高重力燃烧合成WC/CoCrFeNiAl0.2高熵合金复合材料

The WC/CoCrFeNiAl_0.2 high-entropy alloy (HEA) composites were prepared through high-gravity combustion synthesis. The preparation method is presented below. First, using a designed suitable multiphase thermite system, the molten CoCrFeNiAl_0.2 HEA was fabricated using low-cost metal oxides. The molten HEA was subsequently infiltrated into the WC layer to fabricate WC/CoCrFeNiAl_0.2 composites in a high-gravity field. The porosity of the WC/CoCrFeNiAl_0.2 composites was down-regulated, and their compressive yield strength was up-regulated when the high-gravity field was increased from 600gto 1500gbecause this infiltration process of a HEA melt into the WC layer is driven by centrifugal force. The WC particles in the composites exhibited a gradient distribution along the direction of the centrifugal force, which was attributed to the combined action of the high-gravity field and the temperature gradient field. The Vickers hardness of the sample was down-regulated from 9.53 to 7.41 GPa along the direction of the centrifugal force.     

复合管离心铸造工艺中的渗流传热过程

通过分析离心力场作用下铝熔液在Al2O3短纤维多孔介质内的渗流传热现象，考虑离心惯性力对渗流传热过程的影响，建立了多孔介质渗流传热模型，研究分析了复合管铸造工艺中离心渗透过程的流场和温度场瞬态变化规律，计算结果表明，在渗透区域，随时间的延长，渗透前沿不断推进，复合层温度逐渐上升，在未渗透的多孔预型区，固相颗粒温度基本不变，转速和孔隙率对渗流速度场的影响较大，对温度场的影响相对较小，进口处渗透速度很高，会形成急速的紊流状态，使复合材料内部形成气孔，研究结果对于离心铸造的工业设计及开发复合材料具有一定的指导作用。     

离心式中间包流场的大涡模拟研究

为了研究离心式中间包的流动过程,采用大涡模拟(LES)方法针对3种不同情况,即(a)电磁力加直水口注流;(b)利用钢液的位能使用弯水口注流;(c)电磁力和弯水口注流共同作用,考察了影响旋流强度和中间包内流动结构的工艺参数.结果表明,LES方法可以成功模拟离心式中间包的三维湍流流场.与单纯电磁力或单纯弯水口相比,旋转电磁力和弯水口共同作用时可使水平面的旋流强度显著增强.在原有电磁力作用的基础上,使用弯水口注流可比原流场最大速度值增加约15%~19%.     

Anti-penetration performance of high entropy alloy-ceramic gradient composites

A high-entropy alloy-ceramic gradient composite of TiC-TiB₂/75vol% Al_0.3CoCrFeNi was successfully prepared by combustion synthesis under an ultra-high gravity field, which is a low-cost method with high efficiency. The ceramic particles were gradient distributed in the Al_0.3CoCrFeNi matrix, and the hardness of the composite material gradually decreased along the thickness direction. The anti-penetration performance of the gradient composites was simulated using the ANSYS/LS-DYNA explicit simulation program. The results demonstrate that the distribution of the ceramic particles strongly affected the mechanical properties and the anti-penetration performance of the composites. With the same total ceramic volume fraction, the gradient composites exhibit better anti-penetration performance than the corresponding ceramic-metal interlayer composites. The more uneven the ceramic distribution, the greater the elastic modulus and yield stress of the surface layer and, thus, the better the anti-penetration performance.     

木卫一等离子体环中冷热离子的轨迹

通过模拟木卫一等离子体环中冷热离子的轨迹来分析离心力对冷热离子作用的大小,说明冷离子在离心力的约束下沿着磁力线来回反射,不可能进入木星大气层,而离心力对热离子运动的影响不大.木卫一等离子体环主要由高密度的冷等离子体组成,因此还需要一个能使冷离子离开木卫一等离子体环进入木星大气层的机制,使它能够引发木卫一尾迹极光的发射.     

电场作用下二元液态合金中溶质活度变化理论模型

通过对Cu-0.2%Al合金施加直流、交流和脉冲电场发现,Cu液中溶质Al的活度系数随电场强度的增加,呈不同程度的减小趋势.为了进一步研究溶质Al的活度减小的原因,对Al-5%Cu合金在熔融状态下进行了液态淬火.通过淬火后的金相组织观察发现,电场作用下液态金属的结构发生了明显的变化,溶质在合金溶液中的分布发生了沿某一个方向聚集的现象.从而揭示了电场作用下二元系合金中溶质活度变化的本质,并在此基础上建立了电场作用下二元系合金中溶质活度变化的理论模型.     

Al_2O_3/W层状复合材料性能及微观结构研究

本文利用离心注浆成型法成膜,热压烧结制备了Ａｌ２Ｏ３／Ｗ层状复合材料,研究了Ａｌ２Ｏ３层、金属Ｗ层厚度对材料性能的影响,利用ＸＲＤ、ＳＥＭ对金属Ｗ层的组成及材料微观结构进行了分析和观察,探讨了层状复合材料的微观结构和金属层的组成变化对材料性能的影响．     

WC晶粒度不同的双层硬质合金中的梯度结构

以晶粒度不同的2种WC粉末为原料,制备双层硬质合金试样.研究结果表明:在试样的层界面附近,出现过渡显微组织,其WC晶粒度、硬度呈现梯度分布,细晶层一侧的WC晶粒粗化,Co相平均自由程增大,硬度下降;粗晶层一侧的硬度上升;合金两侧的WC颗粒均处于非平衡状态.液相烧结时,界面两侧都有从外界吸入液态钴相以便使WC颗粒达到平衡状态的趋势,由于溶解-析出机制的作用,细晶侧的WC颗粒溶解后通过界面在粗晶侧的WC颗粒上析出,从而使粗晶侧的WC长大并达到平衡状态;与粗晶侧的WC相比,细晶侧的WC颗粒处于更加不稳定的状态,因此,粗晶侧的液态钴相流向细晶侧,使细晶侧的WC骨架发生重组而达到稳定状态.     

Al_2O_3/W层状复合材料的制备

采用流态成型－离心注浆成型、热压烧结成功地制备了Ａｌ２Ｏ３／Ｗ层状复合材料,研究了Ａｌ２Ｏ３层、金属Ｗ层的厚度对层状复合材料力学性能的影响．结果表明,Ａｌ２Ｏ３／Ｗ层状复合材料的抗弯强度和断裂韧性不仅与Ａｌ２Ｏ３层、金属Ｗ层的厚度有关,而且与Ａｌ２Ｏ３／Ｗ层厚比有关．     

DIMOX工艺制备复合材料熔体表面Mg蒸气扩散动力学研究

从热力学角度分析了Al-Mg-Si合金直接氧化生长Al2O3/Al复合材料工艺过程中,熔体表面Mg蒸气层的存在,按照气体扩散传质支力学原理,解析了Mg蒸气层的厚度。结果表明：熔体上方Mg蒸气层的厚度δ与熔体表面距坩埚上沿的距离L成正比,坩埚上沿处O2的摩尔分数增加,Mg蒸气层厚度减小。Mg蒸气层厚度与材料自氧化生长速度密切相关。     

地质力学磁力模型试验磁场梯度研究

地质力学磁力模型试验与离心机模型试验的核心思想类似,都是通过施加外加力场来达到增加试验材料应力水平的目的.本文根据磁性颗粒的磁场力公式,指出磁场梯度为恒定值是磁性材料受力均匀的必要条件之一.根据磁滞回试验测得的磁性材料的磁化强度,推导获得了均匀力场的磁场梯度下限值.采用数值模拟方法,计算了单圆台线圈、两同向电流对接线圈、两反向电流对接线圈这3种磁场生成方案的磁场梯度,比较分析该3种磁场梯度的均匀性,研究表明单线圈磁场生成方案所产生的磁场梯度较均匀且磁场空间较大,因此选择单线圈为磁力模型试验的磁场生成方案.     

低强度旋流气浮处理含油污水实验研究

低强度旋流气浮技术是基于弱离心力场的非常规气浮技术,利用离心力强化油滴与气泡的碰撞、黏附,可提高浮选效率。为了优化低强度旋流气浮的浮选性能,研究旋流强度、含油量、回流比和气泡注入方式(顺流、逆流)对浮选性能的影响。结果表明:旋流场处于低雷诺数湍流运动时,气泡与油滴能高效地完成碰撞、黏附、浮升,同时可避免湍流对气泡-油滴聚合体稳定性的破坏;低强度旋流浮选时,气浮筒对水力波动的适用能力强,且能有效地处理低含油量污水;气浮筒在顺流或逆流时具有不同的最优浮选区间,当入口旋流强度为17.0 g(顺流)或13.0 g(逆流)时,浮选效果最佳,当含油量为500 mg/L,回流比为20%~35%(顺流)或30%~35%(逆流)时,除油效率不低于75%。     

电磁软接触结晶器内钢液面高度对磁场分布的影响

利用有限元软件ANSYS对软接触电磁连铸结晶器内磁场进行三维数值模拟,分析了结晶器内钢液面高度对磁场及电磁力分布的影响.结果表明:钢液使得磁感应强度集中在钢液的侧表面;当钢液面低于线圈上沿时,钢液中磁感应强度的最大值出现在钢液上表面附近,并沿拉坯方向逐渐递减;当钢液面高于线圈上沿时,随着钢液面的升高磁感应强度的最大值向线圈中部移动;钢液侧表面所受电磁力的分布趋势与磁感应强度的分布趋势基本一致.     

熔融盐法合成球形锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2

采用热分析法对不同组成的LiOH-LiNO3二元体系进行研究,绘制了具有最低共熔点的该二元体系T-x相图,该体系的最低共熔点为175.7℃.利用低共熔混合物LiNO3-LiOH为锂盐,与前驱体球形Ni0.8Co0.2(OH)2混合烧结制备出了球形锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2.探讨了Li/(Ni+Co)摩尔比、合成温度、合成时间等因素对产品的影响.X射线衍射分析表明合成的材料具有规整的层状NaFeO2结构,SEM表明所得材料为球形.充放电测试表明在3.0~4.3的电压范围内,首次放电比容量可达170 mAh.g-1,充放电效率为95.5%.结果表明采用该工艺可以制备出电化学性能良好的LiNi0.8Co0.2O2正极材料.     

重力和离心力耦合作用下高速轴径向变形分析

跨距较长的轴在自身载荷作用下产生较大的挠度,进而导致轴高速旋转时离心力沿中线分布不均匀,从而加大了轴的挠度.在重力和离心力耦合作用下,轴端翘起导致轴端与密封件的磨损严重.本文提出了一种利用有限元分析模拟重力和离心力耦合作用下高速轴径向变形的方法,并将其应用于高速轴的设计中.结果表明,在2000 r/min的额定转速下,轴端的径向变形量达到64μm.通过优化轴承的位置,使轴端的径向变形量下降为1.8μm,有效的降低了密封件的磨损.最后,利用模态分析,发现改进设计后轴的额定转速有效的避开了其各阶临界转速.     

高熵合金及其相关复合材料的粉末冶金综述

High-entropy alloys (HEAs) have attracted increasing attention because of their unique properties, including high strength, hardness, chemical stability, and good wear resistance. Powder metallurgy is one of the most important methods used to fabricate HEA materials. This paper introduces the methods used to synthesize HEA powders and consolidate HEA bulk. The phase transformation, microstructural evolution, and mechanical properties of HEAs obtained by powder metallurgy are summarized. We also address HEA-related materials such as ceramic–HEA cermets and HEA-based composites fabricated by powder metallurgy.     

叶片包角对离心泵流场及脉动特性的影响

针对离心泵非定常流动压力脉动特性,采用滑移网格的大涡模拟技术对叶片包角分别为95°,100°,105°,108°的4副叶轮进行数值模拟.分析了叶片包角对离心泵水力性能、叶轮出口"射流-尾迹"、测点压力脉动频谱特性和叶轮径向力的影响关系.结果表明:随着包角的增大,离心泵的水力性能下降;包角适当增大,会使叶轮射流-尾迹流动结构变弱.在设计工况下,蜗舌附近测点压力脉动最大;在蜗壳螺旋段压力脉动强度沿流动方向逐渐变弱,而在叶轮流道内压力脉动沿流动方向逐渐增强,在叶轮出口处达到最大;而离心泵叶轮所受径向力随着包角的增大而减小,适当地增大包角可以提高离心泵运行的可靠性.     

Interfacial reaction between the oxidized SiC particles and Al-Mg alloys

The interfacial reactions of oxidized SiC particles reinforced Al-Mg matrix composites were investigated by the field emission-scanning electron microscopy (FE-SEM), TEM and X-ray diffraction. It was found that the nanoscale MgO forms initially due to the interfacial reaction, then whether it reacts with molten Al continuously or not depends on the content of Mg in the matrix and its covering densification at the surface of particles. When there is not enough Mg in the matrix for the formation of dense MgO layer, MgO will transform into MgAl₂O₄ crystal owing to the continuous reaction with SiO₂ and molten Al. When dense MgO layer forms at the surface of the particles due to the affluence of Mg for the initial reaction, it will protect the inner SiC from the attack of molten Al. However, the reaction products of both MgO and MgAl₂O₄ are thermo-stable phases at the surface of the particles under high temperature. The results clarify the interfacial reaction route and they are of great value to the control of the interfacial reactions and their interfacial design of the composites.     

SPS预烧结制备超细晶梯度硬质合金

首先采用SPS预烧结和真空预烧结制备超细晶硬质合金,再经过梯度烧结使超细晶硬质合金表面形成梯度层,研究了不同预烧结方式对合金组织的影响,分析了预烧结后合金微观组织对超细晶硬质合金的梯度形成及晶粒生长的影响.结果表明,预烧结后合金的微观组织对梯度烧结后的梯度形成和晶粒生长有较大影响,经过SPS预烧结后的硬质合金进行梯度烧结后,可以获得梯度层厚度为 53μm,平均WC晶粒尺寸为0.3μm的超细晶梯度硬质合金.     

碳酸钙填充β-成核PP复合材料的力学性能

为研究β-晶对碳酸钙填充PP复合材料力学性能的影响,该文采用负载β-成核剂的纳米碳酸钙(β-CC)混合纳米碳酸钙(CC)或微米碳酸钙(WC)填充PP制备了β-PP复合材料及其PP-g-MA、POE-g-MA和EVA-g-MA作为相容剂的增容复合材料。力学性能研究结果表明,随着CC和WC用量增加,PP拉伸强度降低、模量提高;β-CC填充PP复合材料模量提高,拉伸强度变化不大。PP-g-MA增容提高填充PP复合材料拉伸强度、杨氏模量和冲击强度;POE-g-MA增容明显提高冲击强度,EVA-g-MA增容降低拉伸性能。β-CC/PP复合材料冲击强度随着β-CC用量增加而提高,β-CC/CC/PP和β-CC/WC/PP冲击强度高于CC/PP(w(CC)/w(PP)=5/95)和WC/PP(w(WC)/w(PP)=5/95)复合材料归结于高韧性β-晶形成。