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Ti-Al-Fe体系bcc相扩散系数及原子移动性

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铸造技术 2024年

作者：佟健博王向东聂晶晶黄毅白伟民程军中国航发北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室湘潭大学材料科学与工程学院湘潭大学材料设计及制备技术湖南省重点实验室西北有色金属研究院陕西省医用金属材料重点实验室

钛合金中合金元素的扩散行为对材料的制备、加工、服役等过程至关重要。本文研究了1 000和1 100℃时Ti-Al-Fe体系bcc相中的元素扩散行为。制备了8对bcc-Ti-Al-Fe单相合金扩散偶,分别在1 000℃/8.5 h和1 100℃/7 h条件下进行扩散,利用EPM... 详细信息

钛合金中合金元素的扩散行为对材料的制备、加工、服役等过程至关重要。本文研究了1 000和1 100℃时Ti-Al-Fe体系bcc相中的元素扩散行为。制备了8对bcc-Ti-Al-Fe单相合金扩散偶,分别在1 000℃/8.5 h和1 100℃/7 h条件下进行扩散,利用EPMA技术测定成分-距离曲线。通过得到的成分-距离曲线,采用CALPHAD方法建立了Ti-Al-Fe体系bcc相的原子移动性数据库。在优化过程中,采用HitDIC软件得到了原子迁移率参数和互扩散系数。利用得到的原子移动性参数对扩散偶的扩散过程进行了模拟,计算结果与实验扩散特性(互扩散、组分-距离分布和扩散路径)一致,验证了该数据库的准确性。这一研究成果对于深入理解钛合金的微观组织演变和性能具有重要意义。

关键词：原子移动性扩散系数 Ti-Al-Fe合金 HitDIC软件 CALPHAD

Pasternak地基中H(t)-V受荷桩水平响应有限杆单元法分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 99-110页

作者：江杰艾永林柴文成龚健欧孝夺邵云怡广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室广西南宁530004 广西瑞宇建筑科技有限公司广西南宁530299 中船第九设计研究院工程有限公司上海200063

为探讨桩顶水平动荷载H(t)与竖向荷载V联合作用下桩基的水平响应,基于Pasternak地基和Euler梁理论,建立了桩-土相互作用水平振动分析模型,采用改进的有限杆单元方法求解考虑P-Δ效应、土体剪切效应影响的综合刚度矩阵方程,结合桩土连续... 详细信息

为探讨桩顶水平动荷载H(t)与竖向荷载V联合作用下桩基的水平响应,基于Pasternak地基和Euler梁理论,建立了桩-土相互作用水平振动分析模型,采用改进的有限杆单元方法求解考虑P-Δ效应、土体剪切效应影响的综合刚度矩阵方程,结合桩土连续边界条件得到桩身内力与位移解答.通过与已有解析解、有限元解和模型试验的结果比较,验证了计算方法的合理性.最后,对影响桩身内力与位移的主要因素进行分析.结果表明:1)传统Win⁃kler地基相较于Pasternak地基模型,忽略了地基土体的剪切效应,将夸大桩体结构的实际受力,使得计算得到的桩身水平位移和弯矩均大于Pasternak地基所得结果,且随着桩土弹模比Ep/Es的降低,两种地基模型计算的桩身最大水平位移和弯矩的差异性呈现出增强趋势;2)随着桩顶竖向荷载的增加,桩身水平位移和弯矩受P-Δ效应的影响显著.当桩顶竖向荷载特征参数λ由0增至2时,桩身最大水平位移和弯矩分别提高40.85%和78.57%;3)相较无限长桩(L>20d_(p)),有限长桩的水平位移和弯矩的动力响应受桩身长径比L/d_(p)影响更大;桩身最大水平位移和弯矩随着水平简谐荷载幅值H_(0)的增加而增大,随着无量纲频率a_(0)的增大而减小.

关键词：水平动荷载轴向荷载有限单元法 Pasternak地基动力响应

基体稀释法控制RE_(x)O_(y)中REO及REX/REO标准样品的制备技术

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稀有金属 2024年第3期48卷 448-456页

作者：李华昌王东杰汤淑芳王安丽王振江王选北矿检测技术股份有限公司北京106200 矿冶科技集团有限公司北京106200 包头稀土研究院理化检测中心内蒙古包头014030

利用基体稀释的方法,实现稀土氧化物中稀土总量(REO)及稀土配分量(REX/REO)的成分含量控制,使其满足与碳酸稀土和氯化稀土等产品REO成分一致的标准样品候选物要求。通过对稀释剂材料的理论分析和相关试验研究,选择NaCl晶体作为掺杂基体... 详细信息

利用基体稀释的方法,实现稀土氧化物中稀土总量(REO)及稀土配分量(REX/REO)的成分含量控制,使其满足与碳酸稀土和氯化稀土等产品REO成分一致的标准样品候选物要求。通过对稀释剂材料的理论分析和相关试验研究,选择NaCl晶体作为掺杂基体,稀释由La_(2)O_(3),CeO_(2),Pr_(6)O_(11)和Nd_(2)O_(3)等单一稀土氧化物组成的混合物,再通过研磨、混料,制备成满足定值要求的标准样品候选物((LaCe)_(x)O_(y))和(PrNd)_(x)O_(y))。以混合稀土氧化物标准样品(GSB 04-3064-2013)的粒度和扫描电镜(SEM)数据作为参考,研究了标准样品候选物的均匀性和稳定性,有效控制了候选物的REO和REX/REO与自主设计的标准值一致,对比分析了稀土氧化物标准样品和基体掺杂标准样品候选物的粒度和SEM图像,表征了候选物的均匀性和稳定性,形成了RE_(x)O_(y)中REO及REX/REO成分标准样品制备方法,所制备的(LaCe)_(x)O_(y)和(PrNd)_(x)O_(y)中REO分别为38.80%和29.58%。该制备方法适用于同类标准样品的研制,对控制成分标准样品的研制有参考意义。

关键词：稀土氧化物稀土总量(REO) 基体稀释标准样品制备技术

钛粉末注射成形PEG/PMMA黏结剂体系的PHB改性研究

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材料工程 2024年第5期52卷 148-155页

作者：张雨萌胡可彭小敏王明辉湖南工程学院机械工程学院湖南湘潭411104 广东省科学院新材料研究所广州510650

金属注射成型(MIM)中使用水溶性聚乙二醇(PEG)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)黏结剂体系会导致大量孔洞形成,该黏结剂体系导热性差,使得零件尺寸越大,注射脱模时间越长。用聚(β-羟基丁酸酯)(PHB)作为PEG结晶抑制剂可解决上述问题。采用导热... 详细信息

金属注射成型(MIM)中使用水溶性聚乙二醇(PEG)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)黏结剂体系会导致大量孔洞形成,该黏结剂体系导热性差,使得零件尺寸越大,注射脱模时间越长。用聚(β-羟基丁酸酯)(PHB)作为PEG结晶抑制剂可解决上述问题。采用导热系数仪、DSC、流变学实验、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等,研究PHB含量对黏结剂导热系数、结晶行为、喂料流变特性、注射保压时间及生坯显微结构的影响。结果表明:PHB/PEG共混物随着PHB含量的增加,结晶温度从纯PEG的55.18℃下降至25%(质量分数,下同)PHB改性的51.4℃,熔融焓从79.5 J/g逐渐增加至107.6J/g,导热系数从0.2433 W·m^(-1)·K^(-1)适当增加至0.3469 W·m^(-1)·K^(-1),黏结剂结晶度的增加可改善其导热性能;由于PEG/PHB/PVAc三元体系中存在复杂氢键的相互作用,导致黏结剂结晶温度从未添加PHB的50.07℃降低并稳定在添加25%PHB的43.3℃;添加15%PHB后制备的喂料黏度与剪切速率符合幂律流体规律,在120℃时喂料的剪切稀化指数从未改性的0.77减小至0.62,相同注射条件下注射脱模时间从未改性的100 s缩短至50 s便可获得表面光滑无裂纹、内部孔洞少且分布均匀的钛注射生坯。

关键词：钛粉末金属注射成形(MIM) PEG/PMMA黏结剂体系 PHB改性

纳米晶(Nd， Ce)-Fe-B/(Nd， R)-Fe-B(R=Pr， La)热压磁体的制备和性能研究

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有色金属科学与工程 2024年

作者：危伟国江庆政刘增国江西省稀土磁性材料及器件重点实验室&江西理工大学稀土磁性材料及器件研究所

基于双合金技术，采用放电等离子体烧结制备了不同比例的各向同性纳米晶 (Nd， Ce)-Fe-B/(Nd， R)-Fe-B (R = Pr， La) 热压磁体，并探究了不同热压磁体的磁性能和微观结构。结果表明，随着(Pr， Nd)-Fe-B合金的添加，剩磁和矫顽力均有... 详细信息

基于双合金技术，采用放电等离子体烧结制备了不同比例的各向同性纳米晶 (Nd， Ce)-Fe-B/(Nd， R)-Fe-B (R = Pr， La) 热压磁体，并探究了不同热压磁体的磁性能和微观结构。结果表明，随着(Pr， Nd)-Fe-B合金的添加，剩磁和矫顽力均有所提升。背散射图像(结果)表明，团聚的块状富稀土相逐渐消失，晶界相变得更为均匀且薄，从而提升了矫顽力。此外，磁体中(Pr， Nd)-Fe-B主相比例的增加，也有效的提升了热压磁体的磁性能。当添加量为60%时，磁体剩磁Jr为8.58 ×0.1 T，矫顽力Hcj为12.65 ×79.6 kA/m，最大磁能积(BH)max为15.79 ×7.96 kJ/m3。

关键词：双合金磁性能微观结构放电等离子烧结

基于分子动力学模拟的多主元合金滑动摩擦学行为研究

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润滑与密封 2024年第5期49卷 36-44页

作者：宋馨怡刘秀波孟元周安张世宏中南林业科技大学材料表界面科学与技术湖南省重点实验室湖南长沙410004 安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术重点实验室安徽马鞍山243002

随着高性能多主元合金被相继开发并在摩擦学领域的应用迅速扩展,研究并揭示多主元合金的摩擦学行为至关重要。采用分子动力学模拟,构建多主元合金原子尺度滑动摩擦模型,研究FeCoCrNiCu(M1)、FeCoCrNi(M2)、FeNiCr(M3)3种多主元合金的表... 详细信息

随着高性能多主元合金被相继开发并在摩擦学领域的应用迅速扩展,研究并揭示多主元合金的摩擦学行为至关重要。采用分子动力学模拟,构建多主元合金原子尺度滑动摩擦模型,研究FeCoCrNiCu(M1)、FeCoCrNi(M2)、FeNiCr(M3)3种多主元合金的表面形貌、磨损原子、摩擦力、位错及应力的演变。结果表明:M2合金在相同的划痕深度下表面变形最小、磨损粒子数最少、法向力最大,这是由于Co元素的加入使得合金的硬度增强;M1合金展现出更剧烈的塑性变形以及更复杂的位错变形,这是由于Cu元素的加入降低了合金的硬度;M1和M2合金中产生了棱柱位错环,M3合金中却没有观察到,这是由于M3合金的堆垛层错能较低难以形成棱柱位错环。研究结果对多主元合金的开发和应用提供了参考。

关键词：多主元合金合金材料分子动力学模拟摩擦学行为纳米划痕

软铋矿Bi_(12)MnO_(20)的制备及利用超氧自由基提升其去除有机污染物光催化活性

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第11期33卷 3570-3582页

作者：湛菁王焕伟李启厚王志坚房鑫中南大学冶金与环境学院长沙410083 湖南稀土金属材料研究院长沙410083

通过湿法球磨联合煅烧方法制备软铋矿型光催化材料Bi_(12)MnO_(20),其光吸收能力覆盖200~2200nm光谱范围。Bi_(12)MnO_(20)的晶体结构可以视为Mn^(4+)掺入到亚稳立方γ-Bi_(2)O_(3)的四面体中所得,并且Bi_(12)MnO_(20)的能带结构中出现... 详细信息

通过湿法球磨联合煅烧方法制备软铋矿型光催化材料Bi_(12)MnO_(20),其光吸收能力覆盖200~2200nm光谱范围。Bi_(12)MnO_(20)的晶体结构可以视为Mn^(4+)掺入到亚稳立方γ-Bi_(2)O_(3)的四面体中所得,并且Bi_(12)MnO_(20)的能带结构中出现禁带宽度为1.25eV的子带隙。这种能带结构的优化有利于Bi_(12)MnO_(20)光催化剂加速转化溶液中O_(2)为超氧自由基(·O_(2)^(-)),以改善光催化降解过程中的电荷分离和转移。结果表明,在模拟阳光照射下,Bi_(12)MnO_(20)对pH8溶液中浓度为10mg/L的孔雀石绿降解率达到95%以上。经过4次光降解实验后,Bi_(12)MnO_(20)对孔雀石绿的降解率保持在74.9%。

关键词： Bi_(12)MnO_(20) 光催化降解能带超氧自由基

多元稀土硼化物La_(1-x)Eu_(x)B_(6)纳米粉末的制备及光学性能研究

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稀有金属材料与工程 2023年第1期52卷 153-159页

作者：赵瑞山黄美松刘华杨露辉罗天纵郭利平刘维湖南稀土金属材料研究院有限责任公司湖南长沙410126 稀土功能材料湖南省重点实验室湖南长沙410126 中南大学湖南长沙410083

本研究首次采用钙热还原-酸浸法(CTR&AL)成功制备了La_(1-x)Eu_(x)B_(6)纳米粉末,研究了Eu掺杂对La_(1-x)Eu_(x)B_(6)结构、光学性能的影响规律及作用机理。XRD、FE-SEM及TEM分析结果确认纳米La_(1-x)Eu_(x)B_(6)为CsCl型简单立方单相结构,结晶性良好,粉末颗粒具有立方形貌,平均晶粒尺度为40 nm。光吸收结果表明随着Eu含量的增加,纳米La_(1-x)Eu_(x)B_(6)透射光波长从595 nm增大至825 nm,产生“红移”现象,且Eu掺杂引起LaB6近红外区吸收光谱的增强与展宽。第一性原理计算结果揭示了Eu掺杂引起LaB6近费米能级能带局域性加强,导带中的传导电子数量减少,进而导致其等离激元共振频率能量降低,定性解释了纳米La_(1-x)Eu_(x)B_(6)透射光波长连续可调谐性。

关键词： La_(1-x)Eu_(x)B_(6) 纳米粉末结构光学性能

Ce元素对316LN奥氏体不锈钢高温蠕变性能的影响

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材料研究学报 2024年第1期38卷 23-32页

作者：杨仁贤马澍成蔡欣郑雷刚胡小强李殿中中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

采用蠕变持久试验机、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等实验手段,系统研究了Ce元素添加对316LN奥氏体不锈钢(316LN钢)高温蠕变行为和微观组织的影响。结果表明,添加0.032%的Ce元素使316LN钢的蠕变断裂寿命显著提高。在温度为700℃、载... 详细信息

采用蠕变持久试验机、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等实验手段,系统研究了Ce元素添加对316LN奥氏体不锈钢(316LN钢)高温蠕变行为和微观组织的影响。结果表明,添加0.032%的Ce元素使316LN钢的蠕变断裂寿命显著提高。在温度为700℃、载荷为150 MPa的条件下,添加0.032%Ce元素的316LN钢蠕变寿命为555.5 h,比不添加Ce元素时的蠕变寿命312.6 h提高了78%。在温度为600~700℃、载荷为150~200 MPa的条件下,未添加Ce元素和添加0.032%Ce元素的316LN钢对应的蠕变应力指数分别为7.64和9.07,蠕变激活能分别为415.3 kJ/mol和454.8 kJ/mol,蠕变门槛应力分别为61.7 MPa和76.6 MPa。蠕变断裂后的微观组织表明,添加0.032%的Ce元素显著促进了蠕变过程中316LN钢晶内Laves相的析出。晶内细小弥散分布的Laves相,在蠕变过程中能够阻碍位错移动,提高基体的蠕变抗力,从而有效改善蠕变性能。

关键词：金属材料 316LN奥氏体不锈钢高温蠕变稀土Ce 析出强化