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钛的晶体结构和结构转变研究进展

稀有金属材料与工程 2022年第12期51卷 4398-4409页

作者：李磊郭荻子应扬洪权 Vincent JI 西北有色金属研究院陕西西安710016 巴黎萨克雷大学法国奥赛91405

钛具有高强度,低密度,耐腐蚀等特性,并在多个领域得到应用。多年来,钛的同素异构体的晶体结构和结构转变受到了学者的广泛关注。除了密排六方结构的平衡相(α-Ti),面心立方结构的高温相(β-Ti)和六方结构的高压相(ω-Ti)外,学者通过各... 详细信息

钛具有高强度,低密度,耐腐蚀等特性,并在多个领域得到应用。多年来,钛的同素异构体的晶体结构和结构转变受到了学者的广泛关注。除了密排六方结构的平衡相(α-Ti),面心立方结构的高温相(β-Ti)和六方结构的高压相(ω-Ti)外,学者通过各种方法尝试在极端条件下制备钛的其他亚稳相结构。在过去的几十年中,人们在超高压条件下发现了γ-Ti和δ-Ti,并通过高压扭转实验、激光冲击实验和超薄薄膜实验等方法制备了在室温条件下可以稳定存在的ω-Ti和fcc-Ti。综述了钛的同素异构体(不包括合金)的晶体结构和结构转变类型,并介绍了不同结构钛的稳定性以及结构转变机理。

关键词：晶体结构结构转变高压面心立方钛

热处理对IMI834钛合金组织及拉伸性能的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第8期51卷 3077-3088页

作者：王宁贾蔚菊毛小南毛成亮张思远周伟李思兰李倩东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819 西北有色金属研究院陕西西安710016

研究了3种热处理制度和2种冷却方式对IMI834钛合金组织及拉伸性能的影响。采用光学显微镜分析了不同热处理制度对合金显微组织的影响;使用Image-Pro Plus v5.1(IPP)和Nano Measure图像分析软件,统计了组织中初生等轴α相(α_(p))及次生... 详细信息

研究了3种热处理制度和2种冷却方式对IMI834钛合金组织及拉伸性能的影响。采用光学显微镜分析了不同热处理制度对合金显微组织的影响;使用Image-Pro Plus v5.1(IPP)和Nano Measure图像分析软件,统计了组织中初生等轴α相(α_(p))及次生α相(α_(s))集束等的尺寸;使用原位SEM拉伸并结合EBSD分析技术,原位观察合金的变形行为,并对变形前后的晶体取向进行了表征;采用扫描电子显微镜,表征了不同冷却方式下材料的断口形貌特征,并借助TEM分析了组织中第二相分布情况。结果表明:在双重退火试验中,随着第一重退火温度的升高,IMI834合金α_(p)相含量及尺寸逐渐减小,α_(s)相集束尺寸逐渐增大;IMI834合金强度逐渐上升随后下降,延伸率及断面收缩率无明显变化,当第一重退火温度为1020℃时,IMI834钛合金在快冷和慢冷2种试验条件下强度均达到最高,快冷强度高出慢冷约50 MPa;α_(p)/α_(s)界面间β相的存在,能够保证晶界两侧在几何协调性因子较低的条件下仍能够进行滑移传递;快冷条件下试样断口的准解离形貌为椭球状或多边形状,而慢冷条件下其为长条形,α/β相界面第二相的析出差异是导致2种试样中准解离形貌不同的原因。

关键词： IMI834钛合金显微组织热处理几何协调性因子准解离

造孔剂种类对数字光处理成形多孔SiN陶瓷性能的影响

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机械工程学报 2024年

作者：吴亚茹张振雨张扬泽吴甲民田冲黄海露林鑫史玉升西北工业大学凝固技术国家重点实验室华中科技大学材料科学与工程学院西北工业大学金属高性能增材制造与创新设计工业和信息化部重点实验室华中科技大学材料成形与模具技术全国重点实验室增材制造陶瓷材料教育部工程研究中心

多孔Si3N4陶瓷由于其优秀的性能而被应用于航空航天等领域，添加造孔剂法是一种有效制备多孔Si3N4陶瓷的方法。采用数字光处理(Digital light processing, DLP)技术结合添加造孔剂法制备多孔Si3N4陶瓷，系统地研究了淀粉、稻壳粉、聚苯... 详细信息

多孔Si3N4陶瓷由于其优秀的性能而被应用于航空航天等领域，添加造孔剂法是一种有效制备多孔Si3N4陶瓷的方法。采用数字光处理(Digital light processing, DLP)技术结合添加造孔剂法制备多孔Si3N4陶瓷，系统地研究了淀粉、稻壳粉、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)四种造孔剂对多孔Si3N4陶瓷性能的影响规律。研究表明，造孔剂粉体颗粒比表面积的不同对浆料黏度有所影响，其中，稻壳粉比表面积最大，其浆料黏度最小。同时，陶瓷浆料中固相含量的升高会导致固化深度降低；而固体颗粒的平均粒径增大会降低对紫外光的散射，使固化深度升高。此外，造孔剂的物理性质与形态差异会对素坯与烧结样品的微观形貌产生影响，但不影响多孔Si3N4陶瓷的相转变过程与断裂方式。多孔Si3N4陶瓷的抗弯强度随着孔隙率的增加而减小，而孔隙率则与造孔剂自身的物理性质和所形成孔隙的特点密切相关。综合考虑不同造孔剂对陶瓷浆料黏度和固化深度以及DLP打印素坯的质量与烧结样品性能的影响，选用PMMA造孔剂比较合适。添加10%PMMA作为造孔剂时，多孔Si3N4陶瓷的综合性能较好，体积密度为2.66 g/cm3，孔隙率为20.10%，抗弯强度为463.43 MPa。

关键词：多孔Si N 陶瓷数字光处理技术造孔剂孔隙率抗弯强度

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激光增材制造难熔金属研究进展

稀有金属材料与工程 2023年第5期52卷 1943-1953页

作者：薛飒王庆相梁书锦赖运金左振博朱振辛甜焦奔奇西安欧中材料科技有限公司陕西西安710018 西北有色金属研究院陕西西安710016

难熔金属由于具有优异的综合性能而广泛应用于航空航天、装备制造、核工业及生物医疗等领域。但是由于高熔点及高韧脆转变温度的特点,尚存在加工制造困难、生产周期长、对设备要求高等问题,从而限制了其应用与发展。激光增材制造是近年... 详细信息

难熔金属由于具有优异的综合性能而广泛应用于航空航天、装备制造、核工业及生物医疗等领域。但是由于高熔点及高韧脆转变温度的特点,尚存在加工制造困难、生产周期长、对设备要求高等问题,从而限制了其应用与发展。激光增材制造是近年来新兴的数字化制造技术之一,为制造和加工难熔金属提供了新的发展思路。本文重点介绍了近年来激光增材制造难熔金属的热点领域,包括钨及钨基重合金、纯钼及钼硅硼合金、铌硅及铌钛合金和多孔钽,对尚存在的问题进行了总结,最后对激光增材制造难熔金属未来的发展方向进行了展望。

关键词：激光增材制造难熔金属钨及钨基重合金多孔钽

激光线能量对TC17钛合金焊接接头组织和疲劳性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1836-1844页

作者：任利娜张群兵雷晓维齐亮杨家典张建勋西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049 西部钛业有限责任公司陕西西安710201 西安航空学院材料工程学院陕西西安710077 西北工业大学物理科学与技术学院陕西西安710072 贵州航宇科技发展股份有限公司贵州贵阳550081

在不同的激光线能量条件下对TC17钛合金进行了焊接,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸和疲劳试验机对接头的宏观形貌、微观组织和力学性能进行了对比研究。结果表明:随着激光线能量的增加,焊缝宏观形貌由Y型转变为X型、焊缝中... 详细信息

在不同的激光线能量条件下对TC17钛合金进行了焊接,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸和疲劳试验机对接头的宏观形貌、微观组织和力学性能进行了对比研究。结果表明:随着激光线能量的增加,焊缝宏观形貌由Y型转变为X型、焊缝中气孔缺陷数量先增加后减少,气孔缺陷主要分布在焊缝的中下部。焊缝由柱状晶粒组成,柱状晶内部存在条形枝晶,枝晶间距随着线能量的增加而逐渐增大。热影响区由尺寸较小的等轴晶组成,随着激光线能量的增加,α相晶粒逐渐细化,而β相逐渐粗化。在拉伸和疲劳试验中,TC17激光焊接接头均断裂在焊缝。受焊缝内部枝晶尺寸的影响,抗拉伸强度随线能量的增加而降低。气孔是导致疲劳断裂的主要原因,气孔缺陷数量越少,则疲劳寿命越长。

关键词： TC17钛合金焊接接头激光线能量微观组织疲劳行为

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自然启迪的多层级多孔材料研究现状

稀有金属材料与工程 2023年第12期52卷 4325-4339页

作者：刘卓萌王建忠赵永庆东北大学辽宁沈阳110819 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

主要介绍了自然界中几种具有多层级多孔结构和优异力学性能的生物材料,其宏观性能与其表面的多层级微纳米结构有着密切的联系。通过多层级多孔结构的构筑,生物材料不仅大幅度降低了自身的密度,同时也保持了优异的力学性能,即轻质高强、... 详细信息

主要介绍了自然界中几种具有多层级多孔结构和优异力学性能的生物材料,其宏观性能与其表面的多层级微纳米结构有着密切的联系。通过多层级多孔结构的构筑,生物材料不仅大幅度降低了自身的密度,同时也保持了优异的力学性能,即轻质高强、吸音降噪等。通过对生物材料多孔结构的模仿,有望为开发具有仿生多孔结构和优异性能的人工材料提供重要启示和帮助。

关键词：多层级多孔仿生微纳米制备

1200 MPa级高强高韧损伤容限钛合金强韧性研究进展

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稀有金属材料与工程 2022年第12期51卷 4389-4397页

作者：赵永庆吴聪王欢西北有色金属研究院陕西西安710016 陕西科技大学陕西西安710021

高强高韧损伤容限钛合金是高强钛合金的重要研究方向,本文重点研究、评述了1200 MPa级高强高韧损伤容限钛合金Ti-5321的拉伸强度与冲击韧性、断裂韧性的关系。Ti-5321合金的微观组织明显影响合金的强度和韧性。片层组织具有较好的强度... 详细信息

高强高韧损伤容限钛合金是高强钛合金的重要研究方向,本文重点研究、评述了1200 MPa级高强高韧损伤容限钛合金Ti-5321的拉伸强度与冲击韧性、断裂韧性的关系。Ti-5321合金的微观组织明显影响合金的强度和韧性。片层组织具有较好的强度、塑性、断裂韧性、冲击韧性匹配,而双态组织也有较好的强度、塑性、断裂韧性匹配,但冲击韧性低。结合微观组织演变分析了强度、断裂韧性、冲击韧性的变化规律,并提出了高强高韧损伤容限钛合金的研究方向。

关键词：钛合金高强损伤容限钛合金力学性能微观组织

Zr-Sn-Nb合金在1000~1250℃蒸汽中氧化后的微观组织

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稀有金属材料与工程 2022年第11期51卷 4173-4179页

作者：张瑶应雯清程赞粼张锋王彦峰王少鹏张程煜西北工业大学材料学院NPU-SAS联合研究中心陕西西安710072 西北有色金属研究院陕西西安710016

锆合金包壳管在核反应堆失水事故时发生高温蒸汽氧化而脆化破裂,该过程与锆合金的微观组织变化密切相关,因此,本研究开展了Zr-Sn-Nb包壳管在1000~1250℃蒸汽中的氧化实验,使用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析蒸汽氧... 详细信息

锆合金包壳管在核反应堆失水事故时发生高温蒸汽氧化而脆化破裂,该过程与锆合金的微观组织变化密切相关,因此,本研究开展了Zr-Sn-Nb包壳管在1000~1250℃蒸汽中的氧化实验,使用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析蒸汽氧化后的微观组织,并使用氧氮氢分析仪研究了氢含量的变化规律。结果表明:Zr-Sn-Nb合金在蒸汽氧化后的截面形貌分为ZrO2、α-Zr(O)和Prior-β层。随蒸汽氧化时间增加,ZrO2和α-Zr(O)层厚度增加,同时α-Zr(O)层中的裂纹逐渐增多,Prior-β层中残留的β-Zr逐渐转变为片状α-Zr,且α-Zr晶粒宽度不断增加。在1000℃蒸汽氧化后,形成疏松的ZrO2层,存在大量横向贯穿裂纹,1150~1250℃蒸汽氧化后,ZrO2层较为致密。蒸汽氧化后,Zr-Sn-Nb合金基体的吸氢量随蒸汽氧化时间增加而增加,在1000℃蒸汽氧化后,Zr-Sn-Nb合金的吸氢量远高于其它温度,α-Zr基体与氢化物取向关系为(0002)α-Zr//(202)δ-ZrH1.66,[2110]α-Zr//[011]δ-ZrH1.66;1200℃时,二者的取向关系为(0002)α-Zr//(220)δ-ZrH1.66,[0110]α-Zr//[111]δ-ZrH1.66。

关键词： Zr-Sn-Nb合金蒸汽氧化氧化锆氢化物

超临界氮气在单壁碳纳米管内吸附行为的GCMC模拟研究

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物理学报 2022年第22期71卷 6-15页

作者：赵明慧刘忠军姬帅刘晨敖庆波西安石油大学材料科学与工程学院西安710065 西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室西安710016

超临界流体技术发展日益成熟,开展超临界流体在纳米多孔材料内的吸附行为研究,对超临界流体技术的开发与应用推广具有理论意义和使用价值.本文利用巨正则蒙特卡罗法,主要模拟了超临界状态下氮气在单壁碳纳米管内的吸附行为.结果表明超... 详细信息

超临界流体技术发展日益成熟,开展超临界流体在纳米多孔材料内的吸附行为研究,对超临界流体技术的开发与应用推广具有理论意义和使用价值.本文利用巨正则蒙特卡罗法,主要模拟了超临界状态下氮气在单壁碳纳米管内的吸附行为.结果表明超临界条件下,氮气在单壁碳纳米管内的吸附等温线不严格遵循层状吸附机制;氮气吸附等温线出现峰值,且峰值随温度的升高而逐渐减小.与亚临界条件不同,超临界条件下流体局部密度分布曲线的吸附峰并不能代表过剩吸附量的增加,且本体气相密度对吸附过程产生的影响不可忽略.通过对超临界条件下的吸附积分摩尔焓进行研究,发现过剩积分摩尔焓随孔径增大而减小;吸附积分摩尔焓在较低压力下随孔径增大而减小,但在较高压力下随孔径的增大而增加.

关键词：超临界吸附蒙特卡罗积分摩尔焓