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热塑性预浸料赋形褶皱缺陷的全局灵敏度分析

复合材料学报 2024年第2期41卷 1070-1079页

作者：张佳晨郭渊吕柄熠校金友文立华侯晓西北工业大学航天学院西安710072 航天海鹰(镇江)特种材料有限公司镇江212001 中国航天科技集团有限公司北京100048

复合材料复杂构件成型过程中极易产生褶皱,影响构件成型质量和承载性能,因而迫切需要建立成型工艺参数对预浸料褶皱的定量映射关系,支撑构件的低缺陷成型制造。本文发展了一种多工艺参数耦合的热塑性预浸料褶皱缺陷全局灵敏度分析方法... 详细信息

复合材料复杂构件成型过程中极易产生褶皱,影响构件成型质量和承载性能,因而迫切需要建立成型工艺参数对预浸料褶皱的定量映射关系,支撑构件的低缺陷成型制造。本文发展了一种多工艺参数耦合的热塑性预浸料褶皱缺陷全局灵敏度分析方法。基于非正交本构模型发展了热塑性预浸料宽温域赋形变形有限元仿真方法,将预浸料与模具的距离和预浸料面外弯曲的曲率相结合,提高了褶皱缺陷定量表征的可靠性,最终采用基于方差的Sobol全局灵敏度指标,建立了一套能够定量计算赋形工艺参数对褶皱缺陷影响程度的全局灵敏度分析方法。通过典型平纹碳纤维/聚碳酸酯(CF/PC)材料单穹顶成型过程验证,结果表明:在200~250℃温度范围和0.2~2.0 kPa压强范围内,赋形温度对CF/PC预浸料褶皱缺陷的影响大于赋形压强,而且赋形过程中存在温度和压强的双参数耦合作用。

关键词：热塑性预浸料有限元分析褶皱缺陷全局灵敏度分析定量分析

搅拌摩擦辅助激光直接沉积AlSi10Mg显微组织和强韧性研究

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中国激光 2024年第16期51卷 232-242页

作者：赵海生张峰杜成超任旭东魏翔宇高俊杰中国航发北京航空材料研究院北京100095 航发优材(镇江)增材制造有限公司江苏镇江212132 江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

采用搅拌摩擦辅助激光定向能量沉积方法制备了AlSi10Mg合金块体,采用后续冷轧处理进一步提高了AlSi10Mg合金的强度,系统讨论了AlSi10Mg合金在加工过程中的组织演化,分析了其强韧性的演变机理。研究结果表明:在激光沉积态AlSi10Mg合金中... 详细信息

采用搅拌摩擦辅助激光定向能量沉积方法制备了AlSi10Mg合金块体,采用后续冷轧处理进一步提高了AlSi10Mg合金的强度,系统讨论了AlSi10Mg合金在加工过程中的组织演化,分析了其强韧性的演变机理。研究结果表明:在激光沉积态AlSi10Mg合金中,Si原子的固溶强化效果非常显著,合金的硬度高达109 HV,受气孔缺陷影响,激光沉积AlSi10Mg合金的强度低于200 MPa。搅拌摩擦加工可以细化激光沉积AlSi10Mg合金的柱状α-Al相和共晶相,形成等轴的α-Al晶粒和Si颗粒,α-Al基体中的Si原子脱溶析出,其硬度降低至75 HV,强度接近200 MPa,延伸率最高达到40%。轧制后,AlSi10Mg合金中的位错密度大幅增加,当变形量增加到68%时,AlSi10Mg合金α-Al晶粒被剧烈细化,合金的硬度被提高至116 HV,其强度可超过400 MPa,合金中的局部硬化区域导致其塑性变形能力下降,延伸率逐渐降低至25%。

关键词：激光技术搅拌摩擦辅助激光沉积 AlSi10Mg合金固溶强化位错强化韧性

射频超导腔用高纯铌板的力学性能与微观组织演变

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中国有色金属学报 2024年第9期34卷 3024-3036页

作者：成佳鹏任军帅高婷宋健西北有色金属研究院稀有金属材料公司西安710016

射频超导加速是现代粒子加速器的关键技术,高纯铌板主要用于制造射频超导腔直线加速器用谐振腔,其性能与组织将直接影响射频超导腔的加工难度与腔体质量。本文对高纯铌板进行不同方式轧制变形,并对其进行热处理,随后测试其力学性能,结... 详细信息

射频超导加速是现代粒子加速器的关键技术,高纯铌板主要用于制造射频超导腔直线加速器用谐振腔,其性能与组织将直接影响射频超导腔的加工难度与腔体质量。本文对高纯铌板进行不同方式轧制变形,并对其进行热处理,随后测试其力学性能,结合高纯铌板的微观组织以及织构与断口形貌分析,研究高纯铌板在不同轧制变形下的力学性能与微观组织演变。结果表明:高纯铌材在轧制变形中,晶面择优由{111}向{100}转动,晶向择优依据变形方式的不同由〈112〉分别转为〈100〉与〈110〉,晶面或晶向的择优转变会影响高纯铌板的再结晶方式产生。在拉应力载荷下,轧制方式可改变高纯铌板的Schmid因子分布与断裂行为;经不同的轧制变形时,高纯铌板可产生微孔聚集型断裂、滑移剪切型断裂及混合型断裂。

关键词：射频超导腔高纯铌力学性能织构断裂行为

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难熔高熵合金研究进展

航空材料学报 2024年第2期44卷 45-59页

作者：吴昊于佳石贾志强张龙陈昊西安诺博尔稀贵金属材料股份有限公司西安710201 西安赛福斯材料防护有限责任公司西安710200

综述难熔高熵合金目前的研究现状,阐述难熔高熵合金成分设计,归纳包括金属元素和非金属元素对难熔高熵合金结构与性能的影响。另外描述不同制备方法下,难熔高熵合金的微观结构与力学性能,讨论难熔高熵合金基复合材料及其强化机制。对难... 详细信息

综述难熔高熵合金目前的研究现状,阐述难熔高熵合金成分设计,归纳包括金属元素和非金属元素对难熔高熵合金结构与性能的影响。另外描述不同制备方法下,难熔高熵合金的微观结构与力学性能,讨论难熔高熵合金基复合材料及其强化机制。对难熔高熵合金未来发展进行展望,并对其未来研究方向提出以下建议:通过不同相之间界面设计,多相协同增强难熔高熵合金;设计并优化难熔高熵合金成分,开发出室温易加工的难熔高熵合金;结合高通量计算方法,快速筛选出难熔高熵合金成分和微观结构;利用增材制造技术对难熔高熵合金组织与结构进行调控;对难熔高熵合金基复合材料进行构型化设计,均衡难熔高熵合金基复合材料的强塑性匹配。

关键词：难熔高熵合金成分设计制备方法微观组织力学性能

中子毒物硼和钆在乏燃料后处理中的应用及合金相图研究

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中国材料进展 2024年第2期43卷 151-163页

作者：胡小刚杜成杰潘晓龙刘承泽吴金平张于胜西安稀有金属材料研究院有限公司陕西西安710016 江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212100 西北有色金属研究院陕西西安710016

随着我国核电站在建及运行的反应堆日渐增多,乏燃料的产生、运输和储存成为核工业面临的严峻难题。对卸载出的巨量核废乏燃料,采用闭环处理循环利用,比传统深埋更加环保和安全。采用添加中子毒物的核结构材料制造相关设备和仪器,可以保... 详细信息

随着我国核电站在建及运行的反应堆日渐增多,乏燃料的产生、运输和储存成为核工业面临的严峻难题。对卸载出的巨量核废乏燃料,采用闭环处理循环利用,比传统深埋更加环保和安全。采用添加中子毒物的核结构材料制造相关设备和仪器,可以保障乏燃料后处理过程的运行安全。基于核工业应用要求,针对乏燃料后处理常用的316L不锈钢、Ti35、Zr等材料添加B或者Gd的相图展开调研,结果显示B和Gd可明显提高结构材料的中子吸收效果,但B和Gd的化学性质与过渡族金属Fe,Ti,Zr等相差甚远,除α-Zr最多固溶2.8%Gd(原子数分数)以外,B和Gd均不能大量固溶于常规金属合金体系中,强制添加势必对合金力学性能或耐蚀性能带来巨大危害。可采用团簇模型的合金设计理念,通过含B和Gd化合物相均匀析出或者复合的制造工艺以及Zr-Gd、Ti-Gd体系的多元合金化,引入互溶的中间相,增加难以固溶的元素的固溶度,以此解决中子毒物B和Gd在乏燃料后处理中的应用瓶颈。

关键词：中子毒化 Ti35 锆合金硼钆相图

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冷轧Ti-50.8Ni-0.4V形状记忆合金相变和超弹性研究

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热加工工艺 2024年第17期53卷 101-106页

作者：石海洋张青来韩伟东柏秋生刘志强江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013 宝鸡市博信金属材料有限公司陕西宝鸡721013

利用金相显微镜、示差量热分析法和拉伸试验对比研究了冷轧和退火态Ti-50.8Ni-0.4V合金的相变及超弹性。结果表明:退火处理对冷轧合金的相变和超弹性(SE)特性具有显著的影响。具有大量位错塞积的冷轧态合金表现为线性SE,而退火态合金呈... 详细信息

利用金相显微镜、示差量热分析法和拉伸试验对比研究了冷轧和退火态Ti-50.8Ni-0.4V合金的相变及超弹性。结果表明:退火处理对冷轧合金的相变和超弹性(SE)特性具有显著的影响。具有大量位错塞积的冷轧态合金表现为线性SE,而退火态合金呈非线性SE,350~550℃退火态合金表现为两步相变(A→R→M/M→R→A),形状回复率Rr达到96%,具有优异SE特性。600℃和650℃退火态合金发生完全再结晶,随温度的升高R相逐渐消失,其相变分别为(A→R→M)/(M→A)和(A→M)/(M→A),形状回复率Rr值<29%,其SE特性明显变差。

关键词： Ti-50.8Ni-0.4V合金冷轧力学性能超弹性相变退火

激光粉末床熔融成形高性能Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的显微组织演变及力学性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第5期34卷 1413-1426页

作者：唐浩耿遥祥高超峰席晓莹张建涛肖志瑜华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广州510640 江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212003 季华实验室先进增材制造研究所佛山528200

系统研究时效温度对激光粉末床熔融成形Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,成形态合金组织致密且无裂纹,平均晶粒尺寸为3.51μm,屈服强度为(547±3)MPa。经300℃时效后,合金组织中析出大量尺寸为2~3 nm且与基体共格... 详细信息

系统研究时效温度对激光粉末床熔融成形Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,成形态合金组织致密且无裂纹,平均晶粒尺寸为3.51μm,屈服强度为(547±3)MPa。经300℃时效后,合金组织中析出大量尺寸为2~3 nm且与基体共格的Al3Sc纳米颗粒。时效样品的屈服强度提升至(616±4)MPa,这得益于合金中的析出强化、固溶强化和晶界强化。当时效温度超过300℃时,部分Mn和Zr从固溶体中析出,形成Al6Mn和Al3(Sc,Zr)相。经500℃时效后,合金中Al6Mn相和Al3(Sc,Zr)相分别粗化至约600和30nm。此,合金的屈服强度下降至(372±3) MPa。

关键词：激光粉末床熔融 Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金显微组织演变力学性能 Al3Sc纳米颗粒

Cu含量对Al-1Mg-0.6Si-xCu合金板材韧性及弯曲性能的影响

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1486-1494页

作者：欧阳瑞丁赵磊蒋海春唐建国叶凌英刘胜胆张勇马乐航胡西艳卢冯恺中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室长沙410083 北京卫星制造厂有限公司北京100089 敏实集团研发中心宁波315800

采用室温拉伸、Kahn撕裂以及弯曲实验,结合数字图像分析法和扫描透射电镜等手段,探究了Cu含量对Al-1Mg-0.6Si-xCu合金板材韧性及弯曲性能的影响。结果表明:随着Cu含量的增加,合金的伸长率、均匀伸长率、均匀断裂能和单位面积裂纹形核功... 详细信息

采用室温拉伸、Kahn撕裂以及弯曲实验,结合数字图像分析法和扫描透射电镜等手段,探究了Cu含量对Al-1Mg-0.6Si-xCu合金板材韧性及弯曲性能的影响。结果表明:随着Cu含量的增加,合金的伸长率、均匀伸长率、均匀断裂能和单位面积裂纹形核功逐渐增加,合金的弯曲性能变好,均匀阶段韧性提升,而合金的失稳伸长率、失稳断裂能及单位面积裂纹扩展功下降,合金失稳阶段韧性变差。随着Cu含量的增加,Al-1Mg-0.6Si-xCu合金中强化相β″的密度增加,且在0.5-Cu合金中出现Q′相和L相,晶内析出相密度增加,使得合金在形变过程中消耗的能量增加;晶界析出相间距增加,从而提高合金的韧性及弯曲性能。

关键词： Al-Mg-Si-Cu合金 Cu含量失稳伸长率裂纹形核功裂纹扩展功弯曲性能

激光熔化沉积成形TiAl合金组织及力学性能研究

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 359-367页

作者：张峰岳航宇孙兵兵李瑞峰赵海生尧有行庞义斌航发优材(镇江)增材制造有限公司江苏镇江212132 江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212003 中国航发北京航空材料研究院北京100095

利用增加预热措施的激光熔化沉积(LMD)方法制备出高度为30cm、致密无裂纹的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金(以下简称TiAl合金),对其内部缺陷、显微组织、相组成和力学性能进行了研究。微纳CT(computed tomography)测试结果显示,预热后制备的TiAl... 详细信息

利用增加预热措施的激光熔化沉积(LMD)方法制备出高度为30cm、致密无裂纹的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金(以下简称TiAl合金),对其内部缺陷、显微组织、相组成和力学性能进行了研究。微纳CT(computed tomography)测试结果显示,预热后制备的TiAl合金致密度为99.996%,气孔数量明显少于未预热制备的TiAl合金;利用光学显微镜及扫描电子显微镜发现其显微组织为片层组织、亚稳的魏氏组织和羽毛状组织;通过能谱仪设备仅观察到Cr、Nb元素存在轻微偏析;对试样进行电子背散射衍射实验,试样主要相组成为γ相,含有少量的α_(2)相及B2相;预热后制备的TiAl合金的平均局部取向差(KAM)值略高于未预热制备的合金;此外,对致密无裂纹的合金的硬度和拉伸性能进行了测试,合金的显微硬度为350HV0.5,室温抗拉强度为497MPa,延伸率为0.49%,其拉伸性能高于传统铸造的TiAl合金。因此,增加预热措施对LMD成形高致密度且无裂纹的TiAl合金具有重要的指导意义。

关键词：激光技术 TiAl合金冶金缺陷显微组织力学性能