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Al/TiN界面本征润湿行为及其微观机制研究
1
作者 孙士阳 钱远近 +4 位作者 黄胜保 徐平平 任元 谭心 张文兴 《表面技术》 北大核心 2025年第18期119-129,共11页
目的揭示非反应Al/TiN体系的界面润湿行为本征特性及其微观机制,阐明温度与界面原子排列对润湿性的协同作用机理。方法基于第一性原理分子动力学(AIMD)方法,构建Al(100)/TiN(100)界面slab模型(5层TiN基底+7层Al,共902个原子),采用CP2K... 目的揭示非反应Al/TiN体系的界面润湿行为本征特性及其微观机制,阐明温度与界面原子排列对润湿性的协同作用机理。方法基于第一性原理分子动力学(AIMD)方法,构建Al(100)/TiN(100)界面slab模型(5层TiN基底+7层Al,共902个原子),采用CP2K软件包中的QUICKSTEP模块进行动力学模拟。通过正则系综(NVT)在700~1000K温度范围内进行10ps弛豫,结合均方位移(MSD)、径向分布函数(RDF)和形状图像分析法量化界面原子扩散行为与接触角演变规律。采用OVITO和VMD分析界面分层结构(AlINT、AlMID、AlSURF)的扩散异质性,并构建无序界面模型对比外延生长界面的润湿差异。结果温度升高显著降低Al液接触角(700 K:83.44°→1000 K:61.63°),其机制归因于热扰动诱导的原子密度降低(2375.16→2088.72 kg/m^(3))和自扩散系数(D)提升(3.68×10^(-5)→8.02×10^(-5) cm^(2)/s)。界面分层分析显示,AlINT原子保持TiN晶格外延排列(D=0.09×10^(-5)cm^(2)/s),而AlSURF原子主导铺展动力学(D=6.56×10^(-5)cm^(2)/s)。无序界面(仅7%原子扰动)使接触角骤增至120°,证实界面原子有序性是本征润湿的关键:有序排列降低扩散激活能,促进Al液沿基底迁移。结论非反应Al/TiN体系的润湿性由界面原子排列方式和表面原子密度共同调控。温度通过热扰动削弱原子间结合力,降低表面张力并增强扩散能力;界面无序化导致迁移势垒提高从而抑制铺展。该研究为金属-陶瓷复合材料的界面设计提供了原子尺度理论依据。 展开更多
关键词 润湿行为 界面排列 表面密度 al/TiN 扩散率 AIMD
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TiC-TiB_(2)/Al-xSi-4.5Cu复合材料的制备与性能
2
作者 梁艳峰 刘逍恂 +1 位作者 夏峰 郭巧琴 《热加工工艺》 北大核心 2025年第9期92-97,共6页
根据TiB_(2)与TiC原位粒子的形成温区,设计粒子的原位反应路径,在铸造Al-xSi-4.5Cu(x=7,2,18,wt%)合金熔体内成功制备TiB_(2)与TiC双相粒子。借助OM、SEM、EDS等方法观察所制备的复合材料微观组织,并测试其维氏硬度,探究基体合金中Si含... 根据TiB_(2)与TiC原位粒子的形成温区,设计粒子的原位反应路径,在铸造Al-xSi-4.5Cu(x=7,2,18,wt%)合金熔体内成功制备TiB_(2)与TiC双相粒子。借助OM、SEM、EDS等方法观察所制备的复合材料微观组织,并测试其维氏硬度,探究基体合金中Si含量对原位TiB_(2)与TiC粒子分布及复合材料硬度的影响。结果表明:3种Si含量的复合材料均可以通过原位自生法获得微纳米尺度的TiB_(2)与TiC双相粒子,但随着Si含量增加,原位粒子在Si相附近团聚加剧;当Si含量为12wt%时,复合材料硬度达到极值,为173.56 HV;当Si含量增加到18wt%时,TiC粒子发生失稳分解,导致了复合材料硬度下降。 展开更多
关键词 al-SI-CU合金 al基复合材料 TIC TiB_(2) 原位自生法
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正向电压对SiCp/Al复合材料微弧氧化膜层微观结构及性能的影响
3
作者 杜春燕 杨海成 +1 位作者 黄树涛 于晓琳 《热加工工艺》 北大核心 2025年第19期139-144,共6页
以NaAlO_(2)和NaOH为电解液体系,采用恒压模式在SiCp/Al复合材料表面制备微弧氧化膜层。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪对膜层微观结构及相组成进行表征,采用划痕仪对膜层结合力进行分析,利用电化学工作站分析耐蚀性。结果表明:在恒... 以NaAlO_(2)和NaOH为电解液体系,采用恒压模式在SiCp/Al复合材料表面制备微弧氧化膜层。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪对膜层微观结构及相组成进行表征,采用划痕仪对膜层结合力进行分析,利用电化学工作站分析耐蚀性。结果表明:在恒压模式下,SiCp/Al复合材料微弧氧化过程包括钝化及微弧放电、均匀火花放电和弧光放电三个阶段。随着正向电压增加,微弧氧化膜层逐渐变得连续,厚度先增大后减小,正向电压较高时,膜层容易出现微裂纹。正向电压对SiCp/Al复合材料微弧氧化膜层的物相有一定影响。正向电压为450 V时,制备的膜层与基体结合力达到最大23.55 N。不同正向电压下的微弧氧化均能提高SiCp/Al复合材料的耐蚀性,正向电压为550 V时,微弧氧化膜层具有优异的耐蚀性。 展开更多
关键词 SICP/al复合材料 微弧氧化 微观结构 结合力 耐蚀性
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Al/Ni-WC复合涂层高温抗氧化性能与扩散分析
4
作者 李德元 孙继博 +2 位作者 李光全 张楠楠 祝成 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第2期197-204,共8页
【目的】碳钢因其较差的抗氧化性能,在高温工况下的使用受到了严格限制。Ni-Al金属间化合物由于具有较高的熔点和较好的高温抗氧化性能,在实际工业领域应用众多。针对含有Ni-Al金属间化合物的涂层,研究其高温抗氧化涂层的进一步应用,提... 【目的】碳钢因其较差的抗氧化性能,在高温工况下的使用受到了严格限制。Ni-Al金属间化合物由于具有较高的熔点和较好的高温抗氧化性能,在实际工业领域应用众多。针对含有Ni-Al金属间化合物的涂层,研究其高温抗氧化涂层的进一步应用,提高碳钢的高温使用寿命,拟在碳钢表面制备Ni-Al反应改性涂层。【方法】采用超音速火焰喷涂在碳钢基体上制备Ni-WC涂层,随后在其上利用电弧喷涂制备Al涂层,在800℃不同时间扩散处理下使得涂层内的Ni-Al发生反应,以得到金属间化合物并增强其高温抗氧化性能。通过记录氧化增重曲线测试涂层的高温抗氧化性能。【结果】在高温氧化过程中Al/Ni-WC复合涂层在Al/Ni界面处原位生成了富铝的Ni-Al金属间化合物。Al/Ni-WC涂层经800℃扩散处理过程中,首先形成富Al的NiAl 3,且其表面Al原子与大气中的氧原子反应形成了Al_(2)O_(3)。随着反应时间的延长,在Al/Ni界面形成的NiAl 3相转变为抗高温氧化能力更优异的Ni_(2)Al_(3)相,两种Ni-Al金属间化合物本身具有高熔点和高温抗氧化性能,且在Al/Ni-WC复合涂层表面形成的Al_(2)O_(3)减缓了氧原子的扩散过程。Al/Ni-WC复合涂层试件的扩散层厚度随着扩散处理时间的延长呈现类似线性增长趋势。经800℃扩散处理后,Al/Ni-WC涂层中NiAl 3层的增厚速率较快,且在加热10 h后原位反应生成了更厚的Ni_(2)Al_(3)层。经800℃扩散处理20 h后,经过原位反应得到了比NiAl 3层稍厚一些的Ni_(2)Al_(3)层。由于Ni_(2)Al_(3)层熔点更高且更稳定,因而经过800℃扩散处理后的Al/Ni-WC涂层具有更好的高温抗氧化能力。经900℃/50 h扩散处理后的Al/Ni-WC涂层经循环氧化后存在陶瓷相Al_(2)O_(3)、WC和NiAl相,在陶瓷相和NiAl相的共同作用下呈现较好的高温抗氧化性能。测得不同扩散时间下Al/Ni-WC涂层的扩散层厚度,得到了Ni和Al之间的扩散关系式,其扩散反应动力指数为0.79045,复合涂层对碳钢基体的保护作用明显提高。【结论】在氧化过程中形成的Ni-Al金属间化合物、Al_(2)O_(3)膜与涂层中原有WC相的共同作用下碳钢基体的高温抗氧化性能得到了明显提升。通过氧化增重实验可知,在Ni层中增加陶瓷相以后,金属-陶瓷复合涂层的高温抗氧化能力明显优于碳钢基体,因而对碳钢基体的保护效果更好。 展开更多
关键词 电弧喷涂 超音速火焰喷涂 碳钢 原位生成 al/Ni-WC复合涂层 al/Ni界面 高温抗氧化性能 Ni-al金属间化合物
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退火温度对依据LSDR原理轧制的Mg/Al层合板界面结构的影响
5
作者 冯光 郜豪杰 +1 位作者 刘洪涛 于百灵 《热加工工艺》 北大核心 2025年第12期34-38,共5页
基于点阵强变形轧制(lattice severe deformation rolling,LSDR)原理制备了Mg/Al层合板,研究了200~400℃退火温度下界面扩散层厚度、成分以及形态特征,并进行了拉伸试验。结果表明:随退火温度升高,扩散层厚度逐渐增大。当退火温度为300... 基于点阵强变形轧制(lattice severe deformation rolling,LSDR)原理制备了Mg/Al层合板,研究了200~400℃退火温度下界面扩散层厚度、成分以及形态特征,并进行了拉伸试验。结果表明:随退火温度升高,扩散层厚度逐渐增大。当退火温度为300℃时,界面由明显的两层组成,靠近镁合金一侧为Mg_(17)Al_(12)相,靠近铝合金一侧为Mg_(2)Al_(3)相,且随温度升高,Mg_(2)Al_(3)相比Mg_(17)Al_(12)相生长速度快;界面沿轧向(rolling direction,RD)和横向(transverse direction,TD)均连续分布。Mg/Al层合板沿RD和TD的抗拉强度以及伸长率随退火温度升高均呈先增大后减小规律,300℃退火时获得最优的力学性能,沿RD和TD抗拉强度最大值分别为242 MPa和247 MPa,同时伸长率超过14%,相较未经退火的板材有显著提高。研究结果为探究LSDR原理制备高质量Mg/Al层合板提供了试验参考。 展开更多
关键词 LSDR Mg/al层合板 退火温度 界面 扩散层
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SiC_(p)/Al复合材料高效低损伤加工技术研究进展
6
作者 赵重阳 韩基山 +2 位作者 王毅 赵波 唐进元 《工具技术》 北大核心 2025年第3期1-19,共19页
铝基碳化硅(SiC_(p)/Al)复合材料在实际加工中存在加工效率低、刀具磨损严重和表面完整性差等问题,上述问题限制着SiC_(p)/Al在工程领域的应用。为实现SiC_(p)/Al的高效低损伤加工,本文从工艺参数的选择、界面冷却润滑、刀具选用及优化... 铝基碳化硅(SiC_(p)/Al)复合材料在实际加工中存在加工效率低、刀具磨损严重和表面完整性差等问题,上述问题限制着SiC_(p)/Al在工程领域的应用。为实现SiC_(p)/Al的高效低损伤加工,本文从工艺参数的选择、界面冷却润滑、刀具选用及优化的角度出发,总结了传统机械加工的研究现状。从激光加工、电火花加工、超声辅助加工、磨料水射流加工、激光加热辅助加工以及电化学射流加工的研究现状出发,详述了各种加工方法的特点以及现阶段存在的突出问题。并从切削力、刀具磨损、材料去除形式、表面和亚表面损伤方面出发,论述了加工参数对表面完整性的影响规律。在总结现有加工方法研究现状的基础上,指出了多能场复合加工是改善SiC_(p)/Al切削性能、降低刀具磨损及表面损伤、提高加工精度和表面完整性的有效途径,也是未来的发展趋势。 展开更多
关键词 SiC_(p)/al复合材料 表面完整性 材料去除形式 刀具磨损 多能场复合加工
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Al纳米颗粒掺杂对Sn基复合焊点组织与性能影响的研究
7
作者 孙磊 王静 +2 位作者 王文昊 姜加伟 张亮 《热加工工艺》 北大核心 2025年第15期182-186,共5页
研究了微量Al纳米颗粒(0~0.5wt%)掺杂对三维封装技术中芯片堆叠互连Sn基焊点的界面组织、润湿性能以及剪切强度的影响。结果表明,掺杂微量的Al纳米颗粒可以显著抑制Sn基复合焊点界面层金属间化合物的生长。当Al颗粒掺杂量为0.3wt%时,Sn... 研究了微量Al纳米颗粒(0~0.5wt%)掺杂对三维封装技术中芯片堆叠互连Sn基焊点的界面组织、润湿性能以及剪切强度的影响。结果表明,掺杂微量的Al纳米颗粒可以显著抑制Sn基复合焊点界面层金属间化合物的生长。当Al颗粒掺杂量为0.3wt%时,Sn/Cu焊点界面层厚度由最初始的3.00μm下降到2.28μm。当Al纳米颗粒掺杂量超过0.3wt%时,复合焊点界面层厚度却出现增厚的趋势。此外,随着微量Al颗粒的掺杂,钎料的熔点未出现明显变化,Sn基钎料的润湿角得到降低。当Al纳米颗粒的掺杂量为0.3wt%时,Sn基钎料的润湿角由未掺杂的16.8°下降到13.4°,降幅20.2%。Sn-0.3Al复合焊点的剪切性能则达到了最大值16.9 MPa,增幅24.3%。继续增加Al纳米颗粒掺杂量,复合焊点的润湿性能和剪切强度逐渐下降。 展开更多
关键词 Sn基复合焊点 al纳米颗粒 界面组织 润湿角 剪切强度
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脉冲激光-超声复合辅助车削SiCp/Al的切屑形成演变过程分析
8
作者 林洁琼 解略 +2 位作者 于行 谷岩 周晓勤 《表面技术》 北大核心 2025年第8期167-179,共13页
目的 SiCp/Al复合材料与传统的金属材料相比具有高硬度、高抗弯强度以及热膨胀系数低等优异的物理性能,但其加工过程困难。旨在揭示脉冲激光-超声复合辅助车削SiCp/Al复合材料的切屑形成机理。方法 建立理论模型来确定最小未变形切屑厚... 目的 SiCp/Al复合材料与传统的金属材料相比具有高硬度、高抗弯强度以及热膨胀系数低等优异的物理性能,但其加工过程困难。旨在揭示脉冲激光-超声复合辅助车削SiCp/Al复合材料的切屑形成机理。方法 建立理论模型来确定最小未变形切屑厚度,进而揭示脉冲激光-超声复合辅助车削SiCp/Al切屑形成的临界条件。并比较常规车削、脉冲激光辅助车削和脉冲激光-超声复合辅助车削的切屑形态,探究脉冲激光功率对切屑形成机理的影响。结果 研究表明,当脉冲激光作用于材料表面时,会产生热软化效应。这种效应使材料更易去除,并减少了切屑自由表面颗粒的破损程度。此外,在超声振动的辅助下,切屑连续性得到进一步改善。通过对加工后工件表面形貌测试发现,脉冲激光-超声复合辅助加工的表面粗糙度最小,为0.388μm,与常规加工相比降低了70.8%;脉冲激光-超声复合辅助加工的亚表面变形层厚度最小,为37.28μm。结论 通过深入分析复合车削切屑的形成及其对表面质量的影响,为优化SiCp/Al复合材料的表面质量提供了有力的理论支撑和实用的加工方法。 展开更多
关键词 脉冲激光-超声复合辅助车削 SICP/al 切屑形成机理 表面质量
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铜板表面激光熔覆Ni_(3)Al基合金的组织与性能
9
作者 马成勇 董增辉 +1 位作者 姜风春 赵琳 《粉末冶金工业》 北大核心 2025年第4期178-184,共7页
采用Ni_(3)Al-35%Cr_(7)C_(3)合金粉末,在C18150铬锆铜合金基体上制备激光熔覆层,研究了扫描速度对显微组织、硬度与耐磨性能的影响。结果表明,熔覆层主要由γ′-Ni_(3)Al、NiAl和原位自生Cr_(7)C_(3)相组成。随着扫描速度增加,冷却速... 采用Ni_(3)Al-35%Cr_(7)C_(3)合金粉末,在C18150铬锆铜合金基体上制备激光熔覆层,研究了扫描速度对显微组织、硬度与耐磨性能的影响。结果表明,熔覆层主要由γ′-Ni_(3)Al、NiAl和原位自生Cr_(7)C_(3)相组成。随着扫描速度增加,冷却速率提高,Cr_(7)C_(3)尺寸显著细化,平均粒径由2.030μm降至0.601μm。熔覆层硬度呈先降后升趋势,最低值出现在扫描速度为4 mm/s时;而磨损量随扫描速度增加而下降,从0.77 mg降至0.42 mg,高扫描速度条件下表现出更优的耐磨性能。磨损机制主要为粘着磨损、磨粒磨损及氧化磨损;扫描速度越快,磨损沟槽与剥落现象越轻。 展开更多
关键词 Ni_(3)al基合金 激光熔覆 扫描速度 显微组织 耐磨性能
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两步烧结制备Al掺杂LLZO及PVDF-HFP/LLZAO复合固态电解质性能研究
10
作者 李志义 贾欣宇 +2 位作者 赵成昊 魏炜 刘志军 《现代化工》 北大核心 2025年第12期182-186,共5页
选用两步烧结法制备了Al掺杂的Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZAO)固态电解质,并通过溶液浇注法制备了不同质量分数的PVDF-HFP/LLZAO复合固态电解质。结果表明,PVDF-HFP-15%LLZAO复合固态电解质组装而成的半电池,电化学窗口为4.7 V(vs.Li/... 选用两步烧结法制备了Al掺杂的Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZAO)固态电解质,并通过溶液浇注法制备了不同质量分数的PVDF-HFP/LLZAO复合固态电解质。结果表明,PVDF-HFP-15%LLZAO复合固态电解质组装而成的半电池,电化学窗口为4.7 V(vs.Li/Li^(+)),在25℃下其离子电导率为8.5×10^(-4)S/cm,5 C下放电比容量仍为94.4 mAh/g,0.1 C下进行循环充放电测试150次后容量保持率97.74%,库仑效率96.16%。由其组装而成的对称电池,在400 h的恒电流充放电循环后,仍具有良好的界面稳定性。本研究为全固态电池体系提供了新的材料优化策略。 展开更多
关键词 复合固态电解质 Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12) al元素掺杂 两步烧结 锂离子电池
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Ti3Al2.5V钛合金切削加工刀具磨损及其影响仿真分析
11
作者 周兆锋 周晚林 +1 位作者 董小飞 宋树权 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第3期165-169,176,共6页
通过数值模拟方法深入探讨了Ti3Al2.5V钛合金在机械加工过程中的刀具磨损现象,该材料因其在航空行业中的广泛应用及加工挑战而受到高度关注。鉴于飞机部件需要具备卓越的疲劳耐久性,强调维持表面的完整性并通过精心选择加工参数实现此... 通过数值模拟方法深入探讨了Ti3Al2.5V钛合金在机械加工过程中的刀具磨损现象,该材料因其在航空行业中的广泛应用及加工挑战而受到高度关注。鉴于飞机部件需要具备卓越的疲劳耐久性,强调维持表面的完整性并通过精心选择加工参数实现此目标。随着加工的进行,刀具磨损会不断改变其几何形态,这一变化进而影响加工力、温度和应力等关键参数。为了定量分析刀具磨损对这些因素的影响,开发了一种有限元模型。研究结果不仅展示了刀具磨损对加工效率和质量的潜在影响,还为刀具的及时更换提供了科学依据。此外,通过优化加工参数,研究有望提高钛合金加工过程的整体性能。 展开更多
关键词 Ti3al2.5V 刀具 磨损 有限元 切削温度
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超声辅助激光熔覆Ni_(3)Al基涂层高温摩擦学性能研究
12
作者 袁建军 崔译丹 +4 位作者 李祥 潘光浩 张晟铭 朱瑞贤 卢宏图 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第5期25-34,共10页
本文以摩尔比为3:1的Ni粉、Al粉和不同质量分数的Si_(3)N_(4)和SiC(质量分数为1:1)粉末为反应粉末,采用超声振动辅助激光熔覆工艺在碳钢表面原位制备了Ni_(3)Al基复合材料涂层,系统对比研究了超声振动对Ni_(3)Al复合涂层的显微组织、显... 本文以摩尔比为3:1的Ni粉、Al粉和不同质量分数的Si_(3)N_(4)和SiC(质量分数为1:1)粉末为反应粉末,采用超声振动辅助激光熔覆工艺在碳钢表面原位制备了Ni_(3)Al基复合材料涂层,系统对比研究了超声振动对Ni_(3)Al复合涂层的显微组织、显微硬度及600℃下摩擦学性能的影响。结果表明:复合涂层主要由Ni_(3)Al、NiAl、Si_(3)N_(4)、SiC等相组成,施加超声振动辅助后,涂层的宏观裂纹明显改善,显微组织更细,平均显微硬度达到446HV_(0.2)~559HV_(0.2),比同成分的涂层硬度最高增加了约23%。当Si_(3)N_(4)+SiC陶瓷粉末质量分数为5%时,涂层呈现出最低的摩擦因数(0.39)、磨损率(5.1×10^(-5)mm^(3)/N·m)。磨损表面均呈现氧化磨损,但采用超声振动后,Ni_(3)Al复合涂层表面由严重的磨粒磨损和塑性变形转变为轻微的塑性变形和磨粒磨损。 展开更多
关键词 激光熔覆 Ni_(3)al/Si_(3)N_(4)/SiC复合涂层 超声振动 高温摩擦学性能
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高Zn含量超高强Al-Zn-Mg-Cu合金强韧化研究现状及发展趋势 被引量：5
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作者 范才河 毛垚晶 +4 位作者 刘俊伟 吴琴 胡泽艺 李济 武帅 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第2期439-464,共26页
通过增加超高强Al-Zn-Mg-Cu合金中Zn的含量来提升合金的性能已成为超高强Al-Zn-Mg-Cu合金领域的研究热点。国内外学者对高Zn含量超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的强韧化机制进行了广泛研究,并取得了多项科研成果,推动了这类合金的发展及其在多... 通过增加超高强Al-Zn-Mg-Cu合金中Zn的含量来提升合金的性能已成为超高强Al-Zn-Mg-Cu合金领域的研究热点。国内外学者对高Zn含量超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的强韧化机制进行了广泛研究,并取得了多项科研成果,推动了这类合金的发展及其在多个领域的应用。本文综述了Al-Zn-Mg-Cu合金的强韧化机制和Zn含量的提升对于Al-Zn-Mg-Cu合金强韧化性能的影响,以及微合金化处理、热处理工艺、形变热处理和大塑性变形等强化手段。通过对比分析各种制备和强化方法对合金微观组织及性能的影响,详细阐述了高Zn含量超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的强韧化机制及方法,展望了其研究方向和发展前景。旨在为高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金的成分设计和制备提供指导,以进一步提升其综合性能。 展开更多
关键词 al-ZN-MG-CU合金 强韧化机制 高Zn含量 析出相 超高强铝合金
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Al掺杂P2型Na_(0.8)Ni_(0.33)Mn_(0.67)-xAl_(x)O_(2)钠离子电池正极材料的制备与电化学性能
14
作者 闫共芹 王晨 +3 位作者 蓝春波 洪雨昕 叶维超 付向辉 《无机材料学报》 北大核心 2025年第9期1005-1012,I0002,共9页
钠离子电池(SIBs)具有低廉的成本和良好的安全性,在储能领域极具发展前景,有望替代锂离子电池。P2型Ni/Mn基氧化物具有高理论容量和宽工作电压的优点,然而,高压下P2-O_(2)相变和Jahn-Teller畸变严重影响了循环可逆性和结构稳定性。针对... 钠离子电池(SIBs)具有低廉的成本和良好的安全性,在储能领域极具发展前景,有望替代锂离子电池。P2型Ni/Mn基氧化物具有高理论容量和宽工作电压的优点,然而,高压下P2-O_(2)相变和Jahn-Teller畸变严重影响了循环可逆性和结构稳定性。针对上述问题,本研究通过高温固相法制备了不同Al掺杂量的P2型Na_(0.8)Ni_(0.33)Mn_(0.67)–xAl_(x)O_(2),并将其用作SIBs正极材料,表征了它们的形貌、成分、元素价态和结构特征。研究发现,Al掺杂增强了金属–氧键(M–O键),增大了Na层距离,有助于Na^(+)扩散和结构稳定。电化学性能测试结果表明,Al掺杂可以抑制高压相变,触发Mn的电化学活性,降低电荷转移电阻,从而增强材料的电化学性能。其中,Na_(0.8)Ni_(0.33)Mn_(0.62)Al_(0.05)O_(2)正极表现出最佳的循环性能,在2.0~4.2 V范围内和0.1C(1C=200 mA·g^(-1))条件下循环200次后容量保持率为87.3%,并且具有良好的倍率性能,在2.0~4.2 V范围内和2C条件下放电比容量达到100.9 mAh·g^(-1)。 展开更多
关键词 钠离子电池 al掺杂 P2型正极 镍锰基氧化物 电化学性能
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新型Ti-Al-Cr-Mo-Zr钛合金焊丝激光焊接头组织性能 被引量：1
15
作者 方乃文 冯志强 +4 位作者 武鹏博 黄瑞生 罗玖田 黎泉 信国松 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第1期147-155,共9页
通过优化Cr-Mo-Zr的协同作用机制开发了钛合金实心焊丝,选择具有均匀的熔滴受力状态、稳定的熔滴过渡形式的液桥过渡进行激光填丝焊,最终实现了20 mm厚Ti64钛合金板的优质焊接。经过观察和测试发现Ti-Al-Cr-Mo-Zr钛合金实心焊丝具有足... 通过优化Cr-Mo-Zr的协同作用机制开发了钛合金实心焊丝,选择具有均匀的熔滴受力状态、稳定的熔滴过渡形式的液桥过渡进行激光填丝焊,最终实现了20 mm厚Ti64钛合金板的优质焊接。经过观察和测试发现Ti-Al-Cr-Mo-Zr钛合金实心焊丝具有足够的挺度和松弛度,为后续的激光填丝焊接时光束与焊丝所需的精准对中和稳定送丝提供了保障;焊缝中大于10°的大角度晶界占比为97.8%,几何必要位错密度较低,小尺寸晶粒的占比较大,焊缝表现出总体取向性不强,织构不明显且分布随机,最大基面取向密度仅为12.66;焊接接头的平均抗拉强度为901 MPa,平均断后伸长率为21%,室温冲击韧性分布在29~33 J之间。自主开发设计的Ti-Al-Cr-Mo-Zr系钛合金实心焊丝对于获得强度和塑韧性协同优化的焊接接头具有重要的作用,为钛合金焊接结构长期安全服役提供了基础技术支撑。 展开更多
关键词 钛合金 Ti-al-Cr-Mo-Zr焊丝 组织性能
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Al-3Ti-4.35La中间合金的制备及其细化变质效果
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作者 丁万武 田旭东 +4 位作者 陈建超 安家志 余海存 魏振鹏 杨成亮 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第3期348-360,共13页
通过SEM、XRD和DSC等手段分析研究了不同保温时间和温度对Al-3Ti-4.35La中间合金中Ti_(2)Al_(20)La相的含量、形态尺寸和形成过程的影响规律,并探究Al-3Ti-4.35La中间合金对Al-7Si合金细化变质的影响。结果表明:在1 150℃下,保温4 min时... 通过SEM、XRD和DSC等手段分析研究了不同保温时间和温度对Al-3Ti-4.35La中间合金中Ti_(2)Al_(20)La相的含量、形态尺寸和形成过程的影响规律,并探究Al-3Ti-4.35La中间合金对Al-7Si合金细化变质的影响。结果表明:在1 150℃下,保温4 min时Al-3Ti-4.35La中间合金中Ti_(2)Al_(20)La相以块状形态均匀分布在基体中,且其含量最高为20.78%,长宽比为2.33;向Al-7Si合金中添加0.2%Al-3Ti-4.35La中间合金后,其α-Al的二次枝晶臂间距、共晶Si的平均尺寸及长宽比分别由未添加的18.33μm、8.91μm、6.6下降至13.88μm、6.12μm、4.1,且粗大的片状共晶Si向棒状转变,具有良好的细化变质效果。 展开更多
关键词 al-3Ti-4.35La合金 Ti_(2)al_(20)La 细化变质 al-7Si合金
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重熔时间对触变成形Al-8Si合金组织和力学性能影响
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作者 毕广利 王宁 +3 位作者 姜静 李元东 蒋春宏 陈体军 《特种铸造及有色合金》 北大核心 2025年第4期481-488,共8页
通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和万能拉伸试验机研究了重熔时间对触变成形Al-8Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着重熔时间延长,合金组织变化显著,半固态坯料中的初生相颗粒形状更圆整、尺寸略微变大,共晶Si相长... 通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和万能拉伸试验机研究了重熔时间对触变成形Al-8Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着重熔时间延长,合金组织变化显著,半固态坯料中的初生相颗粒形状更圆整、尺寸略微变大,共晶Si相长径比先增加后减小,体积分数逐渐增加,分布更加密集。此外,少量的初生Si相的体积分数先增加后减少,形貌先从小尺寸的多边形演变成大尺寸的多角块状,然后演变成长条状,最后演变成多角状。拉伸结果发现,随着重熔时间延长,合金的抗拉强度先增加后降低再增加,重熔时间为120 min时,合金的力学性能最佳,其抗拉强度、屈服强度、硬度(HV)和伸长率分别为187 MPa、93 MPa、75和17%。合金较高的力学性能主要归因于晶粒圆整度提高、初生Si体积分数减少以及共晶Si的尺寸和形貌改善。 展开更多
关键词 触变成形 al-8Si合金 微观组织 力学性能
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能量密度对于选区激光熔化成型Ti6Al4V合金缺陷特征的影响
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作者 陈东菊 高超 +3 位作者 范晋伟 潘日 孙锟 郑宸 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第3期267-277,共11页
激光选区熔化技术(SLM)的成型质量受各种因素影响,其中,工艺参数对成型件的冶金缺陷影响最为显著,而熔池特性的研究则是判断激光增材制造成型质量的有力手段。本文建立SLM成型Ti6Al4V粉体3维瞬态热流场数值模型,利用优化后的数值模型分... 激光选区熔化技术(SLM)的成型质量受各种因素影响,其中,工艺参数对成型件的冶金缺陷影响最为显著,而熔池特性的研究则是判断激光增材制造成型质量的有力手段。本文建立SLM成型Ti6Al4V粉体3维瞬态热流场数值模型,利用优化后的数值模型分析熔池的动态演变机制,并在计算流体动力学中利用无量纲数定量描述工艺参数固定情况下熔池的动态演化,结合数值模拟和仿真实验分析球化、孔洞、黏粉和飞溅等缺陷形成机理,探究线能量密度和体能量密度对成型缺陷的影响规律,揭示SLM成型件冶金缺陷的形成机理与抑制方法,并提出一种“工艺参数-熔池特征-成型质量”一体化的方法预测成型质量。此外,本文还分析Ti6Al4V的加工工艺参数与熔池特征和增材制造成型质量的影响关系,包括关键加工参数对熔池热流场的影响,通过结果对比来探究工艺参数对加工质量的影响规律,为优化加工参数提供指导作用,节省大量的时间和成本。结果表明:熔池的主要传热方式为热对流,熔池演变的主要驱动力是蒸发反冲压力、表面张力和马兰戈尼剪切力。随着能量密度的降低,熔池流动性减弱,熔池尺寸表现出一定的规律性。熔融金属在表面张力的驱动下,往往会降低表面能凝固成球状,导致逐层成型后块体内部形成大量孔洞缺陷,严重影响试样的力学性能。因此,为获得力学性能良好的试样,必须精确控制能量密度,防止熔池流动性变化导致内部孔洞缺陷的形成。 展开更多
关键词 选区激光熔化 熔池 TI6al4V 加工缺陷 工艺参数
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微量Mg及热处理对Al-7Si合金组织和性能的影响
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作者 王博 江鸿翔 +1 位作者 张丽丽 何杰 《物理学报》 北大核心 2025年第18期292-302,共11页
随着电子通信等行业的快速发展,对高导热铸造铝合金材料性能要求日益增加.本文以在电子通信等行业广泛使用的Al-7Si(质量分数,下同)铸造铝合金为对象,系统分析了热处理工艺制度以及少量的Mg元素添加对Al-7Si系合金微观组织及性能的影响... 随着电子通信等行业的快速发展,对高导热铸造铝合金材料性能要求日益增加.本文以在电子通信等行业广泛使用的Al-7Si(质量分数,下同)铸造铝合金为对象,系统分析了热处理工艺制度以及少量的Mg元素添加对Al-7Si系合金微观组织及性能的影响.结果表明:固溶后在300℃下进行保温热处理有利于共晶Si的球化,并减小溶质原子在铝基体中的固溶度,从而导致Al-7Si合金导热性能的提升及硬度的降低;在Al-7Si合金中添加微量Mg(0.4%)后进行三级热处理(固溶处理+300℃热处理+180℃热处理)不仅有助于共晶Si的球化,而且能促使纳米尺度(Mg,Si)强化相的析出以及基体中固溶的Mg,Si元素含量的降低,从而同时提高合金的力学性能和导热性能.经历三级热处理的Al-7Si-0.4Mg合金热导率和显微硬度可达189 W/(m·K)和73.5 HV,相较于铸态Al-Si合金分别提升了11.2%和62.6%. 展开更多
关键词 al-SI 合金 微观结构 热导率 力学性能
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再生屑料制备Al-Ti-B-Ce晶粒细化剂及其细化效果
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作者 叶翔 赵春芳 +4 位作者 余果 刘桐 王飞 胡茂良 吉泽升 《材料热处理学报》 北大核心 2025年第6期54-60,共7页
利用机械加工产生的铝屑和TC4(Ti6Al4V)屑为主要原料,采用熔体反应法制备了Al-5Ti-1B-1Ce铝合金用晶粒细化剂,研究熔炼的反应温度和反应时间对Al-Ti-B-Ce微观组织和细化效果的影响。结果表明:制备的Al-5Ti-1B-1Ce晶粒细化剂主要由α-Al... 利用机械加工产生的铝屑和TC4(Ti6Al4V)屑为主要原料,采用熔体反应法制备了Al-5Ti-1B-1Ce铝合金用晶粒细化剂,研究熔炼的反应温度和反应时间对Al-Ti-B-Ce微观组织和细化效果的影响。结果表明:制备的Al-5Ti-1B-1Ce晶粒细化剂主要由α-Al、Ti Al_(3)、Ti_(2)Al_(20)Ce和Ti B_(2)构成;随着反应温度的升高,Ti Al_(3)和Ti_(2)Al_(20)Ce由块状逐渐向针状转变,直至1000℃几乎全部转变为针状相;Al-5Ti-1B-1Ce的最优制备工艺为在950℃条件下反应60min,添加0.3mass%的Al-5Ti-1B-1Ce可将纯铝平均晶粒尺寸由3000μm细化至185.2μm。 展开更多
关键词 铝合金 屑料 晶粒细化 稀土 al-TI-B
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