+高级检索
  • 2025年第0卷第3期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • >2025青年编委专辑
    • 纳米花状CuS作为镁离子电池正极材料

      2025, 54(3):545-553. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240361

      摘要 (12) HTML (40) PDF 2.70 M (20) 评论 (0) 收藏

      摘要:在水热合成过程中加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),调节乙二醇的用量为50vol%,合成了镁离子电池正极材料CuS-C50。结果表明:CuS-C50具有完整的纳米花状结构,在氯化铝-季戊四醇四甲醚/四氢呋喃(APC/THF)电解液中,当电流密度为50 mA/g时,其比容量高达331.19 mAh/g;当电流密度为200 mA/g时,其比容量在50次循环后仍保持136.92 mAh/g。形貌表征结果表明,完整的纳米花状结构可以提供更多的活性位点,减少Mg2+的移动障碍,最终提高镁离子电池CuS正极材料的充放电性能。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
    • 电子束定向能量沉积Fe-Mo功能梯度材料的微观组织及性能

      2025, 54(3):554-568. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240549

      摘要 (4) HTML (12) PDF 9.60 M (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用电子束定向能量沉积(EB-DED)技术,制备了沿成分梯度方向从100% 304不锈钢到100% Mo的不同成分变化率的Fe-Mo功能梯度材料(FGMs),包括成分突变100%、成分变化率10%和成分变化率30% 3种试样。结果表明,成分变化率显著影响试样的显微组织和力学性能。在成分突变的试样中,304不锈钢和Mo之间成分急剧变化导致了两种材料界面附近的组织形态和硬度有很大的差异。而随梯度层数的增加,成分沿沉积高度方向连续变化,显微组织形貌呈现出从304不锈钢到Mo的平滑过渡,由柱状晶逐渐转变为树枝晶。Fe、Mo等主要元素沿梯度方向呈线性转变,沉积层间扩散充分,冶金结合良好。成分梯度变化越小,沿沉积方向的显微硬度值越大。当成分梯度为10%时,梯度层显示出更高的硬度(最高达940 HV)和优异的抗表面磨损性能,且试样整体压缩性能较好,顶部区域的压缩断裂应力达到750.05±14 MPa。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
      • 10+1
      • 11+1
      • 12+1
      • 13+1
      • 14+1
      • 15+1
      • 16+1
      • 17+1
      • 18+1
      • 19+1
      • 20+1
    • 晶粒尺寸对多晶γ-TiAl合金表面纳米划痕行为影响的分子动力学模拟

      2025, 54(3):569-580. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240420

      摘要 (6) HTML (11) PDF 4.38 M (9) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于分子动力学的方法,从原子尺度研究了不同晶粒尺寸影响下的多晶γ-TiAl合金表面划痕机理,分析了划痕过程中的力学特性、划痕形貌、微观缺陷分布以及温度和应力状态。结果表明,由于逆霍尔佩奇效应的影响,划痕力、原子回弹数量和堆积高度在临界尺寸为9.41 nm时出现突变。晶界数量的差异以及晶粒的晶向取向随机性导致划痕表面堆积不同,其中单晶材料和晶粒尺寸为3.73 nm情况下的表面形貌更加规则。此外,晶粒尺寸越小,平均摩擦系数,原子去除数量以及特殊磨损率随之增加,温度的数值和分布范围更大。由于晶界的阻碍作用,小尺寸的晶粒有更少的微观缺陷。并且压头尖端处的平均冯·米塞斯应力和静水压应力随着晶粒尺寸的减小而减小。这项工作有助于更好地理解多晶γ-TiAl合金在纳米划痕过程中的变形机理。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
    • 加载应变率为104‒105/sAl-Cu梯度飞片材料的设计与动态实验

      2025, 54(3):581-586. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240293

      摘要 (2) HTML (6) PDF 1.23 M (10) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于梯度材料一维波系作用的简化算法设计了Al-Cu梯度飞片材料的加载压力曲线。通过热压法制备相应的Al-Cu梯度材料,其表征后的阻抗性能与设计路径相匹配。采用三维表面轮廓仪检测Al-Cu梯度材料的平行度,并利用一级气炮以400 m/s的速度发射Al-Cu梯度材料冲击Al-LiF靶材。该实验应变率的结果证明了Al-Cu梯度材料能够实现高速冲击实验中应变速率在104–105/s范围的精确控制。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
    • 热等静压处理提升激光粉末床熔融成形钼合金的力学性能

      2025, 54(3):587-592. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240583

      摘要 (3) HTML (9) PDF 2.09 M (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提升激光粉末床熔融(LPBF)技术所制备的钼(Mo)合金的力学性能,采用了热等静压技术对其处理。热等静压处理后,LPBF Mo合金的孔隙率从0.27%降低至0.22%,Mo和Ti元素得到充分扩散并且分布地更加均匀,同时形成了大量低角度晶界,抗拉伸强度从286±32 MPa升高至598±22 MPa,伸长率由0.08%±0.02%提高至0.18%±0.02%,在拉伸过程中晶粒没有明显变化。热等静压处理消除了LPBF Mo合金的熔池边界,而熔池边界是LPBF Mo合金提前失效的主要原因。因此,热等静压处理成为了一种有效的强化LPBF Mo合金力学性能的方法,为制造高性能钼基合金提供了新思路。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
    • 陶瓷/金属连接界面残余应力缓解策略研究进展

      2025, 54(3):618-627. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240477

      摘要 (3) HTML (8) PDF 2.00 M (9) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着苛刻环境恶劣化和加工制造复杂难度增加,对陶瓷/金属异质结构综合性能提出更高要求。目前钎焊技术被广泛应用于陶瓷与金属异质连接,而二者焊接接头残余应力缓解非常棘手。由于陶瓷与金属的性能差异,特别是热膨胀系数的差异,钎焊接头在冷却过程中会产生过多的残余应力。较高残余应力会严重破坏接头性能。为缓解残余应力,从工艺参数优化、施加中间层、颗粒增强复合钎料和表面结构调控4种缓解途径进行评述。概述陶瓷与金属钎焊接头残余应力状态与分布规律,介绍残余应力的产生与检测,最后展望未来陶瓷/金属异质结构残余应力研究面临的机遇和挑战。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
    • 环糊精吸附材料强化分离重金属离子的研究进展

      2025, 54(3):628-639. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240307

      摘要 (2) HTML (5) PDF 1.71 M (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:重金属污染废水治理的传统方法主要有化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法、电化学法和膜分离法等。传统方法存在的问题在于选择性差,经济效益低且环境不友好。环糊精是一种人工合成的笼状分子,具有稳定的内疏水腔和外亲水表面,可以通过主客体作用将污染物封装在其内部,具有选择性强、绿色环保且成本较低的优势。主要综述了环糊精吸附材料强化分离重金属离子的反应原理、材料的合成与应用及其主要影响因素,并对未来发展趋势进行了展望。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
      • 10+1
      • 11+1
      • 12+1
    • 单级和多级异质结构调控中/高熵合金的微观组织及性能优化研究进展

      2025, 54(3):640-664. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240564

      摘要 (5) HTML (10) PDF 11.66 M (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:开发高性能结构/功能材料对于大多数工业领域具有重要的意义。中/高熵合金因其特定的微观结构表现出优异的综合性能,是极具潜力的结构材料。更重要的是,通过调控合金的微观组织并优化其性能已经成为拓展合金工业应用的重要措施。已有的研究表明,构建多种异质结构有利于显著提升中/高熵合金的综合性能。本文详细讨论了具有单级和多级异质性的多异质结构。此外,还系统地综述了中/高熵合金中成分不均匀性、双峰结构、双相结构、片状/层状结构、谐波结构(核壳)、多尺度沉淀物及特定微观结构耦合异质结构的制备方法。深入讨论了不同异质结构诱发的变形机制,以探索异质结构与中/高熵合金性能优化之间的关系。全面阐释了异质结构和先进的微观结构优化中/高熵合金性能的贡献,以进一步改善合金的性能。最后,讨论了高性能中/高熵合金未来在工业应用中的挑战,并尝试为优化异质结构提高中/高熵合金综合性能提供可行的方法。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
      • 10+1
      • 11+1
      • 12+1
      • 13+1
      • 14+1
      • 15+1
      • 16+1
      • 17+1
    • 固溶冷速对超高强钛合金TB17组织及力学性能的影响

      2025, 54(3):665-670. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240531

      摘要 (7) HTML (16) PDF 5.89 M (20) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了不同冷却速度对TB17钛合金合金组织演变和拉伸性能的影响规律。结果表明:冷却速度对组织形貌有显著影响,当冷速较慢时,合金元素扩散充分,粗片层含量较高、尺寸较大,基体中有少量的次生α相析出;当冷速较快时,高温下的组织被大量保留,粗片层含量较少、尺寸较小,几乎观察不到次生α相。由于未受外力作用,片状α相与β相保持严格的Burgers取向对应关系。固溶冷速极大地影响拉伸性能,固溶空冷析出大量次生α相,使得强度最高;固溶水冷由于冷速较快,仅保留粗片层,强度最低;固溶炉冷由于冷速过慢,粗片层长大明显,抑制了次生α相的析出,强度居中。时效处理后,拉伸性能发生不同的变化,水冷强度最高,而炉冷强度最低。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
    • 氮化铀压力辅助烧结过程的相场模拟

      2025, 54(3):671-678. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240497

      摘要 (3) HTML (9) PDF 2.18 M (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过引入弹性应变能和颗粒刚体运动过程,建立了UN压力辅助烧结过程的相场模型,分析了应力对烧结颈增长过程、颗粒刚体运动对孔隙收缩过程的影响,并模拟了物质扩散、刚体运动与应力共同作用下的多颗粒烧结过程。模拟结果表明,烧结颈长度及其增长速率随施加应变的增大而增大,在烧结颈两端出现明显的应力集中现象,且随着时间的延长,应力分布逐渐均匀化;随着平移迁移率的增加,孔隙收缩速率增大,其致密化完成时间提前,而转动迁移率的取值对孔隙收缩过程几乎无影响。本模型能够捕捉到烧结颈的形成和增长、孔隙的球化和闭合过程,大体积孔隙表面配位的晶粒数更高,存在时间更长。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
    • 激光熔化沉积TiAl合金的组织与力学性能

      2025, 54(3):679-687. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240587

      摘要 (4) HTML (7) PDF 12.17 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用激光增材技术能够制造形状复杂的TiAl合金零部件,从而进一步拓展这一轻质高温合金在航空航天领域的工程应用。但目前对激光熔化沉积TiAl合金工艺、组织及性能之间内在关系的研究较少。以Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末为实验材料,采用激光熔化沉积技术制备了宏观质量良好的TiAl合金试样,系统研究了优化工艺参数条件下沉积层的显微组 织、相组成、硬度分布以及沉积试样的室温力学性能。结果表明,沉积层的显微组织结构主要由大量γ-TiAl相和少量的 α2-Ti3Al相构成;沉积层组织表现出由柱状晶、等轴晶、胞状晶及板条状组织形成的层带组织特征,沉积层组织内的晶粒细化较明显。沉积层的硬度分布范围为537~598 HV0.3,底部的维氏硬度比中部及顶部高。TiAl合金试样在室温下的极限 抗压强度为(1545±64) MPa,压缩应变为(17.68±0.07)%;室温下沿激光扫描方向的极限抗拉强度为(514±92) MPa,断后伸长率为(0.2±0.04)%;沿构建方向的极限抗拉强度为(424±114) MPa,断后伸长率为(0.15±0.07)%,TiAl合金试样的室温拉 伸断口形貌特征属于准解理断裂。通过优化扫描策略并辅以后续热处理,有望改善合金组织均匀性及力学性能的各向 异性。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
      • 10+1
      • 11+1
    • 中厚钛合金双脉冲TIG深熔焊接机制研究

      2025, 54(3):688-696. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240680

      摘要 (6) HTML (9) PDF 10.05 M (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对中厚度钛合金电弧焊存在的TIG电弧熔深浅和焊接效率低等问题,以6 mm厚TC4钛合金为焊接材料开展TIG焊接试验,研究了不同电弧模式(直流、低频脉冲、低频+超音频双脉冲)对熔池和焊缝成形的影响。基于有限元仿真研究了双脉冲焊接熔池的温度场和流场动态行为,探究了双脉冲TIG焊接深熔机制。结果表明,与恒流和低频脉冲模式相比,双脉冲电流模式增加了熔池熔体流动速度,能有效激发熔池中心深熔匙孔,促进热源下移,进而增大熔深。双脉冲TIG接头抗拉强度达到964 MPa,接头强度系数为98%,断后延伸率3.7%,可实现近等强接头强度匹配。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
    • 脉冲磁场处理对硬质合金/钛合金摩擦性能的影响

      2025, 54(3):697-705. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240525

      摘要 (4) HTML (6) PDF 13.28 M (10) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用脉冲磁场对不同钴(Co)含量的YG系列硬质合金球进行改性处理,通过往复式摩擦机及SEM研究脉冲磁场处理对YG6/YG8/YG12-钛合金(TC4)摩擦性能的影响。结果表明,脉冲磁场处理可以有效地降低YG系列硬质合金-TC4钛合金摩擦副的摩擦系数,场强弱改变了外源磁场输入的能量强度,以YG8为例,与未经磁场处理时相比,本研究梯度设计的0.5、1、1.5 T磁处理后平均摩擦系数分别减小20.5%、29.7%、25.9%;在磁场强度1 T时,YG6、YG8、YG12的平均摩擦系数分别下降了19.5%、29.7%、20.1%,随Co含量的增加,磁场的效果呈先上升后下降的趋势,Co含量为8%(质量分数)时的磁场效应最为显著。磁处理硬质合金时,脉冲磁场作为外源能量,引发Co相发生从fcc的α-Co向hcp的ε-Co的马氏体转变,从而引发位错增殖,提高硬质合金抵抗塑性变形的能力,宏观表现为硬质合金强度及耐磨性的提升,从而改善了摩擦性能。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
      • 10+1
    • 电弧增材制造Mg-4Y-3Nd-0.5Zr合金微观组织与力学性能

      2025, 54(3):706-713. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240675

      摘要 (5) HTML (8) PDF 10.53 M (10) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用电弧增材制造技术制备了WE43(Mg-4Y-3Nd-0.5Zr,质量分数,%)镁稀土合金单壁墙构件,并通过多尺度组织表征、显微硬度和拉伸测试等手段系统研究了沉积态WE43合金的微观组织及其力学性能。此外,对比研究了直接时效处理(T5)和固溶+时效处理(T6)对微观组织演化行为和力学性能的影响。结果表明,沉积态WE43合金为均匀全等轴晶组织,平均晶粒尺寸为25.3 μm,晶界处存在网状共晶组织(α-Mg+Mg41Nd5/Mg24Y5),沉积态合金的抗拉强度可达到190 MPa。经T5处理后,峰值时效硬度由沉积态的74 HV0.2提升至91 HV0.2,基体中存在大量残留共晶组织。T6热处理可获得更高的峰值时效硬度(108 HV0.2),共晶组织充分回溶,基体中残留少量的Mg24Y5相。T6处理使得合金抗拉强度提升至283 MPa,但也容易引发明显的晶粒异常长大现象,且沿竖直方向的延伸率显著低于水平方向。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
    • Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金的Johnson-Cook本构模型及失效参数研究

      2025, 54(3):714-721. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240505

      摘要 (5) HTML (8) PDF 3.83 M (8) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金在不同应变率下的力学行为和断裂失效行为,开展了基于Johnson-Cook(J-C) 本构模型和失效模型的参数标定及验证。利用万能试验机对该镁合金进行不同温度下的准静态拉伸试验,并且利用Hopkinson杆开展高应变率(1000~3000 s-1)下的动态拉伸试验;根据试验数据对J-C本构模型中的应变率强化项和热软化项进行了修正,并标定相关模型参数。进一步开展数据仿真分析,并对比试验与仿真的断裂位置和真应力-应变曲线,验证失效模型参数的可靠性。使用SEM对镁合金断口微观形貌进行观察,探究温度、应变率对镁合金失效影响的微观行为特征,镁合金在准静态拉伸与动态拉伸过程中断口形貌中均发现了韧窝与解理台阶,为混合断裂机制,且高应变速率下解理台阶稍多,这与镁合金高应变速率下的应变敏感性有关;而在高温拉伸过程中表现为韧性断裂。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
      • 10+1
      • 11+1
    • 稀有金属对钢海洋大气腐蚀行为影响的研究进展

      2025, 54(3):791-802. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240533

      摘要 (11) HTML (5) PDF 5.77 M (6) 评论 (0) 收藏

      摘要:钢作为海洋工程装备的结构材料在海洋大气环境中会受海盐气溶胶、氯离子等因素的影响而发生严重的海洋大气腐蚀。向钢中添加稀有金属能够调控钢的组织、促进锈层致密化从而改善耐海洋大气腐蚀性能。本文综述了近年来世界各地学者关于稀有金属添加对钢耐海洋大气腐蚀性能影响的相关研究,总结了碳钢、不锈钢、耐候钢等典型海洋工程用结构钢在海洋大气环境中腐蚀的原因,归纳了添加Nb、Mo、Sb、Sn、Ce、La、Y等稀有金属影响钢的组织和腐蚀过程中锈层结构的作用机制。对于耐候钢和碳钢,主要讨论了稀有金属元素对锈层结构产生的影响;针对不锈钢,主要讨论了稀有金属元素对夹杂物改性及对不锈钢点蚀行为的作用机制。对未来的相关研究方向进行了展望,以期对结构钢耐海洋大气腐蚀性能的提升及其在海洋工程中的应用提供参考。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
      • 10+1
      • 11+1
      • 12+1
      • 13+1
      • 14+1
      • 15+1
      • 16+1
      • 17+1
    • 钛铝合金高温腐蚀防护研究进展

      2025, 54(3):803-817. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240508

      摘要 (4) HTML (10) PDF 5.45 M (10) 评论 (0) 收藏

      摘要:钛铝合金因其低密度、高强度以及优异的抗蠕变性能等特点,被视为航空航天及其他高温应用领域极具潜力的材料。然而,在750 ℃以上环境中抗氧化性能不足限制了其广泛应用。本文综述了钛铝合金的分类、发展历程以及高温氧化行为,包括氧化膜的形成机制和结构演变,重点讨论了21世纪以来钛铝合金的制备技术、整体合金化、增强相技术和表面改性技术在提高合金抗高温氧化性能方面的研究进展,以及理论计算在研究合金氧化机制过程中的应用,并对该领域的发展趋势进行展望。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
    • 铜与异种材料钎焊的研究进展

      2025, 54(3):818-836. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240629

      摘要 (4) HTML (8) PDF 5.14 M (8) 评论 (0) 收藏

      摘要:综述了铜的基本属性、结构性和功能性应用,分析了铜钎焊的工艺特点和接头特性。通过评述铜与钢、铝、钛、陶瓷、碳基材料等异种材料的钎焊研究现状,列举了铜与异质结构钎焊的研究实例,剖析了具体钎焊过程中钎料选用、工艺制定、中间层设计、钎焊装备使用及检测检验的注意事项,指出连接结构和接头界面设计的重要性。提出绿色、智能、可靠、低成本是铜钎焊的发展方向,为铜的工程应用和含铜的异种材料连接结构的钎焊制造提供技术参考。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
      • 10+1
      • 11+1
      • 12+1
      • 13+1
      • 14+1
    • >材料科学
    • 固溶热处理对低氧TZM合金组织和力学性能的影响

      2025, 54(3):593-603. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240560

      摘要 (3) HTML (7) PDF 4.08 M (7) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了低氧(氧含量为0.03vol%)TZM合金,在不同温度下对其进行固溶热处理,然后淬火。结果表明,合金的抗拉伸强度随着固溶温度的升高而逐渐降低,伸长率先增加后降低。随着固溶温度的升高,低氧TZM合金中析出的纳米级富钛相的含量逐渐增加。在1200和1300 ℃下凝固的样品中出现了特殊的条形富钛区域。纳米级富钛相确保了位错在整个TZM合金中的均匀分布,同时显著提高了低氧TZM合金样品的塑性。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
      • 10+1
      • 11+1
      • 12+1
      • 13+1
    • 基于相对密度力学预测模型的大载荷金属橡胶构件试制

      2025, 54(3):604-611. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240116

      摘要 (4) HTML (5) PDF 2.00 M (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大载荷矿用车动力总成悬置系统,研究了大载荷金属橡胶减振器的设计与预测模型。通过基于分形图学描述金属橡胶的微观结构特征,并利用虚拟制备技术建立数值模型,提出了金属橡胶构件的设计方案。试制了4组不同相对密度的金属橡胶减振器,并通过力学试验建立了基于相对密度的预测模型。为进一步提高预测精度,提出了一种变量转置拟合法对预测模型进行改进。通过与对照组试验结果对比,用残差分析定量验证。结果显示,改进后的模型具有较高的预测精度,决定系数R2达到0.9624。这项研究为金属橡胶减振器设计提供了理论支持,可减少试验次数并提高设计效率。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
      • 10+1
      • 11+1
      • 12+1
    • 含二十面体准晶相Mg-Zn-Y合金的定量强化评价

      2025, 54(3):612-617. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240183

      摘要 (2) HTML (7) PDF 1.72 M (8) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用普通凝固法制备了含二十面体准晶相的Mg-4.8Zn-0.8Y、Mg-18Zn-3Y、Mg-15Zn-5Y、Mg-30Zn-5Y和Mg-42Zn-7Y (wt%)合金,研究了Mg基体孔隙率对合金抗拉伸强度和硬度的影响,并利用扫描电镜和Image-Pro Plus 6.0软件定量分析了镁基体孔隙率。室温拉伸试验表明,合金的最大抗拉伸强度为175.56 MPa,镁基体孔隙率为76.74%。通过拟合分析发现,当镁基体孔隙率为64.87%时,合金抗拉伸强度最大。硬度测试表明,随着镁基体孔隙率的增加,合金硬度逐渐减小。本研究为提高镁合金的力学性能提供了有效的定量分析方法。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
    • 低钪含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr铝合金的组织性能研究

      2025, 54(3):722-729. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240552

      摘要 (2) HTML (5) PDF 7.09 M (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用OM、SEM、TEM和万能材料试验机研究了低钪含量(0.02%、0.07%、0.12%,质量分数)Al-Zn-Mg-Cu-Zr铝合金的析出行为与力学性能之间的关系。结果表明:随着钪含量的增加,合金中铸态组织逐渐细化,晶界处粗大第二相增加,削弱了细晶强化效果;轧制+T6态下的Al3(Sc,Zr)相抑制主强化相η'相的析出,随着合金中钪含量的增加抑制效果更为明显,从而弱化析出强化效果;合金晶粒的细化有利于拉伸过程形成更多更细小的韧窝,提升板材延伸率;钪含量为0.02%Sc的合金在经过轧制+T6热处理后综合力学性能优良,其抗拉强度为683 MPa、延伸率为21%。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
    • Fe3O4@SiO2@CM-β-CD磁性纳米材料制备及对Er()吸附性能的影响

      2025, 54(3):730-740. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230715

      摘要 (5) HTML (5) PDF 4.70 M (7) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米颗粒,利用SiO2、羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD)对磁性颗粒的表面进行修饰,制备了具有高吸附性能的Fe3O4基磁性纳米材料(Fe3O4@SiO2@CM-β-CD),开展了单因素优化实验,通过TEM、Mapping、EDS、BET等手段对磁性纳米复合材料的物化特性进行表征,探讨了Fe3O4@SiO2@CM-β-CD对稀土Er(Ⅲ)的吸附行为。结果表明:十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的投加量为1 g,正硅酸四乙酯(TEOS)的投加量6 mL,氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的投加量为1 mL,CM-β-CD投加量为0.5 g时,Er(Ⅲ)去除率最高,可达到95%以上。进一步探究了吸附剂投加量、温度及转速对Er(Ⅲ)去除率的影响。结果发现,当接触时间为30 min,初始Er(Ⅲ)浓度为10 mg/L,初始pH为4.5,吸附剂用量为 30 mg,温度为298 K,转速为150 r/min时,Er(Ⅲ)的去除率约为98%。将吸附Er(Ⅲ)后的纳米材料用0.1 mol/L HNO3进行解吸,解吸20 min,Er(Ⅲ)的解吸率可达87%以上。采用XPS分析手段对Fe3O4@SiO2@CM-β-CD吸附机制进行了初步探究。结果表明,Fe3O4@SiO2@CM-β-CD对Er(Ⅲ)的吸附以环糊精空腔的包和作用为主,静电吸附、化学吸附为辅。本研究可为水溶液中低浓度稀土元素的高效回收提供新方法。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
      • 10+1
    • 自钝化W-Si-Zr合金的组织结构和抗氧化性能

      2025, 54(3):741-746. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230722

      摘要 (4) HTML (5) PDF 4.70 M (5) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用机械合金化和放电等离子体烧结技术制备了W-Si-Zr自钝化合金。利用XRD、XPS、SEM及EPMA等测试方法,表征了合金的微观组织结构,并测试其抗氧化性能。结果表明:合金包括富W、W5Si3、SiOxx=1,1.5,2)以及 ZrOxx=1,1.5,2)相。W5Si3为连续分布相,SiOx和ZrOx颗粒均匀分布在基体中,尺寸分别为1.0~2.5 μm和0.7~2.7 μm,且ZrOx颗粒常与SiOx颗粒共生。W5Si3对合金的抗氧化性能起到关键作用,添加Zr有助于W5Si3相的形成,其相面积达到了70.2%。在1000 ℃大气环境中W-Si-Zr合金的氧化速率约为W-Si合金的1/2,纯W的1/36。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
    • MgS44660超级铁素体不锈钢铸造组织及力学性能的影响

      2025, 54(3):747-754. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230724

      摘要 (4) HTML (6) PDF 7.03 M (7) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究Mg对超级铁素体不锈钢的作用,调整S44660钢Mg含量,制备未添加Mg及Mg质量分数为0.0002%、0.0004%、0.0010%的4种成分试验钢,探究Mg对S44660超级铁素体不锈钢铸造组织与力学性能影响。结果表明,0.0002% Mg S44660超级铁素体不锈钢平均晶粒尺寸由1.14 mm减小至约0.83 mm,随着Mg含量进一步提高至0.0004%和0.0010%,平均晶粒尺寸减小至0.62、0.59 mm左右,Mg对S44660钢晶粒有细化作用;S44660超级铁素体不锈钢典型夹杂物类型为 Ti-O-N复合包裹型夹杂物,加入Mg后转变为Ti-O-Al-Mg-N复合包裹型夹杂物,夹杂物含量降低,同时尺寸减小;添加Mg后S44660超级铁素体不锈钢屈服强度和抗拉强度提高;Mg可以提高S44660超级铁素体不锈钢冲击吸收功及硬度。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
      • 10+1
      • 11+1
      • 12+1
    • 稀土La-Yb掺杂对海水电池阳极镁合金微观组织及电化学性能影响

      2025, 54(3):755-764. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230730

      摘要 (6) HTML (4) PDF 8.33 M (6) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用机械合金化与放电等离子烧结工艺相结合制备了AZ91-La-Yb海水电池用阳极镁合金,并系统研究了稀土 La-Yb掺杂对阳极材料微观组织及电化学行为的影响。结果表明:通过机械合金化-放电等离子烧结工艺制备的AZ91-La-Yb合金由等轴晶构成,一方面,掺杂La-Yb后,形成了在晶界处均匀分布的微米级(0.5~2 μm)富RE相,该相主要由稀土单质(RE=La,Yb)及Mg(RE)固溶体共同组成;另一方面,通过放电等离子烧结引起的塑性变形作用以及稀土La-Yb的掺杂效应,显著改善了β-Mg17Al12相的形貌,使其由粗大的网状转变为纤细的长条状。均匀分布的微米级富RE相及更加细小的β相联合作用,共同促进了镁合金的均匀溶解放电,同时有效缓解了镁合金的局部腐蚀。与AZ91阳极用镁合金相比,掺杂了稀土La-Yb的AZ91-La-Yb表现出更加平稳的放电电压及良好的放电性能,在20 mA/cm2的电流密度下,其比容量可达 1068 mAh/g,阳极利用率为50.4%。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
      • 9+1
    • Mn NiMnGa合金γ相的微观结构与热力学性能研究

      2025, 54(3):765-773. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230736

      摘要 (6) HTML (3) PDF 6.38 M (5) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统Ni-Mn-Ga合金脆性大,虽然富Ni的Ni-Mn-Ga合金显著提升了合金的韧性,形状记忆效应却大幅度下降,而富Mn的Ni-Mn-Ga合金具有较高的马氏体相变温度、良好的热稳定性和适中的形状记忆性能。研究了 Ni54Mn28+xGa18-xx=0,4,7,9,13)γ相的微观结构及合金的热力学性能。随着Mn含量的增加,γ相开始出现,晶粒内存在“微米片层包含纳米片层”微观结构。微米片层由两变体组成,变体包含一对呈{011}孪晶关系的纳米片层,该片层是面心四方结构。随着Mn含量的增加,压缩应力从914 MPa增加到2175 MPa,压缩应变从14%增加到26%,但其形状记忆效应逐渐降低,马氏体相变温度从352 ℃提高至585 ℃。富Mn Ni-Mn-Ga合金层片γ相的引入对合金韧性增强虽不如富Ni合金,但合金马氏体相变温度更高。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1
    • CrZrCuW/CuCr整体材料界面组织与性能的影响

      2025, 54(3):774-780. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230737

      摘要 (5) HTML (8) PDF 3.44 M (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用整体烧结熔渗法制备了含Cu-Cr-Zr粉末夹层的CuW/CuCr整体材料,研究了Cr和Zr含量、固溶时效热处理对界面及两侧材料组织与性能的影响。结果表明,随着Cu-15%Cr-x%Zr(质量分数)夹层中Zr含量的增加,整体材料CuCr侧共晶相增多,CuCr端导电率有所下降;硬度呈先升高后降低的变化趋势。同时Zr元素的添加促进了Cr元素向W中扩散。制备了含不同成分夹层的整体材料拉伸试棒,测试其界面抗拉强度并分析了断口形貌。发现夹层中Zr含量在0.5%时,整体材料界面抗拉强度达到最大值517 MPa,与未添加Zr的含Cu-15%Cr夹层的CuW/CuCr整体材料相比提高了18%,拉伸断口中Cu相撕裂棱变浅变短,W颗粒发生解理断裂的数量增多,表明Cu/W相界面和CuCr端强度均得到了提高。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
    • /钛双金属液固复合界面元素扩散行为研究

      2025, 54(3):781-790. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230745

      摘要 (6) HTML (8) PDF 6.69 M (6) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用液固复合工艺制备铜钛复合材料,借助OM、SEM、EPMA等测试方法研究了复合界面Cu、Ti元素的扩散行为。结果表明:在铜/钛复合的过程中,晶界是扩散的主要通道。除了部分Cu4Ti相在Cu基体上形成外,扩散溶解层其余的化合物相都在Ti基体上生成。铜钛复合界面上形成的化合物相有Cu4Ti、Cu3Ti2、CuTi、CuTi2。其中,Cu3Ti2相以“锯齿状”方式生长,CuTi相以“竹笋状”方式生长,CuTi2相以“平面状”方式生长。扩散溶解层的硬度值明显高于2种纯组元的硬度值。经Miedema模型计算,界面相析出先后顺序为CuTi、Cu3Ti2、CuTi2、Cu4Ti。铜与钛的液固复合是铜在钛基体中的扩散和钛在铜液中的溶解共同作用的结果。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
      • 5+1
      • 6+1
      • 7+1
      • 8+1

当期目录

年第卷第

文章目录

刊期浏览

刊期

浏览排行

引用排行

下载排行