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高压凝固原位自生Al_(2)O_(3)/Al复合材料微观组织与热膨胀性能研究

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稀有金属 2024年第4期48卷 477-486页

作者：陈志鹏朱冬冬王刚董多王晓红安徽工程大学材料科学与工程学院安徽省高性能有色金属重点实验室安徽芜湖241000 衢州学院机械工程学院浙江衢州324000

Al_(2)O_(3)颗粒增强铝基复合材料具有众多优异性能,使其成为汽车轻量化和电子封装等行业的首选材料。但随着Al_(2)O_(3)体积分数的增加,复合材料强度和硬度提升而塑韧性明显降低。主要是因为Al_(2)O_(3)强化相润湿性差而发生团聚现象。... 详细信息

Al_(2)O_(3)颗粒增强铝基复合材料具有众多优异性能,使其成为汽车轻量化和电子封装等行业的首选材料。但随着Al_(2)O_(3)体积分数的增加,复合材料强度和硬度提升而塑韧性明显降低。主要是因为Al_(2)O_(3)强化相润湿性差而发生团聚现象。在Al-12Si粉末中添加不同含量的Fe_(2)O_(3)(1%与3%)粉末制坯。采用高压凝固(0.02,2.5和3 GPa)将坯料烧结。复合材料中Fe_(2)O_(3)与Al发生置换反应制得纳米级Al_(2)O_(3)颗粒。结果表明:复合材料由α-Al,β-Si,Fe_(2)O_(3)和新生成的Al_(2)O_(3)衍射峰组成,呈现“网状晶界+块状硅+基体”形貌。通过对“网状晶界”分析,发现网状晶界是由纳米级的Al_(2)O_(3)颗粒、部分未参与反应的Fe_(2)O_(3)以及反应生成的Fe相组成。在XRD图谱中无Fe相衍射峰是由于生成的Fe相含量较少并且其在Al中有一定的固溶度。另外,凝固的压力越高网状晶界越密集,Fe_(2)O_(3)含量越高网状晶界越明显。对比复合材料热膨胀系数第一次与第二次加热结果发现。第一次加热时,由于高压固溶的硅析出热膨胀系数(CTE)曲线有峰值出现。另外,由于Fe_(2)O_(3)自身的CTE值也较铝合金的小,加入Fe_(2)O_(3)含量高的材料的热膨胀系数反而较小。在第二次加热时,由于第一次加热后缓慢冷却,所以均无热膨胀系数峰值出现。并且第二次加热最大热膨胀系数值较第一次降低75%。

关键词：高压凝固原位自生Al_(2)O_(3)颗粒微观组织热膨胀系数(CTE)

选区激光熔化成形Fe-Mn-Cr-Ni中熵合金的缺陷类型及形成机理

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激光与光电子学进展 2024年

作者：杜晓洁易铄徐震霖何宜柱安徽工业大学材料科学与工程学院安徽省金属材料与加工重点实验室

本工作利用选区激光熔化成形Fe-Mn-Cr-Ni中熵合金，通过改变激光功率和扫描速度参数，对不同体能量密度样品的缺陷和表面质量进行研究。研究表明：随着体能量密度上升，样品的致密度呈现先上升后降低的趋势，表面粗糙度表现为先减小后... 详细信息

本工作利用选区激光熔化成形Fe-Mn-Cr-Ni中熵合金，通过改变激光功率和扫描速度参数，对不同体能量密度样品的缺陷和表面质量进行研究。研究表明：随着体能量密度上升，样品的致密度呈现先上升后降低的趋势，表面粗糙度表现为先减小后增大。在低的体能量密度下(≤77.38J/mm3)，合金表面的粉末因未充分熔化而烧结在一起在表面形成凸起，其内部主要存在未熔合导致的球化缺陷；在高的体能量密度下(≥104.76 J/mm3)，成形过程中产生的熔滴飞溅并堆积在样品表面，合金内部发生匙孔效应并诱导微裂纹的形成。与此同时，成形块体硬度随着体能量密度的增加也呈现出先增加后降低趋势。在体能量密度为88.44 J/mm3的样品具有最高致密度(99.5%)和更好的成形质量，其维氏硬度为211HV，抗拉强度为549 MPa和延伸率为21.8%。

关键词：中熵合金选区激光熔化体能量密度致密度成形缺陷

含氧纳米多晶α-Ti拉伸力学性能与变形机制的分子动力学模拟

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金属学报 2024年第2期60卷 220-230页

作者：任军强邵珊王启卢学峰薛红涛汤富领兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049 黄淮学院能源工程学院驻马店463000

纳米纯Ti对间隙O原子具有强烈的敏感性,O含量可以很大程度上改变其力学性能和变形机制。采用分子动力学方法分别研究了O含量、变形温度、应变速率对纳米多晶α-Ti拉伸性能及变形机制的影响。结果表明,纳米多晶α-Ti的屈服应力随间隙O含... 详细信息

纳米纯Ti对间隙O原子具有强烈的敏感性,O含量可以很大程度上改变其力学性能和变形机制。采用分子动力学方法分别研究了O含量、变形温度、应变速率对纳米多晶α-Ti拉伸性能及变形机制的影响。结果表明,纳米多晶α-Ti的屈服应力随间隙O含量增加而升高。在O含量小于0.3%(原子分数)时,观察到变形孪晶{1010},该孪晶通过孪晶面上的“带状位错”协调长大;O含量大于等于0.3%时,被激活的滑移系类型向多元化转变,柱面、基面和锥面滑移系被激活,位错类型转变为以刃型位错为主。在含O纳米多晶α-Ti中,位错机制和晶界机制辅助塑性变形。晶界迁移率随变形温度和应变速率的增加明显增大。新晶粒形成过程伴随着不稳定的T_(ihcp)→T_(ibcc)→T_(ihcp)相变,这种相变由晶粒的相对旋转所致,且生成新晶粒的数量随着应变速率的增大而增多。通过探索间隙O原子强化的本质,为优化纳米尺度纯Ti力学性能,拓展纯Ti应用范围提供理论依据。

关键词：纳米多晶α-Ti 分子动力学位错晶界迁移

退火处理对高压扭转ZXJ310镁合金体外降解性能的影响

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稀有金属 2024年第5期48卷 609-617页

作者：张家振马鸣龙李永军孙昭乾史文鹏郝雪龙张奎中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京101407 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京1000883 国标(北京)检验认证有限公司国家有色金属及电子材料分析测试中心北京101407

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、腐蚀失重实验以及电化学工作站研究了退火处理对高压扭转变形(HPT)ZXJ310合金的微观组织和体外降解性能的影响。结果表明:高压扭转态ZXJ310镁合金在150℃退火时,随着退火... 详细信息

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、腐蚀失重实验以及电化学工作站研究了退火处理对高压扭转变形(HPT)ZXJ310合金的微观组织和体外降解性能的影响。结果表明:高压扭转态ZXJ310镁合金在150℃退火时,随着退火时间延长(0~4 h),合金的平均晶粒尺寸由高压扭转态的98.3 nm,分别增长至169.8,217.6,220.2和259.5 nm。通过TEM观察可知,ZXJ310镁合金中的位错密度明显降低;电化学测试显示:随着退火时间延长,腐蚀电位明显增加,ZXJ310镁合金Nyquist图谱中的容抗弧半径逐渐增加,退火4 h后高压扭转ZXJ310镁合金的电化学腐蚀速率可以降低至0.32 mm·y^(-1);ZXJ310镁合金在模拟体液中的浸泡失重试验结果也表现出同样的趋势,3~4 h退火后的ZXJ310镁合金的耐蚀性显著提升;对ZXJ310镁合金的腐蚀产物分析可知,退火处理显著改善合金在模拟体液(SBF)溶液中的浸泡腐蚀行为,增加腐蚀产物膜层的致密性和稳定性,但不会对合金腐蚀产物的类型产生影响。不同状态下ZXJ310镁合金在相同浸泡条件下产生的腐蚀产物种类没有区别,浸泡120 h后均能产生含羟基磷灰石的Ca-P化合物。

关键词： ZXJ310镁合金高压扭转(HPT) 退火处理体外降解

行星式球磨工艺参数对SmCo_(5)粉体磁性能的影响研究

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功能材料 2024年第2期55卷 2224-2229页

作者：李奎安士忠李邦振赵金龙任凤章河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 龙门实验室河南洛阳471000 省部共建有色金属新材料与先进加工技术协同创新中心河南洛阳471023 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室河南洛阳471023

纳米晶SmCo_(5)粉体具有高矫顽力和强磁耦合的优点,是制备纳米复合永磁材料使用最广泛的硬磁材料之一。采用表面活性剂辅助球磨法制备SmCo_(5)微纳米片,采用行星式球磨机,系统研究了球磨时间、球料比和表面活性剂含量对SmCo_(5)粉体的... 详细信息

纳米晶SmCo_(5)粉体具有高矫顽力和强磁耦合的优点,是制备纳米复合永磁材料使用最广泛的硬磁材料之一。采用表面活性剂辅助球磨法制备SmCo_(5)微纳米片,采用行星式球磨机,系统研究了球磨时间、球料比和表面活性剂含量对SmCo_(5)粉体的形貌和磁性能的影响。结果表明随着球磨时间和球料比的增加,SmCo_(5)粉末的粒径和厚度减小并转化为微、纳米片,当球磨时间和球料比大于4 h和12∶1后,SmCo_(5)粉末的粒径和厚度变化不明显。选用球料比16∶1、球磨时间2 h、表面活性剂含量30%参数,SmCo_(5)粉体具有最优的磁性能,剩磁(Mr)为45.9 Am^(2)/kg,矫顽力(Hc)为1.13×10^(6) A/m。

关键词：表面活性剂行星式球磨球磨工艺 SmCo_(5)粉体形貌磁性能

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赤泥/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备及性能

复合材料学报 2024年第7期41卷 3557-3567页

作者：陆奔李安敏黄卓昉广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室南宁530004 广西大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室南宁530004 广西大学广西高校高性能结构材料及热表加工重点实验室南宁530004

采用机械搅拌、真空磁力搅拌消泡和加热固化的方法,在柔性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)中填充赤泥制备了赤泥/PDMS复合材料,并对复合材料的结构与形貌、力学性能和热性能进行了表征和分析。结果表明:赤泥作为交联节点和自润滑颗粒提高了复合... 详细信息

采用机械搅拌、真空磁力搅拌消泡和加热固化的方法,在柔性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)中填充赤泥制备了赤泥/PDMS复合材料,并对复合材料的结构与形貌、力学性能和热性能进行了表征和分析。结果表明:赤泥作为交联节点和自润滑颗粒提高了复合材料的弹性模量、抗拉强度、邵氏硬度、冲击强度和摩擦磨损性能,其中,冲击强度的提高较显著,从41.13 kJ·m^(-2)增大至273.33 kJ·m^(-2),增加了565%。此外,赤泥作为不可燃物也提高了复合材料的阻燃性能,极限氧指数从25.7%增大至34.7%,增加了35%,进入难燃材料的范围(>27%)。这有望扩宽这种硅酮材料的应用领域,同时为赤泥的资源化利用和新型赤泥/聚合物复合材料的研究提供参考。

关键词：赤泥赤泥资源化填料复合材料硅酮聚二甲基硅氧烷

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磁性镓基液态金属复合材料的研究进展

材料导报 2024年第8期38卷 166-180页

作者：陆奔李安敏杨树靖袁子豪惠佳琪广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室南宁530004 广西大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室南宁530004 广西大学广西高校高性能结构材料及热表加工重点实验室南宁530004

镓基液态金属具有高导电性、高导热性、高流动性和优良的生物相容性,是一种具有很大发展和应用前景的功能材料。镓基液态金属与其他不同物理化学性质的材料组合而成的镓基液态金属复合材料为基础研究与应用研究提供了一个新的方向,为解... 详细信息

镓基液态金属具有高导电性、高导热性、高流动性和优良的生物相容性,是一种具有很大发展和应用前景的功能材料。镓基液态金属与其他不同物理化学性质的材料组合而成的镓基液态金属复合材料为基础研究与应用研究提供了一个新的方向,为解决柔性电子、热调控和生物医学等各个领域的挑战性问题提供了新的思路并表现出重大潜力。磁性粒子的引入可以使镓基液态金属具有良好的磁性能。作为一种新兴的磁性功能材料或磁性智能材料,磁性镓基液态金属复合材料在柔性电子、微电机、靶向给药、热调控、屏蔽与吸波等领域已展现出初步的研究和应用价值。本文系统地总结和评述了磁性镓基液态金属复合材料的研究进展。从基础研究、磁力控制、磁热控温、屏蔽与吸波四个方面综述了磁性镓基液态金属复合材料的性能和应用,说明了这种复合策略的有效性。这可为磁性镓基液态金属复合材料的进一步研究与开发提供思路。

关键词：液态金属镓基合金磁性材料复合材料软材料柔性电子智能材料

铝/钢异种金属焊接接头腐蚀行为及其影响因素综述

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焊接学报 2024年第7期45卷 116-128页

作者：徐灏曹睿樊丁兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

铝/钢异种金属焊接接头结合了两种材料优异的性能,在各行各业具有较为广泛的应用.由于铝、钢两种金属之间理化性能的巨大差异以及极小的固溶度,导致铝/钢接头容易出现脆性金属间化合物、气孔等缺陷,严重影响着接头的力学性能.然而,随着... 详细信息

铝/钢异种金属焊接接头结合了两种材料优异的性能,在各行各业具有较为广泛的应用.由于铝、钢两种金属之间理化性能的巨大差异以及极小的固溶度,导致铝/钢接头容易出现脆性金属间化合物、气孔等缺陷,严重影响着接头的力学性能.然而,随着铝/钢接头越来越广的应用范围和复杂多样的应用环境,接头的耐腐蚀性能也得到了更多的关注.对近些年铝/钢异种金属焊接接头的耐腐蚀方面研究工作做了系统的汇总,旨在从接头腐蚀机理出发,提升接头的耐腐蚀性.综述了接头腐蚀形式规律,并从焊接工艺、腐蚀环境、微观组织和金属间化合物等影响因素的角度出发,详细地讨论了腐蚀行为与各因素之间的关系及影响机理.同时,指出了接头腐蚀机理,从各影响因素方面提出了改善接头耐腐蚀性能的措施,减小铝/钢接头实际服役过程中腐蚀所带来的影响.

关键词：铝/钢焊接接头腐蚀行为微观组织金属间化合物

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弥散铜/35Cr电触头材料的热变形行为

中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1589-1598页

作者：马紫鹏田保红殷婷周孟李恒景柯刘勇河南科技大学材料科学与工程学院洛阳471023 河南科技大学河南省有色金属共性技术河南省协同创新中心洛阳471023 河南科技大学河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室洛阳471023

通过快速热压烧结和内氧化法相结合制备了Al_(2)O_(3)-Cu/35Cr复合材料,在变形温度和试验速率分别为650~950℃和0.001~1 s^(-1)下,采用Gleeble−1500D型试验机对材料进行热变形试验,通过其真应力−真应变曲线分析了两种试验参数对流变应... 详细信息

通过快速热压烧结和内氧化法相结合制备了Al_(2)O_(3)-Cu/35Cr复合材料,在变形温度和试验速率分别为650~950℃和0.001~1 s^(-1)下,采用Gleeble−1500D型试验机对材料进行热变形试验,通过其真应力−真应变曲线分析了两种试验参数对流变应力的影响,并构建了复合材料的本构方程和热加工图,分析其热加工参数。结果表明:复合材料的Cr颗粒均匀分布在纳米γ-Al_(2)O_(3)弥散强化Cu基体上,其烧结态致密度、导电率和显微硬度分别为98.9%、44.4%IACS和145HV。Al_(2)O_(3)-Cu/35Cr复合材料具有热敏感性和正应变速率相关性,并且在变形量为0.3~0.5时最佳变形温度和应变速率参数分别为650~680℃、0.55~1 s^(-1)和810~950℃、0.007~0.123 s^(-1)。

关键词： Al_(2)O_(3)-Cu/35Cr复合材料热变形本构方程热加工图