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超细等轴状AlN粉体的燃烧合成制备及机理研究

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材料导报 2025年第1期39卷 132-136页

作者：李明新魏智磊张彪赵蕾史忠旗西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室西安710049

超细等轴状AlN粉体因高烧结活性、良好的流动性和分散性,在电子封装、半导体等领域应用广泛,然而常规方法制备超细等轴状AlN粉体通常需要在高温下长时间保温,导致工艺成本较高,限制了其应用。本工作以Al粉和AlN粉为原料,采用高效低成本... 详细信息

超细等轴状AlN粉体因高烧结活性、良好的流动性和分散性,在电子封装、半导体等领域应用广泛,然而常规方法制备超细等轴状AlN粉体通常需要在高温下长时间保温,导致工艺成本较高,限制了其应用。本工作以Al粉和AlN粉为原料,采用高效低成本的燃烧合成工艺制备超细等轴状AlN粉体,系统研究了AlN稀释剂比例和N_(2)压力对燃烧温度、产物物相组成和微观结构的影响。结果表明,AlN稀释剂比例的增加和N_(2)压力的降低都会导致燃烧温度的降低,进而有利于通过Al粉的原位氮化获得超细等轴状AlN粉体。当AlN稀释剂添加量为60%(摩尔分数)、N_(2)压力为0.2 MPa时,成功制备了平均粒径约为1.5μm的超细等轴状AlN粉体。此外,基于燃烧淬熄实验分析了超细等轴状AlN粉体的原位氮化生长机制。

关键词：燃烧合成氮化铝粉体生长机制

惰性碳源对两步反应烧结碳化硅陶瓷组织和性能的影响

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功能材料 2025年第1期56卷 1179-1183,1192页

作者：潘鑫龙张明君王波杨建锋西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049

两步反应烧结可以降低反应烧结碳化硅中的残余硅含量,采用纳米炭黑为活性碳源,过量碳微球和金刚石分别为惰性碳源,通过两步反应烧结制备了碳化硅陶瓷,分析比较了两种惰性碳源的反应率,以及对碳化硅陶瓷力学性能和热学性能的影响。结果表... 详细信息

两步反应烧结可以降低反应烧结碳化硅中的残余硅含量,采用纳米炭黑为活性碳源,过量碳微球和金刚石分别为惰性碳源,通过两步反应烧结制备了碳化硅陶瓷,分析比较了两种惰性碳源的反应率,以及对碳化硅陶瓷力学性能和热学性能的影响。结果表明,在碳密度和烧结工艺条件相同的情况下,金刚石的反应率低于碳微球,制备的烧结体中残余硅较多。在1550℃保温6 h条件下,使用高硬度的金刚石为惰性碳源制备的碳化硅的显微硬度达(2488±133)HV,高于使用碳微球制备的碳化硅。但是由于使用金刚石为惰性碳源制备的烧结体中低导热的残余硅较多,导致使用金刚石制备碳化硅的导热系数较低,在1550℃保温6 h条件下为115 W·m-1·K-1,低于碳微球使用的碳微球。

关键词：反应烧结碳化硅碳源两步反应烧结残余硅

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3d过渡金属高熵高温合金的研究进展

材料热处理学报 2025年第2期46卷 1-13页

作者：张金钰周泳江张翀刘刚孙军西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049

高熵合金作为一类新型的合金材料,近年来在众多领域引起了广泛关注。与传统合金不同,高熵合金由多种主元组成,特殊的组织结构赋予此类合金优异的综合性能,尤其是优异的高温力学性能。首先介绍了3d过渡金属高熵高温合金(3d-TM HESA)的制... 详细信息

高熵合金作为一类新型的合金材料,近年来在众多领域引起了广泛关注。与传统合金不同,高熵合金由多种主元组成,特殊的组织结构赋予此类合金优异的综合性能,尤其是优异的高温力学性能。首先介绍了3d过渡金属高熵高温合金(3d-TM HESA)的制备方法,以及相组成及其影响因素;然后概述其室温/高温力学性能和强化机制,并对高温氧化性能与蠕变性能进行总结;最后对高温高熵合金的应用前景进行了展望,并提出了目前所面临的挑战。如何设计新型耐高温高熵合金将是未来研究的热点和难点。

关键词：高熵合金高温合金力学性能高温强度

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仿珍珠层结构陶瓷的研究进展

陶瓷学报 2025年第1期46卷 18-29页

作者：肖灵彬王红洁苏磊彭康卢德牛敏西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049

层状陶瓷是一系列在宏观或者微观具有层状结构的陶瓷的统称,其中仿珍珠层结构层状陶瓷,由于其特殊的微观结构,近年来更是受到广泛关注。由于珍珠层结构特殊的多尺度效应,将其引入陶瓷材料中,可以获得更高的断裂韧性。本文从天然珍珠层... 详细信息

层状陶瓷是一系列在宏观或者微观具有层状结构的陶瓷的统称,其中仿珍珠层结构层状陶瓷,由于其特殊的微观结构,近年来更是受到广泛关注。由于珍珠层结构特殊的多尺度效应,将其引入陶瓷材料中,可以获得更高的断裂韧性。本文从天然珍珠层的结构特点出发,分析了其结构和性能特点,进而概述了仿珍珠层结构陶瓷的设计及制备方法、种类和相关增韧机制,对不同体系仿珍珠层结构陶瓷的特点和发展前景进行了归纳和总结。

关键词：仿珍珠层结构陶瓷增韧机制制备方法力学性能

晶体-非晶纳米双相合金的设计理念与制备合成的研究进展

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材料热处理学报 2025年第2期46卷 44-61页

作者：陈思杨海旺雷茜焱吴戈西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学微纳尺度材料行为研究中心陕西西安710049

晶体-非晶纳米双相合金因其独特的微观结构,具有传统金属材料所不具备的优异性能,因此晶体-非晶纳米双相合金的设计和制备对新材料的研发和结构材料的发展具有重要意义。晶体-非晶纳米双相合金结构的异质性使得材料的力学性能受到纳米... 详细信息

晶体-非晶纳米双相合金因其独特的微观结构,具有传统金属材料所不具备的优异性能,因此晶体-非晶纳米双相合金的设计和制备对新材料的研发和结构材料的发展具有重要意义。晶体-非晶纳米双相合金结构的异质性使得材料的力学性能受到纳米尺度效应、双相协同作用和界面复合物形成的重要影响,也使得可以通过晶体合金的非晶化、非晶合金的纳米晶化或物理沉积法直接制得。本文从晶体-非晶纳米双相合金的发展进程、设计理念和合成制备方法等方面入手,对目前晶体-非晶纳米双相合金的设计和制备合成现状进行总结。

关键词：晶体-非晶纳米双相合金设计理念制备合成

预热处理对大型充油设备油箱薄弱部位焊接接头力学性能的影响

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高电压技术 2025年

作者：蔡洪能王浩丞孙建涛李嘉熙吕欢汪可金属材料强度国家重点实验室西安交通大学中国电力科学研究院有限公司

大型充油设备油箱局部薄弱位置使用较厚的板材，焊接工艺参数对材料组织和力学性能影响较大。针对油浸式变压器油箱箱沿40 mm厚Q355B平板对接焊缝，本文对焊前预热焊接工艺对材料组织和力学性能的影响进行了研究。对四组钢板分别采用焊... 详细信息

大型充油设备油箱局部薄弱位置使用较厚的板材，焊接工艺参数对材料组织和力学性能影响较大。针对油浸式变压器油箱箱沿40 mm厚Q355B平板对接焊缝，本文对焊前预热焊接工艺对材料组织和力学性能的影响进行了研究。对四组钢板分别采用焊前无预热、预热60℃、预热100℃及预热150℃气体保护电弧焊工艺，开展一系列力学性能测试。测试结果表明，预热处理后，内部缺陷减少，降低了焊接接头硬度突变现象，焊接接头拉伸试验均断裂在母材处，弯曲试验均可弯曲至180°。焊接接头不同部位进行冲击试验测试结果表明，焊前预热处理后接头各区域抗冲击性能提升且更均匀，其中预热100℃后测试综合结果最好。本文研究结果可为大型充油设备油箱防爆设计、焊接工艺提升方面提供一定的理论依据。

关键词：油箱焊前预热焊接接头力学性能厚板焊接

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熔渗铝致密化环境障涂层的抗热循环性能研究

中国材料进展 2025年第2期44卷 125-133页

作者：魏晓薇董琳张小锋杨冠军西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049 广东省科学院新材料研究所广东广州510650

环境障涂层(environmental barrier coatings,EBCs)是碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC CMCs)在航空发动机热端部件应用的关键,但在制备过程中EBCs难以避免地产生表面裂纹及孔隙,成为发动机环境水氧等腐蚀介质的快速扩... 详细信息

环境障涂层(environmental barrier coatings,EBCs)是碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC CMCs)在航空发动机热端部件应用的关键,但在制备过程中EBCs难以避免地产生表面裂纹及孔隙,成为发动机环境水氧等腐蚀介质的快速扩散通道,因此,制备致密的EBCs是提高SiC_(f)/SiC复合材料抗腐蚀性能的关键。此外,为保证高低温循环服役条件下的持久性,EBCs需具备优异的抗热循环性能。采用熔渗铝封孔的方法获得致密化EBCs,研究了涂层在1050℃~室温热循环条件下的结构演变规律,揭示了致密化处理对涂层抗热循环性能的影响机制。结果表明,熔渗铝封孔法消除了喷涂态EBCs的表面裸露孔隙,并在表面形成镱铝石榴石(YbAG)原位反应层;在热循环过程中,喷涂态涂层内应力逐渐累积,致使纵向裂纹数量增多,裂纹间距减小;熔渗铝时的热处理过程显著提高了EBCs内应力,促使裂纹早期生长和扩展,裂纹数量和间距与喷涂态EBCs热循环200次后的相当,且在热循环过程中裂纹未新增和扩展。本研究为耐热循环熔渗铝致密化EBCs的制备提供了实验数据支撑。

关键词：环境障涂层(EBCs) 致密化熔渗纵向裂纹抗热循环性能

埃洛石/聚合物混合基质膜及其气体分离性能研究进展

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中国材料进展 2025年第2期44卷 184-192页

作者：李浩然李晓玉赵珂萍赵雪琪赵延荣张博彭康长安大学材料科学与工程学院陕西西安710064 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049

膜分离技术是最有潜力的高效碳捕集技术之一,具有成本相对较低、分离过程中无相变、可连续操作、能源效率较高等特点。混合基质膜将聚合物与无机填料有机结合,发挥协同增强效应,极大提高了气体分离效率,从而得到广泛研究和应用。埃洛石... 详细信息

膜分离技术是最有潜力的高效碳捕集技术之一,具有成本相对较低、分离过程中无相变、可连续操作、能源效率较高等特点。混合基质膜将聚合物与无机填料有机结合,发挥协同增强效应,极大提高了气体分离效率,从而得到广泛研究和应用。埃洛石纳米管(halloysite nanotubes,HNTs)是一种具有特殊中空纳米管状结构的天然黏土矿物,与其他无机填料相比具有性能优良、价格低廉的优势。在聚合物基质中加入功能化改性HNTs可增强膜的渗透性和(或)选择性,改善膜的力学性能和稳定性。综述了HNTs/聚合物混合基质膜结构和性质、气体传输机制、制备方法以及气体分离综合性能的最新研究进展,总结了HNTs/聚合物混合基质膜在天然气、烟道气脱碳领域的应用现状和未来发展方向,为促进HNTs/聚合物混合基质膜的产业化进程提供参考。

关键词：埃洛石纳米管聚合物混合基质膜功能化改性气体分离分离性能

1Cr18Ni9Ti不锈钢摆动激光焊接接头成形性能研究

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热加工工艺 2025年第1期54卷 51-55,64页

作者：李双吉毛冬远何增水卢冰刘军王毅龙刘宏西安航天发动机有限公司陕西西安710100 火箭军装备部驻某地代表室陕西西安710100 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049

采用不同摆动频率和摆动幅度开展1Cr18Ni9Ti不锈钢的摆动激光焊接试验,研究了不同摆动激光工艺参数对焊缝气孔率和宏观形貌,接头微观组织和力学性能的影响规律。结果表明:与摆动频率相比,增加摆动幅度可有效降低焊缝气孔率,在100 Hz频率... 详细信息

采用不同摆动频率和摆动幅度开展1Cr18Ni9Ti不锈钢的摆动激光焊接试验,研究了不同摆动激光工艺参数对焊缝气孔率和宏观形貌,接头微观组织和力学性能的影响规律。结果表明:与摆动频率相比,增加摆动幅度可有效降低焊缝气孔率,在100 Hz频率、1.5 mm幅度时,气孔率降至0.19%。随着摆动频率的增加,钉头宽度先下降后变化不大,随着摆动幅度的增加,钉杆宽度逐渐增加而熔深减小。不同摆动频率和幅度下焊缝微观组织差别不大,主要由骨架状和板条状铁素体以及奥氏体组成。上部焊缝边缘比焊缝中心有更多的板条状铁素体,而下部焊缝过渡区比上部焊缝边缘有更为细小的组织形态。焊缝与母材的整体硬度差异不大,且不同摆动参数下焊缝平均硬度也未发现明显变化。接头拉伸主要断裂在母材位置,其断口的宏观颈缩现象和微观韧窝特征均表明拉伸过程中主要发生了塑性断裂。

关键词：摆动激光焊接 1Cr18Ni9Ti不锈钢气孔率微观组织力学性能