证实三元化合物τ1(Cu_(4)Nb_(5)Si_(4)... 详细信息

通过关键实验、热力学建模和第一性原理计算相结合的方法研究Cu-Nb-Si体系的相平衡关系。制备16种三元合金,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜结合X射线能谱仪(SEM-EDS),测定三相和两相区范围,证实三元化合物τ1(Cu_(4)Nb_(5)Si_(4))的存在,同时测定Cu在NbSi_(2)和Nb_(5)Si_(3)相中的溶解度,最终确定Cu-Nb-Si体系在600和700℃的等温截面。基于文献和本工作的实验数据,结合第一性原理计算和CALPHAD方法,利用替代模型和亚点阵模型分别描述溶体相和中间化合物,对Cu-Nb-Si体系进行热力学计算,最终得到一套自洽的热力学参数。通过计算与实验结果相比较,所获得的热力学参数能再现可靠的实验数据。

关键词： Cu-Nb-Si体系热力学模拟第一性原理计算 CALPHAD方法

Mg/Al复合板波纹轧模拟及变形区微观组织演变分析

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中国机械工程 2021年第22期32卷 2731-2738页

作者：申宏卓刘元铭刘延啸王涛刘燕萍太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原030024 太原理工大学中澳联合研究中心太原030024

通过建立Mg/Al复合板波纹轧热力耦合有限元模型并进行轧卡实验,分析了应力、应变及温度对金属变形以及微观组织演变的影响。结果表明,当波纹轧初始轧制温度为400℃、平均压下率为35%时,复合板在变形区靠近出口位置实现复合,复合界面波... 详细信息

通过建立Mg/Al复合板波纹轧热力耦合有限元模型并进行轧卡实验,分析了应力、应变及温度对金属变形以及微观组织演变的影响。结果表明,当波纹轧初始轧制温度为400℃、平均压下率为35%时,复合板在变形区靠近出口位置实现复合,复合界面波谷处扩散层厚度为3.3μm,波峰处扩散层为2.7μm;等效应变和温度的增加促进了镁合金的变形晶粒发生动态再结晶,其微观组织主要包括等轴晶、孪晶以及动态再结晶晶粒,界面波谷处晶粒平均尺寸为3.71μm,波峰处为6.92μm。

关键词：波纹辊轧制轧卡实验有限元模拟微观组织演变

Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr高速压制行为及其烧结性能的研究

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粉末冶金工业 2017年第5期27卷 12-17页

作者：何杰肖志瑜杨硕关航健张文华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广东广州510640

利用自主研发的机械蓄能式高速压机成形Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr粉末并进行真空烧结,研究冲击能量对试样的密度及力学性能的影响。结果表明:随着冲击能量的提高,试样生坯密度提高,在冲击能量为1 805 J时,获得的最大生坯密度达到5.63 g/cm^3(... 详细信息

利用自主研发的机械蓄能式高速压机成形Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr粉末并进行真空烧结,研究冲击能量对试样的密度及力学性能的影响。结果表明:随着冲击能量的提高,试样生坯密度提高,在冲击能量为1 805 J时,获得的最大生坯密度达到5.63 g/cm^3(相对密度94.1%);径向弹性后效随着冲击能量增加而增加;经真空1 250℃烧结后,烧结坯的密度随着冲击能量的增加而增加,但烧结坯的体积发生了膨胀,最大烧结密度为5.53 g/cm^3(相对密度为92.5%);真空烧结2.0 h后,钛合金的抗拉强度和硬度达到最大值,分别为629.8 MPa和324.5 HV。

关键词： Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr 高速压制冲击能量密度力学性能

一种7075/TC4复材料的制备与力学性能

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粉末冶金工业 2023年第4期33卷 7-14页

作者：董志燕赵海东杨超张卫文王智华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广东广州510641

采用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术制备TC4钛合金蜂窝状拓扑结构预制体,利用真空压力浸渗将7075铝合金熔体浸渗入其中,得到7075/TC4复合材料。研究表明:复合材料密度为3.65 g/cm3,7075铝合金区域主要由fcc-Al、Al3Fe和... 详细信息

采用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术制备TC4钛合金蜂窝状拓扑结构预制体,利用真空压力浸渗将7075铝合金熔体浸渗入其中,得到7075/TC4复合材料。研究表明:复合材料密度为3.65 g/cm3,7075铝合金区域主要由fcc-Al、Al3Fe和MgZn2组成;TC4钛合金区域组织对浸渗温度不敏感,均由片条状的α相和β相组成。7075铝合金区域与TC4钛合金区域的界面处产生了Al3Ti化合物界面层,界面层厚度在浸渗温度700、750和800℃时分别约为6、16和300μm。浸渗温度为750℃时,复合材料力学性能最佳,其屈服强度、抗压强度和塑性分别为(755±5)MPa,(1 136±12)MPa和23%±1.5%。加载时裂纹容易萌生于铝合金区域的晶界第二相、界面和孔洞等缺陷处。

关键词：激光选区熔化真空压力浸渗 7075/TC4复合材料微观组织力学性能

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FeMnCoCr系亚稳高熵合金的研究进展

金属热处理 2021年第4期46卷 1-8页

作者：高天宇乔珺威吴玉程太原理工大学材料科学与工程学院高熵合金研究中心山西太原030024 太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室山西太原030024 合肥工业大学有色金属材料及加工技术国家地方联合工程研究中心安徽合肥230009

高熵合金是一种原子排列有序,化学无序的新型多主元合金。通过改变合金元素的种类和浓度,能够调控合金系统层错能及显微组织的相稳定性,进而诱发形变孪晶、马氏体相变等塑性变形机制,最终使合金获得突出的综合力学性能。这种高熵合金的... 详细信息

高熵合金是一种原子排列有序,化学无序的新型多主元合金。通过改变合金元素的种类和浓度,能够调控合金系统层错能及显微组织的相稳定性,进而诱发形变孪晶、马氏体相变等塑性变形机制,最终使合金获得突出的综合力学性能。这种高熵合金的设计理念称为“亚稳工程”。亚稳高熵合金的显微组织、相结构及变形机制与合金体系的层错能密切相关。在FeMnCoCr系亚稳高熵合金中,随着系统层错能降低,面心立方结构稳定性下降,从而激活应变诱导马氏体相变(γ→ε),实现了合金强度和塑性的同时提高。本文主要介绍了FeMnCoCr系亚稳高熵合金的成分设计、制备及加工方法、微观结构和力学性能,并对亚稳高熵合金未来的研究方向进行了展望。

关键词：高熵合金相变诱导塑性层错能力学性能

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微合金化对渗碳齿轮钢热处理畸变的影响

金属热处理 2011年第8期36卷 51-54页

作者：贺笃鹏王毛球张家涛马莉董瀚昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 钢铁研究总院先进钢铁材料技术国家工程研究中心北京100081 国家核电技术研发中心北京100190

利用C形缺口试样,研究Nb-B微合金化齿轮钢的渗碳热处理畸变。结果表明,由于细小的Nb(C,N)析出相在奥氏体晶界起钉扎作用,Nb-B微合金化渗碳齿轮钢的原奥氏体晶粒平均尺寸明显细于20CrMoH钢和22CrMoH钢。微量B使20CrMoH钢和22CrMoH钢的淬... 详细信息

利用C形缺口试样,研究Nb-B微合金化齿轮钢的渗碳热处理畸变。结果表明,由于细小的Nb(C,N)析出相在奥氏体晶界起钉扎作用,Nb-B微合金化渗碳齿轮钢的原奥氏体晶粒平均尺寸明显细于20CrMoH钢和22CrMoH钢。微量B使20CrMoH钢和22CrMoH钢的淬透性提高,理想淬透直径DI值增大,渗碳淬火畸变率增加;Nb微合金化细化晶粒,细晶粒齿轮钢的渗碳淬火畸变相对较小;Nb-B微合金化可实现淬透性提高而渗碳淬火畸变不显著增加。

关键词：表面渗碳钢热处理畸变理想淬透直径

In的添加对Sn-9Zn无铅焊料合金组织与性能的影响

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稀有金属 2022年第8期46卷 1031-1040页

作者：杨娇娇彭言之陈东东白海龙李才巨易健宏昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 云南锡业锡材有限公司云南昆明650501 云南锡业集团(控股)有限责任公司研发中心云南昆明650000

锡锌(Sn-Zn)无铅焊料在电子封装中具有广阔的应用前景,但其润湿性和抗氧化性能较差。采用16通道摇摆炉制备Sn-9Zn-x In(x=0,1,2,3,4;%,质量分数)焊料合金,研究In元素对Sn-9Zn无铅焊料合金微观组织、熔化特性、润湿性、抗氧化性以及力学... 详细信息

锡锌(Sn-Zn)无铅焊料在电子封装中具有广阔的应用前景,但其润湿性和抗氧化性能较差。采用16通道摇摆炉制备Sn-9Zn-x In(x=0,1,2,3,4;%,质量分数)焊料合金,研究In元素对Sn-9Zn无铅焊料合金微观组织、熔化特性、润湿性、抗氧化性以及力学性能的影响。结果表明:添加的In元素与Sn,Zn形成低熔点合金,明显降低焊料合金的熔点及固相线温度;加入In元素使得焊料合金表面张力降低,润湿性能提高;焊料合金的润湿力在In含量为3%达到最大值(0.857 mN);焊料添加In元素形成In_(2)O_(3)氧化膜有保护熔体的作用,有助于增强焊料合金抗氧化性能,不含In元素时焊料合金的氧化增重为0.47%,而In含量为3%时其氧化增重质量分数为0.14%,抗氧化性能提高;添加In后在Sn基体中产生固溶强化和析出强化使得合金抗拉强度先提高后降低,当In含量为3%时,焊料合金极限抗拉强度达到55 MPa左右。加入In后破碎为长条状、针棒状的富Zn相使得延伸率逐渐下降,当In添加量大于3%时,延伸率急剧下降。综合焊料的力学性能、润湿性、抗氧化性能,确定In的在Sn-9Zn中最优添加量为3%。

关键词：锡锌铟合金无铅焊料润湿性抗氧化性

选区激光熔化成形TiC/TC4复合材料的工艺参数与组织演变研究

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中国激光 2024年第16期51卷 155-167页

作者：黄宏康罗霞戴玉宏何鑫刘允中黄本生范舟西南石油大学新能源与材料学院四川成都610500 华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广东广州510640 成都新杉宇航科技有限公司四川成都610500

钛基复合材料具有高弹性模量、高比强度、高耐磨性和优异的高温耐久性等特点,在航空航天领域有良好的应用前景。采用低能球磨制备了纳米TiC颗粒与TC4的复合粉体,然后使用选区激光熔化(SLM)制备了TiC/TC4钛基复合材料,分析了不同体能量密... 详细信息

钛基复合材料具有高弹性模量、高比强度、高耐磨性和优异的高温耐久性等特点,在航空航天领域有良好的应用前景。采用低能球磨制备了纳米TiC颗粒与TC4的复合粉体,然后使用选区激光熔化(SLM)制备了TiC/TC4钛基复合材料,分析了不同体能量密度(29~97 J/mm^(3))对复合材料成形质量、显微组织、显微硬度的影响,并总结了组织演变机理和TiC演变过程。结果表明,成形该复合材料的最佳体能量密度为50~70 J/mm^(3),在该范围内试样的最高相对密度可达99.7%,显微硬度为385~392 HV。横截面上,显微组织的晶粒呈特殊的双尺寸分布,即由初生β等轴晶和沿其外围生长的不规则共晶区组成;纵截面上,显微组织呈鱼鳞状形貌分布且熔池内存在大量流纹状组织。复合材料中存在未溶TiC(主要分布于初生β晶界附近)、共晶TiC(主要呈链状网络分布于共晶β晶界)以及沉淀析出TiC(主要呈颗粒状分布于晶粒内)。随着体能量密度的增加,链状共晶TiC向棒状转变,晶内TiC尺寸长大。共晶TiC与β-Ti没有取向关系,共晶TiC、沉淀析出TiC与α'-Ti均存在明显取向关系,即{11-20}α'-Ti//{110}TiC。

关键词：激光技术钛基复合材料选区激光熔化显微组织演变 TiC演变

空位缺陷硅烯纳米带结构与自旋极化电子性质的密度泛函紧束缚研究

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 61-66页

作者：扶锦云吴丽君王爽迟中钰刘亚沈阳理工大学理学院沈阳110159

随着纳米电子器件和自旋电子学的不断发展,对小尺寸的纳米硅材料物理和化学性质的研究是研发新型微电子材料器件的基础.硅烯纳米带在实验制备和理论研究中均备受关注.本研究利用基于自洽电荷的密度泛函理论紧束缚方法,研究了不同宽度的... 详细信息

随着纳米电子器件和自旋电子学的不断发展,对小尺寸的纳米硅材料物理和化学性质的研究是研发新型微电子材料器件的基础.硅烯纳米带在实验制备和理论研究中均备受关注.本研究利用基于自洽电荷的密度泛函理论紧束缚方法,研究了不同宽度的硅烯纳米带的结构、稳定性和自旋极化电子性质.研究发现,稳定的完美和带有空位缺陷的硅烯纳米带表现为带有曲翘褶皱的蜂窝结构.纳米带边缘的曲翘度大于中心位置.空位缺陷更容易出现在纳米带边缘.纳米带的宽度可实现完美的硅烯纳米带的半导体性质和金属性之间的转换.硅烯纳米带中出现空位缺陷可有效调控纳米带自旋电子性质从半导体向金属性转变、半导体向半金属性转变,及金属性向为半导体或者半金属性质的转变.这种自旋电子性质的调控手段使得该种纳米材料在纳米电子自旋器件上有着潜在的应用价值.

关键词：硅烯纳米带自旋极化电子性质密度泛函紧束缚空位缺陷

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