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Zr添加及冷轧形变对TiNi合金微观结构及力学性能的影响

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材料工程 2024年第6期52卷 184-192页

作者：张江千佳祥杨院霞郝刚领王幸福王新福王伟国许巧平延安大学物理与电子信息学院陕西延安716000 中国科学院固体物理研究所材料物理重点实验室合肥230031

采用真空电弧熔炼+吸铸制备Ti_(50-0.5x)Ni_(50-0.5x)Zr_(x)系列合金。金相观察和拉伸力学性能测试表明,添加微量的Zr可有效减小晶粒尺寸而呈现更高的抗拉强度和断后伸长率,过高的Zr含量易导致脆性金属间化合物Zr_(2)Ni的生成而降低力... 详细信息

采用真空电弧熔炼+吸铸制备Ti_(50-0.5x)Ni_(50-0.5x)Zr_(x)系列合金。金相观察和拉伸力学性能测试表明,添加微量的Zr可有效减小晶粒尺寸而呈现更高的抗拉强度和断后伸长率,过高的Zr含量易导致脆性金属间化合物Zr_(2)Ni的生成而降低力学性能。对Ti_(49.9)Ni_(49.9)Zr_(0.2)合金进行多道次冷轧形变和退火处理,结果表明:Ti_(49.9)Ni_(49.9)Zr_(0.2)合金的抗拉强度σb及断后伸长率δ均随冷轧退火道次的增加而提高,经过四道次的冷轧变形后,二者分别由未经轧制的561 MPa,11.14%提高到768 MPa,35.1%。SEM和TEM微观观察表明,冷轧过程中沿晶分布的硬质Ti_(2)Ni颗粒被剪切、破碎、细化,呈不连续分布。700℃退火处理后,形变组织发生回复再结晶,出现纳米晶和非晶区,且随冷轧形变的增加,基体中可见大量的板条状纳米孪晶组织和高密度位错。

关键词： TiNi合金力学性能冷轧形变微观结构 Zr元素添加

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稀土Y元素对CuAlMn形状记忆合金晶粒细化及其力学性能的影响

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材料工程 2024年第7期52卷 214-224页

作者：千佳祥杨院霞张江郝刚领王幸福王新福王伟国李先雨许巧平延安大学物理与电子信息学院陕西延安716000 中国科学院固体物理研究所材料物理重点实验室合肥230031

CuAlMn形状记忆合金具有优良的耐热稳定性和高阻尼特性,在多种领域有着明确的目标需求,然而,晶粒粗大易导致沿晶断裂,严重弱化了合金的力学性能。为改善合金力学性能,引入了稀土Y元素,采用电弧熔炼吸铸炉制备了Cu-11.36Al-5Mn-xY(x=0~3... 详细信息

CuAlMn形状记忆合金具有优良的耐热稳定性和高阻尼特性,在多种领域有着明确的目标需求,然而,晶粒粗大易导致沿晶断裂,严重弱化了合金的力学性能。为改善合金力学性能,引入了稀土Y元素,采用电弧熔炼吸铸炉制备了Cu-11.36Al-5Mn-xY(x=0~3,质量分数/%,下同)系列铸态合金,又经固溶时效对合金微观组织进行了调控和均质化。采用DSC、XRD、金相和SEM对合金的相变、物相、微观组织结构进行了表征。通过显微硬度计和万能材料试验机测试了合金的硬度和力学性能。结果表明,Y元素添加可有效细化CuAlMn合金晶粒,晶粒尺寸从数百微米下降至10μm左右,同时伴随着大量网格状含Y析出相沿晶析出,冷却过程中晶粒形核区的增多和生长受到抑制是晶粒细化的主要因素。合金硬度随Y元素添加量的增大而升高,这与合金中大量含Y硬脆相的析出有关,Y含量越高,析出相体积分数越高,此外,固溶时效态样品硬度高于铸态样品,源于固溶时效态样品析出相在整个基体内的分布和更高的析出相体积分数。合金的压缩强度和拉伸断裂强度在Y元素含量为0.1%~0.4%时得到明显提升,其强化机制可通过细晶强化、沉淀强化和固溶强化来理解。合金压缩断裂应变在Y元素含量为0.4%时达到最大,断后伸长率在Y元素含量为0.1%时达到最大,其变化趋势与晶粒细化和沉淀析出相的耦合效应有关。

关键词： CuAlMn形状记忆合金稀土Y元素添加晶粒细化力学性能

真空预冷压强对鲜枸杞SOD酶活性的影响及分子动力学模拟

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食品工业科技 2024年

作者：张宏博康宁波周良欢张军瞿前进宁夏大学食品科学与工程学院

为探究真空预冷处理对鲜枸杞超氧化物歧化酶（superoxide dismutase， SOD）活性的影响及其分子水平机理，本研究将宁夏新鲜枸杞置于真空预冷900 Pa、1100 Pa压强下处理，提取粗酶液进行SOD酶活性测定，并进行150 ns分子动力学模拟研究... 详细信息

为探究真空预冷处理对鲜枸杞超氧化物歧化酶（superoxide dismutase， SOD）活性的影响及其分子水平机理，本研究将宁夏新鲜枸杞置于真空预冷900 Pa、1100 Pa压强下处理，提取粗酶液进行SOD酶活性测定，并进行150 ns分子动力学模拟研究SOD酶在不同真空预冷压强处理下的内部变化，分析均方根误差、回旋半径、总能量、势能、动能、键角能、均方根涨落、氢键数量、表面结构、溶剂可及表面积的改变，进而筛选出真空预冷处理的最佳压强条件。实验结果显示，900 Pa处理下SOD酶活最高。分子动力学模拟结果表明，体系总能量、势能、动能及键角能均处于平衡稳定状态，压强增大使得蛋白质表面结构改变，氢键数量减少，溶剂可及表面积不断减小。在900 Pa处理下，蛋白质结构最紧密，活性口袋变宽且易与蛋白结合。而1100 Pa处理下酶蛋白活性降低，蛋白结构破坏，活性口袋变小。本研究可为研究鲜枸杞保鲜及加工提供科学参考。

关键词：枸杞真空预冷超氧化物歧化酶分子动力学模拟

Y_(2)O_(3)含量对大气等离子喷涂Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层微观结构和力学性能的影响

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表面技术 2024年第7期53卷 208-216页

作者：马文强赵晓琴安宇龙卜珍宇孙初锋周惠娣陈建敏西北民族大学化工学院兰州730030 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000

目的探究掺杂不同质量分数Y_(2)O_(3)对Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层微观结构及其力学性能的影响。方法采用大气等离子喷涂制备Al_(2)O_(3)涂层,以及Y_(2)O_(3)质量分数分别为10%、20%、30%、40%的Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层。利用SEM、EDS对粉末以及不同涂层的形貌、组织结构、元素分布进行分析。使用XRD表征粉末和涂层的物相。使用显微硬度仪、纳米压痕测试仪和电子万能试验机对涂层的显微硬度、弹性模量以及断裂韧性等力学性能进行测试分析。结果Al_(2)O_(3)喷涂粉末的物相由α-Al_(2)O_(3)组成,而喷涂得到的Al_(2)O_(3)涂层则由α-Al_(2)O_(3)、γ-Al_(2)O_(3)组成。加入Y_(2)O_(3)后,对复合涂层中γ-Al_(2)O_(3)的生成有一定的抑制作用。随着喷涂粉末中Y_(2)O_(3)含量的增多,Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层表面未充分熔融的颗粒逐渐增加,复合涂层的孔隙率也越来越大,掺杂了10%Y_(2)O_(3)的Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层的孔隙率最低,涂层最致密。Al_(2)O_(3)涂层具有最高的显微硬度值(1209HV0.3)和弹性模量(227 GPa)。随着Y_(2)O_(3)含量的增加,Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层的显微硬度与弹性模量逐渐降低。Al_(2)O_(3)-10%Y_(2)O_(3)复合涂层的弹性恢复率高达48.3%,并且其断裂韧性及抗塑性变形的能力也最好。结论掺杂了10%Y_(2)O_(3)的Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层具有最致密的微观组织结构,其综合力学性能最好。

关键词：大气等离子喷涂 Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复合涂层孔隙率微观结构力学性能

DLC基纳米多层膜摩擦学性能的研究进展与展望

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表面技术 2024年第8期53卷 52-62页

作者：汤鑫王静静李伟胡月鲁志斌张广安上海理工大学材料与化学学院上海200093 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000

类金刚石(DLC)薄膜是一种良好的固体润滑剂,能够有效延长机械零件、工具的使用寿命。DLC基纳米多层薄膜的设计是耐磨薄膜领域的一项研究热点,薄膜中不同组分层具备不同的物理化学性能组合,能从多个角度(如高温、硬度、润滑)进行设计来... 详细信息

类金刚石(DLC)薄膜是一种良好的固体润滑剂,能够有效延长机械零件、工具的使用寿命。DLC基纳米多层薄膜的设计是耐磨薄膜领域的一项研究热点,薄膜中不同组分层具备不同的物理化学性能组合,能从多个角度(如高温、硬度、润滑)进行设计来提升薄膜力学性能、摩擦学性能以及耐腐蚀性能等。综述了DLC多层薄膜的设计目的与研究进展,以金属/DLC基纳米多层膜、金属氮化物/DLC基纳米多层膜、金属硫化物/DLC基纳米多层膜以及其他DLC基纳米多层膜为主,对早期研究成果及现在的研究方向进行了概述。介绍了以上几种DLC基纳米多层膜的现有设计思路(形成纳米晶/非晶复合结构、软/硬交替沉积,诱导转移膜形成,实现非公度接触)。随后对摩擦机理进行了分析总结:1)层与层间形成特殊过渡层,提高了结合力;2)软/硬的多层交替设计,可以抵抗应力松弛和裂纹偏转;3)高接触应力和催化作用下诱导DLC中的sp3向sp2转化,形成高度有序的转移膜,从而实现非公度接触。最后对DLC基纳米多层膜的未来发展进行了展望。

关键词： DLC基纳米多层膜力学性能摩擦学性能摩擦机理结构

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地质聚合物强化增韧方法研究综述

复合材料学报 2024年第3期41卷 1215-1225页

作者：沙东王宝民潘宝峰包超宁夏大学土木与水利工程学院银川750021 大连理工大学建设工程学部大连116024

基于优异的力学性能、良好的耐久性及低碳环保的合成特点,地质聚合物被视为最有可能替代硅酸盐水泥的新型胶凝材料。然而,目前地质聚合物还存在一些缺陷:一方面,粉煤灰、煤矸石等钙含量较低的煤系固废只有在高温下才能获得较高的强度,... 详细信息

基于优异的力学性能、良好的耐久性及低碳环保的合成特点,地质聚合物被视为最有可能替代硅酸盐水泥的新型胶凝材料。然而,目前地质聚合物还存在一些缺陷:一方面,粉煤灰、煤矸石等钙含量较低的煤系固废只有在高温下才能获得较高的强度,而在室温条件下制备的地质聚合物强度较低;另一方面,地质聚合物存在脆性高、韧性低等缺点,严重制约了地质聚合物的大规模应用。本文综述了机械力化学作用,硅、铝、钙物质复掺,纤维、有机物改性对地质聚合物力学性能的影响和强化增韧的作用机制,并针对今后需要深入开展的相关研究提出建议。

关键词：地质聚合物强化增韧机械力化学作用纤维有机物改性

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硼元素对CuAlNiMn形状记忆合金微观组织与力学性能的影响

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材料工程 2024年

作者：杨院霞千佳祥张江郝刚领王幸福王新福王伟国李先雨许巧平延安大学物理与电子信息学院中国科学院固体物理研究所材料物理重点实验室

通过在合金中引入微量硼元素，采用真空电弧熔炼炉制备Cu-12Al-4Ni-Mn-xB（x=0%， 0.1%，0.2%， 0.3%，质量分数，下同）形状记忆合金，研究硼的添加对合金微观结构、物相转变和力学性能的影响。结果表明：硼的引入可显著细化晶粒，晶... 详细信息

通过在合金中引入微量硼元素，采用真空电弧熔炼炉制备Cu-12Al-4Ni-Mn-xB（x=0%， 0.1%，0.2%， 0.3%，质量分数，下同）形状记忆合金，研究硼的添加对合金微观结构、物相转变和力学性能的影响。结果表明：硼的引入可显著细化晶粒，晶粒尺寸从数百微米下降至(11±3.45) μm。硼元素添加后，物相转变温度向高温侧移动，表明相变过程需要更高的热激活能。当硼含量为0.2%时，合金显微硬度得到提升，由未添加硼元素的(301.7±2.6)HV提高至(334.3±3.4)HV，这应与晶粒细化和硬脆相硼化物的析出有关。合金拉伸断裂强度和断后伸长率得到极大提升，当硼含量为0.2%时，断裂强度由(320±2.6) MPa提高至(788±17) MPa，伸长率由(1.44±0.05)%提高至(3.74±0.12)%，固溶退火后，二者进一步提升至(856±10.7) MPa和(5.78±0.16)%。分析表明，细晶强化、硼化物颗粒的沉淀强化以及固溶强化是力学性能提升的主要机制，合金断裂模式由脆性断裂转变为韧性断裂。

关键词： CuAlNiMn形状记忆合金晶粒细化微观结构力学性能

(TiZrNbMoTa)B高熵陶瓷的制备与摩擦学性能研究

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摩擦学学报 2024年

作者：高显己辛本斌张爱军韩杰胜孟军虎中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室中国科学院大学材料与光电研究中心

通过高能球磨和放电等离子烧结（SPS）技术制备了（TiZrNbMoTa）B2高熵陶瓷，探讨了球磨条件对高熵陶瓷物相组成、微观结构和力学性能影响，着重研究了（TiZrNbMoTa）B2高熵陶瓷从25～800℃的摩擦学性能及磨损机制。结果表明：随着球磨... 详细信息

通过高能球磨和放电等离子烧结（SPS）技术制备了（TiZrNbMoTa）B2高熵陶瓷，探讨了球磨条件对高熵陶瓷物相组成、微观结构和力学性能影响，着重研究了（TiZrNbMoTa）B2高熵陶瓷从25～800℃的摩擦学性能及磨损机制。结果表明：随着球磨速度的提高，（TiZrNbMoTa）B2高熵陶瓷内各元素分布趋向均匀，（TiZrNbMoTa）B2逐渐形成单一均匀的具有六方最密堆积（HCP结构）的金属二硼化物固溶相；高熵陶瓷的硬度、断裂韧性和弯曲强度也随之提升。（TiZrNbMoTa）B2高熵陶瓷的高温耐磨性能较低温耐磨性能提高了36倍，其磨损机制由中低温的磨粒磨损转变为高温下的氧化磨损和磨粒磨损。B2O3的高温自润滑效应和磨损表面氧化釉质层的生成是高熵陶瓷具有良好高温耐磨性能的主要原因。

关键词：高熵陶瓷高熵硼化物力学性能摩擦学性能磨损机制

多循环荷载下BFRP抗浮锚杆锚固性能现场试验

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岩石力学与工程学报 2024年

作者：吴泽坤白晓宇孙淦王凤姣闫楠董旭光青岛理工大学土木工程学院宁夏大学土木与水利工程学院

玄武岩纤维增强聚合物(Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP)锚杆凭借抗拉强度高、耐腐蚀性好等优点，可代替传统钢筋锚杆解决抗浮锚杆在腐蚀性环境中的耐久性问题，本次试验采用循环加载方式对不同锚固长度、不同直径的全螺纹BFRP锚... 详细信息

玄武岩纤维增强聚合物(Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP)锚杆凭借抗拉强度高、耐腐蚀性好等优点，可代替传统钢筋锚杆解决抗浮锚杆在腐蚀性环境中的耐久性问题，本次试验采用循环加载方式对不同锚固长度、不同直径的全螺纹BFRP锚杆承载性能开展研究。结果表明：循环荷载作用下锚杆杆体及锚固体荷载–位移曲线呈现滞回状，卸载时锚杆位移回弹率较高，BFRP抗浮锚杆弹性工作性状明显。锚杆杆体受循环荷载作用出现损伤，相同锚固深度杆体应变随循环次数的增加而增大；不同锚固深度的锚杆，随循环荷载次数增加，锚杆杆体应变增幅及每级荷载卸荷后产生的塑性变形逐渐增大，且锚杆杆体应变向深部传递。BFRP抗浮锚杆杆体轴力从孔口处自上而下衰减，杆体轴力作用范围在距孔口向下2.5 m范围内，循环荷载次数增加导致锚杆轴力增大，传递深度更深，但自孔口向下0.5～1.0 m范围锚杆杆体轴力衰减值随循环次数增加逐渐减小。锚杆杆体轴应力变化量受循环荷载影响较大，不同循环荷载作用下锚杆杆体轴应力变化量存在峰值。BFRP抗浮锚杆剪应力随锚固深度增加迅速增大，在孔口以下深度0.75 m处达到峰值后逐渐减小，剪应力峰值随循环次数增加出现衰减趋势。

关键词：桩基工程 BFRP抗浮锚杆循环加载试验荷载传递损伤轴力剪应力