用真空热压法制备不同B4C颗粒尺寸(7 μm、14 μm、20 μm)的15%B4C/Al-6.5Zn-2.8Mg-1.7Cu复合材料,研究了增强颗粒尺寸对其微观组织和力学性能的影响。结果表明,在这三种复合材料中B4C颗粒均匀分布,B4C-Al界面反应较为轻微,未见明显的界面反应产物。三种复合材料基体中沉淀相的尺寸基本相同(约为5.5 nm)。B4C颗粒的尺寸对复合材料力学性能有较大的影响。B4C颗粒尺寸为7 μm的复合材料性能最佳,屈服强度为648 MPa,抗拉强度为713 MPa,延伸率为3.3%。随着颗粒尺寸的增大复合材料的强度和延伸率均降低。对三种复合材料的强化机制和断裂机制的分析结果表明:小尺寸B4C颗粒增强的复合材料强度较高,颗粒在变形过程中不易断裂,因此其塑性较好。
对平均晶粒尺寸分别为10和20 μm的7B04铝合金板材在530℃/3×10-4 s-1变形条件下开展了不同变形量的超塑拉伸实验。结果表明,随着变形量的增大空洞形态的变化为:空洞形核→球形空洞弥散分布→非球形空洞沿拉伸方向伸长→空洞沿拉伸方向聚合→大尺寸空洞的非拉伸方向聚合。在拉伸断裂前的变形阶段,合金组织中出现尺寸大于260 μm的聚合空洞。在空洞聚合的初期,沿拉伸方向的空洞聚合不会使材料断裂。大尺寸空洞沿非拉伸方向聚合,是判断材料失稳的依据。根据实验数据计算空洞长大的公式并绘制了空洞的演变机理图,包括空洞的形核、扩散长大、塑性长大和聚合长大的公式,据此可判断空洞的形态和材料失稳。根据组织演变建立了空洞扩散、塑性长大的物理模型,可用于计算超塑变形过程中空洞演变所需的能量耗散和绘制能量耗散图。
对厚度为3.5 mm的7046铝合金挤压板材进行搅拌摩擦焊接并对焊接接头进行人工时效,研究了焊后时效对接头力学性能的影响。结果表明,焊接接头时效前的硬度分布大致呈“W”形,抗拉强度为406.5 MPa,焊接系数为0.8,拉伸时在后退侧热影响区与热机影响区的过渡位置出现断裂,此处的硬度值最低,断裂面上有大量的韧窝;进行120℃×24 h时效后,接头的热影响区、热机影响区和焊核区的硬度都显著提高,母材区的硬度变化不大,硬度分布大致呈“一”形,抗拉强度大幅度提高到490 MPa,焊接系数达到0.96,拉伸时在焊核区中心断裂,断裂面有大量的沿晶裂纹。时效后接头区域的晶内GPI区转变成具有更好强化效果的η′亚稳相,使接头的硬度和强度提高;与其它区域相比,焊核区中晶界η相的分布更连续,晶界处无沉淀析出带的体积分数更大,因此容易成为拉伸时的断裂位置。
用超声辅助聚丙烯酰胺凝胶法合成了MgAl2O4:Mg荧光粉。在MgAl2O4体系中引入的Mg金属颗粒抑制了MgAl2O4相的形成,在900℃及以上的温度烧结MgAl2O4:Mg干凝胶粉末,镁颗粒氧化成MgO。Mg金属颗粒的引入使MgAl2O4:Mg荧光粉的形貌由细小的纳米颗粒变为方便面型;MgAl2O4:Mg荧光粉的颜色由在600℃烧结时的暗棕色变为在800℃烧结时的白色,在1000℃烧结时白色变暗。随着烧结温度的提高MgAl2O4:Mg荧光粉的能带先增大后略微减小。引入镁颗粒使荧光光谱中位于395和425 nm的两个荧光峰淬灭,在650、656和680 nm出现三个新的荧光发射峰,且随着烧结温度的提高发光强度减弱。金属颗粒的表面等离子体共振导致MgAl2O4主晶格荧光淬灭,缺陷能级使MgAl2O4:Mg荧光粉产生了新的荧光发射峰。
使用霍普金森压杆试验装置进行挤压态6013-T4铝合金的室温动态压缩实验,应变速率为1×103~3×103 s-1。结果表明,6013-T4铝合金在动态压缩过程中表现出明显的应变硬化和正应变速率敏感性;随着应变和应变速率的提高位错密度增大,在高应变速率和大应变量变形后试样的位错塞积显著。在相同的变形条件下0°方向试样的应力总是最高,而45°方向试样的应力最低。挤压态6013-T4合金的主要织构类型为{112}<111>和{110}<111>。对于{112}<111>织构,0°、45°和90°方向的最大施密特因子分别为0.27、0.49和0.41。对于{110}<111>织构,最大施密特因子分别为0.27、0.43和0.41。0°方向的施密特因子最小,使该方向的应力水平较高。在相同的应变速率和应变量条件下动态压缩变形时,0°方向试样的位错密度更高。在冲击件的材料选择和结构设计中有必要考虑材料的应变速率敏感性、力学性能各向异性以及微观组织的演变。
研究了Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr-0.047Sr铝合金挤压材在固溶-T652和预回复-固溶-T652时的组织和性能。结果表明: 该合金在121℃×24 h时效制度下, 预回复退火处理可有效细化晶粒(从9.76 μm减小到5.56 μm), 降低晶界平均角度(从23.59°降低至17.41°), 显著提高低角度晶界百分比(从53%提高到67%), 提高位错强化, 并显著抑制再结晶的发生, 与固溶-T652相比, 预回复-固溶-T652工艺在不降低强度的情况下可提高其晶间和剥落腐蚀性能(最大晶间腐蚀深度从125.0 μm减少到91.4 μm, 剥落腐蚀从EB级提高到EA级), 在预回复-固溶-T652状态下合金的抗拉强度达到728 MPa, 预回复退火处理能提高合金的强度。位错强化和低角度晶界强化是合金的主要强化机制。
2023年,云南铝业股份有限公司(以下简称云铝股份)在面对铝行业价格震荡下行和云南省两轮负荷管理挑战加剧等不利影响的情况下,依然坚持着极致经营的理念,以实际行动迈出了打造绿色铝一流企业标杆的坚实步伐。
在业内人士看来,降本增效是2024年储能行业的“主旋律”,降本增效的关键是创新,储能企业降本增效不仅可以提升企业的竞争力和盈利能力,还能推动新材料、新工艺、新技术的应用。
研究了缺口应力集中系数不同的深海潜水器耐压壳用TC4 ELI(Extra-low-interstitial) 合金板材在恒总应变幅控制下的低周疲劳行为。结果表明,在应变幅较低(0.7%以下)和应变幅较高(0.8%和0.9%)条件下的光滑试样在循环初期分别发生了循环硬化和循环软化,而缺口试样在0.2%~0.7%应变幅条件下的循环初期均发生了循环硬化。通过循环载荷作用下材料滞回能的变化描述了TC4 ELI合金试样低周疲劳的损伤程度,得到了缺口应力集中系数与低周疲劳性能参数之间的关系,建立了相对裂纹萌生寿命预测模型。利用该模型能较好地预测缺口应力集中系数较低的TC4 ELI合金在高应变幅条件下的相对疲劳裂纹萌生寿命。
采用EBSD、SEM等手段研究了固溶温度对GH4742合金的微观亚结构、力学性能和γ'相的影响。结果表明,固溶温度为1080℃~1120℃时,随着固溶温度的提高基体发生静态再结晶的比例提高,小角度晶界的比例由13.2%降低为3.2%;同时,晶粒显著粗化,平均晶粒尺寸由11.0 μm增大到111.6 μm,Σ3孪晶界的比例由13.2%提高到58.6%。随着固溶温度的提高,基体内一次γ'相的体积分数显著降低、尺寸增大,二次γ'相的体积分数和尺寸增加,三次γ'相的体积分数和尺寸变化较小。在不同固溶温度下γ'相强化增量的变化较小,晶粒粗化是导致其强度降低的主要因素。随着固溶温度的提高GH4742合金的室温强度显著降低,而高温强度提高和持久断裂时间显著增加。固溶温度为1100℃时,GH4742合金的室温和高温力学性能良好。
使用石墨作为固体润滑剂、硅酸钠为粘结剂、二氧化硅为填料、去离子水为分散介质,用浆料法在Ti-6Al-4V钛合金表面制备石墨基粘结固体润滑涂层。用球盘式摩擦磨损试验机测试这种涂层在500~800℃的摩擦学性能,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等手段分析其物相、显微组织结构、元素组成及其化学态,研究了这种涂层的润滑机理。结果表明:这种石墨基粘结固体润滑涂层在600~700℃的摩擦学性能优异,在660℃其摩擦系数(0.03)和磨损率(0.953×10-4 mm3/(N·m))最低。涂层中的熔融硅酸钠与SiO2的协同润滑作用降低了石墨的热损失,在摩擦界面上生成的易剪切的粘性成分减少了摩擦磨损;在摩擦过程中,石墨通过层间剪切和吸附气体产生了良好的润滑性能,SiO2增强了涂层的承载能力和涂层与基体之间的粘结强度,使涂层的耐磨性能提高。
设计并用真空铜模吸铸制备了近α型双相Ti-Al-V-Mo-Nb-Zr合金系列,其成分框架满足Ti-6Al-4V的α+β双相团簇式,即α和β相团簇式的比例为12:5。同时,通过多元合金化尤其是改变Zr含量,可将后者改造成具有更高β稳定性的形式[Al-Ti14-x Zr x ](Mo0.6Nb0.2V1.2Al),x=0.6~3。这些合金的铸态组织其特征为网篮状,并含有大量针状α'马氏体。随着Zr含量的提高这些合金的晶粒细化,其强度和硬度也随之提高,Zr含量最高的Ti-6.7Al-2.2V-2.1Mo-0.7Nb-10.0Zr合金达到超高强水平,其铸态的拉伸强度为1404 MPa,维氏硬度为451HV,与热处理后的典型超高强钛合金β-21S的性能接近,与在相同条件下制备的Ti-6Al-4V相比其强度和硬度分别提高52%和39%,比强度和比硬度分别提高45%和33%。
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丁淑蓉,教授,复旦大学航空航天系教授、博士生导师。专业领域 固体力学:在该领域主持过国家自然科学基金面上和重大研究计划类项目、973项目子专题、国家重点实验室运行基金、以及来自科研院所的协作课题,并参加多项国家自然科学基金、国家863项目、教育部博士点基金和上海市科委项目。相关研究成果在国内外权威期刊或会议上发表论文60余篇。