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2024年 29卷 2期
出版日期：2024-04-15
工艺技术
理论研究
理论研究
83
SPS制备SPTAs块体过程的有限元模拟及其微观组织分析
吕旷, 谭晓月, 涂清波, 丁杰, 马英群, 罗来马, 吴玉程
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024005
本文结合实验和模拟,系统研究了放电等离子体烧结(spark plasma sintering, SPS)制备自钝化钨合金(self-passivation tungsten alloys, SPTAs)块体时的温度场、电流场对其组织均匀性的影响,建立烧结温度、时间、电流密度与块体微观组织的关系。结果表明：不同尺寸SPTAs块体在SPS固结时的温度沿径向分布不均,致使测量温度远低于样品实际温度。结合显微组织表征,发现提高样品烧结时的电流密度可缩短烧结时间,对获得细晶、均质结构样品有积极作用,但需要考虑样品因径向温度梯度引起的晶粒尺寸差异。本研究可为大尺寸SPTAs块体的SPS制备工艺设计提供参考。
2024 Vol. 29 (2): 83-92 [
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93
基于细观力学的多相耐火材料压缩状态损伤表征
黄志兴, 王志刚, 刘昌明, 李贤军
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024013
针对多相复合耐火材料压缩状态下的非线性力学行为,在细观损伤力学的基础上,对改进的广义自洽模型进行逆向求解,研究多相耐火材料受到压缩载荷时的损伤行为,提出一种能表征多相耐火材料在压缩载荷下非线性损伤行为的方法。以AMC (aluminum-magnesium-carbon)多相耐火材料为例,利用该方法对其在受压状态下的力学行为进行表征。结果显示,表征结果和实验值吻合较好,为多相复合耐火材料的损伤表征提供了一种思路和理论基础。
2024 Vol. 29 (2): 93-100 [
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工艺技术
101
Sc和Zr的复合添加对高Zn含量7xxx系铝合金组织演变和力学性能的影响
张晓强, 王峰, 何骏阳, 顾及, 杜勇, 宋旼
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024003
本文采用传统铸造和热加工工艺制备复合添加Sc、Zr的高Zn含量7xxx系铝合金,通过室温拉伸实验、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等,研究Sc、Zr的复合添加对高Zn含量7xxx系铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：设计制备的新型高Zn含量(
w
(Zn)=10.9%)铝合金的抗拉强度为769 MPa,伸长率为4.7%。合金中高含量的Zn有利于形成高密度的纳米η'相,实现优异的沉淀强化效果。Sc和Zr复合添加形成的初生Al
3
(Sc,Zr)相有助于细化凝固组织,而时效过程中析出的次生Al
3
(Sc,Zr)相则可以有效抑制再结晶和阻碍位错运动,二者结合实现了良好的晶界强化作用。
2024 Vol. 29 (2): 101-108 [
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109
一种新型三代含锇镍基单晶高温合金的析出相演化规律
于静毅, 张利军, 周科朝, 黄再旺
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024007
铼和钌在镍基单晶高温合金中的应用常受限于其含量和相稳定性,寻找能同时代替铼和钌的新元素具有重要意义。本研究设计了一种具有高含量锇的新型镍基单晶高温合金,采用传统Bridgman技术制备铸态单晶合金,并对合金进行固溶时效处理,通过光学显微镜和扫描电子显微镜研究合金的析出相演化规律。结果表明：铸态合金中锇和钨偏析于枝晶干区域,而铝、钽、钛则偏析于枝晶间区域,即使经过长时间的固溶热处理,锇和钨仍有轻微的偏析。由于枝晶区域的元素偏析,一次时效处理后枝晶间的γ′相比枝晶干的γ′相更易转变为立方形,二次时效处理使析出相的尺寸和体积分数略微增大,形状从立方形向圆形转变。
2024 Vol. 29 (2): 109-117 [
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118
激光熔覆CoCrFeNiTi
x
高熵合金涂层的组织与性能
宫书林, 王永东, 李艳春, 宋美慧
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024015
为了探究Ti元素对高熵合金涂层组织与性能的影响,利用激光熔覆技术在Q235基体表面制备CoCrFeNiTi
x
(
x
=0.4、0.6、0.8、1.0)涂层,采用XRD、SEM、EDS等方法分析涂层的相结构和显微组织,用显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机测试涂层的硬度和耐磨性。结果表明：涂层的显微组织由胞状晶向树枝晶转变,相结构由BCC和FCC组成。涂层显微硬度的提高归因于固溶强化和细晶强化的共同作用,涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和黏着磨损,并伴有轻微氧化。当
x
=0.8时,涂层的硬度(HV)可达524,磨痕较为平整,耐磨性优异。
2024 Vol. 29 (2): 118-124 [
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125
基于炭/炭复合材料加工余料制备碳化硅粉末的组织及性能
喻文瑞, 张福勤
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024008
以炭/炭复合材料加工余料为碳源,与硅粉充分混合,通过高温合成法制备单晶生长用碳化硅粉末,并对其显微组织和表面性能进行研究。结果表明：制备出的碳化硅粉末晶型为β-SiC,部分继承了炭/炭复合材料加工余料的管槽状、脊状结构。在拉曼光谱中,该粉末的折叠横光与折叠纵光的半峰全宽之比为0.709,其相对纯度高于以石墨粉为碳源同工艺制备的碳化硅粉末。该碳化硅粉末具有多孔特征,比表面积为25.742 6 m
2
/g,可用于物理气相传输单晶生长工艺,且已初步验证其可行性。
2024 Vol. 29 (2): 125-132 [
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133
低损耗铌酸盐微波介质陶瓷的制备与性能
郑浩然, 邱蓉, 杨盼, 赵晓芳, 于仕辉
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024011
为了获得更低损耗的铌酸盐基微波介质陶瓷,本文以ZnO、GeO
2
、MoO
3
和Nb
2
O
5
为主要原料,采用固相反应合成法制备Zn[(Ge
0.5
Mo
0.5
)
x
Nb
1-
x
]
2
O
6
(
x
=0.05、0.10、0.15、0.20)铌酸盐微波介质陶瓷。采用XRD、SEM以及矢量网络分析仪分别表征材料的物相组成、微观形貌及介电性能。结果表明：烧结温度为1 180 ℃时,
x
=0.05的微波介质陶瓷表面形貌最为致密,相对密度最大(94.58%),具有较好的微波介电性能,介电常数
ε
r
为21.7,品质因数
Q
f
为64 610 GHz,谐振频率温度系数
τ
f
为-81.2×10
-6
/℃。
2024 Vol. 29 (2): 133-138 [
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139
电共沉积法制备铜铁合金及其表征
常帅卿, 甘雪萍, 刘超强
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024014
铜铁合金具有优异的导电、导热性能以及独特的电磁屏蔽性能,且成本低廉,应用广泛,但易发生成分偏析。为解决这一问题,以五水合硫酸铜和七水合硫酸亚铁为原料,采用电共沉积法制备Cu-Fe合金镀层,通过扫描电子显微镜、能谱仪和透射电镜对镀层进行表征,研究电流密度、主盐离子浓度、络合剂浓度对镀层成分和显微组织的影响,探究镀层的生长过程。结果表明：Fe
2+
、Cu
2+
和柠檬酸(络合剂)浓度分别为0.016、0.04和0.2 mol/L,电流密度为2.0 A/dm
2
时,Cu-Fe合金镀层光亮平整无裂纹,具有较高的Fe含量(
w
(Fe)=14.87%)。镀层中Cu和Fe分布均匀,不存在单独的Fe相,证明电沉积过程中形成了亚稳合金。镀层中广泛分布着纳米晶,晶粒尺寸在20~100 nm之间。Cu-Fe镀层由细小枝晶密集生长,而后分化为小颗粒紧密生长,随时间延长颗粒逐渐长大,出现显著优先生长,颗粒之间可见明显间隙。不均匀的电场和成核位置分布是导致枝晶无序生长的主要原因。
2024 Vol. 29 (2): 139-150 [
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