机械合金化对WZrZn合金冲击反应特性的影响

W具有高的热惯性以及低的绝热火焰温度,导致其在空气中难以燃烧。为改变W的燃烧特性,通过机械合金化将20%(质量分数)的Zr引入W中。XRD、SEM及STEM分析表明,球磨30 h后,Zr的衍射峰完全消失,得到了单相bcc结构的W(Zr₂₀)超饱和固溶体合金粉末。在此基础上,以Zn粉作为粘结剂,采用热压工艺制备WZrZn合金。准静态力学性能测试和弹道枪试验结果表明,以W(Zr₂₀)合金粉末为原料制备的W(Zr₂₀)-Zn₃₀合金的抗压强度和能量释放特性明显优于机械混料制备的W/Zr₂₀-Zn₃₀合金。在1200 m/s的冲击速度下,W(Zr₂₀)-Zn₃₀合金的反应超压达到0.21 MPa,能量释放特性优异。同时,在反应产物分析中,发现大量钨的燃烧产物WO₃,表明Zr的固溶诱发了W的燃烧反应,有效提高了WZrZn合金的冲击反应特性。     

激光金属沉积Ti-Zr-Ta合金的制备及其冲击释能特性研究

难熔金属型含能结构材料（ESMs）具有良好的力学性能和优异的冲击释能特性,但由于组元熔点高,利用传统的熔炼铸造法难以制备出大尺寸无缺陷铸件。本研究利用等离子旋转电极雾化制粉技术制备出Ti-Zr-Ta难熔合金粉末,结合激光金属沉积（LMD）技术制备了Ti-Zr-Ta难熔金属型ESMs,并对其组织结构、力学性能和冲击释能特性进行研究。结果表明,利用LMD技术可实现Ti-Zr-Ta难熔金属型ESMs的致密化成型,合金致密度达到98.75%,具有良好的力学性能,其准静态抗拉强度达到1202MPa。弹道枪试验结果表明,在1202m/s的冲击速度下,激光金属沉积Ti-Zr-Ta合金在27 L密闭靶箱内可产生0.144 MPa的准静态压力,释能特性优良。     

GH4169晶面衍射弹性常数计算与测量

根据复相材料细观力学模型,预测了镍基高温合金等效弹性响应,基于宏观应力-应变关系,理论计算了GH4169及组分材料等效弹性性质参数,即等效弹性模量■,等效体积模量■,等效剪切模量■和泊松比■,与文献报道的实验值进行对比分析。结果显示:GH4169合金理论计算值■=218.60 GPa,■=180.20 GPa,■=84.20 GPa,■=0.298与实验值偏差分别为7.16%、10.69%、6.58%、0.67%;γ′相理论计算值■=201.10 GPa,■=173.70 GPa,■=76.93 GPa,■=0.307与实验值偏差分别为1.42%、0.40%、2.00%、1.66%,较小的误差证明了该模型的准确性;进一步,理论预测了镍基高温合金细观弹性响应,基于单轴载荷作用下细观弹性应力-应变关系,理论计算了GH4169合金γ-(Ni-Cr-Fe)相(220)晶面衍射弹性常数,即E_(220)=233.89 GPa,v_(220)=0.284;同时,采用四点弯曲标定载荷应力,结合X射线衍射应变实验测量了γ-(Ni-Cr-Fe)相(220)晶面衍射弹性常数,并与理论计算值对比分析。结果表明,实验测量值E_(220)=248.00 GPa、v_(220)=0.276与理论值的偏差分别约为5.69%、2.90%,证实了该理论模型的准确性,也为衍射法测量残余应力研究提供理论基础。     

热管理用高导热碳化硅陶瓷基复合材料研究进展

碳化硅陶瓷基复合材料以其高比强度、高比模量、高导热、良好的耐烧蚀性能、高温抗氧化性、抗热震性能等特性,广泛应用于航空航天、摩擦制动、核聚变等领域,成为先进的高温结构及功能材料。本文综述了高导热碳化硅陶瓷基复合材料制备及性能等方面的最新研究进展。引入高导热相,如金刚石粉、中间相沥青基碳纤维等用以增强热输运能力;优化热解炭炭与碳化硅基体界面用以降低界面热阻;热处理用以获得结晶度更高、导热性能更好的碳化硅基体;设计预制体结构用以建立连续导热通路等方法,提高碳化硅陶瓷基复合材料的热导率。此外,本文展望了高导热碳化硅陶瓷基复合材料后续研究方向,即综合考虑影响碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,优化探索高效、低成本的制备工艺;深入分析高导热碳化硅陶瓷基复合材料导热机理,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、具有优异热物理性能的各向同性高导热碳化硅陶瓷基复合材料。     

共晶高熵合金形成的热力学基础研究

通过收集并总结已报道的18种共晶高熵合金的整体成分和各相成分等信息分别计算了反映其性质的一些参数,包括混合焓、混合熵、吉布斯自由能、原子尺寸失配度、电负性差和价电子数,并从热力学角度分析了这些参数对合金结构的影响规律.发现共晶高熵合金整体成分计算出的混合熵等值均基本满足传统高熵合金形成单相固溶体的结构判据要求(即ΔSm...     

Al-Sc二元合金中次生Al_3Sc的析出和长大行为

研究了温度、时间等因素对Al-0.4Sc合金时效过程中次生Al3Sc粒子的析出和长大规律及其对合金性能的影响。指出在350、400和450℃下时效,次生Al3Sc粒子长大行为基本符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论预测;在500℃下时效1h,粒子长大行为接近LSW理论预测值,1h以上,粒子长大速度变慢,与LSW理论偏差较大。当Al3Sc粒子半径在4～40nm的范围内,Al-0.4Sc合金硬度值随着粒子尺寸上升而下降;当Al3Sc半径为4～7.5nm时,硬度为750～850MPa,大约是热处理前的硬度值(200MPa)的3.75～4.25倍,析出强化作用显著;当Al3Sc半径达到40nm时,合金硬度下降到300MPa。     

氯化物体系熔盐电沉积铬涂层工艺

福岛核事故后,核燃料包壳Zr合金的Cr涂层表面改性成为研究热点,熔盐电沉积技术因能有效解决Cr层沉积时的析氢问题而受到关注,鉴于Zr合金在熔盐中易受腐蚀的特点,采用Ni作为过渡层解决Zr合金表面高质量Cr涂层的制备难题。为了系统研究Ni表面Cr涂层的熔盐电沉积工艺,本文在研究Cr涂层生长过程的基础上,研究电流密度、温度及Cr离子浓度对Cr涂层组织结构的影响,优选制备工艺并开展涂层性能测试。结果表明：增大电流密度、降低熔盐温度或减小Cr离子浓度可以细化涂层晶粒,提高涂层致密性和连续性,但同时易引发浓差极化,造成涂层质量恶化。在优选工艺下制得的Cr涂层由〈211〉取向的细等轴晶构成,硬度为(2.47±0.24) GPa,与Ni基体的结合力约为85 N,表面粗糙度为2.6μm。     

CsCl对NaCl-KCl-CsCl熔盐物理性质及铌涂层电沉积行为的影响

因其优异的综合理化性能,铌（Nb）被广泛应用于航空航天、核能和超导领域。其涂层制备方法中,熔盐电沉积技术沉积速率快、阴极电流效率高、绕镀性好,有望实现大规模工业化生产和应用。当前广泛使用的氟化物支持电解质体系毒性大、环保性差,亟待开展更环保的全氯化物支持电解质体系的开发工作。为实现支持电解质熔盐物性的调控和络合离子的稳定化,本文在NaCl-KCl体系中添加CsCl,制备全氯化物支持电解质体系,研究CsCl对支持电解质熔盐物理性质及Nb涂层电沉积行为的影响。结果表明,NaCl-KCl-CsCl三元混合熔盐的共晶温度约为485℃,随CsCl含量增加,熔盐的初晶温度先降低后增大,密度增大,电导率和表面张力减小。CsCl通过改变熔盐的初晶温度和电导率影响熔盐中离子的传质速度,进而影响电沉积Nb涂层的表面质量,其优选含量约为60wt.%。CsCl的添加可使熔盐中含氧络合离子NbOF63-的还原电位负于NbF72-,有助于获得不含氧杂质的Nb涂层。     

纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料高导热性能研究进展

作为一种先进的高温结构及功能材料,高效传热和高温耐热相结合对纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(silicon carbide matrix composites, SiC CMC)在热管理领域(thermal management, TM)中的应用至关重要。常见的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,如碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C_f/SiC或C_f/C-SiC)、碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_f/SiC)等,增强纤维的石墨化程度较低,难以形成有效的热输运网络。本文综述了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料制备及高导热性能等方面的最新研究进展。可通过引入高导热相、优化界面结构、粗粒化碳化硅晶体、设计预制体结构等方式提高纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的热输运能力。此外,展望了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料发展趋势,即综合考虑影响高导热碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、性能优异的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料。     

基于可解释机器学习模型的难熔高熵合金相预测

采用k近邻(KNN)、支持向量机(SVM)、决策树(DT)、随机森林(RF)和人工神经网络(ANN)5种机器学习(ML)方法对RHEAs中固溶体(SS)、混合固溶体和金属间化合物(SS+IM)进行了分类和预测。选择了5个输入相预测参数作为特征以及139组RHEAs数据以训练ML模型。结果表明,ANN模型的预测准确率最高,达到90.72%。9组新的四元和(TiVTa)_xCr_1–x体系RHEAs的实验结果显示,RF和ANN的预测精度更高,精准预测了11个SS和3个SS+IM合金的相组成。采用了SHAP(SHapley Additive exPlanations)模型来解释精度最高的ANN模型,并研究每个特征对相形成的贡献。5个特征的重要性顺序是混合焓(ΔH_mix)、原子尺寸差(δ)、价电子浓度(VEC)、混合熵(ΔS_mix)和电负性差(Δ_χ),其中ΔH_mix的平均SHAP值大约是Δχ的5倍,是ΔS_mix的4倍。较大的ΔH_mix<...