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(Ti_(35)Zr_(40)Nb_(25))_(100-x)Al_(x)(x=0,5,10,15,20)高熵合金相组成、组织和力学性能

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材料工程 2024年第1期52卷 108-117页

作者：曹前蔚鸾翀李基民叶丰刘斌斌北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

难熔高熵合金主要由难熔金属元素组成,其熔点通常高于1800℃,且具有高热稳定性和优异抗高温软化能力,在高温领域具有巨大的应用潜力,但是高密度导致的比强度不足和室温脆性等缺点成为其应用的阻碍。本文设计并制备了系列新型非等原子比(... 详细信息

难熔高熵合金主要由难熔金属元素组成,其熔点通常高于1800℃,且具有高热稳定性和优异抗高温软化能力,在高温领域具有巨大的应用潜力,但是高密度导致的比强度不足和室温脆性等缺点成为其应用的阻碍。本文设计并制备了系列新型非等原子比(Ti_(35)Zr_(40)Nb_(25))_(100-x)Al_(x)(x=0,5,10,15,20)轻质难熔高熵合金,研究了Al含量对相组成、组织和力学性能的影响。X射线衍射分析表明,随着Al含量的增加,合金的相结构由无序BCC转变为有序B2。五种铸态合金具有类似的组织形貌,铸锭边缘存在一个沿着冷却方向生长的细长枝晶区域,铸锭中心区域则主要为等轴枝晶。能谱分析表明Nb元素在枝晶干偏聚,Al和Zr元素则富集在枝晶间,这是由Nb的高熔点以及Al和Zr的强键合共同决定的。室温压缩实验发现Al含量的增加导致合金的屈服强度和抗压强度均逐渐提升,但没有降低室温塑性,所有合金的室温压缩断裂应变均超过50%。

关键词：高熵合金相组成组织元素编析力学性能固溶强化

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增材制造TiAl合金的研究进展

金属学报 2024年第1期60卷 1-15页

作者：陈玉勇时国浩杜之明张宇常帅哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室哈尔滨150001

轻质耐热的TiAl合金是航空航天和民用工业等领域最具潜力的高温结构材料之一。然而,由于其低的延展性和断裂韧性,制造TiAl零部件具有挑战性。目前,增材制造工艺被认为是制造TiAl零件具有前途的技术之一。本文在介绍增材制造技术原理和... 详细信息

轻质耐热的TiAl合金是航空航天和民用工业等领域最具潜力的高温结构材料之一。然而,由于其低的延展性和断裂韧性,制造TiAl零部件具有挑战性。目前,增材制造工艺被认为是制造TiAl零件具有前途的技术之一。本文在介绍增材制造技术原理和特点的基础上,综述了激光金属沉积(LMD)、选区激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)制备TiAl合金的工艺-组织-性能关系,并对该技术未来的发展趋势进行了展望。

关键词： TiAl合金激光金属沉积选区激光熔化电子束熔化

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氧化铝厂压溶区弯管开裂原因分析

热加工工艺 2024年第19期 155-159页

作者：王永进解豪周海斌牛靖师进文国家电投集团山西铝业有限公司西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室

针对某氧化铝厂压溶区弯管的短时间开裂问题，对裂纹进行了宏观和微观形貌分析，对弯管材料进行了化学成分分析、微观组织观察、硬度以及拉伸性能试验。结果表明，弯管的短时间开裂裂纹主要沿晶扩展，断口表面腐蚀痕迹明显，是比较典型... 详细信息

针对某氧化铝厂压溶区弯管的短时间开裂问题，对裂纹进行了宏观和微观形貌分析，对弯管材料进行了化学成分分析、微观组织观察、硬度以及拉伸性能试验。结果表明，弯管的短时间开裂裂纹主要沿晶扩展，断口表面腐蚀痕迹明显，是比较典型的碱脆开裂；弯管管体化学成分符合Q345E成分要求，微观组织为回火马氏体；失效弯管供货状态不合理是其力学性能、应力状态异常及管体短时间碱脆破裂的主要原因。

关键词：弯管沿晶开裂应力腐蚀开裂碱脆

热核聚变环向场线圈盒直段盖板焊接变形数值模拟分析

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焊接技术 2024年第10期53卷 13-19页

作者：李振尧蔡洪能王浩丞洪夕越王开钰西安交通大学金属材料强度国家重点实验室

对热核聚变环向场线圈盒AU直段盖板进行焊接变形有限元模拟分析,线圈盒焊接件焊接精度要求高,因此焊接变形的调控是重点考虑的问题。基于ABAQUS有限元分析,等比例缩放建立AU直段盖板模拟件模型,利用Python脚本进行二次开发,使用单元体... 详细信息

对热核聚变环向场线圈盒AU直段盖板进行焊接变形有限元模拟分析,线圈盒焊接件焊接精度要求高,因此焊接变形的调控是重点考虑的问题。基于ABAQUS有限元分析,等比例缩放建立AU直段盖板模拟件模型,利用Python脚本进行二次开发,使用单元体热源模型来模拟多层多道焊,探究焊接顺序、焊接层数和固定工装对焊接变形的影响规律。对AU直段盖板模拟件设计4种焊接顺序,分析不同焊接顺序对焊接变形的影响;通过改变焊接层数和安装固定工装,探究小能量多道次焊接和安装固定工装对焊接变形的调控作用。结果表明:4种焊接顺序中对角同期焊接的焊接变形最小;焊接道次的细化可降低焊接变形;刚性固定约束工装的安装可进一步降低焊接变形。

关键词： ABAQUS 线圈盒数值模拟多层多道焊焊接变形

金属熔融沉积成型制备7075铝合金的显微组织和力学性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2108-2119页

作者：孙亿易中怀沈廷熊慧文康潇张雷周科朝中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

以优化后的微晶蜡基喂料为原料,通过金属熔融沉积成型制备3D 7075 Al合金。通过热压实验评估蜡基黏合剂和粉末之间的亲和力,研究烧结铝合金的物相、形态演变、拉伸强度和摩擦性能。打印喂料表现出剪切变稀行为,可使熔融挤出过程变流畅,... 详细信息

以优化后的微晶蜡基喂料为原料,通过金属熔融沉积成型制备3D 7075 Al合金。通过热压实验评估蜡基黏合剂和粉末之间的亲和力,研究烧结铝合金的物相、形态演变、拉伸强度和摩擦性能。打印喂料表现出剪切变稀行为,可使熔融挤出过程变流畅,并获得较好表面质量且含少量层间堆积孔隙的3D坯件。在氮气中烧结铝合金的形态演变可分为4个阶段,包括500℃下Mg_(2)Si和Si的沉淀,560℃以上Mg_(2)Si的出现,合金粉末上氧化物层的氮化,以及620℃以上通过扩散过程增强的晶粒生长。3D 7075 Al合金的相对密度达95%,拉伸强度为120~141MPa,拉伸应变为1.0%~2.5%。

关键词： 7075铝合金金属熔融沉积成型金属注射成型显微组织演变力学性能

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黏结剂喷射成形技术研究进展

中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1329-1354页

作者：杨紫涵苏捷刘咏中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

黏结剂喷射成形是一种基于粉末床的增材制造技术,通过液态黏结剂的沉积以选择性地连接粉末颗粒,实现近净成形,最后通过烧结进行固结。该技术因为工艺简单、材料适应性广、成形效率高、批量化生产潜力大而受到关注。本文对黏结剂喷射成... 详细信息

黏结剂喷射成形是一种基于粉末床的增材制造技术,通过液态黏结剂的沉积以选择性地连接粉末颗粒,实现近净成形,最后通过烧结进行固结。该技术因为工艺简单、材料适应性广、成形效率高、批量化生产潜力大而受到关注。本文对黏结剂喷射成形的工艺流程进行了概述,总结了影响黏结剂喷射成形过程的因素。粉末特性、铺粉方式、黏结剂种类及其与粉床的相互作用是控制生坯密度、尺寸精度的关键。烧结及熔渗是主要的后处理方式,借助助烧剂、分步烧结工艺、超固相线液相烧结等方式可实现更高程度的致密化。黏结剂喷射成形已在铸造、医疗器械、3C行业等得到了广泛的应用,通过进一步优化黏结剂体系、全流程自动化设备和提升致密化及后处理技术可推动黏结剂喷射成形技术的大规模产业化。

关键词：黏结剂喷射成形粉床质量黏结剂打印参数烧结熔渗

杂质镓对纯铝表面锆钛转化膜的组织及耐腐蚀性能的影响

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表面技术 2024年第4期53卷 46-57页

作者：辛延琛王友彬陈志文冯济强高峰汤宏群广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室南宁530004

目的探究杂质镓对纯铝锆钛转化膜的生长规律和防护性能的影响。方法采用扫描电化学显微镜(SECM)技术表征了含镓纯铝表面锆钛转化膜在3.5%(质量分数)NaCl溶液中局部腐蚀的演变过程,结合X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜... 详细信息

目的探究杂质镓对纯铝锆钛转化膜的生长规律和防护性能的影响。方法采用扫描电化学显微镜(SECM)技术表征了含镓纯铝表面锆钛转化膜在3.5%(质量分数)NaCl溶液中局部腐蚀的演变过程,结合X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)等技术分析了镓对纯铝锆钛转化膜的组织及成分的影响规律,采用开路电位法(OCP)、电化学阻抗技术(EIS)以及极化曲线(Tafel)等探究了杂质镓对纯铝表面转化膜的生长和耐腐蚀性能的影响规律。结果锆钛转化膜主要由冰晶石Na3AlF6、氧化物(如TiO_(2)、ZrO_(2)、Al_(2)O_(3))和有机金属络合物组成;杂质镓的添加会抑制铝表面转化膜的生长,破坏膜层的完整性。随镓含量(质量分数)从0%增大到0.5%,锆钛转化膜阻抗值从4.75×10^(4)Ω·cm^(2)不断减小到2.49×10^(3)Ω·cm^(2),自腐蚀电流密度由0.45μA增加到13.4μA,腐蚀电位从-0.485 V降低到-0.890 V,耐腐蚀性能逐渐降低。在锆钛转换膜的SECM微区腐蚀演变过程中,膜层自修复行为会降低膜层的被腐蚀倾向,但富集在表面的镓会抑制自修复膜层的形成,导致基体被严重腐蚀。结论铝中的杂质镓能够直接影响锆钛膜的完整性,降低对铝基体的保护,导致了铝基体局部腐蚀溶解的发生。

关键词：杂质镓锆钛转化膜局部腐蚀扫描电化学显微镜微区电化学

喷丸对TNM-TiAl合金组织以及450℃下高周疲劳性能的影响

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精密成形工程 2024年第7期16卷 133-143页

作者：葛庚午宿仁杰梁永锋林均品北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

目的针对TNM-TiAl合金(Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B)服役时受高周疲劳影响的问题,揭示喷丸处理技术对TNM-TiAl合金疲劳性能的影响规律。方法通过扫描电镜和透射电镜分析喷丸前后的组织演变,测量喷丸前后合金表面残余应力、表面粗糙度和显微... 详细信息

目的针对TNM-TiAl合金(Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B)服役时受高周疲劳影响的问题,揭示喷丸处理技术对TNM-TiAl合金疲劳性能的影响规律。方法通过扫描电镜和透射电镜分析喷丸前后的组织演变,测量喷丸前后合金表面残余应力、表面粗糙度和显微硬度分布规律,采用梯度法测量喷丸前后的高周疲劳极限,并分析断口形貌和断口附近组织。结果喷丸后合金表面粗糙并且存在烧蚀坑,表面附近的片层团发生弯曲,在组织内部引入大量位错、位错缠结以及位错胞等缺陷。喷丸后表面粗糙度明显提高,显微硬度提高了209HV0.05,从表面到内部形成深度为260μm的硬度梯度。喷丸后试样表面的残余压应力为446 MPa,深度约为85μm。喷丸后在450℃下保温30 h后合金表面最大硬度仍比喷丸前的硬度高166HV0.05,硬化深度约为150μm。未喷丸光滑试样、喷丸光滑试样、未喷丸缺口试样和喷丸缺口试样的疲劳极限分别为615、637、385、455 MPa,光滑试样断裂类型为穿晶解理型脆性断裂,而缺口试样为穿晶脆性断裂。结论喷丸能够显著提高最大残余压应力和引入应力的深度,且喷丸引入的组织具有一定的热稳定性,喷丸明显提高了TNM-TiAl合金的疲劳极限。

关键词：喷丸 TNM合金显微组织残余应力高周疲劳性能

J55钢在模拟CO_(2)注入井环空环境中的关键性腐蚀因素

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材料研究学报 2024年第4期38卷 308-320页

作者：崔怀云刘智勇卢琳北京科技大学新材料技术研究院北京100083 国家市场监管重点实验室(钢制管子及管件安全评价) 石家庄050000 海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室鞍山114000

基于实际CO_(2)驱注井环空环境计算环空参数、测试电化学和进行相关性分析,研究了环境总压、CO_(2)分压、pH值以及温度对J55钢腐蚀电化学行为的影响。结果表明,CO_(2)分压和温度是影响J55钢腐蚀速度的关键因素。CO_(2)分压与电荷转移电... 详细信息

基于实际CO_(2)驱注井环空环境计算环空参数、测试电化学和进行相关性分析,研究了环境总压、CO_(2)分压、pH值以及温度对J55钢腐蚀电化学行为的影响。结果表明,CO_(2)分压和温度是影响J55钢腐蚀速度的关键因素。CO_(2)分压与电荷转移电阻(Rct)显著相关,Spearman相关系数为-0.623;CO_(2)分压的升高使溶液的pH值降低从而促进析氢反应,使腐蚀速率提高。温度与Rct的相关行显著,Spearman相关系数为-0.692;温度的降低抑制材料的电化学反应活性且阻碍腐蚀产物膜的形成,减缓了J55钢的腐蚀。溶液初始pH值的降低能促进J55钢的腐蚀,但是温度和CO_(2)分压的影响可将其覆盖。

关键词：材料失效与保护 CO_(2)腐蚀电化学 J55 钢环空环境