T2纯铜/2024铝合金爆炸焊接接头界面结构及性能

为研究铜铝异种金属爆炸焊接头界面形成机理,采用爆炸焊对T2纯铜和2024铝合金进行了焊接.通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、万能材料试验机和纳米压痕仪,对T2/2024复合板结合界面的显微组织、成分分布和力学性能进行了测试分析.结果表明:T2/2024合金爆炸复合板结合界面呈波状结合,结合界面主要由平直界面、波状界面和局部熔化层界面构成;靠近结合界面处,基体金属发生塑性变形,晶粒细化;反应层主要成分为AlCu和Al_2Cu的混合物.复合板拉剪试验表明,T2/2024合金爆炸复合板平均结合强度为67 MPa,纳米压痕测试反应层平均硬度可达8 GPa.     

尺寸效应对MoS2/WSe2范德华异质结构层间与俄歇复合的界面调控

为探索界面工程对二维材料范德华异质结构中载流子复合率的影响, 本工作基于界面键弛豫理论和费米黄金定则, 建立了范德华异质结俄歇和层间复合率与各结构组元尺寸之间的理论模型。结果表明, MoS₂/WSe₂异质结的俄歇复合寿命随着组元尺寸的增大而增加, 且异质结的俄歇复合率远小于相应的单组元体系。在MoS₂/WSe₂双层异质结中引入薄h-BN插层后, 体系的层间复合率和俄歇复合率随h-BN厚度的增加而分别呈现减小和增大的趋势; 在组元处于单层MoS₂和WSe₂情况下, 当界面插层h-BN厚度达到9.1 nm时, 俄歇复合率将趋于5.3 ns ^-1。该研究结果为二维过渡金属硫族化合物基异质结光电器件的优化设计提供了一种理论依据。     

P型Si80Ge20B0.6-SiC纳米复合材料的微观结构与热电性能研究

采用感应熔炼、球磨与放电等离子烧结的方法制备了SiC第二相均匀分布的Si₈₀Ge₂₀B_0.6-SiC纳米复合热电材料。系统研究了细化Si₈₀Ge₂₀B_0.6晶粒尺寸与复合SiC纳米颗粒对材料热电性能的影响。球磨导致的Si₈₀Ge₂₀B_0.6晶粒尺寸的降低显著增加了材料的晶界数量, 进而增强了晶界对中长波声子的散射, 能够有效降低材料的晶格热导。Si₈₀Ge₂₀B_0.6基体中均匀分布的纳米SiC颗粒提供了额外的散射中心和界面,可进一步增强声子散射,降低材料的晶格热导。在纳米结构化与SiC纳米复合的共同作用下, 材料在1000 K 时热电优值ZT达到了0.62, 较基体提高了17%。证明纳米结构化与纳米复合方法能够共同作用于硅锗合金, 提高其热电性能。     

PbTe/FeMn热电接头的界面性能及热稳定性研究

因热膨胀系数失配和机械咬合的界面连接方式,Fe/PbTe热电接头在服役中的力学性能和热稳定性较差。考虑到合金具有热膨胀系数可调性,在纯Fe中添加特定的活性元素,通过扩散和反应在界面处形成冶金结合,可提高界面连接性能。通过高通量实验快速筛选出合金电极Fe_100-xMn_x(x=0,5,10,15),利用放电等离子烧结(SPS)技术与n型Pb_0.98Ga_0.02Te热电材料连接。研究结果表明,FeMn合金电极的热膨胀系数随着Mn含量的升高与Pb_0.98Ga_0.02Te更加接近,有效降低了界面失配。时效15 d后界面出现Fe-Pb-Ga元素互扩散区,呈现冶金结合特征。其中Fe₉₀Mn₁₀/Pb_0.98Ga_0.02Te/Fe₉₀Mn₁₀时效15 d后的接触电阻率为10.12μΩ·cm²,转换效率稳定在4.3%左右,...     

等通道转角挤压制备Ag/Ti3AlC2复合材料及其热处理研究

采用等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing, ECAP)并结合热处理制备了Ag/Ti₃AlC₂复合材料。通过XRD、SEM分析物相和形貌, 探讨了不同热处理条件下Ag/Ti₃AlC₂材料的电阻率和力学性能。结果表明: 采用ECAP可以明显致密化Ag/Ti₃AlC₂疏松坯体, 且在ECAP的剪切作用下, 层片状Ti₃AlC₂颗粒沿基面分层并按一定方向排列。Ti₃AlC₂的定向排列使材料性能呈现各向异性: 垂直于Ti₃AlC₂排列方向时, Ag/Ti₃AlC₂材料的电阻率和压缩强度更高。后续热处理提升了Ag/Ti₃AlC₂的电阻率和压缩强度, 并发现在800 ℃时增幅显著。这主要归因于Ag与Ti₃AlC₂在高温下明显增强的界面反应。本研究表明采用ECAP方法可以在致密化Ag/MAX复合材料的同时调控其显微组织, 而结合热处理可以进一步调控界面反应并优化材料性能。     

SPS界面反应增强机制调控的软磁复合材料磁性能和电阻率

设计软磁复合材料(SMCs)的绝缘层要兼顾软磁性能和电阻率。本研究以Fe/Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄复合体系为例, 研究界面MnO₂氧化剂对样品软磁性能和电阻率的影响, 揭示提高软磁性能和电阻率的SMCs界面放电等离子烧结(SPS)氧化还原机制。采用球磨法制备添加0、0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%和1.0wt% MnO₂的核壳结构Fe@Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄(MnO₂)复合粉末, 随后SPS烧结制备Fe/Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄(MnO₂)块体SMCs样品, 通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征该样品的结构特征, 用精密电阻测试仪和振动样品磁强计测试该样品的电阻率和磁性能。研究发现, 添加0.5wt% MnO₂的Fe/Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄(MnO₂)块体SMCs样品比未添加样品电阻率提高33.7%、饱和磁化强度提高6.9%。研究结果表明, SPS烧结增强SMCs界面快速氧化还原反应, MnO₂氧化剂的添加使界面铁氧体离子浓度变化, 降低了B位电子跃迁频率, 提高有效波尔磁子数及B-B磁超交换作用, 表现出同时提高SMCs的软磁性能和电阻率的多重效应。     

HK 合金与Al2O3陶瓷界面现象的研究

本文采用座滴法研究了HK 合金与Al₂O₃陶瓷的润湿性及界面间相互作用, 并且采用界面剪切法研究了α-Al₂O₃/HK 合金的界面结合强度, 重点考察了温度与保温时间对α-Al₂O₃/HK合金的润湿行为、界面反应和界面结合强度的影响。      

锆/不锈钢复合板界面形态及性能分析

研究了不同工艺参数条件下双层锆/不锈钢复合板的界面形貌及力学性能之间的关系。通过金相及能谱分析对结合界面的波纹尺寸、脆性相成分进行测定,通过力学性能检测对结合质量进行评定。通过对爆炸复合不同工艺条件下锆/不锈钢复合板的界面结合情况进行对比,确定了最佳的复合工艺。最佳工艺条件下,界面波长为1 400 μm,波幅为230 μm,剪切强度达260 MPa。研究结果对双层锆/不锈钢复合板的国产工业化生产具有一定的参考意义。      

同轴异质In2O3/SnO2复合纤维的构筑及其甲醛敏感性能

两种半导体材料合成的复合材料由于电子亲合能和带隙宽度差形成了同型异质或异型异质结,利用异质结界面形成的费米能级效应可以提高界面载流子迁移率,从而有效改善气体传感器的气敏性能。本文采用自行设计开发的多层同轴静电纺丝装置,构筑了同轴异质复合纳米纤维In₂O₃/SnO₂。所构筑的同轴异质复合纤维In₂O₃/SnO₂外层较大的In₂O₃纳米颗粒附着在内层较小SnO₂纳米颗粒表面,形成中空的分级纤维结构。同轴异质复合纤维In₂O₃/SnO₂中由于存在大量的N-N同型异质结界面,电子迁移率增强,表面活性增强,吸附氧含量增加,对甲醛表现出良好的气敏性能。在250℃环境下,同轴复合纤维In₂O₃/SnO₂气敏元件对50×10^-6的甲醛响应为14.12,分别...     

Ti-V基固溶体/AB5型镧镁基合金复合储氢材料的结构与电化学性能

两步电弧熔炼法制备Ti_0.10Zr_0.15V_0.35Cr_0.10Ni_0.30 + 5wt% La_0.85Mg_0.25Ni_4.5Co_0.35Al_0.15复合储氢合金, X射线衍射(XRD)和扫描电镜-能谱(SEM-EDS)显示: 复合储氢合金的主相是体心立方结构的钒基固溶体相和六方结构的C14 Laves相, 复合过程中生成了第二相. 电化学研究表明: 复合过程中存在明显的协同效应; 在303 K时, 复合合金电极的实际最大放电容量为361.8 mAh/g; 在233 K时, 复合合金电极的低温放电能力(LTD)是母体合金电极的4.05倍. 与母体合金电极相比, 复合合金电极的高倍率放电性能(HRD)提高了26.87%, 电荷转移电阻(R_ct)减小了37.25 mΩ, 同时交换电流密度(I₀)增大了115.45 mA/g, 合金体内氢的扩散系数(D)增大了6.13×10^-10 cm²/s.     

室温拉变形后的铜包铝线材的力学性能和导电性能

经室温拉拔的铜包铝线的显微组织是纤维状细长晶粒，纤维长度与形变量的平方近似地成正比，晶界面积增大系数与形变量近似地成正比。其抗拉强度随形变量增大而增大，与形变量平方根呈直线关系；延伸率随形变量增大逐渐降低；电阻率随形变量增加而直线增加，但相对增量极小。经室温拉拔的铜包铝线的抗拉强度和电阻率可以根据原始材料的相应数据和工艺参数进行预测。     

保护气氛下反应烧结MoSi_2/Al_2O_3复合陶瓷

以金属Mo粉、Si粉和Al粉为原料,采用反应烧结法制备MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料,有效增强其室温韧性和强度,并揭示其电阻率随烧结温度变化规律。利用XRD和SEM分析不同温度烧结后MoSi_2/Al_2O_3复合材料试样的物相组成和微观结构;研究不同烧结温度下试样的力学和电学性能。结果表明:在氩气保护气氛下1 200℃时,MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料的各项性能较好,其显气孔率为20.7%,体积密度为4.8g/cm~3,断裂韧性值为9.72MPa·m1/2,电阻率为6.0×10~(-2)Ω·cm。所制备的MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料物相结构主要由Al_2O_3包覆MoSi_2形成的连续包覆相组成,组织结构均匀。烧结温度为1 200℃时,MoSi2导电相由弥散分布变成相互连接的网络状分布,且Al_2O_3包覆MoSi_2导电相的包覆层变薄,包裹的MoSi_2颗粒之间易于突破包覆相而互相连通,有助于降低电阻率。     

Ni/PTC陶瓷复合材料的制备和性能

采用液相包裹法由NiC2O4·2H2O/BaTiO3前躯体热分解制得Ni/PTC陶瓷复合材料,并对其结构和性能进行了表征.Ni/PTC陶瓷复合材料具有多孔性结构和较好的分散性,Ni主要以微细金属颗粒的形式分布于晶界和孔隙中;在Ni/PTC陶瓷复合材料中氧化Ni导致室温电阻率增大,对PTC效应产生消极影响;采用石墨扣烧的方法能避免金属Ni氧化,制得的Ni/PTC陶瓷复合材料具有非常低的室温电阻率,但几乎失去了PTC效应,在烧成后热处理过程中晶界氧的吸附可使其恢复PTC效应;Ni/PTC陶瓷复合材料结构的多孔性和金属Ni的充分分散有利于PTC效应的恢复.     

铝合金表面激光熔覆铜镍合金涂层的组织、硬度与耐蚀特性研究

为提升铝合金材料的耐蚀性能,探究铝合金与合金熔覆层间的结合机理,本文利用激光熔覆技术在5083铝合金表面制备了不同Ni含量的铜镍合金熔覆层,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析、硬度测试与电化学性能测试技术,分析了不同Ni含量的铜镍合金熔覆层相组成与组织形貌、铜镍合金熔覆层与铝合金基体的界面组织形貌,绘制了铝元素扩散曲线,分析了海水腐蚀过程中铜镍合金熔覆层的极化曲线。实验结果表明：所制备的铜镍合金熔覆层形貌良好无缺陷,熔覆层由网络状枝晶组成。对合金熔覆层进行XRD分析发现熔覆层主要由AlNi₃与CuNi两相组成。结合SEM、EDS分析,发现合金熔覆层的网络状枝晶为富铝相,即AlNi₃,晶间相为CuNi相。在硬度测试中,由于AlNi₃硬质相的生成,熔覆层硬度得到了提升且随着铝的向上扩散呈现一定的规律,电化学检测结果表明,铜镍合金熔覆层具有比5083铝合金更高的自腐蚀电位和较小的自腐蚀电流密度,可以有效提升5083铝合金在海水环境中的耐蚀性。     

Dynamic instability response of smart composite material

Laminated composite is common to replace traditional metals in today's industries due to its high specific strength. Shape memory alloy has been used to improve structural behaviours such as buckling, vibration and fatigue through its well‐ known property of shape memory effect. This ability of shape memory alloy to improve the parametric instability behaviour of laminated composite plate has not been studied in the past and as such, this study is conducted. Here, shape memory alloy wires are embedded within the outer layers of the laminated composite plates. The Mathieu‐Hill equation for the parametric instability of the shape memory alloy composite plate has been developed using finite element method based on the first order shear deformation theory. The formulation is validated and parametric studies have been conducted to investigate the effect of shape memory alloy on the dynamic instability behaviour of the composite that corresponds to factors such as static load factor, thickness of the plate and boundary conditions. The study shows that shape memory alloy improves significantly the dynamic instability behaviour of the laminated composite plate by shifting the instability chart to the right. The effect of shape memory alloy can increase the frequency centre of the instability chart by more than 100 %.     

超声作用下激光熔覆SiC/316L复合涂层残余应力数值模拟

通过施加动态边界条件和超声振动热效应转化相结合的方法近似处理超声振动边界条件,研究了超声作用下激光熔覆SiC/316L复合涂层的残余应力,并探讨了超声振幅和扫描速度对复合涂层残余应力的影响。根据优化结果采用超声辅助激光熔覆制备SiC/316L复合涂层。结果表明:超声振幅和扫描速度对涂层表面x方向应力、y方向应力、界面处剪切应力和von Mises应力均有明显影响。当超声振幅为10 μm,扫描速度为10 mm/s时,SiC/316L复合涂层有较好的残余应力缓和效果。超声空化或机械效应及声流作用促使SiC/316L复合涂层组织得到明显细化,且SiC颗粒均匀分布。      

Laser multi-layer cladding of Zr<Subscript>65</Subscript>Al<Subscript>7.5</Subscript>Ni<Subscript>10</Subscript>Cu<Subscript>17.5</Subscript> amorphous alloy on magnesium substrates

A coating about 3-mm thick of the amorphous alloy, Zr₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_17.5 was fabricated on magnesium substrates using the technique of laser multi-layer cladding protected under an atmosphere of argon gas. The coating exhibited a graded microstructure, which could be generally categorized into three classes: an amorphous phase, an amorphous–nanocrystalline composite, and one which is predominantly crystalline. Formation of the latter two was due to the reheating effect of the laser cladding process. With regard to properties, the microhardness and the wear resistance of the composite material were both higher than that of the monolithic amorphous material; both materials showed excellent corrosion resistance in a 3.5% NaCl solution.     

45钢表面Ni/WC复合熔覆层的形成机制

采用真空熔覆技术在45钢表面制备Ni +WC复合熔覆层并进行阶段性取样,研究镍基复合涂层的形成机制。结果表明：在45钢表面生成与基体冶金熔合、WC硬质颗粒分布均匀的Ni基复合熔覆层。整个熔覆层由4 mm厚的复合层、1 mm厚的过渡层、20 μm厚的扩散熔合区以及250 μm厚的扩散影响区组成。复合层区由WC和分解形成的富W复相碳化物包围在Ni颗粒周围组成;复合熔覆层的主要组成相有γ-Ni固溶体、Cr₇C₃、Ni_2.9Cr_0.7Fe_0.36、Cr₂₃C₆、Ni₃Fe、Ni₃Si、Ni₃B、W₂C以及C等;真空熔覆过程包括：镍基合金颗粒达到熔点(900℃)前升温阶段颗粒间微烧结颈的形成、升温达到熔点(1020℃)开始的镍基合金颗粒熔融以及保温阶段(1060℃)的熔合扩散与WC颗粒微区位置的调整。     

激光熔覆铜基自生复合材料涂层及其耐磨性能

采用激光熔覆工艺 ,利用铜合金体系的熔体分离性质 ,在ZL10 4合金表面成功地制备出了LCC Cu自生复合材料涂层。LCC Cu复合材料的基体组织是呈枝晶或枝状胞晶的过饱和 (Cu ,Ni)固溶体 ,以由Laves相、金属间化合物或固溶体等亚组织所构成的球形颗粒为增强体 ,球形颗粒增强体的亚组织形态呈颗粒状和穗状。在空气中的干滑动摩擦磨损试验结果表明 ,LCC Cu复合材料的耐磨性能比QZ5合金铸铁的稍好 ,远远优于ZL10 4合金的     

Characterisation and formation of boundary in laser cladding AZ91D with Al + Al2O3

Abstract

The laser surface cladding of AZ91D magnesium alloy with Al + Al₂O₃ powders was investigated. The growth morphology of the boundary zone between the laser surface cladding layer and AZ91D substrate, and the distribution of Al₂O₃ particles in the laser surface cladding layer, were observed by optical microscope and scanning electron microscope. Furthermore, the element line and mapping scans analyses on the boundary zone were carried out with energy dispersive spectrum. The phases in the laser cladding layer and the substrate of AZ91D magnesium alloy were identified by X-ray diffraction. The results showed that the distribution of the Al₂O₃ particles was homogeneous in the laser surface cladding layer and the growth morphology of the boundary zone was in a unique parallel branching feature. The formation of the parallel branching dendrite is mainly related to the temperature gradient, the ultimate rate of dendrite growth and the rate of pool solidification on the growing fronts.