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高强Al-Mg-Si-Cu铝合金的时效工艺研究

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精密成形工程 2024年第3期16卷 188-194页

作者：张伟朱科杰湖南中创空天新材料股份有限公司湖南岳阳414000

目的研究时效工艺参数对高强Al-Mg-Si-Cu铝合金微观组织和力学性能的影响规律,以得到Al-Mg-Si-Cu铝合金时效后最优的性能和微观组织。方法在不同时效处理工艺参数条件下,通过对Al-Mg-Si-Cu铝合金时效处理后的硬度、电导率、室温力学性... 详细信息

目的研究时效工艺参数对高强Al-Mg-Si-Cu铝合金微观组织和力学性能的影响规律,以得到Al-Mg-Si-Cu铝合金时效后最优的性能和微观组织。方法在不同时效处理工艺参数条件下,通过对Al-Mg-Si-Cu铝合金时效处理后的硬度、电导率、室温力学性能进行测试与对比分析,并结合微观组织观察实验,分析了不同时效温度及时效时间对Al-Mg-Si-Cu铝合金时效强化相及力学性能的影响规律。结果在不同时效温度条件下,经不同时效时间的时效处理后,Al-Mg-Si-Cu铝合金的电导率随时效温度的升高和时间的延长而增大,当时效温度为170、180、190℃时,硬度和力学性能在时效时间为16、12、8h时达到峰值。同时,当时效时间为8、12、16 h时,Al-Mg-Si-Cu铝合金的时效强化相分别是β''相、β'相和Q'相;在峰值时效和过时效工况下,Al-Mg-Si-Cu铝合金的析出相均存在Q'相,该相对合金的强度具有明显的贡献。在过时效阶段,Al-Mg-Si-Cu铝合金强化相明显初化,力学性能和硬度均有明显降低。结论经淬火处理+180℃/12 h时效处理后,高强Al-Mg-Si-Cu铝合金的力学性能最优,抗拉强度和屈服强度分别为404 MPa和388MPa,硬度为136HV。

关键词： Al-Mg-Si-Cu合金时效析出相弥散分布

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黄麻/粘胶/水性聚氨酯包装材料制备及优化

现代纺织技术 2024年第9期32卷 65-72页

作者：武柳君陈蔚翔谢丽梅周迎春张斌郁崇文东华大学纺织学院上海201620 湖南南源新材料有限公司长沙410600 湖南省湘南黄麻科技研究院有限公司湖南郴州423000

为了缓解塑料包装袋引起的环境污染问题,采用可生物降解的黄麻落麻纤维与粘胶纤维混合并梳理成网,选用水性聚氨酯作为黏合剂将纤维网热压成型,制备了黄麻/粘胶/水性聚氨酯包装材料,并对其进行性能测试和工艺优化。探究原料质量混合比、... 详细信息

为了缓解塑料包装袋引起的环境污染问题,采用可生物降解的黄麻落麻纤维与粘胶纤维混合并梳理成网,选用水性聚氨酯作为黏合剂将纤维网热压成型,制备了黄麻/粘胶/水性聚氨酯包装材料,并对其进行性能测试和工艺优化。探究原料质量混合比、克重、热压参数对包装材料拉伸强力的影响,并依据单因素分析结果对热压工艺进行正交试验,结果表明:当热压温度为160℃、热压时间为20 s、压强为5 MPa时,包装材料的纵、横向断裂强力分别为126.0、82.6 N,满足购物袋的强力要求。制备可降解的麻纤维包装材料代替塑料包装袋是目前重要的研究方向,对于农业和农村经济的发展具有重要意义。

关键词：黄麻落麻粘胶水性聚氨酯非织造包装材料

基于工程化设备通过调控纺丝温度提高中间相沥青炭纤维力学和导热性能

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新型炭材料（中英文） 2024年第2期39卷 334-344页

作者：叶高明石奎吴晃黄东叶崇欧阳婷朱世鹏樊桢刘洪波刘金水湖南大学材料科学与工程学院先进炭材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南东映碳材料科技股份有限公司沥青基高性能碳材料湖南省工程研究中心湖南长沙410000 航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术重点实验室北京100076 湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室湖南长沙410082

基于工程化设备,在恒定挤出量条件下,通过调控纺丝温度制备了中间相沥青炭纤维(MPCFs),探究纺丝温度对MPCFs微观结构、力学和导热性能的影响。结果表明:随着纺丝温度由309升高至320℃,MPCFs的微观结构由石墨片层细小的褶皱劈裂辐射状结... 详细信息

基于工程化设备,在恒定挤出量条件下,通过调控纺丝温度制备了中间相沥青炭纤维(MPCFs),探究纺丝温度对MPCFs微观结构、力学和导热性能的影响。结果表明:随着纺丝温度由309升高至320℃,MPCFs的微观结构由石墨片层细小的褶皱劈裂辐射状结构逐步向石墨片层粗大的劈裂辐射状结构转变,拉伸强度由2.16增大到3.23 GPa,热导率由704升高到1078 W·m^(−1)·K^(−1)。这主要是因为纺丝温度越高,沥青熔体黏度越小,喷丝口处挤出胀大效应越弱,沥青熔体在喷丝孔流道内形成的微晶取向得以保持,以此制备的炭纤维具有更大的晶体尺寸和更高的微晶取向。

关键词：中间相沥青纺丝温度炭纤维高热导率力学性能

预变形对7085超强铝合金环件组织与性能的影响

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金属热处理 2024年第9期49卷 176-184页

作者：刘强盛智勇张超李杰陈泽陈送义陈康华湖南中创空天新材料股份有限公司湖南岳阳414000 湖南京创宇航科技有限责任公司湖南岳阳414000 中南大学轻合金研究院湖南长沙410083

通过残余应力、拉伸、冲击、应力腐蚀等试验,结合金相显微镜、扫描电镜以及透射电镜显微组织观察,研究了7085铝合金环件固溶处理后,经1.5%、3%、5%预变形及时效处理后的力学性能以及抗应力腐蚀性能变化规律,并分析相应的微观组织变化特... 详细信息

通过残余应力、拉伸、冲击、应力腐蚀等试验,结合金相显微镜、扫描电镜以及透射电镜显微组织观察,研究了7085铝合金环件固溶处理后,经1.5%、3%、5%预变形及时效处理后的力学性能以及抗应力腐蚀性能变化规律,并分析相应的微观组织变化特点。结果表明,7085铝合金环件的预变形为3%时,残余应力最大减小87.2%。切向(TD)方向的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率显著高于径向(RD)和轴向(AD)方向。经过预变形后,合金的抗拉强度和屈服强度各向异性指数变化较小,但断后伸长率各向异性指数显著提高。预变形量的增加,有利于提高其抗应力腐蚀性能。观察合金的TEM显微组织可以发现,随着预变形量的增加,合金晶内析出相尺寸不断增大,且密度增加,析出相体积分数增大。晶界析出相(GBPs)不断粗化,析出相粒子间距不断增大,无沉淀析出带(PFZ)宽度逐渐增大。

关键词：预变形铝合金环件力学性能应力腐蚀

ZrB_(2)超细粉体改性C/C-SiC-ZrC复合材料的微观结构和烧蚀性能

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第8期55卷 3093-3104页

作者：汤磊尹健熊翔张红波汪帅左劲旅中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 湖南博云新材料有限公司湖南长沙410205

为进一步提升C/C-SiC-ZrC复合材料的抗烧蚀性能,采用反应熔渗法(reactive melt infiltration,RMI)制备ZrB_(2)超细粉体改性C/C-SiC-ZrC复合材料,考察ZrB_(2)超细粉体含量对改性复合材料的微观结构和烧蚀性能的影响。研究结果表明:相较... 详细信息

为进一步提升C/C-SiC-ZrC复合材料的抗烧蚀性能,采用反应熔渗法(reactive melt infiltration,RMI)制备ZrB_(2)超细粉体改性C/C-SiC-ZrC复合材料,考察ZrB_(2)超细粉体含量对改性复合材料的微观结构和烧蚀性能的影响。研究结果表明:相较于未改性的C/C-SiC-ZrC复合材料,ZrB_(2)超细粉体的引入使C/C-SiC-ZrC复合材料的密度由2.25 g/cm^(3)增至2.40~2.48 g/cm^(3);ZrB_(2)主要分布在ZrC基体中,且分布均匀;ZrB_(2)超细粉体的添加显著提升了复合材料的抗烧蚀性能;电火花等离子体烧蚀120 s后,当ZrB_(2)超细粉体摩尔分数为2%时,复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率最低,分别为6.90 mg/s和2.26μm/s;在烧蚀过程中,氧化生成的ZrO_(2)黏附在材料表面,与具有一定流动性的SiO_(2)形成龟壳状的ZrO_(2)-SiO_(2)氧化层,该氧化层减少了烧蚀过程中等离子体向基体的扩散和热传递,有效提升了改性复合材料的抗烧蚀性能。

关键词： ZrB_(2) C/C-SiC-ZrC 反应熔渗微观结构抗烧蚀性能

城市轨道交通碳化硅三电平牵引变流器应用探索

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铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 2001-2013页

作者：向超群李佳怡冯江华杜京润陈特放成庶中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412300

城轨交通将绿色节能作为发展目标,城轨牵引变流器以低损耗为发展方向。碳化硅器件具有耐高温、所承受开关频率较高和功率损耗低的优势,应用于三电平变流器,可有效提高系统效率、降低能耗、减轻设备重量。针对碳化硅三电平牵引变流器在... 详细信息

城轨交通将绿色节能作为发展目标,城轨牵引变流器以低损耗为发展方向。碳化硅器件具有耐高温、所承受开关频率较高和功率损耗低的优势,应用于三电平变流器,可有效提高系统效率、降低能耗、减轻设备重量。针对碳化硅三电平牵引变流器在城轨牵引领域的应用,首先分析城轨牵引变流器功率器件和拓扑的发展现状,从牵引系统的发展需求提炼出牵引变流器的优化需求;结合材料特性研究碳化硅器件应用于城轨牵引领域的性能优势,以及可能给牵引系统设计带来的技术挑战。对比探究5种常用的三电平逆变器拓扑结构和各种牵引传动控制方法在城轨领域的适应性,总结其结构特点对碳化硅器件应用的促进作用。归纳三电平变流器在城轨牵引系统中的应用局限,探讨碳化硅器件对其输出性能的优化作用。讨论碳化硅三电平变流器拓扑在城轨牵引系统中的应用可能,通过仿真实验对比不同拓扑的器件损耗分布。研究结果表明:碳化硅器件本身即对降低功率损耗具有明显优势,三电平拓扑及合适的控制策略可降低碳化硅器件的应用成本,二者结合可进一步缩小变流器和相关设备的体积,延长系统使用寿命。因此,将碳化硅三电平变流器应用于城轨交通符合发展需求。研究可为后续城市轨道交通牵引变流器的优化提供参考。

关键词：碳化硅牵引系统变流器城市轨道交通三电平

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材料导报 2024年第17期38卷 172-190页

作者：刘春泉熊芬彭龙生黄伟林英华湖南工学院材料科学与工程学院湖南衡阳421002 湖南力方轧辊有限公司(湖南省高耐磨合金材料先进制造工程技术研究中心) 湖南衡阳421681 南华大学机械工程学院湖南衡阳421001

超高速激光熔覆技术是近年新开发的表面涂层技术,本质是通过改变粉末的熔化位置,使粉末在工件上方与激光交汇发生熔化,随之均匀涂覆在工件表面,从而具有优质高效、绿色低成本、高质量和高适应性、低热输入和低激光功率、低稀释率和高性... 详细信息

超高速激光熔覆技术是近年新开发的表面涂层技术,本质是通过改变粉末的熔化位置,使粉末在工件上方与激光交汇发生熔化,随之均匀涂覆在工件表面,从而具有优质高效、绿色低成本、高质量和高适应性、低热输入和低激光功率、低稀释率和高性能等特点。首先,简要介绍了超高速激光熔覆关键技术特点及技术优势、国内外超高速激光熔覆装备发展现状;其次,结合最新研究成果重点阐述了影响超高速激光熔覆制备的涂层最终组织结构与性能的关键技术参数(所采用的熔覆材料、激光功率、搭接率、光斑直径、熔覆速度、送粉量和送粉压力等);最后,详细介绍了超高速激光熔覆制备的涂层质量检测参数,包括熔覆层厚度、结合强度、孔隙率、稀释率、表面粗糙度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性等熔覆效果。通过综述超高速激光熔覆技术的特点、优势以及关键技术参数,以期为超高速激光熔覆技术的进一步改进与提升、设备研制等方面取得更多进展提供借鉴和指导。

关键词：超高速激光熔覆涂层特点与优势关键技术参数

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纤维增韧水性环氧乳化沥青混合料性能研究

公路交通科技 2024年第4期41卷 1-11页

作者：刘曙光周铭钰戴勇柳丹张恒龙湖南省通泰工程有限公司湖南长沙410018 湖南大学绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南省茶江高速公路建设开发有限公司湖南长沙410211

为提升水性环氧乳化沥青混合料的韧性,采用3种不同类型的纤维材料,分别为木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维,并探究它们在不同掺量(0.2%,0.4%,0.6%)下对水性环氧乳化沥青混合料路用性能的影响规律,对9组纤维改性后的水性环氧乳化沥青混... 详细信息

为提升水性环氧乳化沥青混合料的韧性,采用3种不同类型的纤维材料,分别为木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维,并探究它们在不同掺量(0.2%,0.4%,0.6%)下对水性环氧乳化沥青混合料路用性能的影响规律,对9组纤维改性后的水性环氧乳化沥青混合料进行了马歇尔稳定度试验、单轴压缩蠕变试验、低温劈裂试验、冻融劈裂试验、动态模量试验和间接拉伸疲劳试验,得到了马歇尔稳定度、蠕变变形量、破坏拉伸应变、冻融劈裂抗拉强度比、动态模量和疲劳寿命等评价指标结果,并与空白样的各项性能进行了对比分析。研究结果显示:纤维的掺加增加了混合料的最佳乳液含量,并显著增强了集料间的黏结力,从而有效改善了混合料的抗水损害能力。同时,纤维改性对水性环氧乳化沥青混合料的韧性和扩张力也有显著影响,经过纤维增韧处理的混合料在低温劈裂试验中的破坏拉伸应变最大可提升33.6%。基于纤维在提升水性环氧乳化沥青混合料性能方面的效果进行排序,玄武岩纤维表现最佳,其次为聚酯纤维,而木质素纤维排在第3。综合考虑路用性能和经济性,木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维的推荐掺量分别为0.2%,0.2%,0.4%。值得注意的是,高掺量的纤维可能导致其在混合料中分散性差,形成力学薄弱点,因此在选择纤维掺量时应对其予以谨慎考虑。

关键词：道路工程改性沥青混合料试验研究路用性能水性环氧树脂纤维增韧

无机钠源对O_(3)-NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)性能的影响

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电池 2024年第3期54卷 383-389页

作者：谢伟超朱贤徐吴志康唐朝辉李加兴雪天盐业集团股份有限公司湖南长沙410114 湖南美特新材料科技有限公司湖南长沙410200 湖南省井矿盐工程技术研究中心湖南长沙410114

O_(3)型层状氧化物正极材料NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)具有高比容量、低成本和较高循环寿命等特点。为探究钠源对该材料电化学性能的影响,以Na2CO_(3)、NaOH、NaHCO_(3)和Na2SO4等无机钠盐为钠源,采用高温固相反应制得一系列的O_(... 详细信息

O_(3)型层状氧化物正极材料NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)具有高比容量、低成本和较高循环寿命等特点。为探究钠源对该材料电化学性能的影响,以Na2CO_(3)、NaOH、NaHCO_(3)和Na2SO4等无机钠盐为钠源,采用高温固相反应制得一系列的O_(3)-NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料,通过SEM、X射线光电子能谱(XPS)、XRD、比表面积分析等检测手段分析钠源对O_(3)-NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料形貌、结构和电化学性能的影响。不同钠源制备的材料均为一次颗粒聚集而成的多晶结构,平均二次粒径D50均小于5μm;以Na2CO_(3)作为钠源得到的O_(3)-NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料的电化学性能最佳,组装的扣式电池以0.1 C在2.0~4.0 V充放电,首次放电比容量达141.7 mAh/g、库仑效率为95.4%,以1.0 C循环100次,放电比容量从137.2 mAh/g降低至114.3 mAh/g,容量保持率为83.3%。

关键词：钠离子电池无机钠源 NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2) 正极材料电化学性能