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简单退火和多重热处理对激光熔覆成形Ti-5321合金断裂韧性的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 970-977页

作者：刘国政赵永庆贾蔚菊张艳宋硕毛成亮周伟东北大学辽宁沈阳110819 西北有色金属研究院陕西西安710016

为满足航空航天领域对快速制备高强韧复杂钛合金零件的需求,采用激光熔覆成形新型高强韧Ti-5321(Ti-5Al-3Mo-3V-2Zr-2Cr-1Nb-1Fe)合金,具有成形快、效率高、成形构件性能良好等优势。通过对Ti-5321合金进行简单退火和多重热处理(β相区... 详细信息

为满足航空航天领域对快速制备高强韧复杂钛合金零件的需求,采用激光熔覆成形新型高强韧Ti-5321(Ti-5Al-3Mo-3V-2Zr-2Cr-1Nb-1Fe)合金,具有成形快、效率高、成形构件性能良好等优势。通过对Ti-5321合金进行简单退火和多重热处理(β相区固熔缓冷加时效,BASCA),揭示了其显微组织的演变规律,并探究不同组织对断裂韧性的影响。结果表明:简单退火后,合金呈细长针片状α交织成的网篮组织,其抗拉伸强度为1102 MPa,断裂韧性为68.1 MPa·m^(1/2)。经BASCA热处理后,细长针片状α相全部转变为粗大的片层α相和超细针状α相,且合金的抗拉伸强度提高至1309 MPa,而断裂韧性降低至45.5 MPa·m^(1/2)。BASCA热处理能够提高合金强度,但会降低合金韧性。这是由于网篮组织中细长的针片状α相能够大大增加裂纹扩展阻力,增大裂纹扩展路径曲折程度,从而提高合金的韧性。而BASCA热处理组织中大片层α相具有一定的方向性,裂纹只有在穿过不同β晶粒的大片层α相时才会发生偏转;且裂纹扩展主要发生在超细针状α相中,而超细针状α相尺寸过于细小,不能阻碍裂纹的发展或使裂纹偏转,因此经BASCA热处理后合金的韧性变差。

关键词：激光熔覆成形 Ti-5321合金多重热处理断裂韧性

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Ni–MgO核–壳纳米粉体的制备

粉末冶金技术 2024年第2期42卷 159-164页

作者：郭顺郑金凤李军义程越伟梁宏源宁夏东方钽业股份有限公司国家钽铌特种金属材料工程技术研究中心石嘴山753000 西北稀有金属材料研究院稀有金属特种材料国家重点实验室石嘴山753000

采用包覆热分解烧结法,制备了多层陶瓷电容器内部电极用MgO包覆Ni纳米粉体,讨论了反应物浓度和分散剂含量对包覆纳米镍盐前驱体颗粒大小和均匀性的影响,分析了还原烧结温度对包覆纳米Ni粉球形度和分散性的影响,并利用X射线衍射仪、扫描... 详细信息

采用包覆热分解烧结法,制备了多层陶瓷电容器内部电极用MgO包覆Ni纳米粉体,讨论了反应物浓度和分散剂含量对包覆纳米镍盐前驱体颗粒大小和均匀性的影响,分析了还原烧结温度对包覆纳米Ni粉球形度和分散性的影响,并利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、热机械分析仪对MgO包覆纳米Ni粉进行了表征分析。结果表明:反应物浓度达到足以引起反应爆炸成核时,能够获得纳米镍盐颗粒;添加适量的分散剂,可以得到分散良好的纳米镍盐前驱体颗粒;还原烧结温度700℃时,可以获得球形度和分散性良好的MgO包覆纳米Ni粉;MgO包覆在纳米Ni粉表面,形成了核壳结构,该纳米Ni粉具有良好的收缩延迟效果。

关键词：多层陶瓷电容器前驱体纳米镍粉氧化镁核壳结构热分解

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不锈钢纤维多孔材料及其复合结构的隔声性能

稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1444-1448页

作者：敖庆波王建忠马军吴琛西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室陕西西安710016

本研究以8μm不锈钢纤维毛毡为原料,利用体积称重法和高温烧结工艺制备出具有不同孔隙率、平均孔径和厚度的不锈钢纤维多孔材料。通过结构优化设计了正梯度结构、反梯度结构和薄膜复合结构,对3种结构进行了隔声性能的测试,分别研究了3... 详细信息

本研究以8μm不锈钢纤维毛毡为原料,利用体积称重法和高温烧结工艺制备出具有不同孔隙率、平均孔径和厚度的不锈钢纤维多孔材料。通过结构优化设计了正梯度结构、反梯度结构和薄膜复合结构,对3种结构进行了隔声性能的测试,分别研究了3种结构的隔声特性。隔声结果表明,不锈钢纤维多孔材料具有一定的隔声性能,厚度为20 mm,孔隙率为85%,在50~6400 Hz频率范围内,不锈钢纤维多孔材料的平均隔声量为18.91 dB;其孔隙率越低,平均孔径越小,厚度越厚,材料的隔声性能越好;设计的正梯度和反梯度结构的隔声性能比单层不锈钢纤维多孔材料的隔声性能差;添加金属薄膜的不锈钢纤维多孔复合材料在中高频处的隔声性能有很大提高,厚度为20mm,平均隔声量达27.86 dB,最高处提高16.96 dB。

关键词：金属纤维多孔材料隔声性能薄膜材料结构优化

122体系铁基超导单晶的制备及其化学掺杂研究进展

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材料研究学报 2024年第5期38卷 321-329页

作者：余启航杨芳刘吉星贺一轩张胜楠闫果张平祥西北工业大学超导材料与应用技术研究院西安710072 西北有色金属研究院西安710016 西安聚能医工科技有限公司西安710028

制备铁基超导体122体系的高质量、大尺寸单晶较为容易,对于研究铁基超导机理有重要的意义。122铁砷超导体母相没有超导性,进行化学掺杂在体系中引入电子、空穴或加化学压力,可诱导出超导性。本文总结了助熔剂法、布里奇曼法和光学浮区... 详细信息

制备铁基超导体122体系的高质量、大尺寸单晶较为容易,对于研究铁基超导机理有重要的意义。122铁砷超导体母相没有超导性,进行化学掺杂在体系中引入电子、空穴或加化学压力,可诱导出超导性。本文总结了助熔剂法、布里奇曼法和光学浮区法等几种122体系铁基超导单晶的制备方法,并介绍了相关方法和研究进展。本文还概述了电子掺杂、空穴掺杂、等价掺杂等几种122铁砷超导体的化学掺杂以及相关研究进展。

关键词：评述铁基超导体单晶制备方法化学掺杂

Ⅱ/Z型Bi_(2)MoO_(6)/Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)异质结可见光催化降解四环素

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无机材料学报 2024年第3期39卷 321-329,I0005-I0008页

作者：叶茂森王耀许冰王康康张胜楠冯建情西安建筑科技大学化学与化工学院西安710055 西北有色金属研究院西安710016

构建异质结能够有效抑制光催化剂中光生电子和空穴的快速复合。本研究采用水热法、煅烧法以及溶剂热法合成了Ⅱ/Z型Bi_(2)MoO_(6)/Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)异质结光催化剂,利用不同研究手段分析材料的组成、形貌以及光电化学性能。结果发现... 详细信息

构建异质结能够有效抑制光催化剂中光生电子和空穴的快速复合。本研究采用水热法、煅烧法以及溶剂热法合成了Ⅱ/Z型Bi_(2)MoO_(6)/Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)异质结光催化剂,利用不同研究手段分析材料的组成、形貌以及光电化学性能。结果发现,复合材料的最佳组成为25%ABOBM(Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)和Bi_(2)MoO_(6)的质量比为1:4)。在可见光照射下25%ABOBM对四环素(TC)的降解效率可达85.6%,明显高于Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)和Bi_(2)MoO_(6),而且三次循环实验后仍具有良好的稳定性。25%ABOBM光催化性能的提高可归因于Ag_(2)O、Bi_(2)O_(3)以及Bi_(2)MoO_(6)之间异质结的构建和特殊形貌的形成。自由基捕获实验和电子顺磁共振谱(EPR)结果表明,h+和·O2-在TC的降解过程中发挥着主要作用,而·OH和1O2发挥着次要作用。实验还探索了相关光催化机理,并利用液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)对TC可能的降解路径进行了分析。本研究为双异质结光催化剂的制备及其在有机污染物降解应用方面提供了新的思路。

关键词： Bi_(2)MoO_(6) Ag_(2)O Bi_(2)O_(3) 光催化降解四环素异质结

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激光增材制造铍铝合金的缺陷和组织

稀有金属与硬质合金 2024年第4期 69-77页

作者：代彦明谢垚王东新李军义张鹏李春生张健康西北稀有金属材料研究院宁夏有限公司稀有金属特种材料国家重点实验室北京工业大学材料科学与工程学院教育部先进功能材料重点实验室

采用激光选区熔化技术制备了铍铝合金，分析了在低激光功率、高激光功率以及逐层单向线扫描和67°层间交错扫描两种扫描策略下铍铝合金中的成形缺陷、显微组织和硬度。结果表明：铍铝合金中的成形缺陷主要有气孔、微孔、热裂纹和熔合不... 详细信息

采用激光选区熔化技术制备了铍铝合金，分析了在低激光功率、高激光功率以及逐层单向线扫描和67°层间交错扫描两种扫描策略下铍铝合金中的成形缺陷、显微组织和硬度。结果表明：铍铝合金中的成形缺陷主要有气孔、微孔、热裂纹和熔合不良。气孔尺寸较小且数量很少，对合金性能影响不大；微孔可以通过采用67°层间交错扫描和提高激光功率的方式消除；热裂纹主要是由熔池凝固末期熔池中心的柱状组织间长通道中液膜受其周围前一层熔池的拉应力引起，并在后期逐层沉积过程外延生长扩展，热裂纹的开口宽度随着能量密度增加而增大；熔合不良是熔池被周围新扫描熔池高搭接率重熔时受多次热循环影响，其边缘铍铝两相扩散向稳态转变，铍相枝晶长大和铝相扩散引起显微空隙所致。增材制造铍铝合金的显微组织中主要包含铝相、铍相和一部分亚稳态组织，其中铍相与亚稳态组织共同引起合金中较大的残余应力；合金中铍相基面(0001)取向虽然有一定的择优分布，但也表现出随机性，铝相(100)方向沿熔池扫描方向则存在明显的择优取向，使合金组织呈现各向异性。另外，通过沿熔池扫描方向测试硬度得知，铍铝合金因组织细小及存在大量的亚稳态组织而表现出更高的显微硬度。

关键词：激光选区熔化铍铝合金缺陷激光功率层间交错扫描

定向凝固Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金微观组织演化及单晶生长

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1616-1625页

作者：王强力钟宏李斗郑晗煜胡忠武高选乔张文李双明西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 西北有色金属研究院陕西西安710016

采用定向凝固技术研究了Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金微观组织的演化规律,以自然竞争生长法制备出胞状和树枝状亚结构单晶体,并研究了亚结构和取向对高熵合金单晶体纳米力学性能的影响。结果表明,Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金... 详细信息

采用定向凝固技术研究了Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金微观组织的演化规律,以自然竞争生长法制备出胞状和树枝状亚结构单晶体,并研究了亚结构和取向对高熵合金单晶体纳米力学性能的影响。结果表明,Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金在定向凝固过程中界面更容易失稳,其平-胞界面转变速率小于1μm/s,胞-枝界面转变速率范围约为2~5μm/s。合金的一次、二次枝晶间距均随着定向凝固速率增加而逐渐减小,并分别与抽拉速率满足指数关系。定向凝固后,该合金枝晶干区域富集Co、Cr和Fe元素,而熔点较低的Mn、Ni和Al元素倾向于富集枝晶间区域。以自然竞争法获得的胞状、树枝状亚结构单晶的取向分别为[214]和[213]。纳米力学性能数据表明偏析行为造成的亚结构对单晶体的弹性模量和硬度影响较小,而晶体取向对单晶体的弹性模量影响较大,对硬度值影响较小。

关键词：定向凝固高熵合金微观组织演化亚结构单晶生长

激光粉床熔融Ti-6Al-4V热处理的研究现状:微观组织演变和耐腐蚀性能

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工程科学学报 2024年第8期46卷 1393-1402页

作者：朱金岭程军陈靓瑜江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212100 国家模具质量监督检验中心昆山215300 西北有色金属研究院西安710016 佛山市(华南)新材料研究院佛山528200

针对激光粉床熔融Ti-6Al-4V热处理问题,对现有文献进行总结,讨论热处理对激光粉床熔融Ti-6Al-4V的组织和腐蚀行为的影响.围绕组织决定材料性能这一观点,通过扫描电子显微镜观察热处理前后激光粉床熔融Ti-6Al-4V微观组织变化,恒电位极化... 详细信息

针对激光粉床熔融Ti-6Al-4V热处理问题,对现有文献进行总结,讨论热处理对激光粉床熔融Ti-6Al-4V的组织和腐蚀行为的影响.围绕组织决定材料性能这一观点,通过扫描电子显微镜观察热处理前后激光粉床熔融Ti-6Al-4V微观组织变化,恒电位极化实验分析耐腐蚀性能的差异,将热处理前后激光粉床熔融Ti-6Al-4V的组织和耐腐蚀性能变化相联系,两者相互比较印证.结果发现,细针状α′马氏体相和残余应力是造成激光粉床熔融Ti-6Al-4V耐腐蚀性能变差的主要原因,适当的热处理可以促进细针状α′马氏体分解,增加体心立方β相,消除残余应力,改善激光粉床熔融Ti-6Al-4V的耐蚀性能.同时,过分的热处理会造成激光粉床熔融Ti-6Al-4V晶粒度的增加,影响钝化膜的稳定性.最后,总结现有结论,对激光粉床熔融Ti-6Al-4V热处理未来发展做出展望.

关键词：激光粉床熔融热处理钛合金微观组织耐蚀性能

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粉末床熔融式增材制造钛合金研究进展及应用

中国有色金属学报 2024年

作者：毛雅梅赵秦阳耿纪华刘燮陈永楠张凤英徐义库宋绪丁赵永庆长安大学材料科学与工程学院长安大学工程机械学院西北有色金属研究院

钛及其合金的粉末床（PBF）熔融式增材制造技术因具有定制制造、成本节约和时间优化等优势，在航空以及生物医学领域备受关注。但在PBF制造钛合金时，多种因素如热导率低，热积累、氧化敏感性及快速冷却引起的热应力共同导致成形件缺陷... 详细信息

钛及其合金的粉末床（PBF）熔融式增材制造技术因具有定制制造、成本节约和时间优化等优势，在航空以及生物医学领域备受关注。但在PBF制造钛合金时，多种因素如热导率低，热积累、氧化敏感性及快速冷却引起的热应力共同导致成形件缺陷、组织差异、性能不稳定与质量参差不齐等问题。因此，本文通过调研PBF技术中的激光粉末床熔融（Laser powder bed fusion， L-PBF）和电子束粉末床熔融（Electron beam powder bed fusion， EB-PBF）技术原理；讨论PBF增材制造钛合金微观组织特征、力学性能、耐腐蚀性能、耐磨损性能与生物相容性的特点；同时，聚焦成形过程中的缺陷形成机理及影响，提出缺陷消除方法；最后，展望两种技术的未来发展方向，旨在为促进创新钛合金增材制造提供新的研究思路。

关键词：钛合金增材制造粉末床熔融微观组织性能缺陷应用