Y对Mg-5Al-1.2Zn-0.8Sb合金组织和性能的影响

在熔炼Mg-5Al-1.2Zn-0.8Sb合金过程中,以Mg-10Y中间合金形式加入0～2.5%的(质量分数,下同)稀土元素,研究了不同添加量的Y元素对显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响。实验结果表明:经过适量稀土Y微处理后的合金具有细小均匀的铸态组织,晶粒尺寸维持在30μm左右。Y元素从0变化到2.5%过程中,合金室温抗拉强度在0～1.5%范围内增加,在1.5%～2.5%范围内降低,而高温强度则一直呈现升高趋势。稀土Y对合金的腐蚀性能具有改善作用,当Y含量为1.0%时合金耐蚀性能较好,过量加入Y元素对腐蚀性能有负面影响。     

稀土Y对Sn-58Bi焊料合金组织性能的影响

在真空熔炼炉中采用氮气气氛保护方法熔炼制备不同Y含量的Sn-58Bi-x Y(x=0.0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%(质量分数,下同))合金,研究不同含量的稀土Y对Sn-58Bi合金的组织、熔化特性、润湿性及剪切强度的影响,并分析稀土Y对Sn-58Bi/Cu焊点形成过程及其焊点剪切强度的影响。结果表明:稀土Y能细化Sn-58Bi合金铸态组织,Sn-58Bi-x Y合金的组织为富Sn相、富Bi相以及两相形成的层片状共晶组织,稀土元素Y会在Bi中固溶、富集;稀土Y对Sn-58Bi合金的熔点、熔程影响较小;Y的添加,降低了合金的润湿性能,但能提高焊料的硬度且在0.4%时焊料硬度达到最大值24.18HV;稀土Y能提高Sn-58Bi-x Y/Cu焊点的剪切强度,在0.2%Y时Sn-58Bix Y/Cu焊点剪切强度达53.55 MPa;Y能促进Sn-58Bi焊料与Cu在焊接过程中的反应并形成Cu6Sn5金属间化合物。     

稀土Y对Ti-23Al-25Nb合金显微组织的影响

采用OM,XRD,XRF,SEM,EPMA,TEM等分析手段研究了稀土Y对Ti-23Al-25Nb合金显微组织的影响.结果表明:两种合金铸态显微组织均为O相;稀土Y明显细化了Ti-23Al-25Nb合金晶粒尺寸,Ti-23Al-25Nb合金的晶粒尺寸在400～600μm之间,Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金的晶粒尺寸在40～100μm之间,细化大约6～8倍.通过Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金背散射、各元素线分布和TEM分析发现,稀土Y在Ti-23Al-25Nb合金中以Y2O3的形式存在于晶内和晶界,根据O相形成机制和晶粒细化理论,分析了稀土Y细化O相晶粒的过程.     

Y2O3对Cr-Nb合金高温抗氧化性能作用机制的研究

采用球磨+热压工艺制备添加0.5wt.%稀土氧化物Y2O3的Cr-Nb合金,研究了Y2O3对Cr-Nb合金在1100℃和1200℃高温氧化性能的作用机制.结果发现,Y2O3的加入,减缓了Cr-Nb合金在1100℃的氧化速度;虽然在1200℃氧化增重比未加Y2O3的Cr-Nb合金高,但是大大增加了氧化膜/基体的结合力,改善了氧化膜的抗剥落性,在一定程度上改善了Cr-Nb合金的高温抗氧化性能.     

稀土Y对低膨胀高温合金显微组织和界面的影响

运用分析电子显微术、高分辨电子显微术、化学相分析和 X-射线衍射等方法分析研究了Fe-Ni-Co-Nb-Ti-Si低膨胀高温合金的相组成和相结构 ,以及稀土对合金的组织和性能的影响规律。结果显示 ,微量的稀土主要存在于合金的片状相中 ,并使其晶体结构发生变化。加入适量的稀土 Y后 ,合金片状相变得更加细密、均匀。和不含稀土的低膨胀高温合金相比 ,含 Y的低膨胀高温合金中片状相与基体的晶格错配由 0 .7%下降到 0 .0 7% ,表明界面应力明显下降     

稀土对高碳高速钢组织和性能的影响

在成分为Fe-5% V-5% W-5% Mo-5% Cr-3% Nb-2% Co-2% C的高碳高速钢中添加稀土,研究了稀土对高碳高速钢铸态组织、热处理组织和力学性能的影响.结果显示:稀土处理使高碳高速钢的奥氏体晶粒和共晶组织明显细化,共晶组织中片层状碳化物变短、变细.热处理后,共晶碳化物大部分变成团球状且分布均匀.稀土处理高碳高速钢的硬度和红硬性略有增加,冲击韧性提高37.81%,达到10.17J/cm2,分析了稀土在高碳高速钢中的作用机理及改善合金性能的机制.     

富镧混合稀土对Mg-10Li-4Al合金组织和力学性能的影响

研究了不同添加量的富镧混合稀土对Mg-10Li-4Al合金显微组织的影响,分析了稀土化合物在合金中的作用,测量了铸态合金室温力学性能.研究表明,富镧混合稀土加入后,细化了晶粒,合金中生成短棒状稀土化合物Al3La,抑制了合金中MgLiAl2相和Mg17Al12相的生成,提高了合金的力学性能;当Al3La数量增多时,合金强度缓慢提高,延伸率下降.     

Ag和稀土Y复合添加对金属间化合物NiAl显微组织的影响

研究了Ag和Y的复合添加对金属间化合物NiAI显微组织的影响。利用非自耗电弧炉制备了三种不同Y和Ag含量（1．0,5．0,10．0质量分数％）的NiAJ合金,其中一组试样进行了高温固溶和时效处理。实验结果表明,随着Y和Ag含量的增加,铸态下的NiAI合金晶粒呈逐渐细化的趋势,并且柱状晶生长方式逐渐演变为典型的糊状凝固方式。EDS和XRD分析表明,晶界处有富Ag、Y相形成;固溶时效后的NiAl合金组织则演变为粗大的等轴晶粒,Y和Ag元素仍然在晶界处偏聚。     

B/Y复合微合金化高温钛合金显微组织及性能研究

研究了B/Y复合微量添加对高温钛合金凝固过程及显微组织的影响,分析了不同变形温度下高温钛合金的显微组织演变过程,测试了高温钛合金在室温和650℃下的拉伸性能。结果表明,B/Y微量复合添加使高温钛合金凝固过程中产生成分过冷,形成了包裹于β晶界的链状TiB增强相和晶界、晶内弥散分布的稀土氧化物颗粒,显著细化了原始β晶粒,抑制了β晶界的移动,使晶内析出的α片层长径比减小。不同温度轴向压缩变形后,高温钛合金饼坯不同位置处显微组织存在不均匀现象,TiB增强相促进了次生α相的球化。力学性能结果分析表明,两相区变形合金具有较好的强塑性匹配,B/Y复合添加后高温钛合金650℃拉伸强度得到明显提升。     

钴,钨和钛对镍基单晶高温合金铸态组织的影响

采用正交实验方法研究了Co,W和Ti对镍基单晶高温合金铸态组织的影响.结果表明,Ti元素偏析于枝晶间并扩大了合金的凝固温度范围,从而显著影响铸态合金中的共晶数量,随着Ti含量的增加,合金中的共晶数量大幅度增加.Co使合金的初熔温度略有降低.在具有大量共晶的高W合金的铸态组织中出现了富W相.     

Investigation on the Thermal Conductivity of 3-Dimensional and 4-Directional Braided Composites

It is vital to choose a factual and reasonable micro-structural model of braided composites for improving the calculating precision of thermal property of 3-D braided composites by finite element method (FEM). On the basis of new microstructure model of braided composites proposed recently, the model of FEM calculation for thermal conductivity of 3-dimennsional and 4-directional braided composites is set up in this paper. The curves of coefficient of effective thermal conductivity versus fiber volume ratio and interior braiding angle are obtained. Furthermore, comparing the results of FEM with the available experimental data,the reasonability and veracity of calculation are confirmed at the same time.     

钇对Ti-Ti5Si3共晶合金微观组织和力学性能的影响

研究了稀土元素钇（Y）对Ti-Ti5Si3共晶合金的微合金化作用。微观组织分析表明,添加微量Y,可以改变原始钛硅合金的共晶团形态和组织形貌。适量Y的加入（原子比0．025％）,不仅使共晶团中粗大的Ti5Si3相颗粒明显细化和钝化,而且合金的微观组织也更加均匀。合金的室温压缩塑性和强度也得到了有效提高。稀土元素Y对钛硅合金的作用,很可能是因为Y原子替代了Ti5Si3相中的部分Si原子,形成硅化物Ti5（Si,Y）3所致。     

一种Cu-Cr-Nd合金的冷变形及时效特性

采用真空感应熔炼技术浇铸Cu-0.8Cr-0.1Nd(wt%)合金.经过固溶处理、变形和时效处理,利用金相显微镜、显微硬度计、电导仪分析其在铸态以及经过各阶段处理后的显微组织、硬度、电导率的变化.结果表明,添加稀土元素Nd能对铜合金基体起到明显的净化作用,而且对晶粒有一定的细化作用.从实验中还可以看到,Cu-0.8Cr-0.1Nd合金随着时效时间的延长,硬度变化都是先增大而后减小,且变形量越大硬度越小.当达到峰值后,变形量越大的合金硬度下降的幅度越大.不同变形量的合金在时效初期电导率迅速上升,随着时效时间的延长电导率处于平缓上升的趋势,且变形量越大的合金电导率也越大.     

A novel unified model predicting flow stress and grain size evolutions during hot working of non-uniform as-cast 42CrMo billets

The cast preformed forming process(CPFP) is increasingly considered and applied in the metal forming industries due to its short process, low cost, and environmental friendliness, especially in the aerospace field. However, how to establish a unified model of a non-uniform as-cast billet depicting the flow stress and microstructure evolution behaviors during hot working is the key to microstructure prediction and parameter optimization of the CPFP. In this work, hot compression tests are performed using a non-uniform as-cast 42 CrMo billet at 1123–1423 K and 0.01–1sà1. The effect laws of the non-uniform state of the as-cast billet with different initial grain sizes on the flow stress and microstructure are revealed deeply. Based on experimental results, a unified model of flow stress and grain size evolutions is developed by the internal variable modeling method. Verified results show that the model can well describe the responses of the flow stress and microstructure to deformation conditions and initial grain sizes. To further evaluate its reliability, the unified model is applied to FE simulation of the cast preformed ring rolling process.The predictions of the rolling force and grain size indicate that it could well describe the flow stress and microstructure evolutions during the process.     

基于导热性能的复合材料微结构拓扑优化设计

基于均匀化理论和拓扑优化技术,提出了复合材料稳态导热性微结构构型的设计方法。根据均匀化理论给出的周期性材料微结构(单胞)等效导热系数的计算公式,结合有限元分析手段对单胞的等效导热系数求解;定义设计区域内微结构每个单元的导热系数为伪密度设计变量,约束材料用量,分别以材料微结构某个方向导热性能最好为目标和宏观结构的散热性能最佳为目标;采用实体各向同性惩罚函数法(SIMP)构造单胞拓扑结构优化数学模型,导出材料等效导热系数的灵敏度计算公式;采用凸规划对偶求解与周长控制约束相结合进行拓扑优化并获得了优化的微结构构型,数值算例结果验证了所提出的拓扑优化方法可以有效地进行复合材料微结构的导热性能设计。     

固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性分析

为研究固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性,以组分材料之间界面分析为基础,完成热结构参数的实验测定与基于代表性体积单元的等效热物理参数的预测,得出轴编C/C复合材料的等效热膨胀系数与等效热导率系数。分析表明:基于代表性体积单元程序温度周期性边界条件的应用,可以较精确预测复合材料等效热膨胀系数和等效热传导率;得出了组分材料界面相对等效热结构参数的影响,组分材料界面相采用一定厚度的单元模拟更加接近实验数据;讨论了等效热膨胀系数和等效热导率随编织参数的变化规律。     

高强耐热铸造铝硅合金的试验研究

 优化了一种高强耐热铸造铝硅合金的化学成分,确定了合理的热处理工艺,分析了该合金的强化、耐热机理。此合金具有优良的铸造性能,其机械性能：室温σｂ≥３００ＭＰａ,δ≥３％；２５０℃σｂ≥２００ＭＰａ、δ≥４％。可提供优质导弹舱体等铸件的生产。     

基于微结构识别的单向复合材料导热系数预估

以T300碳纤维/环氧树脂基单向复合材料为例,考虑纤维周围间隙缺陷的影响,建立了基于微观图像识别的等效导热系数预估方法.首先利用图像识别技术处理材料微观电镜照片,然后依据纤维体积分数稳定性判据应用几何重构技术建立了代表性单元,并通过在代表性单元（RVE）内部交界面处添加接触热阻的方法引入间隙缺陷的影响,最终利用有限元方法模拟得到等效导热系数（ETC）.研究发现:间隙的位置对等效导热系数影响微弱;随着间隙缺陷占比和厚度的增加,等效导热系数显著降低;间隙缺陷占比大于0.8,无量纲间隙缺陷厚度小于0.15时,单向纤维增韧复合材料的等效导热系数受间隙影响最突出;相对于纤维和基体理想接触的情况,考虑间隙缺陷后,等效导热系数最大降幅可达52.1%.      

不同冷却介质下多道次搅拌摩擦加工对 AZ91镁合金组织和性能影响

对铸态 AZ91镁合金板进行了三种不同冷却条件下的多道次搅拌摩擦加工,即两次空气、一次空气和一次水下、两次水下的搅拌摩擦加工,并对其组织和力学性能进行了研究。研究结果表明：在多道次搅拌摩擦加工过程中,剧烈的塑性变形使搅拌区内呈网状的第二相β-Mg17 Al12显著破碎变成细小颗粒状,搅拌区的微观组织均得到了显著细化,三种不同冷却条件下样品的平均晶粒尺寸分别为5．8μm,1．4μm 和0．8～1μm;两次水下加工的组织更为细小,其显微硬度、抗拉强度和延伸率较其他两种冷却条件下多道次搅拌摩擦加工样品的高,分别为94．7 HV,355．5 MPa 和31．5％。     

预测平纹编织C/SiC复合材料等效导热系数的三维纤维随机模型

提出了一种能够刻画平纹编织C/SiC复合材料编织结构的三维纤维随机模型,探讨了微观结构影响宏观等效导热系数的机理。采用蒙特卡罗法模拟纤维位置的随机分布,用有限元法计算等效导热系数,通过数理统计方法分析在不同纤维体积分数下等效导热系数的随机分布规律;并且比较了相同纤维体积分数下,纤维随机模型平均等效导热系数与纤维周期排列模型等效导热系数的差别。结果表明:在不同体积分数下,纤维位置随机等效导热系数都呈高斯分布;纤维随机模型中纤维会出现聚集现象,形成局部“导热热障”,所以纤维随机模型平均等效导热系数小于纤维周期排列模型,这种差异在中等纤维体积分数下最明显。