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局部强冷作用下厚板铝合金/镁合金搅拌摩擦焊界面金属间化合物的析出行为

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金属学报 2024年第6期60卷 777-788页

作者：徐洋柯黎明聂浩夏春刘强陈书锦南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室南昌330063 江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212003

厚板铝合金/镁合金在搅拌摩擦焊(FSW)时接头界面沿板厚方向存在严重的温度分布差异问题,导致接头界面组织分布极不均匀,接头成形较为困难。减小接头界面沿板厚方向温差成为改善厚板铝合金/镁合金FSW接头成形的关键之一。本工作选取15 m... 详细信息

厚板铝合金/镁合金在搅拌摩擦焊(FSW)时接头界面沿板厚方向存在严重的温度分布差异问题,导致接头界面组织分布极不均匀,接头成形较为困难。减小接头界面沿板厚方向温差成为改善厚板铝合金/镁合金FSW接头成形的关键之一。本工作选取15 mm厚的5A06-H112铝合金和AZ31B-O镁合金板材进行异种材料FSW,采用液氮喷洒于焊缝上表面进行局部强冷,利用EBSD和TEM获得焊接接头物相分布和晶粒取向散布,研究了铝合金/镁合金接头搅拌区(SZ)两侧界面处金属间化合物(IMCs)的析出行为。结果表明,在空冷和液氮冷却2种条件下SZ的铝合金侧主要析出Al_(3)Mg_(2)相;镁合金侧主要析出Al_(12)Mg_(17)相,且在上部界面处与Mg发生了共晶反应;焊缝表面局部强冷,降低了接头各位置的峰值温度和高温停留时间,有效抑制了IMCs的析出和低熔点共晶的形成。不施加表面冷却时,铝合金侧界面上部和中部附近的SZ中主要析出Al_(3)Mg_(2)相,底部SZ中则为细小的等轴铝合金晶粒;镁合金侧界面上部的SZ中则主要析出了Al_(12)Mg_(17)相,并与Mg形成低熔点共晶,且在共晶区与SZ中的铝合金之间析出Al_(3)Mg_(2)薄层,中部和下部SZ与镁合金之间析出了界线分明、由Al_(3)Mg_(2)层和Al_(12)Mg_(17)层组成的IMCs叠层,且中部的IMCs叠层总厚度远大于峰值温度较低的底部处IMCs叠层厚度,其中Al_(3)Mg_(2)层厚度减薄更为明显。当在焊缝表面施加液氮冷却时,铝合金侧界面上部的SZ中除了析出Al_(3)Mg_(2)相外,还有少部分Al_(12)Mg_(17)和铝合金晶粒,而界面中部和底部SZ中均为等轴状的铝合金晶粒;在镁合金侧界面处,各部位IMCs析出行为与不施加表面冷却时相似,但界面上部析出的Mg+Al_(12)Mg_(17)共晶层和Al_(3)Mg_(2)层、中部和下部SZ界面IMCs叠层总厚度明显减小,Al_(3)Mg_(2)薄层厚度降低更为显著。应变速率对IMCs的析出有显著影响,表现为界面层实际厚度远大于由扩散定律计算的理论厚度。

关键词：搅拌摩擦焊厚板铝合金/镁合金接头金属间化合物局部强冷

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用于收集低品位热的热电化学电池研究进展

中国科学：化学 2024年第6期54卷 871-891页

作者：张瑞峰俞明浩李朕陈志刚马汝广吴正颖苏州科技大学材料科学与工程学院江苏省环境功能材料重点实验室苏州215009

低品位热(<150℃)是一种丰富且广泛存在的可持续能源,但也存在分布弥散、利用率低的特点.因此,开发高效且经济的低品位热回收技术对于能源的利用有着重要的意义.近年来,一种新型的低成本低品位热富集体系——热电化学电池逐渐兴起,并引... 详细信息

低品位热(技术对于能源的利用有着重要的意义.近年来,一种新型的低成本低品位热富集体系——热电化学电池逐渐兴起,并引起研究者极大的兴趣.基于此,本综述详细总结了近十年来关于热电化学电池这一新兴能源富集体系的研究进展.本文首先介绍了热电化学电池的组成及工作原理,然后探讨了现有电池装置的主要设计类型;接着,针对如何提升电池体系的温度系数(Se)和功率密度(P),详细讨论了电解液和电极材料的研究进展;最后,介绍了电池体系在面向实际应用时的组装及设备集成方法,并展望了该研究领域未来所面临的机遇和挑战.

关键词：低品位热热电化学电池电解质电极材料设备集成

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硅纳米结构阵列:光热CO_(2)催化的新兴平台

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物理化学学报 2024年第1期40卷 20-21页

作者：张城城吴之怡沈家辉何乐孙威浙江大学硅材料重点实验室材料科学与工程学院杭州310027 苏州大学功能纳米与软物质研究院江苏省先进负碳技术重点实验室江苏苏州215123

人口的快速增长和高能源需求产业造成了严重的环境问题。太阳能等替代性的清洁能源对于缓解能源危机和温室效应至关重要。光催化是一种很有前途的方法,但它在转化率、效率和规模化方面存在局限性。光热催化则结合了光化学和光热效应,是... 详细信息

人口的快速增长和高能源需求产业造成了严重的环境问题。太阳能等替代性的清洁能源对于缓解能源危机和温室效应至关重要。光催化是一种很有前途的方法,但它在转化率、效率和规模化方面存在局限性。光热催化则结合了光化学和光热效应,是在温和条件下有效催化化学反应的新概念。近年来,与传统的光热催化剂相比,硅纳米结构阵列在光热CO_(2)还原反应中表现出独特的催化性能优势。作为一种平台,它表现出优异的光收集能力、高比表面积以及多样化的材料复合选择。本文综述了光热催化CO_(2)转化的概念和原理,硅纳米结构阵列的功能,以及利用硅纳米结构阵列在光热催化CO_(2)转化方面的最新进展,最终将为高性能纳米结构阵列光热CO_(2)催化剂的发展方向提供指导。

关键词：光热催化硅纳米结构阵列 CO_(2)转化太阳能燃料

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激光熔覆CoCrFeNi和AlCoCrFeNi中熵合金涂层的高温抗氧化性能

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材料热处理学报 2024年第3期45卷 90-97页

作者：周琦琛刘宁赵沛张浩宇张鑫江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212003

采用激光熔覆技术在H13钢表面成功制备了CoCrFeNi和AlCoCrFeNi中熵合金涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对涂层的微观组织、成分分布和相组成进行分析;在此基础上,重点研究涂层的高温稳态氧化和循环氧化性能,分析... 详细信息

采用激光熔覆技术在H13钢表面成功制备了CoCrFeNi和AlCoCrFeNi中熵合金涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对涂层的微观组织、成分分布和相组成进行分析;在此基础上,重点研究涂层的高温稳态氧化和循环氧化性能,分析涂层的氧化机理。结果表明:激光熔覆CoCrFeNi和AlCoCrFeNi中熵合金涂层与基体之间呈良好的冶金结合,涂层呈现单相FCC结构,其微观组织以柱状晶和等轴晶为主。在700、800和900℃高温氧化60 h后,CoCrFeNi和AlCoCrFeNi涂层的氧化层厚度远小于H13钢的氧化层厚度,抗氧化性能显著优于H13钢。在600℃经历6次循环氧化后,AlCoCrFeNi涂层表面几乎无氧化,CoCrFeNi涂层经历了5次循环后表面形成了极薄的氧化层;600℃循环氧化时虽然H13钢表面氧化层较薄,但结构比较疏松易剥落,对合金内部无法起到保护作用。表明CoCrFeNi和AlCoCrFeNi中熵合金涂层具有优异的高温抗氧化性能。

关键词：中熵合金涂层激光熔覆抗氧化性能

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外部能场辅助搅拌摩擦焊接技术综述

航空制造技术 2024年第10期67卷 14-23页

作者：陈书锦张帅张荣洲李志豪李沫琦刘建华江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212100

外部能场辅助搅拌摩擦焊接是一种改进型固相焊接方法,在航空航天、汽车制造、能源领域等方面得到了广泛应用,通过引入外部能场,可以改善焊接接头的组织和性能,提高焊接质量和效率。本文对外部能场辅助搅拌摩擦焊接技术进行了分类,综述... 详细信息

外部能场辅助搅拌摩擦焊接是一种改进型固相焊接方法,在航空航天、汽车制造、能源领域等方面得到了广泛应用,通过引入外部能场,可以改善焊接接头的组织和性能,提高焊接质量和效率。本文对外部能场辅助搅拌摩擦焊接技术进行了分类,综述了能场的选择和控制、工艺参数的优化等,阐述了外部能场对焊接温度、轴向载荷、接头组织性能的影响,最后总结了外部能场辅助搅拌摩擦焊接技术未来的发展趋势。

关键词：搅拌摩擦焊接外部能场方法接头性能晶粒细化轴向载荷温度梯度

SiC_(p)/2024Al复合材料热挤压对激光焊接接头组织性能的影响

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兵工学报 2024年第6期45卷 2054-2064页

作者：韩瑞李晓鹏彭勇闫德俊王克鸿南京理工大学材料科学与工程学院江苏南京210094 中船黄埔文冲船舶有限公司广东省舰船先进焊接技术企业重点实验室广东广州510715

采用SiC颗粒增强铝基复合材料替代铝合金制造舰船船体或装甲车体,是解决当前舰船、装甲机动性和防护性二元矛盾的潜在途径。在实际应用过程中因为供货渠道不同,此材料存在不同的状态,这对材料焊接会产生较大的影响。对不同供货状态的SiC... 详细信息

采用SiC颗粒增强铝基复合材料替代铝合金制造舰船船体或装甲车体,是解决当前舰船、装甲机动性和防护性二元矛盾的潜在途径。在实际应用过程中因为供货渠道不同,此材料存在不同的状态,这对材料焊接会产生较大的影响。对不同供货状态的SiC_(p)/2024Al复合材料进行激光焊接,对比热挤压前后材料的焊缝成形情况,分析热挤压工艺对焊缝成形以及焊缝接头的物相和显微组织的影响;通过显微硬度,拉伸等力学性能测试,分析复合材料的断裂行为并确定其断裂机理。试验结果表明:热压烧结的SiC_(p)/2024Al复合材料激光焊缝中存在大量的气孔缺陷,接头的最高抗拉强度为76 MPa,仅达到母材强度的28%,焊接后材料强度下降严重;采用热挤压后的复合材料进行激光焊接,焊缝完整,无气孔缺陷,接头没有出现明显的低硬度区域,接头的抗拉强度达到124 MPa,相比于热挤压前的材料焊接接头抗拉强度上升60%;相较于热压烧结的材料,热挤压后的材料焊接性明显增强,接头力学性能有明显的提升。

关键词：激光焊接铝基复合材料 SiC 热挤压微观组织及力学性能

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退火处理对异种钢激光焊接头组织及性能的影响

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精密成形工程 2024年第5期16卷 1-10页

作者：殷武佳李敬勇钱鹏徐育烺郭旭阳江苏科技大学材料科学与工程学院焊接系江苏镇江212003

目的通过研究相同时间不同退火温度下304/Q345激光焊接头的组织和性能,得到优化后的退火处理制度,为制定异种钢激光焊退火工艺提供一定的理论指导和技术支撑。方法基于前期大量试验,在激光功率和离焦量不变的情况下,调节焊接速度由15 m... 详细信息

目的通过研究相同时间不同退火温度下304/Q345激光焊接头的组织和性能,得到优化后的退火处理制度,为制定异种钢激光焊退火工艺提供一定的理论指导和技术支撑。方法基于前期大量试验,在激光功率和离焦量不变的情况下,调节焊接速度由15 mm/s到35 mm/s,通过改变焊接速度获得性能优异的焊接接头。由于异种钢物理化学性能差异较大,接头组织不均匀,因此还需对激光焊接头进行退火处理。结果焊缝区显微组织由板条马氏体与残余奥氏体组成,Q345低碳钢热影响区显微组织为多面体状铁素体与黑色珠光体,其中铁素体含量更多,304奥氏体不锈钢热影响区在奥氏体晶界上析出了铁素体。不同退火温度下碳元素均由Q345低碳钢侧向焊缝迁移,在Q345低碳钢侧形成脱碳层,在焊缝中形成黑色条带状增碳层。随着退火处理温度的升高,峰值温度升高,高温停留时间变长,碳迁移强度随之增加,黑色条带状区域增碳层宽度增大。拉伸性能测试结果表明,试样均断裂于Q345母材一侧,且断口存在韧窝,属于典型韧性断裂。此外,焊缝区硬度(390HV左右)最高,热影响区硬度(300HV)次之,母材的硬度(130HV左右)最低。结论在给定试验参数范围内,优化后的最佳退火工艺参数为550℃-1.5 h。

关键词：异种钢激光焊退火处理碳迁移力学性能

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基于变分立体匹配算法的GMAW熔池形貌三维重建

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焊接学报 2024年第2期45卷 61-66,I0006页

作者：梁志敏高旭任政武子琴王立伟汪殿龙河北科技大学材料科学与工程学院石家庄050000 河北省材料近净成形技术重点实验室石家庄050000

为实现完整熔池表面形貌三维传感,构建了双棱镜单摄像机立体视觉传感系统.针对熔池图像纹理缺乏造成的立体匹配困难的问题,引入了全局优化的变分立体匹配算法,通过建立包含灰度差异数据项和空间连续性约束项的能量函数的可行性泛函,经... 详细信息

为实现完整熔池表面形貌三维传感,构建了双棱镜单摄像机立体视觉传感系统.针对熔池图像纹理缺乏造成的立体匹配困难的问题,引入了全局优化的变分立体匹配算法,通过建立包含灰度差异数据项和空间连续性约束项的能量函数的可行性泛函,经过迭代求解获得具有丰富细节的熔池表面稠密视差图.对自制非标准凹面形状进行立体匹配和三维重建,结果表明,宽度误差小于3.16%,深度误差小于4.82%.基于该算法实现了熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)的堆焊及V形坡口对焊条件下,不同熔透状态熔池稠密视差图计算和表面形貌的三维重建.

关键词：熔池形貌三维重建变分立体匹配算法熔化极气体保护焊

具有bcc结构的β型钛或锆系合金的低模量机制

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稀有金属 2024年第5期48卷 745-752页

作者：侯艳嫔吴亭慧郭顺刘海霞程晓农江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

低弹性模量的三元β型钛或锆系合金中的体心立方(bcc)结构多处于不稳定状态,因此难以通过制备单晶的方式来直接测定单晶弹性常数。利用原位同步辐射高能X射线衍射(SXRD)技术和Eshelby-Kroner-Kneer弹塑性自洽模型,获取了具有bcc结构的三... 详细信息

低弹性模量的三元β型钛或锆系合金中的体心立方(bcc)结构多处于不稳定状态,因此难以通过制备单晶的方式来直接测定单晶弹性常数。利用原位同步辐射高能X射线衍射(SXRD)技术和Eshelby-Kroner-Kneer弹塑性自洽模型,获取了具有bcc结构的三元Ti-33Nb-4Sn,Ti-35Nb-4Sn,Zr-12Nb-4Sn和Zr-4Mo-4Sn多晶合金的单晶弹性常数,成功解决了此类合金难以通过制备单晶来直接获得单晶弹性常数的技术瓶颈,揭示了具有bcc结构的多晶β型钛或锆系合金的低模量机制。结果表明,与二元β型TiV,TiCr和TiNb单晶合金相比,经冷轧退火处理的Ti-33Nb-4Sn和Ti-35Nb-4Sn合金和固溶处理的Zr-12Nb-4Sn和Zr-4Mo-4Sn合金具有较低的■剪切模量C′和超低的{001}剪切模量C_(44)。基于Hill近似理论进一步分析可知,三元β型Ti-33Nb-4Sn,Ti-35Nb-4Sn,Zr-12Nb-4Sn和Zr-4Mo-4Sn合金较低的剪切模量C′以及超低的剪切模量C_(44),是此类合金呈现较低杨氏模量E_(H)的原因。通过合理的成分设计及热机械处理降低合金的剪切模量C′和C_(44),可望获得与人骨模量相近的超低模量钛或锆合金。

关键词： β型钛或锆系合金低弹性模量同步辐射X射线衍射(SXRD) 弹性常数