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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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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04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

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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

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核结构材料用多主元合金辐照损伤的研究进展

事故容错锆包壳表面FeCrAl合金涂层的研究进展

材料工程 2024年第1期52卷 1-15页

作者：田震李聪聪吴渊吕昭平北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京 100083

开发具有优异综合性能的核反应堆结构材料是核能发展的基础,并且是长期以来制约核能推广的难点之一.多主元合金(multiprincipal element alloys,MEAs)因具有良好的抗辐照性能、力学性能而被认为是先进反应堆结构材料的候选材料,为新型... 详细信息

开发具有优异综合性能的核反应堆结构材料是核能发展的基础,并且是长期以来制约核能推广的难点之一.多主元合金(multiprincipal element alloys,MEAs)因具有良好的抗辐照性能、力学性能而被认为是先进反应堆结构材料的候选材料,为新型抗辐照材料的设计开辟了广阔空间.近年来,有关多主元合金在辐照损伤方面的研究多试图揭示多主元合金一些因素和特性对辐照过程中缺陷形成与演变的影响.例如:主元种类和数目、主元浓度、晶格畸变、化学短程序等.尽管现有的一些研究结果表明以上因素可以提高多主元合金抗辐照损伤能力,但是在不同辐照条件下,以上因素对多主元合金中缺陷形成和演变的影响机制存在较大差异,难以得出普适性的结论.本文围绕FCC和BCC系两类多主元合金的辐照肿胀、氦泡形成、辐照诱导元素偏析和相变、辐照硬化四方面内容,综述了近年来多主元合金在辐照损伤方面的研究进展,总结了多主元合金提高抗辐照性能的作用机制,并在此基础上对核电结构用多主元合金的未来研究方向做出了展望,包括短程序调控、高熵陶瓷、增材制造、高通量结合机器学习加速材料开发等.最后指出必须从合金成分设计的角度出发,基于材料服役的实际环境来设计新型抗辐照多主元合金.

关键词：多主元合金高熵合金核结构材料辐照损伤成分设计抗辐照机制

来源：博看期刊评论

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材料导报 2024年第12期38卷 200-210页

作者：王亚恒左家栋王亚强张金钰吴凯刘刚孙军西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049

日本福岛核事故暴露出了核燃料包壳锆合金在失水事故工况下的致命缺陷,即锆水反应,同时也引发了高安全事故容错燃料(ATF)包壳材料的研究热点。表面涂层技术是一种有效提升现役锆合金包壳事故容错能力的重要途径,其中FeCrAl合金涂层由于... 详细信息

日本福岛核事故暴露出了核燃料包壳锆合金在失水事故工况下的致命缺陷,即锆水反应,同时也引发了高安全事故容错燃料(ATF)包壳材料的研究热点。表面涂层技术是一种有效提升现役锆合金包壳事故容错能力的重要途径,其中FeCrAl合金涂层由于具有优异的抗高温氧化性能和高温力学性能,是极具发展潜力的ATF包壳涂层候选材料之一。本文主要综述了FeCrAl合金涂层的制备工艺、成分组织、服役性能(力学、氧化、腐蚀、辐照)及失效机制,并对锆合金包壳/FeCrAl涂层体系在工程应用中存在的问题和未来的发展方向进行了分析与展望。

关键词：锆合金包壳表面技术 FeCrAl涂层微观组织服役性能失效机制

高速低温喷涂气固作用行为及喷涂系统研究进展

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中国表面工程 2024年第2期37卷 101-114页

作者：马式跃刘梅军杨冠军李长久西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049

高速低温喷涂是利用固相或含固相的低温粉末在高速度、高动能作用下碰撞基体表面沉积的喷涂方法,具有氧化轻微、结合牢固、组织致密、综合力学性能优异等潜在优势,在高性能金属或金属基复合材料涂层制备、增材制造和零件损伤修复等领域... 详细信息

高速低温喷涂是利用固相或含固相的低温粉末在高速度、高动能作用下碰撞基体表面沉积的喷涂方法,具有氧化轻微、结合牢固、组织致密、综合力学性能优异等潜在优势,在高性能金属或金属基复合材料涂层制备、增材制造和零件损伤修复等领域获得广泛关注。以粉末低温高速碰撞沉积过程为主线,凝练现有冷喷涂和低温超音速火焰喷涂两种具体工艺的共性特征,阐明喷涂气流与粉末颗粒的气固两相交互作用规律,分析出合理调控颗粒温度和速度是改善沉积体性能的关键。其次分析高速低温喷涂设备系统的构成,详细讨论各核心部件的结构设计策略及对气固流动行为的影响,总结出通过调整工艺参数与喷枪结构,可以实现颗粒温度和速度的按需控制。最后,对高速低温喷涂工艺及设备系统发展目前尚存的关键问题进行展望。总结如何通过喷涂参数与装置设计,最终达成调控沉积体性能的目的,有助于深入理解高速低温喷涂的沉积机理,对研制高性能的喷涂设备系统具有参考意义。

关键词：高速低温喷涂固相冷喷涂低温超音速火焰喷涂设备系统

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连接温度对W/Ni/Kovar真空扩散连接接头界面结构及结合强度的影响

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材料导报 2024年第4期38卷 139-144页

作者：仵金玲刘思雨张彪魏智磊史忠旗西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049

以Ni箔为中间层材料,采用真空扩散连接方法进行W与Kovar合金的连接,研究了连接温度对W/Ni/Kovar接头界面结构和剪切强度的影响。结果表明:在520~1000℃范围内,利用真空扩散连接工艺均可成功制备出W/Ni/Kovar接头样品。随着连接温度的升... 详细信息

以Ni箔为中间层材料,采用真空扩散连接方法进行W与Kovar合金的连接,研究了连接温度对W/Ni/Kovar接头界面结构和剪切强度的影响。结果表明:在520~1000℃范围内,利用真空扩散连接工艺均可成功制备出W/Ni/Kovar接头样品。随着连接温度的升高,Kovar/Ni界面与Ni/W界面的扩散层厚度逐渐增加,而接头剪切强度呈先上升后下降的趋势。当连接温度为800℃时,样品的接头剪切强度高达182 MPa,此时主要发生W块体的剪切断裂。

关键词：真空扩散焊剪切强度钨 Kovar合金中间层

Al和Cr协同作用提高核用高强钢耐水蒸气氧化性能

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金属学报 2024年第3期60卷 357-366页

作者：彭祥阳张乐李聪聪侯硕刘迪周建明路广遥蒋虽合中广核研究院有限公司设备研究所深圳518000 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

前期研发的Fe-Ni-Al基超高强度马氏体时效钢表现出了良好的力学和抗辐照性能,然而典型Cr_(2)O_(3)氧化保护膜的耐热钢在轻水反应堆高温高压含水蒸气的服役环境中极易失效,亟待研发兼具抗高温水蒸气氧化、优异力学和抗辐照性能的先进材... 详细信息

前期研发的Fe-Ni-Al基超高强度马氏体时效钢表现出了良好的力学和抗辐照性能,然而典型Cr_(2)O_(3)氧化保护膜的耐热钢在轻水反应堆高温高压含水蒸气的服役环境中极易失效,亟待研发兼具抗高温水蒸气氧化、优异力学和抗辐照性能的先进材料。本工作在前期研发的Fe-Ni-Al系超高强度马氏体时效钢基础上添加不同含量的Cr元素,在保持新型马氏体钢优异力学性能的同时,对其在干燥空气和含水蒸气环境中的氧化性能进行研究。采用非自耗真空电弧炉制备合金铸锭,并对时效处理后的高强钢进行600℃干燥空气和潮湿空气2种环境中的抗氧化性能测试,对氧化后样品的表面和截面形貌进行微观组织表征。结果表明,添加9%Cr后的Fe-13Ni-2.3Al高强钢在600℃空气+10%水蒸气的气氛中氧化100 h的平均单位面积增重仅为0.1 mg/cm^(2),是添加5%Cr的Fe-13Ni-2.3Al高强钢和Fe-18Ni-3Al马氏体时效钢的1/50。对氧化后高强钢微观组织表征分析表明,在Al和Cr元素协同作用下,Fe-13Ni-9Cr-2.3Al高强钢在600℃空气+10%水蒸气条件下表面自发形成了富Fe、Cr、Al的复合氧化膜,提高了抗高温水蒸气氧化性能,其中Cr通过第三组元效应降低氧化物膜-基体界面氧分压,从而促进在高温水蒸气条件下在基体表面形成致密连续的富Al氧化膜。

关键词：超高强度钢水蒸气氧化氧化膜第三组元效应协同效应

K439B镍基铸造高温合金800℃长期时效过程中碳化物的演变规律

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材料导报 2024年第15期38卷 8-12页

作者：高磊屈星海吴一栋陈晶阳肖程波惠希东北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095

K439B镍基合金是一种承温能力达800℃的新型铸造高温材料,在发动机机匣类复杂结构件有重要应用前景。作为该合金中的主要晶界强化相,碳化物在合金长期时效过程中的演化规律尚不清楚。以K439B合金为对象,在800℃下对该合金进行了6000~100... 详细信息

K439B镍基合金是一种承温能力达800℃的新型铸造高温材料,在发动机机匣类复杂结构件有重要应用前景。作为该合金中的主要晶界强化相,碳化物在合金长期时效过程中的演化规律尚不清楚。以K439B合金为对象,在800℃下对该合金进行了6000~10000 h的等温时效实验,研究了其长期时效过程中碳化物的演变规律和转变机理。结果表明,K439B合金的组织稳定性优异。经过长期时效后,晶界和枝晶间组织中仍保留大部分标准热处理态时的MC型碳化物,仅有部分MC型碳化物分解为M_(23)C_(6)型碳化物和γ′相,未出现η相和σ相等TCP有害相。晶界M_(23)C_(6)型碳化物表现出两种不同的粗化行为,一是M_(23)C_(6)型碳化物逐渐宽化,在长期时效后宽度均一,碳化物排列整齐;二是在某些晶界部位,粗化后的M_(23)C_(6)型碳化物呈现不规则的形状,甚至向晶粒内部延伸。晶界M_(23)C_(6)型碳化物并未出现沿整个晶界的完全相连情况,其主要是γ′相颗粒将两个相邻的M_(23)C_(6)型碳化物分隔所致。

关键词： K439B镍基高温合金长期时效组织稳定性碳化物