Fe-B-Si-Nb块体非晶合金的成分设计与优化

利用"团簇加连接原子"模型设计和优化具有高形成能力的Fe-B-Si-Nb块体非晶合金.以源于Fe-B二元共晶相的Fe_2B局域结构为基础,结合电子浓度判据,构建Fe-B二元理想非晶团簇式[B-B_2Fe_8]Fe;考虑到原子间混合焓的大小,选择Si和Nb原子分别替代[B-B_2Fe_8]团簇的中心原子B和壳层原子Fe,得到[Si-B_2Fe_(8-x)Nb_x]Fe系列四元非晶成分.结果表明,[Si-B_2Fe_(8-x)Nb_x]Fe团簇式在x=0.2~1.2成分处均可形成块体非晶合金,其中在x=0.4~0.5的成分区间内均可形成临界尺寸为2.5 mm的块体非晶合金.考虑到原子半径的大小,鉴于增加Nb的同时降低Si的含量可维持[Si-B_2Fe7.6Nb0.4]Fe非晶团簇结构的拓扑密堆性,由此得到另一系列[(Si1-yBy)-B_2Fe_(8-x)Nb_x]Fe团簇式成分.结果表明,在(x=0.5,y=0.05)~(x=0.9,y=0.25)成分区间内均可通过Cu模铸造法获得直径为2.5 mm的块体非晶.新设计获得的Fe-B-Si-Nb块体非晶合金具有优良的室温软磁性能和力学性能,其中[Si-B_2Fe_(8-x)Nb_x]Fe(x=0.2~0.6)非晶合金的饱和磁化强度为1.14~1.46 T,矫顽力为1.6~6.7 A/m;[(Si_(0.95)B_(0.05))-B_2Fe_(7.5)Nb_(0.5)]Fe块体非晶合金的室温压缩断裂强度达4220 MPa,塑性形变约为0.5%.     

金属纳米微粒晶体结构的稳定性及其结合能

建立了金属纳米微粒的结合能模型,该模型以微粒尺寸、形状因子和密堆因子为主要参数.根据该模型计算V、Cr、Nb、Mo、Ta、W和Fe元素纳米微粒的结合能.结果表明:一定形状下,在一定的临界尺寸时各纳米微粒bee结构的结合能和fcc结构的结合能相等:当微粒尺寸大于该临界尺寸时,bcc结构更稳定,小于该尺寸时,fcc结构更稳定.进一步的计算表明,球形和正四面体形可以看作近正多面体形的两个极限,多面体形微粒发生结构转变的临界尺寸介于两个极限尺寸之间,与文献中报道的结果一致.     

Co(-Fe)-B-Si-Nb块体非晶合金

利用团簇线方法和微合金化原理研究了Co基Co(-Fe)-B-Si-Nb多组元合金体系中块体非晶合金的形成。首先,确定Co-B-Si三元体系为基础体系,利用团簇线(体现在三元体系中为二元特殊团簇与第三组元的连线)在Co-B-Si体系中确定基础合金成分;然后添加少量的Nb对基础三元成分进行合金化以提高合金的玻璃形成能力。利用铜模吸铸法制备直径为3mm的合金棒,结果表明能够形成块体非晶的合金成分为(Co8B3-Si)100-xNbx(x=4～5at%),其中,Co8B3为密堆附半八面体的阿基米德反棱柱团簇结构。并且这些非晶成分可近似地用(团簇)1(胶粘原子)1模型表达,为(Co8B3)1M1(M=(Si,Nb)),即非晶成分由一个团簇连接一个胶粘原子组成,其中胶粘原子M为Si和Nb原子的组合。最后用Fe替代部分Co可进一步提高合金的玻璃形成能力,得到的Co-Fe-B-Si-Nb五元块体非晶合金具有很好的软磁性能,其饱和磁化强度(Ms)最大可达0.98T,矫顽力(Hc)低于6A/m。     

Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金中的团簇规律

在提出的"团簇加连接原子"结构模型基础上,找出了Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金的团簇规律,通过对已有的Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金成分的分析,确定了主要使用的团簇模型是[Cu_5Zr_6]Al、[Ni_4Zr_9]Al和[Ni_3Zr_8]Al。     

合金相的“团簇+连接原子”模型与成分设计

以最近邻配位多面体为基元描述复杂合金相的结构特征,总结出合金相的常见团簇类型,并建立了合金相的团簇+连接原子模型。以此为基础解析准晶和非晶合金为代表的团簇合金的结构与团簇成分式特征,提出复杂合金相成分设计的团簇式方法,并以块体非晶合金和稳定固溶体合金为例说明多组元合金相团簇成分式的建立与运用过程以及团簇基元及连接原子种类与数目的确定原则。前期研究工作表明,基于团簇+连接原子模型的团簇成分式方法为多元复杂合金相定量设计提供了新的有效途径。     

分子动力学研究铅纳米薄膜熔化温度与结合能的关系

本文利用分子动力学方法研究了铅纳米薄膜的熔化温度与结合能的关系。研究表明,块体材料熔化温度与结合能的关系式在纳米薄膜体系仍然成立,但比例系数是一个依赖于薄膜厚度的参量。若直接将块体材料的公式运用到纳米材料系统,则预测结果的误差随着材料尺寸的减小而增大。     

纳米尺度铜团簇在升温过程中结构变化的分子动力学研究

应用正则系综分子动力学方法和嵌入原子势函数,模拟计算了在升温过程中纳米尺度铜团簇Cun(原子数n=531,603,683)原子径向密度分布函数ρ(r)及原子的平均能量随温度的变化.在将团簇沿其径向分为表层、近表层、内层Ⅰ和内层Ⅱ四个区域后,研究了在升温过程中纳米尺度铜团簇表层及内部区域结构变化.结果表明,团簇Cu603在温度为770 K时团簇表层区域原子的结构部分处于无序状态,部分保持有序结构,且这种有序和无序共存的状态一直持续到1000 K,而在这一温度区间内,近表层和内层原子的结构仍总体保持有序结构;在1000-1100 K温度区间内,各区域原子的平均能量均经历一个N形变化后,当温度为1080 K时团簇各区域内原子的结构已变为无序,但沿径向方向表现为层状分布;直到1500 K时,团簇的层状分布特征消失.团簇Cu531和Cu683具有相似的结果.     

Mo_mS_n(m+n≤8)团簇的结构、稳定性和电子性质

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA)对MomSn(m+n≤8)团簇进行结构优化,通过计算其二阶能量差分Δ2Em、分裂能D(m)、平均结合能Eb、最高占据轨道(HOMO)、最低空轨道(LUMO)和HOMO-LUMO能隙HLG,以表征与分析团簇总原子数对MomSn团簇基态结构稳定性的影响。计算结果表明:随着总原子数(m+n)的增大,MomSn团簇的基态结构由较为松散的平面结构向紧凑型的空间结构转变,其基态几何构型与Sn团簇以及Mom团簇的基态几何构型密切相关;MomSn团簇结构稳定性随团簇原子总数(m+n)的增加而增大,MomSn团簇的平均结合能比Sn团簇和Mom团簇的平均结合能要大;Mo Sn团簇、Mo2Sn团簇、Mo3Sn团簇的幻数(n)分别为5、4、3;在MomSn团簇中,电荷均是由Mo原子向S原子转移的,并以共价键和离子键共存。     

液态Ca70Mg30合金快速凝固过程中纳米团簇结构形成演变特性模拟

采用分子动力学方法对液态Ca70Mg30合金快速凝固过程中纳米团簇结构的形成和演变特性进行模拟。采用原子团类型指数法(CTIM)对凝固过程中纳米团簇结构的演变进行分析。结果表明：系统在5×1011 K/s的冷速条件下形成以1551、1541和1431为主的非晶态结构,非晶转变温度约为530 K;(120120)二十面体基本原子团对系统非晶结构的形成起到决定性的作用,并且原子半径较小的Mg原子更容易占据二十面体基本原子团中心原子的位置;同时,纳米团簇主要是通过中等尺寸团簇的合并而形成,纳米级大团簇的形成演变过程呈现出类似于非晶晶化过程的3个阶段式的变化。     

纳米多晶Ni微观结构与力学性能的分子动力学模拟

运用分子动力学技术,结合分析型嵌入原子方法(AEAM)模拟计算了平均晶粒尺寸为2.09～5.23 nm的纳米多晶Ni的微观结构和力学性能.从原子能量分布、径向分布函数(RDF)、局域晶序结构的角度分析了纳米多晶Ni的晶界和晶粒结构,发现晶界部分所占的比例随晶粒尺寸的减小明显提高,结构与普通微晶的相似,纳米晶体的结合能较普通晶体的低.单向拉伸模拟结果表明:纳米多晶Ni的强度与晶粒尺寸之间出现反常Hall-Petch关系;弹性模量的降低与纳米尺度结构特征相关.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Development of the technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes

The technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes producing welded joints with high strength parameters has been developed. The numerical values of the main parameters of the conditions of ultrasonic welding of the Capron tapes are determined. It is shown that the increase in the amplitude and welding pressure shortens the welding time. The experimental results show that the Capron tapes are characterized by geometrical homogeneity in both the transverse and longitudinal direction so that the welded joints can be produced both along and across the tape.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

高等教育国际化与中国高等教育施化力培育

本文从化层、化型、化向与化力等方面考察高等教育国际化的应然本质属性 ,描述与分析中国高等教育在国际化潮流中表现出的发展态势 ,针对种种态势提出中国高等教育核心施化力培育战略 ,以使中国高等教育乃至世界高等教育真正地走向国际化     

钢管穿孔机主减速机振动分析

宝山钢铁股份有限公司钢管分公司的穿孔机下辊主减速机在大定修前,减速机轴和下辊大电机的振动情况严重,诊断部门对该减速机进行了测振分析,结合对电机振动、减速机振动的频谱分析和对轴承的故障频率成分分析,找出了主减速机振动的原因是轴承损伤。该分析结果与解体检查的结果相一致。     

冲压件小螺纹底孔翻边参数的修正

结合长期的实践体会,分析了冲压件小螺纹底孔翻边参数,对冲压件小螺纹底孔部分翻边参数进行了有效的修正,修正后的参数在长期的运用中效果较佳。     

AGC系统液压缸位移传感器的软修正

针对液压缺模拟位移传感器LVDT存在增益漂移的问题，研究出一套校正方法。其特点是利用轧机上的压力传感器及电动压下位移传感器来校正液压缸位移传感器，得出修正系数k。修正后，AGC系统运行状态明显稳定，控制精度进一步提高。     

Modelling of processes of thermochemical treatment of metals: traditions of Russian scientific school

Abstract

The paper is devoted to 100th anniversary of the outstanding Russian scientist professor Yuriy Mikhailovich Lakhtin – the founder of the world-famous scientific school of surface strengthening of metals and alloys. Lakhtin's scientific school is recognised for its contribution into research of processes of thermochemical treatment of metals and especially of nitriding. Today at the Department of Metal Science and Heat Treatment of MADI his followers continue the traditions of Lakhtin's scientific school. The development of technologies of surface engineering is based on complex modelling of physical processes realised by thermochemical treatment of metals. Thermodynamic models describe the interaction between metals and components of saturating atmosphere and predict phase composition of diffusion layer. Diffusion models of kinetics of saturation of metals allow us to calculate the rate of growth of diffusion layer and regulation of its depth and structure. Structural models determine quantitative dependence between parameters of structure (grain size, dispersed particles, etc.) and mechanical properties. These models allow us to estimate the level of strengthening by control of structural specifics of strengthened layer. On the basis of this complex of models, new efficient technologies of surface strengthening are developed.